Емкостный измеритель угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерения углов емкостного измерителя угловых перемещений до ±180°. Емкостной датчик угла содержит два установленных с возможностью поворота один относительно другого вокруг общей оси вращения прямоугольных измерительных электрода, один из которых снабжен заземленным охранным электродом. Эти электроды помещены внутри полого цилиндрического экранирующего электрода, ось которого совпадает с осью вращения прямоугольных электродов. Экранирующий электрод заземлен, а параллельно измерительным электродам включен корректирующий конденсатор, емкость которого выбирается в соответствии с заданным математическим выражением, включающим в себя размеры измерительного и охранного электродов. При работе датчика паразитные составляющие измеряемой емкости между активными поверхностями расположенных под углом прямоугольных измерительных электродов компенсируются, что повыщает линейность характеристики преобразования емкостного измерителя угла в щироком диапазоне измеряемых углов. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. to (Л го j; 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (я) 4 (з 01 В 7 00 су у

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3846310/25-28 (22) 29.01.85 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (7l ) Институт электродинамики АН УССР (72) Ф. Б. Гриневич и P. С. Лежоев (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1185069, кл. G 01 В 7/30, 1982. (54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВЪ|Х ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерения углов емкостного измерителя угловых перемещений до +180 . Емкостной датчик угла содержит два установленных с возможностью поворота один относительно другого вокруг общей оси вращения прямоугольных измерительных электрода, один

ÄÄSUÄÄ 1249309 А1 из которых снабжен заземленным охранным электродом. Эти электроды помещены внутри полого цилиндрического экранирующего электрода, ось которого совпадает с осью вращения прямоугольных электродов. Экранирующий электрод заземлен, а параллельно измерительным электродам включен корректирующий конденсатор, емкость которого выбирается в соответствии с заданным математическим выражением, включающим в себя размеры измерительного и охранного электродов. При работе датчика паразитные составляющие измеряемой емкости между активными поверхностями расположенных под углом прямоугольных измерительных электродов компенсируются, что повышает линейность характеристики преобразования емкостного измерителя угла в широком диапазоне измеряемых углов. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.

1249309

Изобретение относится к измерителы(ой гехнике и может быть использовано для измерения угловых перемещений.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений ем костного датчика угла до 180" путем линеаризации его функции преобразования в этом диапазоне с Iloxlîff(üfo

ЭКРЯ НИ РУIOIILH Х Э 1EКТРО;1013 В СОЧСТ3 Н И И С КОРректирующим конденсятороxt:задан)!ой емкости.

На фиг. 1 показан емкостный измеритель угловых перемещений, обlIIHй вид; на фиг. 2 -- емкостный .(ятчик угля, 11011cpE ÷floå сечение.

Емкостпый измерите.i» угловы.х ((срех!ещений содержит емкостный датчик угла, прямоугольные электроды 1 H 2 которогo имеют общук> ось 3 и >;ftflpHIIB, которой совмещена лиHHÿ пересече яктп13ныx внутренних поверхностей этих электродов или их продолжения. Один из электродов датчика угла, например, пепо JI)H>KIII, электрод 2, окружен размещенным с ниxt в общей плоскости охранным электро,ц)м 4. Зкр((пиру!ощий э,(ектрод i), выполненный в ви IE полого It,èëèíäð3, ось которого COBмеп.еня с оськ) 3 вращения прямоуl олы(ых электродов 1 и 2 pxtKocTIIoH) датчика, электрически соединен с охранным электродом 4, присоединенным к общей точке заземгг(ния H, ttt эквипотенциальной ей точке. Прях!пуго,1(н(,!е электроды 1 и 2 или хотя бы î !!ill пз них экранир(и)аны cH3pv>KI металлическим слое 1, выполненным па тех же изо JHpol33lllll>lx подложках. чтÎ и п ря моуl ол ьн ыс элек г роды 1 и 2 ivtf(ocTIIOI 1!!танк!1. Ввиду .>того между этими поверхностями 37ектродов умеlIHIHÇEò(я 113ðàçèтH(c кду э 1(. KTpo 13 )I II 1 и 7 ВК 110 1(113 ИЗ>!" р и г" I l>i t<1>! схема 6, которая предназначена для коп грол я в(. личины, обря7 но пропорцион(>л(,lfo H пзмеряемои емк(>сти С, междх этими эг!Сктродамп, яв IBIoIIIE йся информативным пяряМС ТРОМ Г. 13 ((М ЕЖДМ НИХ! И, 33 ВИ(. ЯЩ(.1 О OT

УГ,!ОВОГО IIOCIO)KCÍИЯ 00 ЬСКТ3 КОНТРОЛЯ (IIC показан). Ме>кду этими же электролами 1 и 2 емкост!юго датчика подк.(к>ч II корректирующий конденсатор 7.

