Емкостный измеритель перемещения

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники..Цель изобретения - упрощение конст^рукции. Это достигается тем, что в емкостный измеритель, содержащий секционированные токовый и потенциальный электроды, преобразовательный блок, генератор и два коммутатора, введены делитель и усилитель, а потенциальный электрод выполнен в виде трех секций, ширина каждой из которых равна половине ширины секции токового электрода. Упрощение конструкции достигается за счет соответствующего выполнения электродов, образующих дифференциальные конденсаторы. 3 ил.

COOS СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

09 (И) (Я) 5 G 01 В 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕ %НИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ЕРИ Гйнт ССО

N АВТОРСНОММ СИИДЕТВ ЬСТВУ (21) 4765797/28 (22) 07.12.89

i (46) 30.01.92. Ьюл. И 4 (71) Московский горный институт (72) В.А.Павленко (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1037051, кл; "G О1 В 7/00, 1982 °

Авторское свидетельство СССР

11 1252653, кл. С О1 В 7/00, 1983. (54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛ6 ПЕРЕМЕЦЕНИЛ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Цель изобретения - упрощение конст1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и приборостроению.

Известен емкостный измеритель перемещений, содержащий потенциальный

Электрод, подключенный к генератору токовый электрод, секции котррого расположены в два ряда, и преобразовательный блок.

Известен также:емкостный измеритель перемещений, содержащий секционированный токовый и потенциальный электроды, образующие два дифферен-.. циаЛьных конденсатора, два коммута- . тора, генератор, первый выход которого через первый коммутатор подсоеди-: нен к несоседним секциям йотенциального электрода, и преобразовательный блок.

Недостатком известных емкостных измерителей перемещений является сложность их конструкции в связи с размещением токового и потенциального

2 рукции. Это достигается тем, что в емкостный измеритель, содержащий секционированные токовый и потенциальный электроды, преобразовательный блок, генератор и два коммутатора, введены делитель и усилитель, а потенциальный электрод выполнен в виде трех секций, ширина каждой из которых равна половине ширины секции то% кового электрода. Упрощение конструкции достигается за счет соответствующего выполнения электродов, образующих дифференциальные конденсаторы.

3 ил. электродов более чем в двух плоскостях, причем длина подвижного потенциального электрода равна длине неподвижного токового электрода, что увеличивает размеры измерителя и ограничивает область применения.

Цель изобретения — упрощение конструкции емкостного измерителя перемещений.

На фиг.1 представлена блок-схема емкостного измерителя перемещений; на фиг.2 и 3.- эпюры напряжении в характерных точках схемы.

Емкостный измеритель перемещений содержит потенциальный электрод, выполненный в виде трех секций .1 - 3; расположенных на одной стороне диэлектрической пластины 4, секционированный токовый электрод, нечетные и четные секции которого соединены между собой -a две группы секций 5 и 6» расположенные на одной стороне ди,электрической пластины 7 и образую1709179 щие с секциями потенциального электрода два дифференциальных конденсатора, генератора 8, один выход которого соединен постоянно со средней секцией 2 потенциального электрода. и через коммутатор 9, управляющий выход которого подключен к выходу делителя частоты 10, соединен с крайними секциями 1 и 3 этого электрода, дифференциальный усилитель 11, второй коммутатор 12 и преобразовательный блок 13:- При этом секции токового электрода 5 и 6 подключены к дифференциальному входу усилителя 11, выход которого через второй коммутатор

12, управляемый делителем 10 частоты, соединен с первыми входами преобразовательного блока 13. Второй выход генератора 8 соединен с входом делителя 10 частоты и вторыми входами преобразовательного блока 13. Ширина каждой секции потенциального электроI а равна половине ширины секции тоового электрода. 25

Иинимальное количество секций токового электрода 2. Иинимальное количество секций потенциального электрода 3. Когда длина потенциального электрода не критична, количество секций в общем случае может быть выбрано разным 3п (где и — любое целое число), при этом расстояние между каждой из групп равно половине ширины секции токового электрода.

Преобразавательный блок 13 выполнен в виде двух каналов, каждый из которых состоит из демодуляторов 14 и

15 и блоков формирования 16 и 17, выходы которых подключены к входу блока 18 определения направления перемещения и формирования выходного сигнала.

Емкостный измеритель перемещений работает следующим образом.

