Преобразователь перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B7/00 

сд

со со N

00

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического регулирования линейных перемещений. С целью повышения точности за счет обеспечения нечувствительности к неинформативным составляющим перемещения и влиянию краевых эффектов в преобразователе использован генератор 1 квадратурных сигналов равной амплитуды, запитывающий дифференциальный емкостный датчик 3, выходной сигнал которого через преобразователь 5 ток-напряжение и полосовой усилитель 7 поступает на первый вход фазочувствительного детектора 8, выход которого подключен к входу нелинейного функционального преобразователя 9. Краевые эффекты подавляются в результате выполнения подвижной пластины датчика 3 с охранным кольцом, подключенным к шине нулевого потенциала. Нечувствительность к перемещению подвижной пластины датчика 3 в направлении, перпендикулярном его плоскости, обеспечивается конструкцией датчика 3. 2 ил.

иг.1

Изобретение относится к измерительной texHHKe и может быть использовано в г|рецизионных системах автоматического ре- Нулирования линейных перемещений.

Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения нечувствительности к информативным составляющим перемещениям и влиянию краевых эффектов.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - конструкция ejMKOCTHoro датчика.

I Преобразователь содержит квадратурный генератор 1, щину 2 нулевого потенциала, е якостный датчик 3, фазосдвигающий блок4, п|реобразователь 5 ток - напряжение, прлосовые усилители 6 и 7, фазочувст- вительный детектор 8, нелинейный функциональный преобразователь 9.

Емкостной датчик 3 (фиг. 2) содержит н|еподвижные диэлектрические пластины 10, прокладку 11, подвижную диэлектрическую п г1астину 12, контактные площадки 13-15, участки 16 и 17 металлизации, металли- фольгу 18. Каждая из двух неподвижных пластин 10 имеет на внутренней п1)верхности два изолированных один от дру- г(рго металлизированных участка с кон- т ктными плопладками 13. Неподвижные п|пастины 10 и подвижная пластина 12 крепятся к основанию разъемными металлическими обоймами. Подвижная пластина 12 имеет рабочий металлизированный участок 17 и металлизированный участок 16 в виде охранного кольца. Рабочие металлизированные участки 17 и 16 нанесены с обеих сторон пластины 12, электрически соединены один с другим и подпаиваются посредством контактной площадки 14. Металлизированное покрытие 16, нанесенное с обеих сторон пластины 12 и по ее торцам, образует заземляемую посредством контактной площадки 15 охранную зону, устраняющую краевые эффекты. Участки пластины, соответствующие соединению рабочих металлизированных участков 17 с контактной площадкой 14, покрыты изолирующим лаком и закрыты тонкой металлической фольгой 18, электрически соединенной с металлизированным участком 16 в виде кольца. Датчик 3 преобразует перемещение подвижной пластины влево - вправо в зазоре в изменяющиеся емкости Са и Q между рабочими металлизированными участками подвижной пластины 12 и соответственно левыми и правыми металлизированными участками неподвижных пластин 10. При смещении (относительно среднего положения) подвижной пластины 12 вправо увеличивается емкость Gi (емкость Са уменьшается) и при смещении влево увеличивается емкость &. (емкость Се уменьшается).

Преобразователь работает следующим образом.

В среднем положении подвижной пластины 12 емкости между ее рабочими поверхностями и левыми и правыми металлизированными участками неподвижных

пластин 10 равны. При этом входной ток преобразователя 5 ток - напряжение сдвинут на 45° (в сторону опережения) по отнощению к сигналу Umcosievt квадратурного генератора 1, а выходное напряжение

преобразователя 5 сдвинуто на 135° (в сторону отставания) по отнощению к сигналу Umcos rt. Поскольку фазосдвигающий блок 4 обеспечивает (по отношению к сигналу Umcosaz t) опережающий фазовый сдвиг в 135°, то при идентичных полосовых усилителях 6 и 7 (обеспечивающих на частоте аУг с учетом инвертирования фазовый сдвиг в 180°) напряжения на входах фазочувствительного детектора 8 сдвинуты на 90°, а выходные напряжения

фазочувствительного детектора. 8 и нелинейного функционального преобразователя 9 равны нулю. При смещении подвижной пластины 12 влево или вправо на выходе нелинейного функционального преобразователя 9 формируется напряжение, линейно связанное с перемещением, знак которого определяется знаком смещения подвижной пластины 12 относительно среднего положения. Зависимость выходного напряжения детектора 8 от линейного перемещения подвижной пластины 12 симметрична относительно начал-а координат. В нелинейном функциональном преобразователе 9 формируется поправочное напряжение, суммирование которого с напряжением детектора 8 обеспечивает линейную зависимость выходного напряжения датчика от линейного перемещения подвижной пластины 12.

Формула изобретения

Преобразователь перемещений, содержащий шину нулевого потенциала преобразователь ток - напряжение, генератор, фа- зочувствительный детектор, емкостный датчик, выход которого подключен к первому входу преобразователя ток - напряжение, выход которого через первый полосовой

усилитель подключен к первому входу фазочувствительного детектора, а шина нулевого потенциала подключена к второму входу преобразователя ток - напряжение, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены фазосдвигающий

блок, второй полосовой усилитель и нелинейный функциональный преобразователь, генератор выполнен в виде генератора квадратурных сигналов равной амплитуды, емкостный датчик выполнен в виде двух расположенных в параллельных плоскостях неподвижных диэлектрических пластин, внутренняя поверхность каждой из которых имеет два изолированных между собой частка металлизации, и подвижной диэлектрической пластины, имеющей возможность перемещения между неподвижными пластинами в параллельной им плоскости от одного участка металлизации к другому, поверхность подвижной электрической пластины имеет первый металлизированный участок и второй металлизированный участок в виде охранного кольца первого металлизированного участка, вывод которого является выходом емкостного датчика, первый выход генератора подключен к первому входу фа- зосдвигающего блока и первым участкам

а

металлизации неподвижных пластин, второй выход генератора подключен к второму входу фазосдвигающего блока и вторым участкам металлизации неподвижных пластин, выход фазосдвигающего блока через второй полосовой усилитель подключен к второму входу фазочувсгвительного детектора, выход которого подключен к входу нелинейного функционального преобразователя, а шина нулевого потенциала подключена к второму металлизированному участку подвижной диэлектрической пластины

Фиг.2. .