1.мкостнь!11 измеритель угловых псремеIlJcHèé работает следую(цим образом.

При изменении уггп)вого положения Об! KTlI3 ИЗМЕ>IIB(>TCB МГ0,1 (f. МЕ>ЖДV П>>ЯМОМ! ОЛI>ными эл KTpo (3(xi if 1 H 2 E xi Ko(THof о дятч и кя . что llpHBo!Ièò к изменени(о емкости З„х!ежду ними, обратная величина которой измеряется с помощью cxEмы 6, предстявлякпцей (ОбОИ, If)1 lip H мер, МОСТов> K) С.,(.MÚ пям(>pclf IIB.

В емкостlinxt датчике угла, имек>(цем описапнуlo конструкцию и цп..!Индрический эк)анирующпй электрод, величина С, xi()кду электродами с изменяк)щимся угловым Ilo, ожением определяется следующим cooTIIoi fCIfHe»:

С- =- „, и —,„-(, -(- С,, „е> кгде Сi — — 2г у(п((-+() )>.7(f ). (2) с = 2е >л11+(f) ) * абсолютная диэлектрическая 11роницаемость среды между электродами емкостного датчика;

l -- длина параллельной оси 3 вра(це10 НИ Я СTОРО!IЫ ПРЯМОУГ07 ЬНОГО Э 7PКТрода 2, снабженного охранным эл е кт родо.м 4; радиус внутренней поверхности цилиндрического экранирующего электрода;

t5 а и 6 -- расстояния от оси 3 вращения до параллельных ей ближайшей и удаленной сторон, соответственно, прямоугольного электрода, снабженного охранным электродом.

1 p H J = — Й, T E H p H I7 р 3 KT H >7ec Ko M Co 13 tl 3

20 лепин удаленной стороны прямоугольного электрода 2, параллельной оси 3 вращения, с образующей внутренней поверхности экранируюп(его цилипдрическогo электрода 5, cocгявляк>1цая С(становится равной

25 (41

C I — — 2ет —.,7>! 2 = C or! st.

Форщла изобретена.!

1. Емкостный измеритель угловых перемс (цепий, содержащий ех!Кос гный датчик, П ри а (0 Ip, т. е. при достаточ но небольшой ширине охранного электрода 4 на у I3CTKC между осью 3 вращения и олижайшей к ней параллельной стороной прямоугольного неподвижного электрода 2 по срав. нению с радиусом внутренней поверхности экранирующего электрода 5, величина сос r313ëÿ!Оп((. и С>> CTpPXI HTC B K It > . I IO в ди3 IJ 330(а К.

Поэтому включение корректируюц!его кон i(исат(>ра 7 flocTQBHHOH емкости, численно равной С>, параллельно измерительным прямоугольным электролам 1 и 2 емкостного

l;ii>iHK3, позног!Яет исклк>чить Cl из Сравнения (I ), благодаря чему на Bhfxo7g емкостIIol 0 IIзмерителя угловых перемещений IJ0.7) (яюг практически линейную, однозначнуlo в диапазоне угла (!. = 0--180 функцию преобразования. которая представляет собой зависимость емкостного сопротивления ! 5 1, (» С,, в функции угла 1 . Нелинейность функции преобразования угла в этом диапазоне не превы!пает 0,7%. Высокая помехо33tItHIIJcIIHocTb и компактность конструкции, я также стабильность функции преобразования позволяют использовать емкостный

50 измеритель угла также и в диапазоне 180 —360, что не в ie«CT зя собой усложнения его конструкции, хотя нелинейность характерисTf::Kè преобразования при этом монотонно ьч>зрас.>ает от 0,7 до 10%.

1249309

Фи2. 2

Составитель С. Скрыпник

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 4222/39 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 угла, образованный двумя плоскими, установленными с возможностью поворота один относительного другого прямоугольными электродами, активные поверхности электродов пересекаются по прямой, совпадающей с их осью вращения, а один из них окружен размещенным с ним в общей плоскости охранным электродом, и подключенную к прямоугольным электродам измерительную схему для контроля величины, обратно пропорциональной емкости между этими электродами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен экранирующим электродом, электрически соединенным с охранным электродом и выполненным в виде полого цилиндра, ось которого совмещена с осью вращения прямоугольных электродов, и включенным между прямоугольными электродами корректирующим конденсатором.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что радиус внутренней поверхности цилиндрического экранирующего электрода равен расстоянию от оси вращения прямоугольных электродов до более удаленной от нее стороны прямоугольного электрода, окруженного охранным электродом, а емкость С корректирующего конденсатора выбрана равной

С = 2е — Fn2

Г где е — абсолютная диэлектрическая проницаемость среды между электродами емкостного датчика угла;

f — длина параллельной оси вращения

15 стороны прямоугольного электрода, окруженного охранным электродом.