Емкостная преобразовательная система

 

Изобретение относится к устройствам передачи и приема информа - . ции и может быть использовано для регистрации сигналов измерительных устройств, расположенных из объектах . перемещающихся относительно регистратора . Преобразовательная система состоит из приемного устройства, соединенного с регистратором, и передающего устройства, соединенного с измерительным датчиком. Передача сигнала осуществляется за счет емкостной связи между электродами приемного и передающего устройств. Точность измерения достигается постоянством коэффициента передачи и обеспечивается соотношениями размеров эле™ ментов конструкции. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Г 08 С 19(10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИ ИЗОБРКТ НИя, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (46) 23,04.92. Бюл. ¹ 15 (21) 4632375/10 (22) 05. 01. 89 (72) М. И. Хаймович (53) 681.3.04 (088,8) (56) Патент СПА № 3938113, кл. С 08 С 19/10, опубл. 1976. (54) ЕМКОСТНАЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА (57) Изобретение относится к устройствам передачи,и приема информа ции и может быть использовано для регистрации сигналов измерительных

Изобретение относится к устройст вам передачи и приема информации и может быть использовано для регистрации сигналов измерительных устройств, расположенных на объектах, имеющих возможность перемещения относительно регистратора.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем обеспечения независимости коэффициента передачи преобразовательной системь1 от взаимного положения приемного и

° б передающего устройств.

На Фиг. 1 показана конструкция емкостной преобразовательной системы; на Фиг. 2 — нид А на Фиг. 1. г

Емкостная преобразоватсльная система состоит иэ передающего устройства, . размещенного на ударнике 1 цилиндрической Формы. Электроды 2 передающего устройства изолированы друг от друга и расположены на первом диэлецр.-,.

„.ЯО„„ Б8гвд A1 устройств, расположенных на объектах перемещающихся относительно регцстратора. Преобразовательная система сос— тоит из приемного устройства, соединенного с регистратором, н переда,ащего устройства, соединенного с измерительным дат п ком. Передача сигнала осуществляется за счет емкостной снязи между электродами приемного и передающего устройств. Точность измерения достигается постоянством коэффициента передачи и обеспечинается соотношениями размерон эле-. ментов конструкции. 2 ил. рическом .основании 3, выполненном н ( виде полого цилиндра, плотно охваты-. вающего ударник. Система содержит, приемное устройство, диэлектрическое основание 4 которого выполнено также в виде полого цилиндра н с эаэором. охватывает мишень 5. Электроды 6 приемного устройства изолированы друг от друга и расположены на ди«(ф,Ф электрическом основании 4, Диэлектри ческое основание 4 охватывает диэлект рическое основание 3, которое имеет возможность перемещения относительно диэлектрического основания 4.

Электроды 6 приемного устройства выполнены из четного количества идеи- файв тичных параллельных оси цилнндри 1 ческого диэлектрического основания электропроводящих пластин .7, расположенных на диэлектрическом основании 4 с равными интервала.ми, соединенных через одну и

1582878

10)t!(H((f !PH!f1tx (ттхаДУ РеI и(! Ратора Я, 3 let(TpoJIJя 2 !(Pредающего устройства выполнены из четного количества идентичных параллельных оси цттлиндра ди-)лектр!11!ескoro о(пованил

3 электроттроводящих пластин 9, располаженпттх ца диэлектт)ическом основании 3 с равными 1»нтерват!ами, соеди-. ненных через одну и подключенных к

1тьтхаду измерительцогс. устройства 10, наl!ртт?тер а»(c р J(p1)01? т !7 я

ИцтЕРВа)(Ы 1»Е)т??У Э.((ЕКтт)01»РОВОДЯЩИМИ пластттнами как приемнс:го, так и передающего ycтрайст!3 мт!Ого меньше длин

I. 3. соатHOTcTHp!11?(- Электраправодящих иласттпт „ ftl»0!тIак ГричеСкае осиат3 Й нl l и па;) ет 4 л Р :1 (f . \ 0 ) Г ) О йс тв с! 3 1) Я с полагаетсл та.(111! абр» зом, чтобы миитттт!)?ьlto(t ра(.-.тат(и»?е ь!еж)(у обращен20 ньlмт? в Одну стат" 01(v (ат)цами ццлицд

Р09 $)at! f(Eliioc!i УДва. 311 ай 3((!ине II, òacтин элскгpOJ(of) .)!(утреннего цили(тдра

3(лт»тта ттляст!1:! наружного цилиндра 1„т., е. электродов 1;?2»tet tf-".OE 0 устрайCT!3 il > Пт)Р))ь?1!1ае т д".Iа паз Оц 13ОЗИОжн11!Х ()тпоспт- тьньтх продвтть!птх переме((теНИй ЦИЛ и,": т. ЕЛ)! И(т?У ттЕ МЕНЕЕ тем 52 .!.. )\!rat-.етр, И и;т рул:по о !.илиндра превышает удвоенную су ет:r дт»аметра

ЗО

1!нутре тп(ег0 1(1»Jllllfllp(2 (1 I! дтт )назона

ВОЗМО)З!Ь1Х i!Ot!COP tl f)Х От!(ОСИТ JI!: !ЬГ пере?тепаи!и I„ilJiипдрои Р.

