Емкостный преобразователь угла

 

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик 783577 (61) Дополиительиое к авт. свил-ву— (22) Заявлено 05.02.79 (21) 2723878/18-28 с присоелииеиием заявки М

601 В7P0

Веударственный квинтет (233 Приоритет во делам нзабретеннй и вткрытпй

Опубликоваио 30.11,80. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования опесаиии 30.11,80 (51) УДК 621317, .39:531.717 (088.8) (72) Авторы изобретеимя

П. П. Гараев, В. Ф, Руденко и Б. A. Сарычев (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

Изобретение относится к области контрольноизмерительной техники и может быть использовано для преобразования угла поворота sana в электрический сигнал.

Известен емкостный преобразователь угла, содержащий статорную диэлектрическую плас- тину, на которую нанесены (методом травления, напыления) рисунки двух полуколец статоров и колец токосъемников, электрически соединенных с входными клеммами, и роторную диэлектрическую пластину, на которой нанесены рисун- тО ки двух симметрично расположенных роторов, переходящих в кольцевые поверхности емкостных токосъемников (1 j ..

Недостатком преобразователя, отрицательно сказывающимся на линейности выходных характеристик, является чувствительность его к паразитной модуляции зазора между пластттнами статора и ротора, происходящей за счет возможного перекоса и эксцентрнситета ротора относительно статора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный преобразо. ватепь угла, содержащий два статора, каждый из которых выполнен в виде двух полых соосных полуцилиндроя С-образного сечения, размещенных на диэлектрических основаниях и ус» тановленных со взаимным смещением на угол с)2, и ротор, выполненный в виде двух полуцилиндров Т-образного сечения, расположенный в зазорах статоров (2).

Наличие трущегося токосъема в известном преобразователе при больших скоростяхвращения резко увеличивает шумы из-эа дребезга контактов, кроме того, нарушается линейность выходной характеристики, Простая замена контактного токосъема на емкостный в преобразователе приводит к значительному ухудшению линейности выходных характеристик.

Цель изобретения — повышение линейности выходной характеристики, Преобразователь снабжен двуми дополнительнымн статорами, выполненными аналогично основным, установленными на те же основатптя и заземленными

На фнг, 1 изображена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — выходнв е характеристики преобразователя; на фиг, 3 — ппеоб.

783577

35 разователь с разнесенными элементами статоров, роторов и цилиндров емкостного токосъема.

Преобразователь содержит источник 1 питания, трансформатор 2, подвижные кольца 3 и 4 ротора, дифференциальные конденсаторы 5, образованные поверхностями полуцилиндров 6 и 7 ротора, статоров 8 и 9 и дополнительных статсров 10 и 11, буферные усилители 12 и 13.

Дополнительные статоры 10 и 11 и статоры

8, 9 преобразователя имеют одинаковую конструкцию и устанавливаются на первое диэлектрическое основание 14 и второе диэлектрическое основание 15 так, что каждый дополнительный статор и статор преобразователя образуют два соосных раэреэных цилиндра. Плоскости раэреза соосиых раэрезных цилиндров, установл HHblx на первое и второе диэлектрические основачия, ФЪ ( сдвинуты друг относительно друта на угол Н.ф

На каждом диэлектрическом основании установлены неподвижные кольца 16 и 17, образувшие с поверхнос1ями подвижных колец 3 и 4 ротора емкостные токосъемники. Два полуцилиндра 6 и 7 ротора имеют Т-образное сечение и переходят в кольца токосъемников, Ротор устанавливается на диэлектрической втулке, жестко связанной с валом, угловое перемещение которого контролируется, Принцип действия преобразователя основан на изменении площади перекрытия поверхностей роторных и статорных полуцилиндров.