С одного выхода генератора 8 пос.тоянно поступает на секцию 2 потен-. циального электрода сигнал .19 треугольной формы, а с другого выходачерез коммутатор 9, управляемый дели. телем 10 частоты, на крайние секции 1

50 и 3 потенциального электрода поступает сигнал 20 прямоугольной формы.

Делитель 10 частоты делит частоту сигнала 20 генератора 8 на четное

55 число раз 2в (где m - целое число).

На эпюре фиг.2 представлен сигнал

2l - простейший случай деления на 2 (m = 1).

Посредством коммутатора 9 сигнал

19 подается либо на секцию 1, либо на секцию 3 потенциального электрода в зависимости от сигнала 21 с делителя

10 частоты, определяющего работу коммутатора.

В .течение времени 0 — tl сигнал

19 треугольной формы подается к секциям 1 и 2 одновременно, а в течение времени tl — t — к секциям 2 и 3. Тогда в течение каждого из этих моментов времени на дифференциальных вхо.. дах усилителя 11 появляются входные сигналы, пропорциональные величине емкости секций 1 и 2; 2 и 3 относительно секций токового электрода (в течение времени О - й,1, p - -ty)

Входная цепь усилителя 11 выполнена резистивной и низкоомной. В этом случае измеряемые конденсаторы, образованные секциями потенциального и токового электродов, выполняют. роль генераторов тока и на входе усилителя напряжение имеет форму, близкую к прямоугольной. Так как один из входов усилителя 11 инвертирует входной сигнал, а другой не инвертирует, на его выходе получается разностный сигнал потенциального электрода, относительно соседних секций токово"

ro электрода. Для представленного на фиг.l конкретного расположения потенциального электрода относительно токового в течение времени О.- tl сигнал на выходе усилителя 11 максимален и имеет форму, соответствующую эпюре 22, а в течение времени tg — ty минимален, достаточно близок к нулю.

При перемещении потенциального электрода на половину ширины токового электрода на выходе усилителя ll сигнал (эпюра 23) в течение времени

0-t минимален, а в течение времени

t - tg — максимален и находится в противофазе. С помощью второго коммутатора 12, управляемого делителем 10 частоты, сигнал в течение времени

Π— t поступает на первый канал

1 блока 13 преобразования (т.е. через демодулятор 14 на блок 16, формирования), а в течение времени t<- tg на второй канал блока 13 преобразования, (т.е. через демодулятор 15 на блок 17 формирования). Сигналы с выхода демодуляторов 14 и 15 (фиг.3), соответственно эпюры 24 и 25) поступают на

I I входы блоков 16 и 17 формирования.

5 17091

C выхода блоков 16 и 17 формирования поступают сигналы 26 и 27, представляющие собой напряжения прямоугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на 90 .

Посредством блока 18 определяют по количеству импульсов положение потенциального электрода относительно токового электрода,. а по их знаку - направление перемещения объекта, соединенного с потенциальным электродом. Так как механическое перемещение потенциального электрода относительно токового происходит с весьма низ-. 15 кой частотой (герцы), а частота генератора выбирается в пределах нескольких килогерц (при необходимости несколько десятков}, время цикла значительно меньше времени механи- 2О ческого перемещения и нет необходимости считывать результат измерения.

В блоке преобразования постоянно имеется информация о положейии потенциального электрода относительно токо- 25 вого в виде электрических сигналов.

Формула и з о б р е т е н и я

Емкостный измеритель перемещения, содержащий секционированный токовый

79 г и потенциальный электроды, образую." щие два дифференциальных конденсатора, преобразовательный блок, генератор, два коммутатора, выход генератора подсоединен через первый коммутатор к двум несоседним секциям потенциального электрода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, в него дополнительно введены делитель частоты и усилитель, потенциальный электрод выполнен в виде трех секций, ширина каждой из которых равна половине ширины секции токового электрода, средняя секция потенциального электрода подключена. к первому выходу генератора, боковые его .секциик выходам первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты и управляющим входом второго коммутатора, секции токового электрода подключены через одну к дифференциальным входам усили-,. теля., выход которого через второй . коммутатор соединен с первыми входа- ми преобразовательного блока, второй, выход генератора соединен с входом делителя частоты и вторыми входами преобразовательного блока.

1709179

И

1S

О

О

О

О ,29

Фие.8

Составитель В.Павленко

Редактор Л.Пчолинская Техред А.Кравчук Корректор М.Самборская

Заказ 1120 Тираж Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1130 35, Нос кио, К-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", и. Ужгород, ул. Гагарина, 10 1