". (.тройство р(т()()т4»ет с)тедую?211(к» образо?-, Прl » (Ьл1 lх(е т! ..ц l ч f (l р ни к а (c »то в е рх 35 пастью мтт!1?еп!» 5 ((. pl30(. диэлектрическое осноттацие т,, охватьцтающсе ударник, с pac!!OJIO)f(etttt(.t!. и ца нем электродами 7 I) OJ!lf T п прас гра !!ство охватыE3a(=t f04?. в Гат)ь(1.1 т!1?зтт-. 1(7$)H!HPCI(H! ОСн() (таит»еи 4 . 4 !(-.,"J! э! (Р кт1) Одаt(II ., рас— полаженньт?" т на и р..()ll H втором диЭП Е К т Рт» Е С К1ГХ 0;. f! 0 ia i t H HSI Х j C T B ft a I) ливает ся емкос т !?а я (."зя a li . По с к ольку длина вь!Стутта!)!(ей над HO 3epxftocTью ьишени 5 части элек (родов 6 приемного устройства более че:! в д)за раза превьтшает д„тп»1»(злектг,)да?3 1, расположенных на первом основашти 3, та на .

1 момент т(ача)та IfaaHI(OJ(pttcT»3Hz! ударника с мишенью E!PJ:ичина емкости ме;т(ду электродами остаетс), постоянной и не ависит 0Т относительного положеEIHR двух диэл(ктт)инес ких Ос нО»таний коэф(т)ип »еттт передачи напряжения емко стнога преобра з 0 вателя также является постоянной величиной. При взаит;адейст(3»»II удаt)f,èêa 1 с мишенью

5 дат н»к 10 формирует импульс напряжения, содержащт»й информаштю о параметрах движения ударника 1 в мишени 5, Выводы измерительного устройства 1О соединсиы с первым и втарттм электродами 2, расположенными На удар»тике 1.

Таким образом, создается разность потецциалог на электродах 2, в результате чего вблизи поверхности уд(трттт»ка 1 формируется переломное электрическое поле. Взаимодействие этого поля с электродами 6, распаложеншями на вгором диэлектрическом основаш»и 4, приводит к возникновению разности потенциалов на электродах 6.форма импульса напряжения на электродах 13торого ocHol)aft 4 совпадает с формой импульса lla выходе измерительного ус тройст 13а 10, Лмпттитуда этих импульсов отличается в k раэ, где 1с — коэффициент передачи емкастнот» преобразовательной системы.

Т:(ки!» образом, регистрируя сигнал, воз н!»каюшит! на электродах второго диэлектрического основания, и зная коэффициент передачи системы k, определяют сигнал датчика.

0сповным параметром, влияюшим на точность переда г» сигнала емкостной преобразовательной системой, является изменение коэффициента передачи ((прт» вэа!»мт»ам перемещен!и приемного и передающего устройств, 81»апет»1»е коэффициеíта передачи является функцией величин электрических емкостей между электродами приемного и передающего устройств, Для обеспечения высокой точности измерения необходимо, чтобы вегп»чина k оста»та)тась постоянной при изменении взат(миога положеl!HH первого 3 и второ го Ат диэлектрических Ос новаций, а именно при перемещении ударника 1 (вм(сте с первым диэлектри;еским основанием 3) в процессе торможения в мт»?цетти 5, при E!pat!,ettHH ударника вокруг своей оси, при неточном по-: падании, когда ось симметрии ударника смещена относительно аси симметрии второг0 диэлектрического основания на величину 8, Постоянство коэффициента тередачи Обеспечивается I(0!tc Tpyt(цией электродов и д. !электрических аст!Ований. Выполнение электродов иэ четного числа иденгичт?ых пластий,соединенных через один и расположенных с равными промежутка .(т» в радиальном направлении, обесп(чивает ст»мметт)ию

1 li 73711

Х+ 51

11 = 21;

9 = 2(d +Ь ), электрического поля в зазоре между первым и вторь|м диэлектрическими основаниями. 11ри смещеяии оси симметрии ударника Относительна оси симметрии второго диэлектрического основания изменяет<:я взаимная частичная емкость между пластинами, расположенными на первом ч втором диэлектрических Оскайакнях. Однако при смещен:m емкость между сближающимися пластинамк увеличивается, а между ypаляющимися пласткнами умень" шается, Пластины саепикени через Одну, поэтому емкость между электродами

IIepBoI и второго оснований не изменяется, ПО этой же причине (эа Счет круговой симметрии электрического поля) Остается неизменкай емкость ме.-.«ду электродами при вращении ударкика относительно своей оси. Пастаянство емкости между электродами диэлектрических оснований означает постоянство коэффициента передачи.

