Емкостный преобразователь линейных перемещений

 

Союз Советских

Социалксти4есккн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 7678ОО (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 301078 (2ll) 2680966/18-24" с присоединением заявки РЙ (5l)M. КЯ

6 08 С 9/02

Гасударственный кдмитет (23) П риоритет

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень И 36 но делам изобретений н открытий (53) Удт(681.325 (088.8) Дата опубликования описания 30.09.80 (72) Авторы изобретения

П. П. Гараев, В. Ф. Руденко и .Б А. Сарычев,,9

1 ! (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и устройствам автоматического регулирования и управления и служит для преобразования линейного перемещения в электрический сигнал.

Известен датчик линейных перемещений, содержащий пару пластин, образующих конденсатор, и ленту переменной ширины из металла илн диэлектрика, способную перемещаться в ту или иную сторону, в зависимости от перемещения объекта, барабан для намотки ленты, пружинное устройство для обеспечения натяжения ленты, роликовые направляющие (1).

Недостатками данного преобразователя являются сложность его конструкции, наличие постоянной составляющей, которую необходимо компенсировать, а также малая чувствительность при больших перемещениях.

Известен дифференциальный емкостной преобразователь перемещений, содержащич трансформатор возбуждения, регистрирующий блок, дифференциальный конденсатор, выполненный в. виде двух, изолированных металлическйх, дисков, установленных на неподвижные диэлвк трнческие основания, между которыМи размещен третич металлический диск меньшего диа- метра, механически связанный с объектом перемещения, а электрически — с регистрирующим блоком (2) .

Недостатком известного преобразователя

l является малый диапазон измерения перемещений.

Наиболее близким к предлагаемому является емкостной преобразователь перемещений, содержа щий трансформатор возбужденйя, дифференциальный конденсатор, статор которого выполнен в виде двух профилированных металлических пластин, ротор, выполненный в виде двух прямоугольных пластин, расположенных на подвижном основании, блок переключения, регистрирующий блок, каждая пластина статора снабжена корректирующей пластиной прямоугольной формы, размещенной в одной плоскости с поЗт верхностью статорной пластины, параллельно ее непрофилированной стороне (3), Недостатком данного преобразователя являI етСя Сложность его койструкции нз-за наличия двух роторных и двух компенсирутощих пласНа фиг. 1 изображена электрическая схема преобразователя; на фиг., 2 — выходная характеристика преобразователя; на фиг. 3 — схема35 тично изображен преобразователь с предлагаемой конфигурацией статорных пластин и пластины ротора, Преобразователь содержит (см. фиг. 1 и 3) 4О трансформатор 1 возбуждения, +p дифференциальный конденсатор 2, образованный двумя статорными профилированными пластинами 3 и пластиной ротора 4, блок 5 регистрации, линеаризируюй ие выступы ротора и статора 6. 45

Преобразователь-работает следующим образом.

Если статорные пластины подключены к противофазным напряжениям, то выходное напряжение преобразователя будет пропорционально 50 разности площадей S1 верхнего статора и $в внижнего статора (см, фиг, 3) (1)

S5. u„„=<(S> З11) =КОЗ, где К вЂ” коэффициент пропорциональности..

При перемещении ротора от исходного положения на величину х — а, можно выделить три участка изменения Ь S:;

3 767800 тин, блока коммутации, двух 1рупп ключей, многоотводных корректирующих обмоток трайсформатора.

Цель изобретения — упрощение конструкции преобразователя при одновременном сохранении линейности выходной характеристики преобразо вателя.

Поставленная цель достигается тем, что в . емкостном преобразователе линейных перемещений, содержащем трансформатор, блок ре- .10 тмстрации, дифференциальный конденсатор, статор которого выполнен в виде двух металлических пластин, расположенных на общем диэлект-; рическом основании, и снабженных на одной из сторон равнобедренными треугольными выступа- 15 ми, выступы одной пластины расположены во вчадинах другой пластины, а ротор выполнен в виде прямоугольной пластины, выходы трансформатора соединены со статором дифференциального конденсатора, ротор которого соединен с блоком регистрации, ротор выполнен с треугольными выступами,, которые расположены на сторонах, параллельных направлению его перемещения, а другая сторона каждой металли. ческой пластины статора снабжена дополнительными треугольными выступами, которые размещены против вершин равнобедренных треугольных выступов, основание дополнительных треугольных выступов равно половине ширины пластины ротора, а их высота h = 2а tg й, 3р где а — ширина поастины, а — угол наклона равнобедренных треугольных выступов. при 0 х < O/2 при . Cx L ——

Q Q

Ol при L — — x

2 (2) Для исключения влияния краевого эффекта роторная пластина также, как и в известном где а — ширина ротора.

