Емкостный датчик для измерения перемещений по трем координатным осям Советский патент 1988 года по МПК G01B7/16 

/

в

15 16 16 / / / /

/4 10 //

сл с

11

9и,г.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений по трем координатам при исследовании сложных пространственньк деформаций пластичных пил.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения кинематической связи между д еталями и уменьшение габаритов датчика.

На фиг.1 изображен емкостный датчик, общий вид;на фиг.2 - принципиальная электрическая схема датчика. : Емкостный датчик для измерения пе- |)емещений по трем координатным осям родержит неподвижную пластину 1 с ше- |:тью токопроводящими участками 2 7 Ьоответственно, каждьй из которых имеет винт-вывод крепления 9-13, упругую диэлектрическую прокладку 14, размещенную на пластине 1 со стороны токопроводящих участков 2 - 7 и жестко связанную с ней. Токопроводящие - участки размещены в зоне контакта mia стины 1 с диэлектрической прокладкой 14.

Диэлектрическая прокладка 14 выполнена в виде прямоугольного параллелй- пипеда, на все грани которого, кроме контактирующей с пластиной 1, нанесены Токопроводящие участки, так что грань, противоположнз/то упомянутой зоне контакта, токопроводящий участок 15 покрывает полностью, а токопроводя Цие участки 2-5 пластины 1 сопряжен с токопроводящими участками 16 - 19 соответственно. Токопроводящие участки 6 и 7 расположены в центре пластины 1. Токопроводящие участки 2-6 образуют с токопроводящим участком 15 три пары измерительных конденсаторов С„, Cj,,, Cj,, С,2, С,22, Cjj, а Токопроводящие участки 16-19 образуют два-компенсаторных конденсатора С и („

Емкостный датчик работает следующим образом.

.Токопроводящий участок 15 вводится Во фрикхдаонное зацепление с контролируемой деталью в точке, линейное перемещение которой необходимо замерить. В процессе замеров возможны три линейных перемещения этой точки, соответственно по осям OZ, ОХ и OY.

Рассмотрим перемещение по оси OZ. При этом меняется расстояние eждy Токопроводящими участками 15, с одной стороны, и 6,7, с другой стороны, образующими вместе два последовательно

соединенных кондесатора С„ и С,,., емкость которых зависит от расстояния между их обкладками, одна из которых (токопроводящий участок 15) является для них общей.

Рассмотрим перемещение по оси ОХ. При этом происходит смещение токопро- водящего участка 15, вьтолненного на грани диэлектрической упругой прокладки 14, по оси ОХ, в ходе которого его проекция смещается относительно одного из токопроводящих участков 3 или 5, в зависимости от направления смещения. В результате этого смеще- i ния уменьшается суммарная взаимодей- :ствующая поверхность токопроводящих . участков 3 и 5, с одной стороны и участка 15, являющегося общей для них обкладкой, с другой стороны. Таким образом, в зависимости от величины -этого смещения изменяется емкость конденсаторов С, И С , измерение которой позволяет определить эту величину. Для компенсации возможного в этот момент линейного перемещения по оси OZ служат Токопроводящие участки 17 и 19, образующие совместно компенсаторный конденсатор , величина емкости которого уменьшается при уменьшении расстояния между участком 15 и токопроводящими .участками 2 и 7 пластины 1 из-за боковой деформации упругой диэлектрической прокладки 14, происходящей при этом, и одновременного увеличения расстония между участками 17 и 19. При этом из-за этого же явления происходит увеличение емкости конденсаторов С, и С

Таким образом, при уменьшении расстояния между токопроводящим участком 15 и пластиной 1 одновременно увеличивается емкость конденсаторы С, и С--, а также уменьшается емкость компенсаторного конденсатора С , в результате чего общая емкость соединенных согласно электрической

схемы на фиг.2 конденсаторов С,, CjjHe зависит от линейных перемещений по оси OZ. Эта емкость не зависит и от перемещений по оси OY, поскольку последние никак не влияют на емкость конденсаторов С,

Аналогичные процессы происходят и при перемещениях по оси OY, где емкость конденсаторов С,, С, и С j, образованных соответствующими токопроводящими участками 2-15 15-4 и 16- 18, зависят только от линеГшьк перемещений по оси OY и не зависит от линейных перемещений ОХ и OY.Точно так же линейные перемещения по осям ОХ и OY ре влияют на емкость конденсаторов С„ и C,j, образованных токопроводящими участками 6-15 и 15-7, поскольку при любых значениях перемещений по осям ОХ и OY величина взаимодействующей площади ..токопроводящих участков 6,7 и 15 оста- . ется постоянной из-за существенно большей площади токопроводящего участка 15 по сравнению с суммарной площадью токопроводящих участков 6 и 7.

содержащий неподвижную пластину с двумя токопроводящими участками, нанесенными в ее центре и имеющими винты-выводы крепления, упругую диэлектрическую проклгядку, размещенную на пластине со стороны токопроводящих участков и жестко связанную с ней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения кинематической связи между деталями и т шньшения габаритов датчика, он снабжен четырьмя дополни-. тельными токопроводящими участками с

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений по трем координатам при исследовании пространственных деформаций пластичных тел. Цель изобретения - повьшение точности за счет исключения кинематической связи между деталями и уменьшение габаритов датчика, который состоит из неподвижной пластины 1 с шестью токопроводящими участками 2,9,4, 5,6,7, жестко связанной с ней упругой диэлектрической прокладки с токопро- водящим участком 15, нанесенным на ее верхнюю грань, и с токопроводящими участками 16,17,18,19, нанесенными на ее боковые грани. Такое размещение токопроводящих участков позволяет организовать три измерительных и два компенсационных конденсатора. 2 ил.

Регистрирутацая аппаратура, подсое- 15 винтами - выводами крепления, нанесендиненная к комбинированному датчику линейных перемещений через винты-выводы 8-13, фиксирует изменение емкос- ти спаренных конденсаторов, которые после тарировки обеспечивают получение неоходимой информации о величине составляющих сложной пространственной деформации или перемещения точки контакта с тремя степенями свободы.

Формула изобретения

Емкостный датчик для измерения перемещений по трем координатным осям.

ными -на пластину и размещенными в зоне контакта пластины с диэлектричес-- кой прокладкой,вьшолненной в виде прямоугольного параллелепипеда, на все

20 грани которого, кроме контактирующей с пластиной, нанесены токопроводящие участки так, что грань, противоположную упомянутой зоне контакта, токо- проводящий участок покрывает полно

25 стью, а дополнительные токопроводящие участки пластины сопряжены с токопроводящими участками других граней прокладки.

оу

ными -на пластину и размещенными в зоне контакта пластины с диэлектричес-- кой прокладкой,вьшолненной в виде прямоугольного параллелепипеда, на все

грани которого, кроме контактирующей с пластиной, нанесены токопроводящие участки так, что грань, противоположную упомянутой зоне контакта, токо- проводящий участок покрывает полно

стью, а дополнительные токопроводящие участки пластины сопряжены с токопроводящими участками других граней прокладки.

0)

01

9ие.2