При поступательном движении ударника относительно второго диэлектрического основания необходимо обеспе- . чить отсутствие влияния I pRPHhIx эйфектОв ка тОрцах электродов Ох ватываю ртх мишень.

Для этого укаэанные электроды выполнены выступающими над поверхностью мишени в направлении движения ударника. Тогда в момент удара электроды neplloro диэлектрического основания оказываются удаленноIH От торца электродов, расположенных на втором основании. )1лика выступающей части электродов выбирается из условия изменения коэФфициента передачи при поступательном движении ударника менее чем ка 1%.

Анализ совокупкасти экспериментальных данных показал, что необходимые соотношения размеров электродов приемного и передающего устройств, расположенных на первом и втором диэлектрических основаниях, обеспечивающие при смещении. ударника минимальное изменение коэффициента передачи, удовлетворяют следующим соотношениям:

/ где 1 - длина пластин внутреннего цижлкдра „

Ь вЂ” длина 1пластин наружного цилиндра;

Х вЂ” диапазон возможных относительных продольных перемещений цилиндров;

N — минимальное расстояние между обращенными в oq.iy сторону торцами цилиндров;

D — - диаметр наружного цилиндра; д — диаметр вкутреннега цилиндра;

10 сР = дка-..азок ваэмООКких ОТКОСИ-.e.;Iü!-; .тх попере пкых перемещеHitA TTrI.ãïI! IÄÐoII.

Вели пн. а э а глу бле ни я Определяется условиями Опыта (скорость, характе15 ристики материалов ударника к мишени,1, -: Выполнение указанного соотношетпгя между;итикой электродов передающего и прпемкага устройств и глубиной проникания Обеспечивает постоянство коэффициента передачи вплоть да остановки ударника.

Формула изобретeни!I

Емкостная преабразопательная система, содержащая передающее ус ройство, состоящее из изолированных друг от друга двух эл ктрадов, подключен-, ных к выходу измерительного устройства и выполненных в виде идентичных параллельных электраправадящкх пластик, расположенных ка первоbi диэлектрическом основании с равкь ми интервалами, приемное устройство, состоящее кз изолированных друг От друга двух других электродов,подключенД HF IX К ВХОДУ РЕ ГИС f PHPpÞÙÐГО УСТРОйСТВа И выполненных в виде идентичных параллельных электрапроводящих пластик, расположенных ка втором диэлектрическом основании с pABHbI

40 ми интервалами, причем первое диэлектрическое Основание расположено с воэможностью перемещения относительна второго диэлектрического oc . копания, а интервали между электра45 праводягямп пласткнамк прцемкога и переда ошего устройств меньше длины электрапрОвОдяцих пластик О т л и ча юща я с я тем, что, с целью повышения то 1кости измерения путем

59 обеспечения независимости коэффициента передачи преобразовательной системы of взаимнога положения приемкаго и передающего устройств, оба диэлектрических основания выполнены в виде у пальь цилиндров, причем один из цилиндров охватывает другой, каждьп4 из электродов приемного и передающего устройств виполкен из четнага количества электропроводящих пластин, 1582878 соединенных электрически через одну и иераллсльных оси цилиндров,, причем размеры злемейтов системы связаны соотношениями

Х,+ 51 а Ьъ где 1 - длина пластин внутреннего цилиндра;

L - длина пластин наружного цилиндра 10

Х - диапазон возможных относитель- нРх продольных перемещений цилиндров, И 21, где И - минимальное расстояние между обращенными в одну сторону торцами цилиндров, D> 2(й+сР); где П - диаметр наружного цилиндра;

d - диаметр внутреннего цилиндра;

d †-,, диапазон возможных относитель ных поперечных перемещений . . цилиндров.

»

А

Ф Ъ»=

1;"

Составитель 10. А-,еы ;я

Техред SI Серр.ок Корректор Р.Кравцова

Редактор Т,Лошкарева

Подписное

Заказ 2312 ».

Тираж

ВНИИПИ Государственно о комитета по ио ..: —,:р=те;.:им н открь тия.": ври ГКИ С ",СР

113035, Москва, Ж-35, "-:, û наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат 1;=;"cейу",.," „Ъжсород, л, а:.-арина. 10 t