Активный электростатический подвес

 

Изобретение относится к приборостроению . Цель изобретения - повышение точности активного электрического подвеса с одним электродом по нагруженной оси (вертикальный канал) за счет уменьшения влияния изменений линейных размеров электродов, диэлектрической постоянной среды. Это достигается тем, что вход схемы измерения смещения вертикального канала соединен с электродом, вертикального канала и с электродами других каналов. Электрод 2 находится над подвешиваемым телом 1. по горизонтальной оси расположены электроды, источник возбуждения 9 через трансформатор 10 подключен к электродам 3.4. Электрод 2 через конденсатор 21 и диод 22 подключен к входу усилителя 26, к которому так же подключены выводы вторичных обмоток трансформатора 10 через конденсаторы 11,12 и диоды 24, 25. Выход усилителя 26 через высоковольтный усилитель 29 и резистор 30 соединен с электродом 2. 3 ил. С/У с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 С 19/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (I0CAATEHT СССР) 64)у, i (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° в

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891873/22 (22) 17;12.90 (46) 23.04.93. Бюл. hL 15 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор," (72) Я,А.Некрасов А.M.Федоров (56) Авторское свидетельство СССР

М 553507, G 01 1 21/24, 1977. (54) АКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОДВЕС .

Ф . (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения — повышение точности активного электрического подвеса с одним электродом по нагруженной оси (вертикальный канал) за счет уменьшения влия, ния изменений линейных размеров!

Й2,„, 1810760 А1 электродов, диэлектрической постоянной среды. Это достигается тем, что вход схемы измерения смещения вертикального канала соединен с электродом, вертикального канала и с электродами других каналов. Электрод 2 находится над подвешиваемым телом 1, по горизонтальной оси расположены электроды, источник возбуждения 9 через трансформатор 10 подключен к электродам 3, 4. Электрод 2 через конденсатор 21 и диод 22 подключен к входу усилителя 26, к которому так же подключены выводы вторичных обмоток трансформатора 10 через конденсаторы 11, 12 и диоды 24, 25. Выход усилителя 26 через высоковольтный усилитель 29 и резистор 30 соединен с электродом 2. 3 ил.

1810760

Изобретение относится к области приборостроения. в частности, к чувствительным элементам (ЧЭ) с электростатическим подвесом.

Известны ЧЭ, например, электростатические гироскопы и акселерометры, в которых электроды располагаются с двух сторон подвешиваемого тела (ПТ). Емкость электрод-поверхность ПТ (Сэ1), и соответствен-. но, емкость противоположный электрод— поверхность ПТ (Сэ2) зависят от величины относительного смещения (д х) ПТ от центрального положения

10

СЭ1= Со(1+ дх)1

Сэ2 = Со(1- д х) 15 (2) Поставленная цель достигается тем, что вход схемы измерения смещения вертикального канала соединен и с электродами других каналов, чем достигается одинакогде Со — емкость Сэ1, Сэ2 при д х=0.

Как правило. в качестве измерителя 20 смещения ПТ от положения, в котором необходимо стабилизировать ПТ, применяют дифференциальные емкостные датчики, в которых к противоположным электродам подключены входами измеритель разности 25 токов, а источник возбуждения (напряжения ,или тока) подключен к ПТ непосредственно или через электрод, Выходной сигнал Ue x схемы измерения перемещения при малых дх пропорционален при возбуждении от 30 источника напряжения величине Со д х.

В качестве прототипа выбран электрический подвес с одним электродом в вертикальном и диаметрально расположенными электродами в горизонтальных каналах.

Аналогичные подвесы могут использоваться и в приборах поплавкового типа. При ненулевой плавучести поплавковой камеры электрод вертикального канала может в зависимости от знака плавучести размещать- 40 ся снизу или сверху ПТ, В указанных, приборах при использовании в схеме измерения смещения измерителя разности то- ков с конденсатором постоянной емкости, заменяющим Один из электродов, измене- 45 ние линейных размеров электродов, зазора или диэлектрической постоянной среды, например, из-за изменения температуры может приводить к смещению ПТ по вертикальному каналу, обусловленному по- 50 явлением статической ошибки схемы измерения смещения ПТ.

Таким образом недостатком прототипа является сравнительно низкая точность стабилизации ПТ. 55 вое изменение емкости на входах схемы измерения смещения при д х=О, На фиг.1 показано расположение электродов в прототипе; на фиг.2 — вариант расположения электродов в ЧЭ поплавкового типа; на фиг.3 — вариант блок-схемы предложенного подвеса, На фиг,1 над ПТ 1 находится электрод 2, по горизонтальной оси подвеса расположена пара электродов 3, 4, другая пара электродов не показана.

