Емкостный датчик угловых перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B7/30 

1

(21)4230358/25-28

(22)15.0А.87

(46)23.08.89. Бюл. № 31

(72)И.П. Сергиенко, А.С. Бодарев,

Г.Ф.Кузин и Л.В. Островская

(53)621.317.39 :531.71(088.8)

(56)Патент США № 3068456, кл. 323-622, 1968„

Агейкин Д.И. и дро Датчики контроля и регулирования. - М.: Машиностроение, 1965, с. 204„

(54)ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика угловых перемещений путем устранения влияния непараллельности его электродов. Емкостный датчик угловых перемещений содержит неподвижные потенциальные электроды в виде кольцевых полос с сопряженньми зубцами синусоидальной формы, которые подключаются в процессе измерений

к четырехфазному источнику 10 питания, и подвижный дисковый электрод

1 с окнами, период повторения которых равен периоду размещения полос. На поверхности неподвижного электрода, обращенной к подвижному дисковому электроду, размещены распределенные по окружности секторообраз- ные пластины 7, перекрьтающие по площади полосы потенциальных электродов, размещенные на другой стороне общего диэлектрического основания 3. Число радиальных пластин в несколько раз может превьшать число окон 2 подвижного электрода 1. Благодаря взаимодействию секторообраз- ных пластин 7 с кольцевыми полосами потенциальных электродов на электропроводных кольцах 4, 5, предназначенных для подключения к фазо- чувствительному измерительному прибору 6, индуцируется сигнал, пропорциональный величине углового перемещения дискового электрода 1. При перекосе дискового электрода 1 фаза измерительного сигнала остается неизменной, благодаря чему повышается точность датчика. 2 ип.

СЛ

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика угловых перемещений путем устранения влияния непараллельности его электродов. Емкостный датчик угловых перемещений содержит неподвижные потенциальные электроды в виде кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, которые подключаются в процессе измерений к четырехфазному источнику 10 питания, и подвижный дисковый электрод 1 с окнами, период повторения которых равен периоду размещения полос. На поверхности неподвижного электрода, обращенной к подвижному дисковому электроду, размещены распределенные по окружности секторообразные пластины 7, перекрывающие по площади полосы потенциальных электродов, размещенные на другой стороне общего диэлектрического основания 3. Число радиальных пластин в несколько раз может превышать число окон 2 повижного электрода 1. Благодаря взаимодействию секторообразных пластин 7 с кольцевыми полосами потенциальных электродов на электропроводных кольцах 4,5, предназначенных для подключения к фазочувствительному измерительному прибору 6, индицируется сигнал, пропорциональный величине углового перемещения дискового электрода 1. При перекосе дискового электрода 1 фаза измерительного сигнала остается неизменной, благодаря чему повышается точность датчика. 3 ил.

315

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений,

Целью изобретения является повышение точности емкостного датчика угловых перемещений путем устранения влияния непараллельности или перекоса его электродов.

На фиг. 1 показана конструкция емкостного датчика угловых перемещений и его подключение к измерительному блоку и источнику питания; на фиг. 2 - потенциальные электро- ды датчика. I

Датчик содержит установленный с возможностью перемещения плоский дисковый электрод 1, в котором вы- полнены с заданным шагом сквозные секторообразные окна 2. Соосно с подвижным электродом 1 установлено неподвижное плоское диэлектрическое основание 3. На его внутренней по- верхности, обращенной к подвижному электроду 1, закреплены концентрические электрически изолированные одно от другого внешнее 4 и внутреннее 5 электропроводные кольца. В пр цессе измерений к кольцам 4 и 5 подключают фазочувствительньй измертельный прибор 6. На той же поверхности диэлектрического основания 3 размещены распределенные по его ок- ружности и размещенные в интервале между кольцами 4 и 5 секторообразные электропроводные радиальные пластины 7, электрически изолированные одна от другой. На обратной ст роне диэлектрического основания 3 датчика, напротив радиальных пластин 7, закреплены пары 8 и 9 кольцевых потенциальных электродов, размещенных концентрично. В процессе измерений к ним подключают 4-фазный источник Ю питания переменного тока. Каждая из пар 8 и 9 потенциальных электродов вьтолнена в виде сопряженных кольцевых полос 11 с зуб- цами синусоидальной формы. Период синусоиды равен периоду размещения окон 2 подвижного дискового электрода 1. Секторообразные радиальные пластины 7 перекрьшают обе пары 8 и 9 потенциальных электродов. Число радиальных пластин 7 выбирается в несколько раз превышающим число окон 2 подвижного электрода 1

Датчик работает следующим обра-

ЗОМо

Радиальные пластины 7 образуют с расположенными напротив них кольцевыми фигурными полосами 11 потенциальных электродов конденсаторы по- стоянной емкости с площадями обкладок, равными площади их взаимной проекции одна на другую. Так как ширина каждой кольцевой полосы 11 изменяется по синусоидальному закону, а фазы напряжения питания на смежных полосах 11 сдвинуты между собой на 90 , результирующие фазы ЭДС, наводимых на радиальных пластинах 7 парами 8 и 9 потенциальных электродов, также изменяются вдоль направления углового перемещения по синусоидальному закону с периодом равным периоду синусоидальных зубцов полос 11.

При вращении подвижного дискового электрода 1 на его электропроводньсх межоконных промежутках индуцируется электрический заряд, результирующая фаза которого изменяется при угловом перемещении об электрода 1 практически по линейному периодическому закоч ну. Съем измерительного сигнала с дискового электрода 1 осуществляется с помощью концентричных колец 4 и 5, образующих с электродом 1 емкостный токосъемник.

Так как поверхность радиальных пластин 7 эквипотенциальна в радиальном направлении, перекос (непараллельность установки) ПОДВ1ЙСНОГО электрода относительно потенциальных электродов вызьшает одновременное пропорциональное изменение величины измерительного сигнала на кольцах 4 и 5, а его фаза остается неизменной. Благодаря этому устраняется влияние возможной непараллельности подвижного электрода относительно потенциальных электродов и повьшается точность датчика.

Формула изобретения

Емкостный датчик угловых перемещений, содержащий установлен)1ый с возможностью углового перемещения дисковый электрод с секторообразны- ми окнами, СООСНО установленное неподвижное диэлектрическое основание, закрепленные на одной его поверхности электропроводные кольца, предназнаменные для подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительному прибору, и размещенные на том же основании две пары потенциальных электродов, каждая из которых выполнена в виде двух кольце вых полос с сопряженными зубцами синусоидальной , период повторения которых равен периоду размещения окон дискового электрода, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности путем устра//

Редактор Н. Рогулич

Составитель И. Кислицин

ТехредМ.ДидыкКорректор Н. Король

Заказ 5076/52

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гл1-ipi iia, 101

нения влияний перекоса дискового электрода, он снабжен электрически изолированными одна от другой с электропроводными секторообразными пластинами, распределенными по окружности основания и размещенньв и между электропроводньми кольцами в одной плоскости с ними, а пары потен- 10 циальных электродов размещены на противоположной поверхности основания напротив секторообразных полос и перекрывают их по площади.

Фиг. 2

Подписное