Емкостный дифференциальный датчик угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного дифференциального датчика угловых перемещений, содержащего два размещенных параллельно электрода 1 и 2 и установленный между ними с возможностью вращения третий электрод 3, которые выполнены идентично в виде пластин с внутренними кольцевыми участками одинакового радиуса, определяющими величину минимальной емкости C<SB POS="POST">мин</SB> датчика, и с секторными выступами, имеющими центральный угол Q<SB POS="POST">о</SB>, равный центральному углу промежуточных участков между этими выступами. Внешний контур секторных выступов профилирован в соответствии с заданным математическим выражением, определяющим вид выходной характеристики преобразования датчика, который подключен к схеме измерения автогенераторного типа, с помощью которой может быть получена треугольная периодическая характеристика преобразования, представляющая собой зависимость разностной частоты двух автогенераторов 4 и 5, в колебательные контуры которых включены соответствующие пары электродов датчиков, в функции углового перемещения контролируемого объекта. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 4476397/25-28 (22) 19.08.88 (46) 30,11,90. Бюл. № 44. (71) Московский институт электронного машиностроения (72) Г.O,Балабанян, Е.В.Гриняева, Н.И.Даников и А. В, Космачев (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 2046920, кл. G 01 В 7/30, 1980. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного дифференциального датчика угловых перемещений, содержащего два размещенных параллельно электрода

1 и 2 и установленный между ними с возможностью вращения третий электрод 3. которые выполнены идентично в виде пластин с,, Ы 1610245 А1 внутренними кольцевыми участками одинакового радиуса, определяющими величину минимальной емкости См н датчика, и с,секторными выступами, имеющими центральный угол С4, равный центральному углу промежуточных участков между этими выступами. Внешний контур секторных выстуIloB профилирован в соответствии с заданным математическим выражением, определяющим вид выходной характеристики преобразования датчика, который подключен к схеме измерения автогенераторного типа. с помощью которой может быть получена треугольная периодическая характеристика преобразования, и редставляющая собой зависимость разностной частоты двух автогенераторов 4 и 5, в колебательные контуры которых включены соответствующие пары электродов датчиков, в функции углового перемещения контролируемого объекта. 2 ил.

1610245 (2) 40

45 пами, имеющими фоРму сектоРов кРуга, и подключенную к ним схему измерения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

R(Q) =

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угловых перемещений в частоту электрического сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет получения прямочастотной характеристики преобразования угловых перемещений в частоту электрического сигнала, которая имеет вид периодически повторяющейся треугольной функции в широком диапазоне измерения угла поворота вращающегося объекта контроля.

На фиг,1 показана упрощенная блоксхема емкостного дифференциального датчика угловых перемещений; на фиг.2— функции преобразования углового перемещения а в частоты f4 и fs электрических сигналов на выходах двух автогенераторов и на выходе блока вычитания, где выделяется их разностная частота h f.

Емкостный дифференциальный датчик угловых перемещений содержит размещенные в корпусе (не показан) параллельно один другому два электрода 1 и 2, которые выполнены идентичными в виде пластин с кольцевыми участками одинакового радиуса и с выступами, имеющими форму сектора круга с центральным углом Qo, равным центральному углу промежутков между ними.

Между этими электродами установлен с воэможностью вращения третий электрод 3, связываемый с контролируемым объектом в процессе измерения и выполненный идентично первым двум электродам. Один из них смещен относительно другого в направлении вращения третьего электрода на тот же центральный угол Qo. Электроды 1-3 подключены попарно к схеме измерения, содержащей автогенераторы 4 и 5, блок 6 выделения их разностной частоты h f регистратор 7.

Внешний контур секторных выступов электродов 1 — 3 датчика профилирован в зависимости от угловой координаты Q в соответствии с математическим выражением где R(Q) — внешний радиус выступов в функции угловой координаты, см;

n — число секторных выступов на электроде;

Re — радиус выреза под вал в пластинах электродов 1 и 2, см;

Смин — минимальная емкость датчика, пФ;

d — расстояние между электродами. см;

Š— диэлектрическая проницаемость среды между электродами;

cIC(Q)/dQ — величина, определяющая заданный закон изменения емкости датчика при изменении углового перемещения, пФ/рад.

Радиус Вк внутренних кольцевых участков электродов определяется следующим соотношением:

1,116 е

Емкостный дифференциальный датчик угловых перемещений работает следующим образом, При повороте подвижного электрода 3 относительно неподвижных электродов 1 и

2 происходит изменение площади перекрытия их выступов, причем максимуму площади перекрытия выступов электродов 1 и 3 соответствует минимум площади перекрытия выступов электродов 2 и 3. Благодаря этому частоты fp u fg на выходах автогенераторов 4 и 5, в колебательные контуры которых включены соответствующие пары электродов, изменяются периодически, например, по треугольному закону (фиг.2) от мин до смаке с угловым смещением, равным

Qo, а их разностная частота Л f имеет в идеале вид периодической треугольной функции, симметричной относительно оси абсцисс.

Вследствие более высокой помехоустойчивости частотного метода измерения емкости датчика по сравнению с амплитудным методом, использованным при работе известного датчика, обеспечивается более высокая точность измерения угловых перемещений.

Формула изобретения

Емкостный дифференциальный датчик угловых перемещений, содержащий два размещенных параллельно один другому электрода и установленный между ними с возможностью вращения третий электрод, которые выполнены в виде пластин с выстуточности измерения, электроды датчика выполнены идентичными по форме с кольцевыми участками одинакового радиуса и с одинаковым количеством секторных выступов, профилированных по внешнему контуру и имеющих одинаковый центральный угол Qo, равный центральному углу промежутков между ними, один из первых электродов смещен относительно второго в направлении вращения третьего электрода на тот же угол Qo, а схема измерения выполнена автогенераторной, 1610245

Составитель С. Скрыпник

Техред М.Моргентал Корректор И. Эрдейи

Редактор А. Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3727 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5