Устройство для измерения угловых перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B7/30 

114

, Изобретение относится к измери- |тельной технике, может быть использо- вано для преобразования углоЕ 1х перемещений в частоту электрического сигнала и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 968599.

Цель изобретения - повьшение точ

ности измерения угловых перемещений за счет уменьшения нелинейности выход ной частотной характеристики устрой- icTBa в области ее нуля, благодаря ослаблению влияния паразитных емкостей при малых значениях рабочей ем- .кости устройства.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для измерения угловых пер емещений.

емое площадью корректирующего выступа 7; максимальный-угол поворота вала, соответствующий максимальной площади S перекрытия пластин 2-3 статора и ро- ротора.

Минимальная емкость С

1 Win

выбирается из условия превьшения паразитных емкостей С, которые зависят от конструкции датчика, т.е. от начального взаимного расположения пластин статора и ротора, величины выреза в тине ротора под вал, на котором она закреплена, собственной емкости элементов крепления, емкости монтажа.схемы 1C-:автогенератора и т.п.

Благодаря этому влиянием паразит

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерения угловых перемещений за счет ослабления влияния паразитных емкостей при малых значе .1 ,i I ниях рабочей емкости устройства, т.е. в области нуля его выходной частотной характеристики. Это устройство выполнено в МИДе включенного в задающий контур автогенератора 5 конденсатрра переменной емкости, изменяющейся в функции площади перекрытия пластины 2 статора пластиной 3 ротора, к ото- рая имеет рабочий участок, описываемый заданным математическим выражением для получения прямочастотной зависимости в функции угла поворота вала 4, и корректирующий выступ 7 - в виде сектора окружности постоянного радиуса, который обеспечивает компенсацию влияния паразитных емкостей, главным образом в области нуля частотной характеристики устройства.1 ил. (Л

Это устройство содержит закреплен- 20 ных емкостей С„ на выходную частотную

характеристику устройства при малых углах ft поворота можно пренебречь. При работе устройства частота f на выходе автогенератора 5 зависит лишь |валу 4, который связывает ее с объек- 25 от площади S (А) перекрытия пластины

ную в корпусе 1 хотя бы одну пластину |2 статора и соосно установленную с ней на расстоянии d хотя -бы одну пластину 3 ротора, закрепленную на.

;том контроля (на чертеже не показан), Пластины 2 и 3 образуют конденсатор

переменной емкости, величина которой I

зависит от их площади S перекрытия,

т.е. от взаимного углового положения, и включены в задающий крнтур 1С-авто- генератора 5, к выходу которого присоединен частотомер 6, Пластина 3 ротора имеет изменяющийся в функции угла fb.поворота вала радиус г(р)и снабжена корректирующим выступом 7, выполненным в форме сектора окружности постоянного радиуса R,,.

2 статора пластиной 3 ротора на ее рабочем участке, радиус г- (jb) которого описывается заданным-математичес- ким вьфажением, определяющим прямр- 30 частотньй вид выходной характеристики устройства в диапазоне 0+180.

Для обеспечения линейности этой характеристики в области нуля величина радиуса R|, подсчитанная в соответствии с выражением (1), должна удовлетворять также неравенству

35

R,

0,2d + 1.

(2)

Величина радиуса R этого секторного выступа определяется следующим математическим вьфажением:

1

12 +

SfTd-C

к mtn

1,11 -Е

(О

max

де 1 - внутренний постоянный радиус выреза под вал 4 расстояние (зазор) между пластинами статора и ротора; диэлектрическая проницаемость среды между пластинами статора и ротора; минимальная емкость между пластинами 2-3 статора и ротора при нулевом значении угла О поворота вала, когда площадь S перекрытия этих пластин имеет минимальd Е ttiin

ное значение S

определя2 статора пластиной 3 ротора на ее рабочем участке, радиус г- (jb) которого описывается заданным-математичес- ким вьфажением, определяющим прямр- частотньй вид выходной характеристики устройства в диапазоне 0+180.

Для обеспечения линейности этой характеристики в области нуля величина радиуса R|, подсчитанная в соответствии с выражением (1), должна удовлетворять также неравенству

R,

0,2d + 1.

(2)

0

5

0

5

ОчевиДно, что чем больше емкость k Win образуемая корректирзтощим выс- тупом 7 пластины ротора, тем меньшее

влияние оказьшают паразитные емкости Cf) и тем более линейный характер приобретает выходная характеристика устройства. Однако если задать размеры корректирующего выступа 7 таким образом, чтобы С„, то резко увеличатся геометрические размеры пластины ротора.

На основании экспериментального исследования образца устройства для измерения угловых перемещений установлено, что для практических целей емкость дополнительного сектора подвижной пластины следует выбирать равной (10-14)% от максимальной емкости датчика. При этом линейность выходной

частотной характеристики устройства достигает наибольшего значения, а

31А62095

размеры подвижной пластины ротора сотличающееся тем, что, с

дополнительным корректирующим секто-целью повьшения точности измерения

ром почти одинаковы с размерами под-.за счет уменьшения нелинейности вывижной пластины известного устройст-ходной частотной характеристики в

ва, не имеющего такого корректирую-области ее нуля, на пластинах ротора

щего выступа.выполнены корректирующие выступы в

.Формула изобретенияформе сектора окружности постоянного

Устройство для измерения угловыхрадиуса. перемещений по авт.св. № 968599,