Емкостный преобразователь перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению.

Известен емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину с двумя электродами и подвижную диэлектрическую пластину с третьим электродом, расположенными в корпусе, заполненном диэлектрической жидкостью, а также двухполюсный постоянный магнит, охватывающий корпус и передающий перемещение от измеряемого объекта подвижному электроду через магнитопровод, жестко связанный с подвижной пластиной.

Недостатком этого преобразователя является невозможность установки в ограниченном объеме корпуса экранированного токопровода, что снижает точность измерений.

Известен емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину с расположенными на ее поверхности электродами, один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника, а два других, электрически связанных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих прямоугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами постоянной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника, подвижную пластину, установленную в паVJ

О

сл

Ov 00

о

раллельной неподвижной пластине плоскости и с возможностью линейного перемещения в направлении изменения площади перекрытия неподвижных электродов прямоугольным электродом, размещенным на подвижной пластине и подключенным через питающий токопровод к источнику питания переменного тока.

Недостатком вышеуказанного емкостного преобразователя является недостаточная защищенность его от наводок, вызываемых переменным напряжением с токопровода на неподвижный электрод, что снижает точность преобразования перемещений.

Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещений за счет ослабления наводок от токопровода.

Это достигается тем, что емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину, расположенные на ее поверхности электроды, один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника, а два других, электрически связанных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих прямоугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами постоянной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника, установленную с возможностью линейного перемещения в параллельной пластине плоскости в направлении изменения площади перекрытия этих электродов вторую диэлектрическую пластину с закрепленным на ней прямоугольным электродом и поикоепленный к этому электроду питающий токопровод, предназначенный для присоединения к источнику питания переменного тока, снабжен тремя дополнительными неподвижными электродами, которые выполнены идентичными по форме первым трем электродам и размещены на первой диэлектрической пластине с поворотом на 180° относительно последних, питающий токопровод размещен симметрично относительно трех основных и трех дополнительных электродов, причем основной электрод, выполненный в виде равнобедренного треугольника, электрически связан с парой дополнительных электродов, выполненных в виде равновеликих прямоугольных треугольников, а дополнительный электрод, выполненный в виде равнобедренного треугольника, электрически связан с двумя основными электродами, выполненными в виде прямоугольных треугольников.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Емкостной преобразователь перемещений содержит неподвижную диэлектрическую пластину 1 с расположенными на ее поверхности основными электродами,

один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника 2, а два других, электрически связанных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих прямоугольных

0 треугольников 3 и 4, гипотенузы которых отделены зазорами постоянной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника 2, и дополнительными электродами 5, 6, 7, которые выполнены идентичными по

5 форме первым трем электродам и размещены с поворотом на 180° относительно последних, а также подвижную диэлектрическую пластину 8 с закрепленным на ней прямоугольным электродом 9, экранирован0 ный токопровод 10, подключающий подвиж- ный электрод к источнику питания переменного тока 11, и измерительную схему 12.

Основной электрод 2, выполненный в

5 виде равнобедренного треугольника, электрически связан с парой дополнительных электродов 6, 7 выполненных в виде равновеликих прямоугольных треугольников, образует с электродом 9 один измерительный

0 конденсатор, а дополнительный электрод 5, выполненный в виде равнобедренного треугольника, электрически связан с двумя основными электродами 3,4, выполненными в виде равновеликих прямоугольных треу5 гольников, образует с электродом 9 другой измерительный конденсатор. Токопровод 10 расположен симметрично относительно основных и дополнительных электродов. Измерительная схема 12 выполнена на ОУ

0 постоянного тока, осуществляющих операции усиления переменного напряжения и его фазочувствительного детектирования.

В данной конструкции емкостного преобразователя перемещений одна паразит5 ная емкость, образованная токопроводом 10 и электродом 4, подключена к первому входу измерительной схемы, а другая паразитная емкость, образованная токопроводом 10 и электродом 6, подключена ко

0 второму входу измерительной схемы. При таком включении паразитных емкостей уровень наводок на каждый канал измерительной схемы 12 одинаков и не зависит от величины емкости измерительных конден5 саторов.

Емкостной преобразователь перемещений работает следующим образом. При перемещении происходит изменение емкостей между электродами, расположенными на подвижной и неподвижной пластинах.

При этом, если емкость, образованная электродами 2 и 9, увеличивается, емкость, образованная электродами 6, 7 и 9, также увеличивается. А поскольку эти емкости включены относительно друг друга параллельно, то увеличивается эффективная величина измеряемой емкости, пропорциональной величине перемещения, и увеличивается уровень входного сигнала, поступающего на измерительную схему 12.

В это же время емкости между электродами 3,4 и 9, а также 5 и 9 уменьшаются, что позволяет увеличить крутизну входного сигнала. Наличие токопровода 10 приводит к появлению наводок на электродах 4 и 6. В связи с тем, что электроды 4 и 6 идентичны по форме, то вегччина паразитных емкостей между этими электродами и токопрово- дом 10 одинакова.

Включение одинаковых паразитных емкостей параллельно измеряемым емкостям позволяет компенсировать влияние наводок токопровода на выходной сигнал преобразователя.

с

Формула изобретения Емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину, расположенные на ее поверхности электроды, один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника, а два других, электрически связанных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих прямоугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами постоянной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника, установленную с возможностью линейного перемещения в направлении изменения площади перекрытия этих электродов вторую диэлектрическую пластину с закрепленным на ней прямоугольным электродом

0 и прикрепленный к этому электроду питающий токопровод, предназначенный для присоединения к источнику питания переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразова5 ния перемещений за счет ослабления наводок от токопровода, он снабжен тремя дополнительными неподвижными электродами, которые выполнены идентичными по форме первым трем электродам и разме0 щены на первой диэлектрической пластине повернутыми на 180° относительно последних, питающий токопровод размещен симметрично относительно трех основных и трех дополнительных электродов,

5 причем основной электрод, выполненный в виде равнобедренного треугольника, электрически связан с парой дополнительных электродов, выполненных в виде равновеликих прямоугольных треугольников, а до0 полнительный электрод, выполненный в виде равнобедренного треугольника, электрически связан с двумя основными электродами, выполненными в виде прямоугольных треугольников.

- -2

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного преобразователя линейных перемещений за счет ослабления наводок от экранированного токопровода 10, присоединяющего подвижный прямоугольный электрод 9 к источнику 11 питания переменного тока. Этот электрод установлен с возможностью линейного перемещения относительно неподвижной диэлектрической пластины 1, на которой закреплены три основных электрода 2, 3, 4 и три дополнительных электрода 5, 6 и 7, расположенных относительно основных с поворотом на 180°. Электроды 5 и 6 выполнены в виде равнобедренных треугольников, а электроды 2,4 и 5, 7 - в виде прямоугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами постоянной ширины от боковых сторон соответствующего равнобедренного треугольника. Подвижный электрод образует с этими треугольными электродами пары дифференциальных конденсаторов, емкости которых изменяются при перемещении подвижного электрода 9 и на них не оказывают влияния паразитные наводки от токопровода 10. 1 ил.