Дифференциальный емкостный преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение линейности выходной характеристики дифференциального емкостного преобразователя перемещений путем компенсации влияния непараллельности его рабочих электродов. Преобразователь содержит два размещенных в общей плоскости неподвижных рабочих электрода 1,2 и установленный с возможностью линейного или углового перемещения относительно них третий рабочий электрод 4. Каждый из этих электродов выполнен с дополнительным электрически присоединенным к нему участком 1Ъ, 2Ъ и 4Ъ соответственно, который расположен в той же плоскости, что и его рабочий электрод, но по другую сторону относительно оси 3 симметрии преобразователя. В случае измерения угловых перемещений рабочие электроды и их дополнительные участки выполнены в виде пар концентрических полуколец, диаметры которых связаны определенным соотношением. В случае измерения линейных перемещений электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными, их длина одинакова в направлении, совпадающем с направлением контролируемого линейного перемещения, а ширина находится в определенном соотношении. Благодаря тому, что дифференциально изменяющиеся в функции площади взаимного перекрытия электродов емкости преобразователя определяются суммой параллельно соединенных емкостей, образованных каждым из неподвижных электродов и его дополнительным участком, расположенным с противоположной от него стороны относительно оси симметрии преобразователя, и подвижным электродом с его дополнительным участком, происходит взаимная компенсация изменения этих емкостей, вызванного переносом подвижного электрода. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1599644 (51)5 G 01 В 7/00, 7/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4413605/25-28 (22) 21.04.88 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Московский горный институт (72) В. А. Павленко и В. Б. Тросман (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1231396, кл. G 01 В 7/!4, 1984.

Ацюковский В. А. Емкостные дифференциальные датчики перемещения. Госэнергоиздат, 1960, с. 22. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛ ЪНЫЙ ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение линейности выходной характеристики дифференциального емкостного преобразователя перемещений путем компенсации влияния непараллельности его рабочих электродов. Преобразователь содержит два размещенных в общей плоскости неподвижных, рабочих электрода 1 и 2 и установленный с возможностью линейного или углового перемещения относительно них третий рабочий электрод 4.

Каждый из этих электродов выполнен с до полнительным электрически присоединенным к нему участком 1, 2 и 4 соответствен2 но, который расположен в той же плоскости, что и его рабочий электрод, но по другую сторону относительно оси 3 симметрии преобразователя. В случае измерения угловых перемещений рабочие электроды и их дополнительные участки выполнены в виде пар концентрических полуколец, диаметры которых связаны определенным соотношением.

В случае измерения линейных перемещений электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными, их длина одинакова в направлении, совпадающем с направлением контролируемого линейного перемещения, а ширина находится в определенном соотношении. Благодаря тому, что дифференциально изменяющиеся в функции площади взаимного перекрытия электродов емкости преобразователя определяются сум<О мой параллельно соединенных емкостей, образованных каждым из неподвижных элек- fô тродов и его дополнительным участком, расположенным с противоположной от него С стороны относительно оси симметрии преобразователя, и подвижным электродом с его дополнительным участком, происходит взаимная компенсация изменения этих емкостей ра вызванного переносом подвижного электрода. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. О

1599644

Формула изобретения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных или угловых (вращательных) перемещений различных объектов.

Целью изобретения является повышение точности посредством линеаризации выходной характеристики преобразования дифференциального емкостного преобразователя перемещений, имеющего плоские электроды, путем уменьшения влияния непараллельности установки его электродов вследствие их перекоса.

На фиг. 1 показана схема дифференциального емкостного преобразователя с плоскими электродами, предназначенного для измерения угловых (вращательных) перемещений; на фиг. 2 — то же, для измерения линейных перемещений (подвижный электрод преобразователя изображен в общей плоскости с его неподвижными электродами).

Дифференциальный емкостной преобразователь перемещений содержит два размещенных в общей плоскости неподвижных электрода I и 2, расположенных симметрично относительно оси 3 симметрии преобразователя и соединенных электрически с их дополнительными участками 1 и 2 соответственно, которые расположены с ними в общей плоскости по другую сторону относ ител ьно оси 3 симметрии. Па раллел ьно плоскости обоих неподв ижных электродов и их дополнительных участков расположен третий плоский электрод 4, установленный с возможностью углового а, (ил и вращател ьного) перемещения относительно ос и 5 (фиг. 1) или линейного х перемещения в направлении оси 3 симметрии преобразователя (фиг. 2).

