Емкостной датчик угловых перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловьк перемещений, совершаемых вращающими объектами .

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и чувствительности емкостного датчика угЛовых перемещений.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый емкостной датчик перемещений, разрез; на фиг. 2 - электроды датчика.

Емкостной датчик угловых перемещений содержит диэлектрическую подложку 1, на поверхности которой жестко закреплены в одной плоскости дисковые электроды 2 и 3 с вырезами и зубьями. Первый дисковый электрод 2 (выполнен с секторообразными окнами 4 (вырезами), периодически повторяющимися по его окружности. Второй дисковый электрод 3 выполнен в виде кольца с внутренними секторообразными выступами 5 (зубьями), расположенными в соответствующих окнах 4 первого дискового электрода 2. Дисковые электроды 2 и 3 электрически изолированы один от другого. Подложка 1 установлена с возможностью углового перемещения (вращения) и связывается в процессе измерений с контролируемым объектом.

Соосно с дисковыми электродами 2 и 3 установлено неподвижное плоское диэлектрическое основание 6. На его поверхности, обращенной к дисковым электродам 2 и 3, закреплены в одной плоскости концентрические электрически изолированные одно от другого внешнее электропроводное кольцо 7 и внутреннее электропроводное кольцо 8 В процессе измерений к кольцам 7 и 8 подключают фазочувствительный измерительный прибор (не показано). В промежутке между кольцами 7 и 8 размещены распределенные по окружности секторообразные электропроводные радиальные пластины 9, электрически изолированные одна от другой. На обратной стороне диэлектрического основания 6, напротив радиальных пластин 9, закреплены пары концентрично расположенных фигурных потенциальных электродов 10 и 11. В процессе измерений к ним подключают четырехфазный источник напряжения питания переменного тока. Каждая из па фигурных потенциальных электродов 10 и 11 выполнена в виде сопряженных кольцевых полос с зубцами синусоидалной формы. Период Т синусоиды равен периоду размещения секторообразных окон и выступов дисковых электродов 2 и 3. Секторообразные радиальные пластины 9 перекрывают обе пары потенциальных электродов 10 и 11. Число радиальных пластин 9 выбирается в несколько раз превышающим числа секторообразных окон (выступов) подвижных дисковых электродов 2 и 3.

Емкостной датчик угловых перемещений работает следующим образом.

Радиальные пластины 9 образуют с кольцевыми фигурными потенциальными электродами 10 и 11 конденсаторы постоянной емкости с площадями обкладок, равными площад их взаимной проекции одна на другую. Так как ширна каждой кольцевой полосы фигурных электродов 10 и 11 изменяется по синусоидальному закону, а фазы напряжения питания на смежных полосах сдвинуты между собой на 90 °, результирующие фазы ЭДС, наводимых на радиальных пластинах 9 потенциальньми электродами, также изменяются вдоль направления углового перемещения по синусоидальному закону с периодом, равным периоду синусоидальных зубцов электродов 10 и 11.

При угловом перемещении (вращении) дисковых электродов 2 и 3 ша них индуцируется электрический заряд, результирующая фаза которого изменяется практически по линейному периодическому закону. Съем измерительного сигнала с дисковых электродов 2 и 3 осуществляется с помощью концентричес-5 ких колец 7 и 8, образующих с дисковыми электродами 2 и 3 емкостной токосъем.

Таким образом, на концентрических кольцах 7 и 8 формируются измерительные сигналы с фазами о и ( 180), обеспечивающие возможность применения их дифференциальной обработки. Благодаря этому повьшается отношение сигнал/щум датчика, компенсируются постоянные помехи и периодические погрешности, связанные с неточностью изготовления электродов, и повьшается его чувствительность.

Формула изобретения

Емкостной датчик угловых перемещений по авт.св. № 1502959, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и чувствительности, он снабжен вторым дисковым электродом, расположенным в одной плоскости с первым, жестко с ним

5 связанньм, электрически изолированным от него и выполненным в виде кольца с секторообразными выступами, размещенными в соответствующих секторо,образных окнах первого дискового

р электрода.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет обеспечить помехозащищенность и чувствительность емкостного датчика угловых перемещений, состоящего из пары сопряженных неподвижных фигурных потенциальных электродов 10 и 11 с синусоидальными зубьями, пары подвижных дисковых электродов с секторообразными окнами и выступами и размещенных между парами электродов радиальных пластин 9, обеспечивающих независимость выходного сигнала датчика от непараллельности подвижных и неподвижных электродов. Повышение чувствительности и помехозащищенности достигается благодаря тому, что при введении второго дискового электрода 3, выполненного в виде кольца с секторообразными выступами 5, расположенными в секторообразных окнах 4 первого дискового электрода, выходные сигналы, снимаемые с помощью емкостных токосъемников с дисковых электродов, сдвинуты между собой по фазе на 180°. Это позволяет осуществить их дифференциальную обработку. 2 ил.