Емкостной преобразователь угла

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

{I l j 5983LO9

{63) Дополнительное к авт. саид-Bv (22) Заявлеио 21,08,75 (21) 2170931/18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

У (51) М. 1(л, Ст 08 С 9/02

ГосудаРстоенный номнтот

Соввта Мнннотров СССР по делам нзобретоннй н OTKphl èé (43) Опубликовано 15.08.78. Бюллетень ¹1(: тД{.. 5 Д1

{ 088.8) (45) )1ата опубликования описания 03.03,78 (72) А вторы изобретения

П. Г1, Гараев, И, Ф. Руденко, А, Е, Иванов, Н. А. Иванов .и Ъ. А. Сарычев (71) Заявитель (54) ЕЛ1КОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА

Емкостной преобразователь угла относится к устройствам и элементам систем автоматическогQ регулирования и управления и .служит для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал. 5

Известен емкостной преобразователь, содержащий вторичную схему и конденсатор переменной емкости, выполненный в виде трех параллельно расположенных, отделенных друг оТ друга плат из проводящего материала 1 1.

Две внешние платы образуют статор преобразователя, центральная плата, служащая в качестве экрана, уцравляюшего ем- 15 костной связью между двумя внешнимп платами, является ротором преобразователя.

Амплитуда сигнала на выходе вторичной схемы зависит от взаимного расположения плат, то есть, является функцией угла поворота вала.

Однако такой преобразователь обладает погрешностью, вызванной наличием радиальных биений ротора и температурным расширением роторных и статорных пластин, что отрицательно сказывается на стабильности выходных характеристик.

Известен также емкостной преобразователь угла, содержащий два дифференциальных конденсатора с попарно расположенными пластинами статоров и размещенными в зазорах между ними пластинами роторов, установленных на общем валу с взаимным смещением в пространстве, и регистрирующий блок 2).т.

Статор каждого из дифференциальных конденсаторов состоит из восьми неподвижных металлизированных кварцевых полуколец, расположенных попарно в двух параллельных плоскостях. Ротор выполнен в виде металлического полудиска. Дифференциальные кон-. денсаторы подключены к источнику возбуждения и ко входам операционных усилителей, на выходах которых формируются два напряжения, огибающие которых изменяются по линейному закону в функции угла поворота вала ротора и сдвинуты друг относительно друга на угол /2, Четыре полукольца каждого дифференциального конденсатора

598109 подключены к земляной шине для обеспечения стабильности полезной емкости.

Недостатками этого преобразователя являются сложность конструкции, значительные габариты и сравнительно сложная техноло- 5 гия изготовления.

Для упрощения конструкции в предлагаемом преобразователе пластины статоров каждого конденсатора выполнены в виде двух полых соосных полуцилиндров с торцевым О кольцом-перемычкой и размещены с взаимным смещением на уголь /2, а пластины роторов выполнены в виде двух полуцилиндров Т-образного сечения, установленных на диэлектрическом основании, связанном с ва.-15 лом, и образующих разрезной цилиндр. На фиг, 1 показана электрическая схема пред-лагаемсн о преобразователя, на фпг. 2 — выходные характеристики преобразователя; на фнг, 3 изображен предлагаемый преобразователь с разнесенными элементами статоров и ротора; на фиг. 4 — детали ротора.

Преобразователь содержит источник 1 возбуждения, трансформатор, 2 дифференциальные конденсаторы 3, образованные плас- 25 тинами статоров 4 Й 5 и пластинами роторов 6 и 7, и буферные усилители 8 и 9.

Пластины статоров 4 и 5 каждого из дифференциальных конденсаторов представляют собой два полых соосных полуцилиндра, свя-З0 занных между собой по торцевой поверхнос- ти металлическим кольцом-перемычкой 10.

Пластины статоров одного дифференциального конденсатора смещены относительно пластин статора другого конденсатора на угол (?/2

Каждая пластина ротора представляет собой металлический полуцилиндр Т-образного сечения, переходящий в контактные кольца ток осъе мни к ов 1 1 и 1 2, Пластины роторов 6 и 7, закрепленные

40 па диэлектрическом основании 13 с взаимным смешением на угол .7, образуют разрезной цилиндр. Диэлектрическое основание 13 представляет собой фигурную втулку, жестко укрепляемую на валу, угловое перемещение

45 котор ог о контролируется.

По принципу действия преобразователь относится к емкостным преобразователям с переменной плошадью.

При нулевом положении ротора плошади перекрытия пластин статора 4 пластинами роторов 6 и 7 равны, емкости соответсч вуюшего дифференциального конденсатора также равны, и разностный ток па входе уси,лителя равен нулю. Напряжение U „ на выходе этого усилителя, определяемое как произведение входного тока на сопротивление резистора в цепи обратной связи, также разно нулю.

Перемещение ротора в ту или другую сторону от нулевого положения преобразуется в разность емкостей плеч дифференциального конденсатора, образованного пластинами роторов 6 и 7 и статором 4. Токи через емкости, образованные статором и каждой из пластин ротора, становятся неравными; во входной цепи усилителя 8 появляется ток как разность токов через емкости дифференциального конденсатора. На выходе усилителя появляется напряжение переменного тока, величина амплитуды которого прямопропорциональна величине углового перемещения ротора, а фаза определяется направлением перемеще.ния.

При нулевом положении ротора пластины статора 5 образуют с одной пластиной ротора максимальную, а с другой - минимальную емкости. При этом разностный ток во входной цепи усилителя 9 достигает максимальногD значения, и на выходе усилителя

9 появляется максимальное значение напр . жения,,Таким образом, на выходах усилителеи 8 и 9 появляются два напряжения переменного тока1модулированные по амплитуде (фиг. 2).

Изменение знака амплитуды каждого напряжения условно отражает изменение фазы о несущей частоты на yron, равный 180, Формула изобретения

Емкостной преобразователь угла, содержащий два дифференциальных конденсатора с попарно расположенными пластинами статоров и размещенными в зазорах между ними пластинами роторов, установленных на общем валу с взаимным смещением, и регистрирующий блок, о т л и ч а ю ш и й— с я тем, что, с целью упрощения конструк» ции, пластины статоров каждого конденсатора выполнены в виде двух полых соосных полуцилиндров с торцевым кольцом-перемычкой и размещены с взаимным смешением на уголй/Я, а пластины роторов выполнены в виде двух полуцилиндров Т-образного сечения, установленных на диэлектрическом основании, связанном с валом, и образующих разрезной цилиндр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США М 3668672 кд. 340-200, 1972.

2,david M,Makow Nevv devices fo pr ecige aggfe arrd Eerrghb weugureme k цыма ьрес аГ сограс 1о в a d айа е Йидег Ь;

"JEEE Т ар Jw

1974, 23, 4, р 356-358.