Устройство для измерения угловых перемещений

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090980 (21) 2980013/25-28 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 23.10.82.Бюллетень ¹39

Дата опубликования описания 23.10.82 о1>968599

Р1 М К з

G 01 В 7/30

G 01 В 7/08

Государственный комитет

С С С Р ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317.

39 531 71 (088.8) -—

Н.И.Даников, Б.Н.Калинин и А.С.Шмачилин

° Я Ф1 k .

Ф

Д

Московский институт электронного машиностр ния -.. :.,"„ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть ,использовано для преобразования угловых перемещейий„ в частоту электрического сигнала.

Известны прямоемкостные преобразователи угловых перемещений, ротор и .статор которых выполнен в виде осесимметричных, одинаковых по форме и площади пластин полукруглой формы, благодаря чему емкость преобразователя изменяется линейно от угла поворота ротора (13.

Однако включение подобного рода .емкостных преобразователей в задающие LC-контуры высокочастотных автогенераторов не позволяет получить прямочастотную выходную характеристк" ку преобразователя вследствие. нелинейной зависимости между его емкостью и частотой f автогенератора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения угловых перемещений, содержащее прямочастотный емкостной датчик с соосно установ.ленными пластинами.статора и ротора и автогенератор, в задающий контур которого включен емкостной датчик.

Благодаря определенной форме (про« филированию) пластин ротора обеспечивается линейная зависимость выходной частоты устройства от угла поворота ротора (в диапазоне 0-180 ) о за счет соответствующего изменения площади взаимного перекрытия пластин статора и ротора емкостного датчика.

При этом пластины статора датчика выполнены отличающимися по форме и размерам от пластин ротора, так что при любом угловом положении пластин ротора радиус статора превышает радиус ротора. Благодаря этому их взаимная площадь .перекрытия определяется формой пластин ротора. Пластины ротора выполнены несимметричными и профилированы по определенному закону в полуплоскости 0-180о(2).

Недостатком устройства является

® узкий диапазон измерений, равный

0-180о, в котором имеет место прямочастотная выходная зависимость от угла поворота ротрра,так как при полном повороте ротора, т.е. при

25 его угловых положениях в диапазоне

180-360 эта зависимость становится нелинейной вследствие несимметричного профилирования пластин ротора.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

968599

Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения угловых перемещений, содержащем прямочастотный емкостной датчик с соосно установленными пластинами статора и ротора и автогенератор, в задающий кон- 5 тур которого включен емкостной датчик, пластины ротора выполнены осесимметричными и имеют форму, определяемую соотношением !

15 где rР(g )=— г(Ь) - относительное

"текущее" значение радиуса пластины; р - угол поворота ро-20 тора, град;

3 — внутренний постоянный радиус выреза в пластинах, см; 25

r(P), -"текущее"значение радиуса пластины, . . см; максимальный относительный ради-30 ус пластины по ее оси симметрии; макс

К = — — коэфФициент перем

Мин крытия по частоте,35

Г„а„ и Гмин максимальная и и минимальная частоты автогенератора, соответствен" но. 40 а пластины статора выполнены идентичными пластинам ротора..

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вы-. ходная характеристика устройства. 45

Устройство для измерения угловых перемещений содержит соосно.установленные в корпусе 1 пластины 2 статора и пластины 3 ротора (на фиг. 1 показано по одной пластине), размещенные на расстоянии d одна от другой. Пластины 2 и 3 статора и ротора включены в задающий контур 4, например LC-контур, автогенератор 5, к выходу которого подключен частотомер 6.

Устройство работает следующим образом.

В исходном .(нулевом) положении устройства, когда пластины 2 и 3 статора и ротора не перекрывают одна 60 другую (угол fb- =О), емкость датчика минимальная, вследствие чего частота на выходе автогенератора 5 максимальная и равна f „с. П фи повороте ротора емкостного датчика, связываемого 5

Формула изобретения

Устройство для измерения угловых. перемещений„ содержащее прямочастотный емкостной датчик с соосно установленными пластинами статора и ротора и автогенератор, в задающий контур которого включен емкостной датчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, пластины ротора выполнены осесимметричными и имеют форму,определяемую соотношением г3 @)= где r В(ф)=—

«r(@) Р относительное текущее значение радиуса пластины; угол поворота ротора, град; внутренний постоянный радиус выреза в пластинах,см, "текущее"значение радиуса пластины;.см 1 макс г е„,„,= — р— максимальный относительный радиус пластины по ее оси симметрии; коэффициент,перекрытия по частоте, . макс

К р мин макс " мин макс имальная и минимальная частоты автогенератора, соответственно, в процессе измерения с контролируемым объектом по часовой стрелке или против нее, увеличивается площадь перекрытия пластин 2 и 3, емкость датчика увеличивается, а частота на выходе автогенератора 5 уменьшается вплоть до fù„ при угле р поворота ротора, равном 180 . Линия, соответствующая углу ф = 90,является осью симметрии пластин 3 ротора. При дальнейшем повороте ротора площадь перекрытия пластин 2 и 3 статора и ротора вновь уменьшается,а частота на выходе автоге" нератора 5 линейно увеличивается

Гмакс.

Таким образом обеспечивается получение "зеркально" отраженных прямо-, частотных выходных зависимостей устройств от угловых перемещений ротора емкостного датчика в диапазонах 0

180О и 180-360О в виде треугольной периодически повторяющейся зависимости при любом направлении вращения ,ротора, что расширяет диапазон измерений угловых перемещений контролируемого объекта.

968599

ЯО

Фиа2

О

ВНИИПИ "аказ 8141/66 Тираж 614 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä, ул.Проектная,4 а пластины статора выполнены идентичным чластинам ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Азарх С.Х. Конденсаторы переменной емкости. М.-Л.,"Энергия",1965, с. 11-12.

2. Тараканов В.Н. Методика расчета прямочастотного конденсатора. Сер.

"Техника проводной связи", 1971, вып.

9, с. 123-130 (прототип ).