Емкостной датчик угла

 

ОП-ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 851091

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 2611.79 (21) 2845716/18-24 р )м. кл.

С 01 В 7/22

G 08 С 9/02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3007.81. бюллетень М 28Дате опубликования описания З00781 (53) УАН 881. З2Ь (088. 8) P2) Авторы изобретения в )

1

l с

Н.Е. Конюхов, В.С. Кочкарев и В.В. Иваноь

Куйбышевский ордена Трудового красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНЫИ ДАТЧИК УГЛА

Изобретение относится к автоматике.и вычислительной технике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением, системах управления технологическими процессами вычислительных устройствах, Известны емкостные датчики угла, имеющие ротор, статор, считывающий электрод и проводящую маску, поверх-. ность которой ограничена с одной стороны прямой линией и синусоидой с другой

Недостатком таких датчиков является наличие постоянной составляющей в огибающей выходного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является емкостный датчик угла, который состоит иэ двух систем, образованных обращенными друг к другу. проводящими синусоидальными масками. От постоянной составляющей в огибающей выходного сигнала избавляются, подключая маски в системе к генератору противофаэных напряжений (1 j.

Для повышения точности емкостного датчика необходимо уменьшать период синусоидальной маски, однако это уменьшение периода ограничено технологическими возможностями выполнения.

Цель изобретения — повышение точности емкостного датчика угла.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостный датчик угла, содержащий ротор,- на боковой поверхности которого нанесены две токопроводящие маски, поверхность каждой из . которых ограничена прямой. линией с одной стороны и синусоидой с другой и обращенные друг к другу синусоидальными сторонами, статор, на котором расположены сигнальные электроды, и

15 генератор противофазных напряжений, введен сигнальный считывающий электрод, который расположен на статоре между любой. парой сигнальных электт)одов на равном расстоянии от них, 20 сигнальные электроды размещены с шаroM равным половине периода синусоиды проводящей маски, и объединены через один в две группы, выход каждой группы подключен к соответствующему входу генератора противофазных напряжений.

На фиг.1 изображены развертки электродов ротора и статора и схема их подключения) на фиг.2 — эквивалентная

30 схема емкостного датчика угла.

851091

Емкостный датчик содержит статор

1, ротор 2, проводящие маски 3 и 4, сигнальный считывающий элемент 5, сигнальные электроды 6 первой и 7 второй групп, генератор 8 противофазных напряжений, Емкость С1 образована проводящей маской 3 и второй группой сигнальных электродов 7, емкость С2 — проводя-щей маской 3 и первой группой сигнальных .электродов 6, емкость СЗ проводящей маской 3 и сигнальным счи- 1© тывающим. электродом 5, емкость С4 проводящей маской 4 и сигнальным считывающим электродом 5, емкость

С5 — проводящей маской 4 и второй группой сигнальных электродов 7, емкость С6 — проводящей маской 4 и первой группой сигнальных электродов 6..

Датчик работает следующим образом.

С генератора 8 противофазных напряжений на группы сигнальных электродов .@

6 и 7 подается противофазное напряжение. Выходное напряжение снимается с сигнального считывающего электрода

5. При вращении ротора 2 величинаемкости между сигнальным электродом

6 и маской 3 (емкость СЗ на эквивалентной схеме) меняется по синусоидальному закону

СЗ - С ((1+И1 э1И ф)

2% где Ч вЂ” угол поворота ротора;

C — емкость между сигнальным считывающим электродом 5 и проводящей маской 3 или 4 при = 0

m — глубина модуляции, Т вЂ” период синусоиды.

Из-за сдвига групп сигнальных электродов 6 и 7 относительно сигнального считывающего электрода 5 и про- 4ф тивофазного расположения проводящих масок 3 и 4 относительно друг друга величины емкостей меняются от угла поворота ротора по следующим законам. Х =С (-и сов ® Ч) С4= к 4 "И5 и т т) = С (1+мСОЬ - Ф) С5 С„„H cos q)

C6 = Сщ (3- icos — y)

2Е где С „ — емкость Между любой группой сигнальных электродов 6 и 7 и лЮбой из проводящих масок

3 и 4 при Ф= О.

Анализ эквивалентной схемы емкостного датчика угла с учетом того,что

С 7 Ск, так как площадь сигнального считывающего электрода 5 значительно меньше площади групп сигнальных электродов 6 и 7, приводит к следующему выражению для огибающей выходного сигнала

8ЬЦ=оэх Е1и 4 т где Ug - амплитуда сигнала с генератора 8 противофазных напряжений, т.е. период огибающей выходного напряжения вдвое меньше, чем период синусоиды роторной проводящей маски.

Экономический эффект от использования предлагаемого емкостного датчика угла определяется его техническими характеристиками.

Формула изобретения

Емкостный датчик угла, содержащий ротор, на боковой поверхности которого нанесены две проводящие маски, поверхность каждой из которых ограничена прямой линией с,одной стороны и синусоидой с другой и обращенные друг к другу синусоидальными сторонами, статор, на котором расположены сигнальные электроды, и генератор противофазных напряжений, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности датчика, в негО введен сигнальный считывакщий электрод, который расположен на статоре между любой парой сигнальных электродов на равном расстоянии от них, сигнальные электроды размещены с шагом, равным половине периода синусоиды проводящей маски, и объединены через один в две группы, выход каждой группы подключен к соответствующему входу генератора противофазных напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США В 3125716, кл. 323-122, опублик. 1961 (прототип) . ф51091

iPgt. f.

Фиг. л

Составитель Б.Барбараш

Редактор В.Петраш Техред A. Бабинец корректор M. 1Ioeo

Заказ 6307/53 Тирам 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент" r, Уагород, ул, Проектная, 4