Емкостный датчик угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика угловых перемещений путем устранения влияния непараллельности его электродов. Емкостный датчик угловых перемещений содержит неподвижные потенциальные электроды в виде кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, которые подключаются в процессе измерений к четырехфазному источнику 10 питания, и подвижный дисковый электрод 1 с окнами, период повторения которых равен периоду размещения полос. На поверхности неподвижного электрода, обращенной к подвижному дисковому электроду, размещены распределенные по окружности секторообразные пластины 7, перекрывающие по площади полосы потенциальных электродов, размещенные на другой стороне общего диэлектрического основания 3. Число радиальных пластин в несколько раз может превышать число окон 2 повижного электрода 1. Благодаря взаимодействию секторообразных пластин 7 с кольцевыми полосами потенциальных электродов на электропроводных кольцах 4,5, предназначенных для подключения к фазочувствительному измерительному прибору 6, индицируется сигнал, пропорциональный величине углового перемещения дискового электрода 1. При перекосе дискового электрода 1 фаза измерительного сигнала остается неизменной, благодаря чему повышается точность датчика. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„su„„ а1 (51) 4 С 01 В 7/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4230358/25-28 (22) 15. 04. 87 (46) 23.08.89. Бюл. Р 31 (72) И.П. Сергиенко, А.С. Бодарев, Г.Ф. Кузин и Л.В. Островская (53) 621,317.39е531.71(088.8) (56) Патент США У 3068456, кл. 323-622, 1968.

Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. — М.: Машиностроение, 1965, с. 204. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерителвной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика угловых перемещений путем устранения влияния непараллельности его электродов. Емкостный датчик угловых перемещений содержит неподвякные потенциальные электроды в виде кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, которые подключаются в процессе измерений к четырехфазному источнику 10 питания, и подвижный дисковый электрод

1 с окнами, период повторения которых равен периоду размещения полос.

На поверхности неподвижного электрода, обращенной к подвижному дисковому электроду, размещены распределенные по окружности секторообразные пластины 7, перекрывающие по площади полосы потенциальных электродов, размещенные на другой стороне общего диэлектрического основания 3. Число радиальных пластин в несколько раз может превышать число окон 2 подвижного электрода 1. Благодаря взаимодействию секторообразных пластин 7 с кольцевыми полосами потенциальных электродов на элект- ф ропроводных кольцах 4, 5, предназначенных для подключения к фазочувствительному измерительному прибору 6, индуцируется сигнал, пропорциональный величине углового перемещения дискового электрода 1. При перекосе дискового электрода 1 фаза измерительного сигнала остается неизменной, благодаря чему повышается точность датчика. 2 ип. з 1502959

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений. 5

Целью изобретения является повышение точности емкостного датчика угловых перемещений путем устранения влияния непараллельности или перекоса его электродов. 10

На фиг. 1 показана конструкция

> емкостного датчика угловых перемещений и его подключение к измерительному блоку и источнику питания; на фиг. 2 — потенциальные электроды датчика.

Датчик содержит установленный с возможностью перемещения плоский дисковый электрод 1, в котором вы-,20 полнены с заданным шагом сквозные секторообразные окна 2. Соосно с подвижным электродом 1 установлено неподвижное плоское диэлектрическое основание 3. Ha его внутренней поверхности, обращенной к подвижному электроду 1, закреплены концентрические электрически изолированные одно от другого внешнее 4 и внутреннее 5 электропроводные кольца. В про- 30 цессе измерений к кольцам 4 и 5 подключают фазочувствительный измерительный прибор б. На той же поверхности диэлектрического основания 3 размещены распределенные по его окружности и размещенные в интервале между кольцами 4 и 5 секторообразные электропроводные радиальные пластины 7, электрически изолированные одна от другой. На обратной сто- 40 роне диэлектрического основания 3 датчика, напротив радиальных пластин 7, закреплены пары 8 и 9 кольцевых потенциальных электродов, размещенных концентрично. В процессе 45 измерений к ним подключают 4-фазный источник 10 питания переменного тока. Каждая из пар 8 и 9 потенциальных электродов выполнена в виде сопряженных кольцевых IIQJIoc 11 с зуб цами синусоидальной формы. Период синусоиды равен периоду размещения окон 2 подвижного дискового электрода 1. Секторообразные радиальные пластины 7 перекрывают обе пары 8 и 9 потенциальных электродов. Число радиальных пластин 7 выбирается в несколько раз превышающим число окон 2 подвижного электрода 1.

Датчик работает следующим образом.

Радиальные пластины 7 образуют с расположенными напротив них кольцевыми фигурными полосами 11 потенциальных электродов конденсаторы постоянной емкости с площадями обкладок, равными площади их взаимной проекции одна на другую, Так как ширина каждой кольцевой полосы 11 изменяется по синусоидальному закону, а фазы напряжения питания на смежных полосах 11 сдвинуты между о собой на 90, результирующие фазы

ЭДС, наводимых на радиальных пластинах 7 парами 8 и 9 потенциальных электродов, также изменяются вдоль .направления углового перемещения по синусоидальному закону с периодом, равным периоду синусоидальных зубцов полос 11.

При вращении подвижного дискового электрода 1 на его электропроводнйх межоконных промежутках индуцируется электрический заряд, результирующая фаза которого изменяется при угловом перемещении р6 электрода 1 практически по линейному периодическому зако ну. Съем измерительного сигнала с дискового электрода 1 осуществляется с помощью концентричных колец 4 и 5, образующих с электродом 1 емкостный токосъемник.

Так как поверхность радиальных пластин 7 эквипотенциальна в радиальном направлении, перекос (непараллельность установки) подвйкного электрода относительно потенциальных электродов вызывает одновременное пропорциональное изменение величины измерительного сигнала на кольцах 4 и 5, а его фаза остается неизменной.

Благодаря этому устраняется влияние возможной непараллельности подвижного электрода относительно потенциальных электродов и повышается точность датчика.

Формула изобретения

Емкостный датчик угловых перемещений, содержащий установленный с возможностью углового перемещения дисковый электрод с секторообразными окнами, соосно установленное неподвижное диэлектрическое основание, закрепленные на одной его поверхности электропроводные кольца, преднаСоставитель И. Кислицин

Техред N. Пидык Корректор Н, Король

Редактор Н. Рогулич

Заказ 5076/52 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, уд. I, t. pi на,101

5 1502959

6 значенные для подключения в процес- нения влияний перекоса дискового се измерений к фазочувствительному электрода, он снабжен электричесизмерительному прибору, и размещен- ки изолированными одна от другой ные на том же основании две пары по- электропроводньвки секторообразными

5 тенциальных электродов, каждая из пластинами распределенными по окружкоторых выполнена в виде двух кольце- ности основания и размещенными межвых полос с сопряженньаки зубцами ду электропроводньии кольцами в од-. синусоидальной формы, период повто- ной плоскости с ними, а пары потенрения которых равен периоду размеще- 1О циальнык электродов размещены на ния окон дискового электрода, о т- противоположной поверхности основал и ч а ю шийся тем, что, с ния напротив секторообразных полос целью повышения точности путем устра- и перекрывают их по площади.