Емкостный датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к емкостным датчикам давления. Целью изобретения является повышение чувствительности, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и расширение пределов измерений. Датчик содержит две приемные камеры с мембранами 4 и 5. Одна из приемных камер может быть заглушена и вакуумирована. Жесткие центры мембраны соединены штоками 15 и 16 с подвижными электродами, размещенными на плечах коромысла 7, выполненного в виде пластины, с осью в виде упругих перемычек, соединяющих середины пластины и прямоугольной опорной рамки, охватывающей по периметру пластину. Напротив подвижных электродов размещены неподвижные электроды. При разности давлений в приемных полостях изменяются емкости конденсаторов, образуемых подвижными электродами с неподвижными, причем емкости изменяются с разным знаком, что при дифференциальном включении дает на выходе двойной сигнал, пропорциональный разности давлений на входе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (5.()5 G 01 1 9/12, 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494463/24-10 (22) 17.10.88 (46) 23.12.90. Бюл. N 47 (71) Ереванский политехнический институт им.К.Маркса (72) В.P Âàðäàíÿí, А.К.Панкратов, 3,H,Ãðèгорян, Н.В,Варданян и Т.О,Абгарян (53) 531.787. (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1500887, кл. G 01 (9/12, 1987. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к емкостным датчикам давления, Целью изобретения является повышение чувствительности, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и расширение пределов измерений. Датчик содержит две приемные камеры с мембранами 4 и 5. Одна из приемных камер может быть заглушена и вакуумирована. Жесткие центры мембраны соединены штоками 15 и 16 с подвижными электродами, размещенными на плечах коромысла, выполненного в виде пластины, с осью в виде упругих перемычек, соединяющих середины пластины и прямоугольной опорной рамки, охватывающей по периметру пластину. Напротив подвижных электродов размещены неподвижные электроды. При разности давлений в приемных полостях изменяются емкости конденсаторов, образуемых подвижными электродами с неподвижными, причем емкости изменяются с разным знаком, что при дифференциальном включении дает на выходе двойной сигнал, пропорциональный разности давлений на входе. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1615581

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного давления или разности давлений.

Цель изобретения — повышение чувствительности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов, а также расширение пределов измерений, На фиг. 1 изображен датчик давления, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — электродная рама.

Корпус датчика состоит из трех частей: верхней крышки 1, средней части 2 для закрепления неподвижных электродов и нижней крышки 3. Крышка 1 имеет отверстия для закрепления мембран 4 и 5 с жесткими центрами. Мембрана 5наглухо закрывается колпаком 6. Крышка 1 опирается на плоскую электродную раму 7. Фрезеровкой получена неподвижная рама 8 заодно с полосковым коромыслом 9 внутри нее, где коромысло переходит в рамку через упругие элементы в виде шеек 10 и 11. Коромысло 9 на концах имеет прямоугольные электроды 12 и 13, полученные обработкой (a поперечном направлении коромысла) в виде полосковых углублений 14. Центры прямоугольных электродов через штоки 15 и 16 соединяются с мембранами 4 и 5 с жесткими центрами, Сверху мембраны 4 с жестким центром за- . креплен колпак со штуцером 17. Для упрочнения коромысла 9 со стороны мембран с жесткими центрами вдоль его средней части прикреплены полосковые ребра (не показаны). С дном корпуса через изоляционные прокладки 18-21 закреплены неподвижные прямоугольные электроды 22 и 23, штоки 24 и 25 которых в конце имеют отверстия для припаивания проволоки и присоединения его к печатной плате 26, на которой собирается схема измерения, Неподвижные электроды с изоляционными прокладками прикреплены ко дну корпуса, выполненного в . форме полосовой . консоли путем фрезеровки. Выполненная фрезеровкой канавка целиком не прямолинейная и в средней части имеет с обеих сторон направленную внутрь форму для получения площадок 27 и 28 на дне корпуаа для закрепления открытой рамки 29, полученной двухсторонним высечением цилиндрического стакана с кольцевым буртом; К консольной части корпуса закрепляется болт 30, второй конец которого свободно проходит через отверстие рамки 29, которая охвачена стягивающими гайками 31 и 32. Для облегчения деформации консоли ее опорный участок снизу имеет поперечный паз 33, После шлифовки закрепляющих

