Емкостный датчик давления Советский патент 1990 года по МПК G01L9/12 G01L13/02 

фиг. /

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники,в частности к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного давления или разности давлений.

Цель изобретения повышение чувствительности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов, а также расширение пределов измерений.

На фиг. 1 изображен датчик давления, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - злектродная рама.

Корпус датчика состоит из трех частей: крышки 1, средней части 2 для закрепления неподвижных электродов и ниж- нейжрышки 3. Крышка 1 имеет отверстия для закрепления мембран 4 и 5 с жесткими центрами. Мембрана 5 наглухо закрывается колпаком 6. Крышка 1 опирается на плоскую электродную раму 7. Фрезеровкой получена неподвижная рама 8 заодно с полосковым коромыслом 9 внутри нее, где коромысло переходит в рамку через упругие элементы в виде шеек 10 и 11. Коромысло 9 на концах имеет прямоугольные электроды 12 и 13, полученные обработкой (в поперечном направлении коромысла) в виде полосковых углублений 14. Центры прямоугольных электродов через штоки 15 и 16 соединяются с мембранами 4 и 5 с жесткими центрами, Сверху мембраны 4с жестким центром закреплен колпак со штуцером 17. Для упрочнения коромысла 9 со стороны мембран .с жесткими центрами вдоль его средней части прикреплены полосковые ребра (не показаны). С дном корпуса через изоляционные прокладки 18-21 закреплены неподвижные прямоугольные электроды 22 и 23, штоки 24 и 25 которых в конце имеют отверстия для припаивания проволоки и присоединения его к печатной плате 26, на которой собирается схема измерения. Неподвижные электроды с изоляционными прокладками прикреплены ко дну корпуса, выполненного в

форме полосовой i консоли путем фрезеровки. Выполненная фрезеровкой канавка целиком не прямолинейная и в средней части имеет с обеих сторон направленную внутрь форму для получения площадок 27 и 28 на дне корпуса для закрепления открытой рамки 29, полученной двухсторонним высечением цилиндрического стакана с кольцевым буртом. К консольной части корпуса закрепляется болт 30, второй конец которого свободно проходит через отверстие рамки 29, которая охвачена стягивающими гайками 31 и 32. Для облегчения деформации консоли ее опорный участок снизу имеет поперечный паз 33. После шлифовки закрепляющих

поверхностей корпуса 1 и 2 и для получения необходимого зазора между электродами 12, 13 и 22,23 применяется фольговая прокладка 34 необходимой толщины. К прикреплен- ному к нижней крышке 3 гермоводу 35 подается напряжение питания, откуда и снимается выходной сигнал. После герметического закрытия корпуса производят по периметрам примыкающих участков сваривание 0 (электронно-лучевая сварка). Для получения температурной стабильности внутри датчика создается вакуум величиной 10 - 10 мм. рт. ст.

Емкости С1 и С2, образованные соот- 5 ветственно между электродами 13, 22 и 12, 23, входят в схему автогенераторов, выходные сигналы которых с частотами fi и h подаются к смесителю. Разностная частота подается к измерителю частоты. 0 Датчик работает следующим образом.

Давление Р через мембрану с жестким центром 4 передается к концу коромысла,, имеющего подвижный электрод 13. Если этот электрод приближается к неподвижно- 5 му электроду 22, увеличивая емкость, то второй подвижный электрод 12 коромысла удаляется от неподвижного электрода 23, уменьшая емкость. При полной симметрии изменение обеих емкостей равно ± А С. По 0 величине измеряемой частоты частотомет- ром можно судить о величине давления.

Для изменения пределов измеряемых

давлений применяются дополнительные

вставные упругие элементы, закрепляемые

5 с наружной рамкой В и средним участком

коромысла 9 (фиг. 3).

Изменение емкостей С1 и С2 производится передвижением консоли при помощи стягивающих гаек 31 и 32. обхватывающих 0 открытую рамку 29. Движение консоли, на которой собраны неподвижные электроды, производится затягиванием гаек 31 или 32. В начале обхват гайками рамки нужно ослабить и только после этого произвести затя- 5 гивание соответствующей гайки. Только после этого вторая гайка приводится в затягивающее состояние. Для перевода конструкции в состояние измерения разности давлений необходимо второй колпак 6 мем- 50 браны 5 заменить колпаком со штуцером.

Разрешающая способность и чувствительность предлагаемого датчика выше, чем у известного. При сохранении размеров датчика в форме прямоугольной призмы можно 55 при выборе электрода размерами стороны по. вписываемому диаметру получить боль- . шую полезную, площадь электрода. В этом случае размер электрода увеличивается

в4рзза,т,е. более чем 27%.

JL

Уменьшение габаритных размеров не только связано с рациональным использованием объема датчика, имеющего форму прямоугольной призмы, но в основном обусловлена выбором силопередающего коромысла плоской формы, по центру связанного упругими шейками, выполненными заодно с наружной неподвижной рамой.

В предлагаемом датчике значительно проще получение плоскопараллельного расположения электродов благодаря использованию фрезеровки и шлифовки прямоугольной плиты (получение неподвиж-нои рамки с плоским коромь1слом).

Формула изобретения 1. Емкостный датчик давления, содержащий две приемные камеры с мембранами, жесткие центры которых соединены с центрами подвижных электродов, размещенных на обоих плечах коромысла, снабженного упругим шарниром, закрепленным на опорном элементе, неподвижные, электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, упрощения конструкции и уменьшения габаритов, в нем опорный элемент выполнен в виде прямоугольной рамки внутри и в плоскости которой размещено коромысло с подвижными электродами в виде прямоугольной пласти- ны, а упругий шарнир выполн ен в виде двух перемычек, соединяющих середины пластины и рамки и выполненных с ними за одно целое, причем на коромысле и рамке в средней части выполнен поперечный паз. 2. Датчик давления по п- 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения пределов измерений, он снабжен дополни- тельными перемычками с элементами крепления, размещенными в поперечном пазу коромысла и рамки.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к емкостным датчикам давления. Целью изобретения является повышение чувствительности, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и расширение пределов измерений. Датчик содержит две приемные камеры с мембранами 4 и 5. Одна из приемных камер может быть заглушена и вакуумирована. Жесткие центры мембраны соединены штоками 15 и 16 с подвижными электродами, размещенными на плечах коромысла 7, выполненного в виде пластины, с осью в виде упругих перемычек, соединяющих середины пластины и прямоугольной опорной рамки, охватывающей по периметру пластину. Напротив подвижных электродов размещены неподвижные электроды. При разности давлений в приемных полостях изменяются емкости конденсаторов, образуемых подвижными электродами с неподвижными, причем емкости изменяются с разным знаком, что при дифференциальном включении дает на выходе двойной сигнал, пропорциональный разности давлений на входе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Budf 13 74

. T

Ф«г. 5

tF 4F

5 -72

-)-