На фиг,2 ПТ1 имеет цилиндрическую форму, электрод 2 расположен над ПТ 1, пары электродов 3, 4 и 5, 6 расположены,с двух сторон тела 1, две другие пары электродов не показаны; 7 — поддерживающая жидкость между ПТ1 и корпусом 8.

Предложенный активный электрический подвес (см.фиг.3) содержит элементы

1:..4, как на фиг,1, источник возбуждения 9, трансформатор 10, вторичные обмотки которого подключены к электродам 3, 4 и через конденсаторы 11, 12 и диоды 13, 14.

Последние соединены с резисторами 15, 16 и входами дифференциального усилителя

17, выход которого соединен с входом элемента 18 (корректирующее звено и парафазный высоковольтный усилитель). Выход элемента 18 через резисторы 19, 20 и обмотки трансформатора 10 соединены с электродами 3, 4, Электрод 2 через конденсатор 21 соединен с диодами 22 и 23. Диод 22 катодом соединен с анодами диодов 24, 25 и входом усилителя 26, в цепи обратной связи которого включены элементы 27, 28. Выход элемента 26 соединен с входом элемента 29, включающего в себя корректирующее звено и высоковольтный усилитель. Выход элемента 29 соединен через резистор 30 с электродом 2.

Подвес работает следующим образом.

Напряжение источника 9 через трансформатор 10 поступает к электродам 3,4. Ток возбуждения протекает через конденсаторы 11, 12. диоды 13, 14 и резисторы 15, 16, и диоды 24, 25. Токи электродов 3, 4 протекают через ПТ1, электрод 2,. конденсатор 21 и диоды 22, 23. Элементы 1317 и 24, 25 представляют собой измеритель разности токов и в совокупности с элементами 11, 12, 10 образуют схему измерения смещения

ПТ1 по горизонтальной оси. Сигнал этой схемы преобразуется в дифференциально изменяющиеся силовые напряжения, которые формируют силы, центрирующие ПТ1, по горизонтальной оси. Измеритель разности токов, протекающих через диоды 22, 24 и 25, выполнен на элементах 26-28. Он вы- деляет сигнал, пропорциональный смещению ПТ1 по вертикальной оси от

1810760

Как видно из (5), изменение диэлектрической постоянной, площади электродов при хлг=хоз не приводит к появлению сигнала на выходе элемента 26.

5 Таким образом электродные емкости электродов 3, 4 по отношению к схеме измерения смещения вертикального канала выполняют функцию конденсатора. емкость которого изменяется также, как и электрод10 ная емкость вертикального канала при стабильном положении ПТ1, т.е. фактически функцию противоположного электрода.

Таким образом в предложенном устройстве достигается повышение точности ста15 билизации положения ПТ по вертикальному каналу за счет исключения влияния изменения параметров электродных емкостей на величину выходного сигнала схемы измерения смещения вертикального канала.

20 задаваемого положения. Выходной сигнал усилителя 26 преобразуется элементом 29 в силовое напряжение постоянного тока, стабилизирующее положение llT1 по вертикальной оси.

Средняя величина напряжения на выходе элемента 26 (LJ ð) может быть найдена из выражения

0ср=20в Ктр1в(СЗ+С4-C2)R27 (3) где Ктр — коэффициент трансформации элемента 10;

U>4 — частота и напряжение возбуждения источника 9;

R27 — сопротивление резистора 27;

Ci — соответственно, емкости между

ПТ1 и i-м электродом.

С учетом (1), (2), найдем выражение для скобки в (3):

Формула изобретения

Активный электростатический подвес, содержащий подвешиваемое тело, электроды горизонтальных осей подвеса, электрод

25 вертикальной оси подвеса, управляемые источники напряжения. выходы которых соединены с электродами, и схемы измерения смещения по горизонтальным и вертикальной осям, соединенные входами с соответ30. ствующими электродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности подвеса, вход схемы измерения смещения по вертикальной оси дополнительно соединен с электродами горизонтальной оси.

СЗ+С4 — С2 = 2 е

5з

X03(1 — дх )

Яг хог (4) где Яз — площадь электродов 3, 4;

Зг — площадь электрода 2; х02, хоз — зазор между ПТ1 и соответствующими электродами.

При д х = О, Бг=2Яз=Бо

СЗ+С4 — С2 = 8 S o х Ог х Оэ (5) Фиг.2

Составитель А.Терехов

Техред М. Морге нтал Корректор С.Шекмар

Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1440 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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