В исходном (нулевом) положении полупи-.инцры 6, 7 ротора занимают в зазоре полуцилиндров статора 8 такое положение, что емкости, образованные поверхностями полуцилиндров

6 и 7 ротора и статора 8, равны между собой, Поскольку емкости подключены к полуобмоткам трансформатора 2 и питаются напряжениями,,амплитуды которых равны, а фазы проти- . воположны то разностный ток, поступающий на вход усйлителя 12. будет равен нулю. Выходное напряжение усилителя, равное произведению разностного тока яа сопротивление цепи обратной связи, также будет равно нулю. Одно4 кости между полуцилиндром 6 ротора и стато ром 9 и дополнительными статорами 10, 11, Поэтому напряжение питания, приложенное через подвижное кольцо 4 емкостного токосьемника к полуцилиндру 6 ротора будет равно по амплитуде напряжению питания, приложенному через подвижное кольцо 3 емкостного токосъемника к полуцилиндру 7 ротора.

При отклонении полуцилиндров 6, 7 ротора от нулевого положения в ту или в иную сторону, например, по часовой стрелке на угол а, емкость между нолуцилиндром 6 ротора и статорами g, 10 будет увеличиваться, а емкость между полуцилиндром 6 ротора и статорами 9, 11 будет уменьшаться. Эквивалентная емкость, равная сумме укаэанных емкостей, будет оставаться постоянной и равной значению этой емкости в исходном положении. Аналоги аю будет оставаться постоянной и эквивалентная емкость между полуцилиндром 7 ротора и статорами 8, 9, 10, 11,Это происходит эа счет того, что изменение емкости между полуцклиндрами

6,,7 ротора и дополнительными статорамя 8, 9 л на участках от 2 до Icl2 и от32 2до 2я компенсируется противоположным; изменением емкости между лолуцилиндрами 6,7 ротора и дополнительными статорами 10 и l I. Поэтому напряжение питания, приложенное к полуцилиндрам 6, 7 ротора, будет оставаться постоянным во всем диапазоне углов поворота, а выходное напряжение преобразователя будет изменяться линейнопилообразно. При отсутствии дополнительных статоров изменение выходных напряжений преобразователя на укаэанных выше участках пилообразной характеристики существенно отличалось бы от линейной зависимости.

Таким образом, введение дополнительных статоров позволило расширить диапазон линейнего изменения выходных характеристик преобразователя при использовании емкостного токосъема. временно емкость, образованная полуцилиндром

6 ротора и статором 9, будет максимальная, а ìêîñòü между полуцилиндром 7 ротора и статором 9 — минимальная, поэтому разностный ток на входе усилителя 13, а соответственно, и напряжение «а выходе этого усилителя будут максимальными.

Изложенное выше справедливо и для емкостей, образованных между полуцилиндрами 6 и 7 ротора и дополнительными статорами 10, 11.

Однако, токи через указанные емкости будут замыкаться на землю.

Эквивалентная емкость, представляющая собой суммарную емкость между полуцилиндром? ротора и сгатором 8 и дополнительными статорами 10 и ll, будет равна эквивалентной емФормула изобретения

Бмкостный преобразователь угла„содержааюй два статора, каждый из которых выполнен в виде двух полых соосных полуцилиндров

C-образного сечения, размещенных на диэлектрических основаниях и установленных со взаимным смещением на угол а l2, и ротор, выполненный в энде двух полуцилиндров Т-образного сечения„расположенный в зазорах статоров, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения линейности выходной характеристики, преобразователь снабжен двумя дополнительными статорами, выполненными аналогично основ783577

2, Дцг. j

Риз. 2 ным, установленными на тех же основаниях и заземленными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе б

1. Патент Франции 2156985,кл. G01 В 7/00, 1963, 2, Авторское свидетельство СССР N 598109, кл. G 08 С 9/02, 1978 (прототип).

Редактор Г, Улыбииа

Составитель А. Куликов

Техред Ж. Кастелевич

Заказ 3525/4!

Тирах 801

ВИИИИ Государствениого комитета СССР ао делам изобретеиий и открытий 13335, Москва, Ж- 35, Рауиккаа иаб., д, 4/5

Корректор И. Коста

Паюсное

Фихлыл ПИ "йатеит", г, Ужгород, ул. йроектиая, 4