Емкостной датчик угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности емкостного датчика, который содержит подвижный дисковый электрод с окнами и неподвижный дисковый электрод, на одной поверхности которого выполнены внешнее и внутреннее электропроводные кольца, присоединенные к фазочувствительному измерительному прибору, и радиальные пластины , а на другой его поверхности закреплены две пары потенциальных электродов , подключенные к источнику питания. Лары потенциальных электродов выполнены в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующими зазорами. Эти зазоры выполнены ео скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на половину периода их изменения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872587/28 (22) 11.10,90 . (46) 23.11.92. Бюл. N 43 (71) Специальное конструкторское бюро приборов Производственного объединения

"Омский электромеханический завод" (72) Г,Ф.Кузин (56) Патент США 3Ф 3068456, кл. 323 — 622, 1968, Авторское свидетельство СССР

N. 1502959, кл. G 01 В 7/30, 1987. (54) ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение точности емкостного датчика, который содержит подвижный дисковый электрод с окнами и неИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений.

Известен емкостной датчик угловых перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента с печатными обмотками.

Одним из недостатков данного датчика является его неточность.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является емкостной датчик угловых перемещений, содержащий неподвижное дисковое диэлектрическое основание, размещенные на его одной стороне две пары потенциальных электродов, а на другой стороне — секторообразные, радиально изолированные одна

„,Я2,„ 1776983 А1 подвижный дисковый электрод, на одной поверхности которого выполнены внешнее и внутреннее электропроводные кольца, присоединенные к фаэочувствительному измерительному прибору, и радиальные пластины, а на другой его поверхности закреплены две пары потенциальных электродов, подключенные к источнику питания.

Пары потенциальных электродов выполнены в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующими зазорами. Эти зазоры выполнены ео скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на половину периода их изменения. 1 ил. от другой злектропроводные пластины, расположенные по окружности основания и перекрывающие обе пары потенциальных электродов, каждая из которых выполнена в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующим зазором и имеющих N периодов повторения, установленный с возможностью вращения соосно с неподвижным диэлектрическим основанием передающий дисковый электрод, имеющий секторообразные окна с таким же количеством N периодов повторения, и неподвижные электропроводные кольца, предназначенные для подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительному прибору, причем си1776983

20

40

50 нусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродовсмещены один относительно другого на 1/4 периода.

Недостатком известного датчика является недостаточная точность, обусловленная тем, что площади, перекрываемые радиальными пластинами смежных потенциальных электродов, неодинаковы. Это приводит к отклонению амплитуды суммарного сигнала на радиальных пластинах от синусоидального закона.

Цель изобретения — повышение точности за счет выравнивания площадей. перекрываемых секторообразными радиальными пластинами смежных потенциальных электродов.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостном датчике угловых перемещений, содержащем неподвижное дисковое диэлектрическое основание, размещенные на его одной стороне две пары потенциальных электродов, а на другой стороне — секторообраэные, радиально изолированные одна от другой электропроводные пластины, расположенные по окружности основания и перекрывающие обе пары потенциальных электродов, каждая из которых выполнена в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующим зазором и имеющих

N периодов повторения, установленный с возможностью вращения соосно с неподвижным диэлектрическим основанием передающий дисковый электрод, имеющий секторообразные окна с таким же количеством N периодов повторения, и неподвижные электропроводные кольца, предназначенныедля подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительному прибору, причем синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов смещены один относительно другого на 1/4 периода, синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов выполнены со скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода.

Отличие предлагаемого датчика от известного заключается в том, что синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов выполнены со скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода.

На чертеже схематично представлена конструкция датчика.

