Емкостный датчик угла

 

Союз Советски и

Социалистически« ! республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««и 836515 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14. 11. 77 (21) 2544570/18-23 (51 ) Я. Кд.

G 01 В 7/30 с присоединением заявки 1«Й (23) Приоритет

Пюударствены11 «еивтет

CCCP в ддатт изабрвтеиий в ет«ратнЯ (53)УДК 531 741 (088. 8) Опубликовано 07.06,81. Бюллетень 1«й 21

Дата опубликования описания 09.06.81 (72} Авторы . изобретения

«> ова

С!; „ .",;

E. А. Измайлов, Т. В. Хробостова и Т. А.., о.щОцтщ, Московский ордена Ленина и ордена Октябр авиационный институт имени Серго Орджони (7!) Заявитель (54) ЕМКОСТН0А ДАТЧИК УГЛА

Изобретение относится к .емкостным измерителям положений и перемещений и может быть использовано в прецизи онных навигационных и гироскопических системах..

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее входной трансформатор питания, подключенные к его вторичной обмотке со срезной точкой две неподвижные пластины, между ко16 торыми размещена подвижная пластина (1).

Недостатками этого устройства являются низкие чувствительность и точность измерений перемещений.

1$

Известно также устройство для из-, мерения углов и перемещений, содержащее входной трансформатор питания, подключенные к его вторичной обмотке со средней точкой две неподвижные пластины, между которыми размещена подвижная пластина (21.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений из-за наличия механического контакта подвижной пластины с остальной частью устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены две дополнительные неподвижные пластины, подклю-. ченные ко второй дополнительно введенной вторичной обмотке трансформатора, идентичной первой, а подвижная пластина изолирована и является общей для обеих пар неподвижных пластин, причем неподвижные пластины, расположенные по одну сторону от подвижной, подключены к одноименным концам вторичных обмоток трансформатора, а выходной сигнал снимается с их средних точек.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — электрическая эквивалентная схема.

На фиг. 1 неподвижные пластины 1-4 подключены попарно к двум идентичным

d3 = с1 -kd; о4 = 04-hd, d) = с1,„+ьс1;

«1 2 = С1о А 1

-Ej

d 3 10+ о4 =. о0 ЬС1

dq = do+

dg= d0 Qd

Формула изобретения

3 8365 вторичным обмоткам со средними точками трансформатора питания 5, .на первичную обмотку которого подается напряжение питания U-. Подвижная пласИ тина 6.размещена между двух пар неподвижных пластин 1и2,,3 и 4 без. какого-либо механического крепления.

Пластины 1 и 3, находящиеся по одну сторону от подвижной пластины 6, подключены к .одноименным концам Б вто- lO ричных обмоток, пластины 2 и 4 — к концам А. Пластина 6 может вращаться вокруг оси О.

Эквивалентная электрическая схема . этого устройства представлена На 15 фиг. 2, где Š— ЭДС вторичной обмотки трансформатора питания;

Х вЂ” реактивное сопротивление втоL ричной обмотки трансформато- 20 р а;

Х вЂ” реактивное сопротивление конденсатора, образованного подвижной и неподвижной пластинами;

r — активное сопротивление конденC сатора;

r — активное сопротивление вторичL ной обмотки трансформатора.

Датчик работает следующим образом.

При повороте подвижной пластины относио тельно оси О -О изменяется отношение зазоров между подвижной и неподвижной пластинами в каждой паре конденсато,ров 1 и 6, 2 и 6, 3 и 6, 4 и 6. При этом нарушается баланс мостовой схемы фиг. 2 и на выходе появляется сигнал, пропорциональный углу поворота подвижь ной пластины. Выходное напряжение U датчика в общем виде определяется вы- 4О ражением

Е 4,2. «(34

4шЕ . 3

1,+1с +) X„(d>+d„)

" 2uoE5 с4- d4 (4), )ь+гс+)Хь-j 2 „Еб (дъ+44) где LQ — угловая частота;

S — - площадь пластины конденсатора; — диэлектрическая проницаемость;

,,ь,, 4,d» — величины зазоров между соответствующими неподвижными и

55 подвижной пластинами конденсаторов.

При угловых смещениях, соответствующих, например, изменению зазоров на

)5 4 величину hd, их значения будут изменяться следующим образом: где d0 — величина зазора в нулевом (несмещенном) положении подвижной пластины.

В этом случае выражение (1) примет вид где X — реактивное сопротивление емкостного датчика угла в несмещенном положении, т.е. выходной сигнал датчика линейно зависит от угла поворота подвижной пластины.

При нерабочих смещениях подвижной пластины, например вдоль оси OX (фиг. 1), зазоры датчика изменяются следующим образом: тогда выходное напряжение, как следует из выражения (1), равно О. Таким бразом, устройство чувствительно олько к угловым перемещениям.

Конструкция емкостного датчика угла проста, обладает высокой чувствительностью к угловым перемещениям за счет исключения чувствительности к линейным перемещениям, надежна в эксплуатации.

Емкостной датчик угла, содержащий входной трансформатор питания, две неподвижные пластины, подключенные к его вторичной обмотке со средней точкой, между которыми размещена подвижная пластина, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены две дополнительные неподвижные пластины, подключенные ко второй дополнительно введенной вторичной обмотке трансформатора, идентичной первой, подвижная пластина изолирована и является общей для обеих пар неподвижных пластин, причем неподвижные пластины, расположенные по одну сторону от подвижной пластины, подключены к одноименным концам вторичных обмоток трансформатора, а выф

7у

Составитель В. Страхов

Редактор О. Иванова ТехредЗ.Фанта Корректор H. ьабинец

Заказ 3099/31,Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 836515 ходной сигнал снимается с их средних Патент точек. кл. 340-200, Источники информации; 2. Патент принятые во внимание при экспертизе . кл. 340-200, б

США Il 3278 919, опублик. 1966.

США Ф 2968031, опублик. 1961.