25

30 вставные упругие элементы, закрепляемые

35 с наружной рамкой 8 и средним участком

50

15 поверхностей корпуса 1 и 2 и для получения необходимого зазора между электродами 12, 13 и 22, 23 применяется фольговая прокладка 34 необходимой толщины. К прикрепленному к нижней крышке 3 гермоводу 35 подается напряжение питания, откуда и снимается выходной сигнал. После герметического закрытия корпуса производят по периметрам примыкающих участков сваривание (электронно-лучевая сварка), Для получения температурной стабильности внутри датчика создается вакуум величиной 10

-г

10з мм. рт, ст.

Емкости С1 и С2, образованные соответственно между электродами 13, 22 и 12, 23, входят в схему автогенераторов, выходные сигналы которых с частотами f> и f2 подаются к смесителю. Разностная частота подается к измерителю частоты.

Датчик работает следующим образом, Давление P через мембрану с жестким центром 4 передается к концу коромысла, имеющего подвижный электрод 13. Если этот электрод приближается к неподвижному электроду 22, увеличивая емкость, то второй подвижный электрод 12 коромысла удаляется от неподвижного электрода 23, уменьшая емкость, При полной симметрии изменение обеих емкостей равно +. Л С. По величине измеряемой частоты частотометром можно судить о величине давления.

Для изменения пределов измеряемых давлений применяются дополнительные коромысла 9 (фиг. 3).

Изменение емкостей С1 и С2 производится передвижением консоли при помощи стягивающих гаек 31 и 32, обхватывающих открытую рамку 29. Движение консоли, на которой собраны неподвижные электроды, производится затягиванием гаек 31 или 32, В начале обхват гайками рамки нужно ослабить и только после этого произвести затягивание соответствующей гайки. Только после этого вторая гайка приводится в затягивающее состояние, Для перевода конструкции в состояние измерения разности давлений необходимо второй колпак 6 мембраны 5 заменить колпаком со штуцером.

Разрешающая способность и чувствительность предлагаемого датчика выше, чем у известного. При сохранении размеровдатчика в форме прямоугольной призмы можно при выборе электрода размерами стороны по вписываемому диаметру получи гь большую полезную площадь электрода, В этом случае разt1pð электрода увеличивается в — раза,т.е. бол ее ч е м 27%.

1615581

Уменьшение габаритных размеров не только связано с рациональным использованием обьема датчика, имеющего форму прямоугольной призмы, но в основном обусловлена выбором силопередающего коромысла плоской формы, по центру связанного упругими шейками, выполненными заодно с наружной неподвижной рамой.

В предлагаемом датчике значительно проще получение плоскопараллельного расположения электродов благодаря использованию фрезеровки и шлифовки прямоугольной плиты (получение неподвижной рамки с плоским коромыслом).

Формула изобретения

1. Емкостный датчик давления, содержащий две приемные камеры с мембранами, жесткие центры которых соединены с центрами подвижных электродов, размещенных на обоих плечах коромысла, снабженного упругим шарниром, закрепленным на опорном элементе, неподвижные электроды, о т л и ч а 1о шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, упрощения

5 конструкции и уменьшения габаритов, в нем опорный элемент выполнен в аиде прямоугольной рамки внутри и в плоскости которой размещено коромысло с подвижными электродами в виде прямоугольной пласти10 ны, а упругий шарнир выполнен в виде двух перемычек, соединяющих середины пластины и рамки и выполненных с ними за одно целое, причем на коромысле и рамке в средней части выполнен поперечный паз.

15 2. Датчик давления по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения пределов измерений, он снабжен дополнительными перемычками с элементами крепления, размещенными а поперечном пазу

20 коромысла и рамки.

1615581

Составитель А.Соколовский

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Пилипенко

Редактор Е.Папп

Заказ 3981 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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