Датчик содержит неподвижное диско. вое диэлектрическое основание 1, на одной стороне которого размещены две пары 2 и

3 потенциальных электродов и электропроводные кольца 4, 5. Каждая из пар 2, 3 потенциальных электродов выполнена в виде двух кольцевых полос 6, 7 или 8, 9 с сопряженными зубцами синусоидальной формы, имеющих N периодов повторения. Кольцевые полосы 6, 7, 8, 9 в каждой паре 2, 3 потенциальных электродов разделены синусоидальным изолирующим зазором, причем синусоидальные изолирующие зазоры в парах 2, 3 смежных потенциальных электродов смещены один относительно другого на 1/4 периода и имеют скачкообразные изменения рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода. В процессе измерений кольцевые полосы 6, 7, 8, 9 подключают к источнику питания 10, а электропроводные кольца 4, 5 к фазочувствительному измерительному прибору 11. На другой стороне неподвижного дискового диэлектрического основания 1 выполнены секторообразные, радиально изолированные одна от другой электропроводные пластины 12, расположенные по окружности основания 1 и перекрывающие пары 2, 3 потенциальных электродов.

Соосно с неподвижным диэлектрическим основанием 1 установлен передающий дисковый электрод 13, имеющий секторообразные окна (на чертеже не показаны) с N периодов повторения, Емкостной датчик угловых перемещений работает следующим образом, Источник питания 10 возбуждает сигналами 0, 180, 90 270 кольцевые полосы 6 — 9. Радиальные пластины 12 образуют с кольцевыми полосами 6 — 9 конденсаторы постоянной емкости с площадями обкладок, равными площади их взаимной проекции одна на другую, Так как ширина каждой кольцевой полосы 6 — 9 изменяется по синусоидальному закону, пары полос 6, 7 сдвинуты относительно полос 8, 9 на 1/4 периода и возбуждаются напряжениями питания, сдвинутыми по фазе на 90, то фазы результирующих напряжений, наводимых на пластинах 12 вдоль направления углового перемещения, изменяются по линейному закону от 0 до 360 N раз, Линейность обеспечивается за счет скачкообразного изменения рисунка на 1/2 периода в двух диаметрально противоположных точках в каждой паре электродов 6, 7 и 8, 9. В резул ьтате этого на двух любых диаметрально противоположных радиальных пластинах 12 от каждого возбуждающего напряжения 0, 180, 90, 270 наводятся результирующие напряжения через две емкости, причем об1rrtj905 кладки одной из них выполнены на периферии, а другой ближе к центру. Так например, от возбуждающего напряжения с фазой 0 полосы 6 одна емкость образована обкладками с площадями St, находящимися на пе- 5 риферии, а другая емкость образована

I обкладками с площадями S> находящимися ближе к центру. Аналогично для возбуждающих напряжений с фазой 180 соответственно Яг, 52, с фазой 90" — Зз, S ç, с фазой 10

270 — 54, S 4.

При вращении передающего дискового электрода 13 на его электропроводных межоконных промежутках индуцируется электрический заряд, результирующая фаза 15 которого изменяется при его угловом перемещении практически по линейному закону.

Съем измерительного сигнала с передающего дискового электрода 13 осуществляется с помощью электропроводных колец 4, 5, 20 образующих с передающим дисковым электродом 13 емкостной токосъемник, Таким образом, новое конструктивное выполнение кольцевых полос позволит исключить погрешности, вызванные тем, что 25 площади, перекрываемые секторообразными радиальными пластинами смежных потенциальных электродов, неодинаковы.

Формула изобретения 30

Емкостной датчик угловых перемещений, содержащий неподвижное дисковое диэлектрическое основание, размещенные на его одной стороне две пары потенциаль- ных электродов, а на другой стороне,— секторообразные, радиально изолированные одна от другой электропроводные пластины, расположенные по окружности основания и перекрывающие обе пары потенциальных электродов, каждая из которых выполнена в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующим зазором и имеющих N периодов повторения, установленный с возможностью вращения соосно с неподвижным диэлектрическим основанием передающий дисковый электрод, имеющий секторообразные окна с таким же количеством N периодов повторения, и неподвижные электропроводные кольца, предназначенные для подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительному прибору, причем синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов смещены один относительно другого на 1/4 периода, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности за счет выравнивания площадей, перекрываемых радиальными полосами смежных потенциальных электродов, синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов выполнены со скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на

1/2 периода.

1776983 мредэояае Йаке3ью глекеро6 о

Составитель Г. Кузин

Редактор Г. Бельская Техред M,Ìîðråíòàë Корректор M. Демчик

Заказ 4115 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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