Емкостный двухкоординатный измеритель перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано в NsaniHHocTpoeHHH и приборостроении.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет введения вместо конструктивно сложных элементов блоков реализуемых на основе серийной выпускаемых микросхем.

На чертеже приведена блок-схема емкостного двухкоординатного измерителя перемещений.

Измеритель содержит генератор 1, емкостный дифференциальный; датчик с потенциальным 2 и токовым 3 электродами, первый 4, второй S, третий б и четвертый 7 преобразователи ток напряжение, первый 8; второй 9 и третий 10 инверторы, первый 11, второй

12,третий 13, четвертый 14 и пятый 15 сумматоры, первый 16 и второй 17

детекторы равновесия, первый 18 и второй 19 управляемые делители нап ряжЬния, .

Токовый электрод 3 разделен изолирующими промежутками на четьгре секции З.Т-3.4, величина которых равна величине потенциального электрода 2, причем секции токового электрода подключены к входам преобразователей, ,4-7 ток - напряжение. Выход преобразователя 4 ток - напряжение подключен к первым входам сумматоров

12и 13 и через инвертор 8 к первому входу сумматора 11. Выход преобразователя 5 ток - напряжение подключен к .вторым входам сумматоров 11, 12 и

13.Выход преобразователя 6 ток - напряжение подключен к третьим входа сумматоров 11 и 12 и через инвертор 10 к третьему входу сумматора 13. Выход преобразователя 7 ток - напряжение подключен к четвертому входу сумматора 12 и через инвертор 9 к четвертым входам сумматоров 11 и 13 Кроме того, выходы сумматоров 11 и

13соединены с первыми входами сумматоров 14 и 15 соответственно. Выходы последних подключены к входам детекторов 16 и 17 равновесия, причем выход детектора 16 -равновесия подключен к первому входу управляе мого делителя 18 напряжения, выход которого соединен с вторьм входом сумматора 14, а выход детектора 17 равновесия подключен к первому входу управляемого делителя 19 напряжения, выход которого соединен с вторым входом cy iмaтopa 15. Выход суммато0

0

5

0

ра 12 соединен с вторыми входами управляемых делителей 18 и 19 напряжения .

Измеритель работает следующим образом.

Генератор 1 питает потенциальный электрод 2 емкостного дифференциаль- -ного датчика.

Токи секций 3.1-3.4 токового электрода 3 пропорциональны площадям пе- рекрытия этих секций и потенциального электрода 2.

Детекторы 16 и 17 равновесия управляют коэффициентами деления управляемых делителей 18 и 19 5шпряже- ния так, что выходные напр ..„сения сумматоров 14 и 15 равны нулю.

Пусть потенциальный .лектрод 2 расположен точно посередине токового электрода 3 Тогда площади перекрытия S , Sj, S, 84 сек:..ий 3.1, 3.2, 3,3 и 3,4 токового электрода З равны. Коэффициенты деления делителей 18 и 19 равны нулю, что говорит о ,нулевом смещении по осям X и Y. .

При смещении потенциального элект- . рода 2 вдоль оси X площади перекрытия S , Sj S Sjs изменяются так,

Sif остаются

что суммы S 1 + Зг, S j + прежними, а суммы S 4- Sj и S,

84

5

0

5

0

изменяются, при этом коэффициент деления делителя 19 остается прежним а коэффициент деления делителя 18 изменяется.

Измеряемое перемеягение по оси X в этом случае однозначно определяется значением коэффициента деления .управляемого делителя 18 напряжения.

При смещении потенциального электрода 2 .вдоль оси Y площади перекрытия S , 5у, S, S S/j изменяются так, что постоянными остаются суммы S + + S/, и S + Sj|5, а суммы S, + S и S + Sj изменяются, при этом коэффициент деления делителя 18 остается прежним, а коэффициент деления делителя 19 изменяется.

Измеряемое по оси Y перемещение в этом случае однозначно определяется значением коэффициента деления управляемого делителя 19 напряжения.

При одновременном смещении потенциального электрода 2 по двум осям X и Y площади перекрытия S. , 5, 83 , 5 S изменяются так, что суммы S + 8,

S. +

V

S ., -с S

4

Sz изменяются, при этом изменяются значения обоих коэффициентов деления обоих делителей 18 и 19,

Измеряемое перемещение по оси X при этом однозначно и независимо от перемещения по оси Y определяется значением коэффициента деления делителя 18, а по оси У - однозначно и независимо от перемещения по оси X определяется значением коэффициента деления делителя 19.

Формула изобретения

Емкостный двухкоординатный измеритель перемещений, содержащий генератор, первый и второй детекторы равновесия, дифференциальный емкостный датчик с токовым и потенциальным электродами, токовый электрод которого разделен изолирующими промежутками на четыре секции, размер которы равен размеру потенциального элект- рода, отличающийся тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации, он снабжен первым, вторым и третьим инверторами, первым, вторым, третьим, четвертым и пятым сумматорами, первым и вторым управляемыми делителями напряжения, первым, вторым, третьим и четвертым преобразователями ток - напряжение, входы которых подключены к четьфем соответстующим выводам секций токового электрода датчика, выход первого преобразователя ток - напряжение подключен к первым входам второго и третьего сумматоров и через первый

0

5 0 0 5

5

инвертор к первом входу первого сумматора, выход второго преобразователя ток - напряжение подключен к вторым входам первого, второго и третьего сумматоров, выход третьего преобразователя ток - напряжение подключен к третьим входам первого и второго сумматоров и через третий инвертор к третьему входу третьего сумматора, а выход четвертого преобразователя ток - напряжение подключен к четвертому входу второго сумматора и,через второй инвертор к четвертым входам первого и третьего сумматоров , вькоды которых подключены к первым входам четвертого и пятого сумматоров соответственно, выходы четвертого и пятого сумматоров подключены к входам первого и второго детекторов равновесия соответственно, выход цервого детектора равновесия соединен с первым входом первого управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, а выход второго детектора равновесия - с первым вхо дом второго управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход вторс-го сумматора соединен с вторыми входам-1 первого и второго управляемых делителей напряжения, а выход генератора - с потенциальным электродом датчика.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых и ли- нейньгх перемещений. Цель изобретения- упрощение устройства за счет введения вместо конструктивно сложных элементов блоков, реализуемых на основе серийно выпускаемых микросхем. При смещении потенциального электрода 2 сигналы с преобразователей 4-7 ток - напряжение через сумматор 12 поступают на управляющие входы делителей 18 и 19 напряжения, коэффициент деления которых пропорционален измеряемым координатам. 1 ил. 5S

Редактор И.Николайчук

Составитель В.Николаев

Техред Л.Олийнык . Корректор Н.Король

Заказ 2597/37

Тираж 680

ВН1ШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное