Емкостный датчик угла Советский патент 1981 года по МПК G01B7/30 

(54) ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК УГЛА

1

Изобретение относится к емкостным змерителям положений и перемещений может быть использовано в прецизи- онных навигационных и гироскопичес- ких системах.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее входной трансформатор питания, подключенные к его вторичной обмотке со срезной точкой две неподвижные пластины, между которыми размещена подвижная пластина D.

Недостатками этого устройства являются низкие чувствительность и точность измерений перемещений.

Известно также устройство для из-, мерения углов и перемещений, содержащее входной трансформатор питания, подключенные к его вторичной обмотке со средней точкой две неподвижные пластины, между которыми размещена подвижная пластина 2

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений из-за

наличия механического контакта подвижной пластины с остальной частью устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены две дополнительные неподвижные пластины, подклю:ченные ко второй дополнительно введенной вторичной обмотке трансформатора, идентичной первой, а подвижная пластина изолирована и является общей для обеих пар неподвижных пластин, причем неподвижные пластины, расположенные по одну сторону от подвижной, подsключены к одноименным концам вторичных обмоток трансформатора, а выходной сигнал снимается с их средних точек.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - электрическая эквивалентная схема.

На фиг. 1 неподвижные пластины 1-4 подключены попарно к двум идентичным 3 вторичным обмоткам со средними точками трансформатора питания 5, .на первичную обмотку которого подается напряжение питания Urr. Подвижная пластина 6 размещена между двух пар неподвижных пластин 1 и 2, 3 и 4 без какого-либо механического крепления. Пластины 1 и 3, находящиеся по одну сторону от подвижной пластины 6, подключены к одноименным концам Б вторичных обмоток, пластины 2 и 4 - к концам А. Пластина 6 может вращаться вокруг оси 0. Эквивалентная электрическая схема этого устройства представлена на фиг. 2, где Е - ЭДС вторичной обмотки трансформатора питания; X. - реактивное сопротивление вто ричной обмотки трансформатора;Х - реактивное сопротивление кон денсатора, образованного под вижной и неподвижной пластинами;г - активное сопротивление конде сатора; г, - активное сопротивление втори ной обмотки трансформатора. Датчик работает следующим образом При повороте подвижной пластины отно тельно оси О -О изменяется отношени зазоров между Лодвижной и неподвижно пластинами в каждой паре конденсаторов 1 и6, 2и6, Зиб, 4и6. При этом нарушается баланс мостовой схем фиг. 2 и на выходе появляется сигнал пропорциональный углу поворота подви °ной пластины. Выходное напряжение U датчика в общем виде определяется вы ражением Е d2.-d :. с d-z,-d4 () 2ше§ где 1А) - угловая частота; площадь пластины конденсатора;диэлектрическая проницаемост 4 с1г , d,,d+ величины зазоров между соответствующими неподвижными и подвижной пластинами конденсаторов. При угловйх смещениях,соответству щих, например, изменению зазоров на Л еличину ud, их значения будут изеняться следующим образом: d d - Ad; d 2 do Ad; d do Adi де do - величина зазора в нулевом (несмещенном) положении подвижной пластины. этом случае выражение (1) примет Г Г+ГсЖХь де реактивное сопротивление емкостного датчика угла в несмещенном положении, .е. выходной сигнал датчика линейно ависит от угла поворота подвижной ластины. При нерабочих смещениях подвижной ластины, например вдоль оси ОХ фиг. l), зазоры датчика изменяются ледующим образом: d 3 , d d 4 d o-ud, d 2. do ud тогда выходное напряжение, как следует из выражения (1), равно 0. Таким бразом, устройство чувствительно голько к угловым перемещениям. Конструкция емкостного датчика угла проста, обладает высокой чувствительностью к угловым перемещениям за счет исключения чувствительности к линейным перемещениям, надежна в эксплуатации. Формула изобретения Емкостной датчик угла, содержащий входной трансформатор питания, две неподвижные пластины, подключенные к его вторичной обмотке со средней точкой, между которыми размещена подвижная пластина, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, введены две дополнительные неподвижные пластины, подключенные ко второй дополнительно введенной вторичной обмотке трансформатора, идентичной первой, подвижная пластина изолирована и является общей для обеих пар неподвижных пластин, причем неподвижные пластины, расположенные по одну сторону от подвижной пластины, подключены к одноименным концам вторичных обмоток трансформатора, а вы-

58365156

ходной сигнал снимается с их средних 1. Патент США № 3278 919, точек.кл. 340-200, опублик. 1966.

Источники информации,2. Патент США № 2968031,

принятые во внимание при экспертизе кл. 340-200, опублик. 1961.