При выполнении условий

h =2atge, tg 8 а

> где h — высота линеаризирующих треугольных выступов;

0. — угол между линиеч разделения статоров и горизонталью;

P — угол при основании линеаризирующего треугольного выступа.

Разность площадей на первом участке равна = 1-P, - «) P, + «) tL (> -«)3P, „)ф, +24+ ) @с((«) tgd+2 >-õ)ôÞg(2+") tg+- «2(-«) tgО(=(С6 - Qcl)c)Q басф 2 а и на втором участке равна = 0 -(«+ «<)g goC+a Ффос-а ®сх-(« — ))

«cigar=(a1 -2а «)+фо(. и на третьЕм участке равна 5=<(q -(Ь- )3 o(4-"(—, (L-«)3gà--",-(- Gag Ы- 21-, +iL-«)3tg Ê- Ci- (ф -(L-х))Я -(L-х))сд (- (- Я . (- )) Я h.- «))tgñ -г(х + ) y

=(о1 -2а«)фОС, Ч аким образом, во всем диапазоне перемещения ротора (О х а ) разность площадей

Л $ пластин конденсатора, статорные пластины и ротор которого имеют линеаризирующие треугольные выступы, будет изменяться по линейному закону. Аналогично можно показать, что Ь S будет изменяться по линейному закону, при перемещении ротора, в диапазоне (2 L ит. д.

Из вышеизложенного следует, что если прямоугольная пластина ротора имеет линеаризирующие треугольные. выступы и такие же выступы имеют пластины статора, то выходное найряжение преобразователя будет линейной функцией от перемещения и надежность во второй роторной пластине, блоке переключения, компенсирую- " щих статорных пластинах, многоотводных обмот. ках трансформатора и двух групп ключей отпадает.

767800

5 окружена контуром, который электрически соединен с земляной шиной (не изображена).

Экспериментальные данные, проведенные на лабораторных образцах, подтверждают правильность математических выкладок и показывают высокую степень совпадения теоретических и экспериментальных данных.

Формула изобретения

Емкостной преобразователь линейных пере-, мещений, содержащий- трансформатор„блок регистрации, дифференциальный конденсатор, статор которого выполнен в виде двух метал- 1ч лических пластин, расположенных на общем . диэлектрическом основании и снабженным по одной из сторон равнобедренными треугольными выступами, выступы одной пластины расположены во впадинах другой пластины, а ротор выполнен в виде прямоугольной пластины, выходы трансформатора соединены со статором дифференциального конденсатора, ротор которого соединен с блоком регистрации, о т л ич а ю щ н и с я тем, что, с целью упрощения преобразователя при одновременном сохранении линейности его выходной характеристики, в йем ротор выполнен с треугольными выступамн, которые расположены на сторонах, параллельных направлению его перемещения, а другая сторона каждой металлической пластины статора снабжена дополнительными треугольными выступами, которые размещены против вершин равнобедренных треугольных выступов, основание дополнительных треугольных выступов равно половине ширины пластины pmopa, а их высота h = 2а tg e, где а — ширина пластины, а — угол наклона равнобедренных треугольных выступов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Х 3500!46, кл. 317-246, кл. H01 J7/00,,опублик. 1970.

2, "Rw Science 1nstrum.", 1978, 48, Р 3, 327-33S.

3. Патент США И 3784897, кл. 323 93, 317/249, кл. Н 01 1 5/06, Н 01 I 5/14, опублик. 1974.

Составитель А. Сидоренко

Техред Н. Барадулина

Редактор Н. 1Иильникова

Корректор М; Пожо

° Тираж 682

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Заказ 7007/17

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4