В варианте исполнения дифференциального емкостного преобразователя для измерения угловых перемегцений его электроды 1, 2 и 4 и их дополнительные участки 1, 2 и 4 выполнены в виде пар концентрических полуколец, диаметры которых связаны следующим соотношением =«з 2 К„» — Rg, где RI> — внутренний радиус электродов;

R1 — внешний радиус электродов; — внешний радиус дополнительных участков.

Внутренний радиус этих участков равен внешнему радиусу основных электродов преобразователя.

В варианте исполнения емкостного преобразователя для измерения линейных перемещений его электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными. Их длина l Iв Iнаправлении, совпадающем с осью

3 симметрии преобразователя, одинакова, и ширина, измеряемая в направлении, перпендикулярн1тм этой оси, выбирается так, чтобы ширина г дополнительных участков 1 и 2 неподвижных электродов 1 и 2 относи1ась к ширине b этих электродов, как y2 — 1.

11р1 этом каждый из неподвижных электро5

55 дов и его дополнительный участок смещены один относительно другого в направлении, перпендикулярном оси 3 симметрии преобразователя, вдоль которой осуществляются контрол ируемые перемещения подвижного электрода 4 на расстояние, равное ширине b неподвижного электрода., Ширина подвижного электрода 4 вместе с его дополнительным участком 4 должна быть, соответственно, не менее 2(b+c). Электроды емкостного преобразователя подключены к блоку 6 измерения, вырабатывающему на выходе напряжение, пропорциональное угловому (сс) или линейному (х) перемещению контролируемого объекта, связываемого в процессе измерения с подвижным электродом 4 преобраз ов ател я.

Дифференциальный емкостной преобразователь перемещений работает следующим образом.

При угловом или линейном перемещении подвижного электрода 4 преобразователя относительно пары его неподвижных электродов и 2 происходит дифференциальное линейное изменение площади их взаимного перекрытия. При этом непараллельность плоскостей этих электродов, обусловленная перекосом подвижного электрода относительно неподвижных электродов, практически не влияет на линейность характеристики преобразования перемещений, так как дифференциально изменяющиеся рабочие емкости преобразователя определяются суммой параллельно включенных емкостей между неподвижными электродами 1 и 2 вместе с их дополнительными участками 1 и 2, 1 расположенными, соответственно, с противоположной стороны относительно оси симметрии преобразователя, и общим подвижным электродом 4 и его дополнительным участком 4 . Благодаря этому увеличение одной из рабочих емкостей, например CI 4, между неподвижным 1 и подвижным 4 электродами преобразователя, вызванное перекосом подвижного электрода, компенсируется уменьшением дополнительной емкости CI . 4 между дополнительными участками 1 и 4, ко1 1 тор ые расположены Ilo другую сторону от оси, относительно которой имеет место перекос. Точность компенсации перекоса электродов преобразователя определяется вышеуказанным выбором соотношения площадей рабочих электродов и их дополнительных участков.!. Дифференциальный емкостный преобразователь перемещений, содержащий два размещенных в общей плоскости неподвижных электрода, расположенных симметрично относительно оси симметрии преобразователя, и установленный параллельно им с возможностью перемещения третий электрод, 1

1599644

Одын.

Рие 2

Составитель С. Скрыпник

Редактор К. Крупкина Те хред А. Кра вчу к Корректор М. Ша ронни

Заказ 3133 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета Ilo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина. IOI отличающийся тем, что, с целью повышения точности посредством линеаризации выходной характеристики преобразования благодаря уменьшению влияния непараллельности электродов, каждый из трех электродов выполнен с дополнительным электрически присоединенным к нему участком, расположенным с ним в общей плоскости по другую сторону от оси симметрии преобразователяя. î

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при измерении угловых перемещений каждый электрод и его дополнительный участок выполнены в виде пары концентрических полуколец, диаметры которых связаны соотношенем

R= 2R",— RI, где К вЂ” внешний радиус дополнительных участков;

Ri — внешний радиус электродов;

Яо — внутренний радиус электродов.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при измерении линейных перемещений его электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными и имеют одинаковую длину в направлении, совпадающем с продольной осью симметрии преобразователя, каждый из неподвижных электродов и его дополнительный участок смещены один относительно другого в направлении, перпендикулярном продольной оси симметрии, на расстояние, равное ширине неподвижного электрода, а отношение ширины дополнительного участка к ширине неподвижного электрода равно - /2 — 1.