Емкостный датчик перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика перемещений за счет уменьшения погрешности изготовления периодических рисунков его возбуждающих и съемных электродов, которые выполнены в виде участков одинаковой длины , равной одному периоду синусоидального рисунка. Участки съемных и возбуждающих электродов взаимно чередуются по длине диэлектрического основания. Передающий электрод, установленный в параллельной плоскости с возможностью перемещения относительно основания, выполнен в виде изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду возбуждающих и съемных электродов . При возбуждении датчика от генератора квадратурных напряжений происходит изменение фаз сигналов, наводимых на парах его съемных электродов и подаваемых через фазовращатели на входы сумматора. Выходной сигнал сумматора имеет фазу, изменяющуюся в зависимости от положения передающего электрода датчика. 5 ил.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776865/28 (22) 03.01.90 (46) 30.11,92, Бюл. N. 44 (71) Производственое объединение "Омский электромеханический завод" (72) Г. Ф. Кузин (56} Патент США

N- 3125716, кл. G 01 В 7/00, 1964.

Авторское свидетельство СССР

М 1502959, кл. G 01 В 7/30. 1989. (54) ЕМКОСТНЪ|Й ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика перемещений за счет уменьшения погрешности изготовления периодических рисунков его возбуждающих и съемных электродов, которые

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Известен емкостный датчик перемещений, содержащий изолированные друг от друга две пары возбуждающих электродов и съемные электроды, выполненные на неподвижном диэлектрическом основании, и подвижный передающий электрод, расположенный в плоскости параллельной неподвижному диэлектрическому основанию.

Недостатком такого датчика является недостаточная точность, обусловленная погрешностью изготовления электродов.

Наиболее близким по технической сущности является емкостный датчик перемещений. содержащий установленный с возможностью перемещения электрод с, Ы2,» 1778505 А1 выполнены в виде участков одинаковой длины, равной одному периоду синусоидального рисунка. Участки съемных и возбуждающих электродов взаимно чередуются по длине диэлектрического основания.

Передающий электрод, установленный в параллельной плоскости с возможностью перемещения относительно основания, выполнен в виде изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду возбуждающих и съемных электродов. При возбуждении датчика от генератора квадратурных напряжений происходит изменение фаз сигналов, наводимых на парах его съемных электродов и подаваемых через фазовращатели на входы сумматора.

Выходной сигнал сумматора имеет фазу, изменяющуюся в зависимости от положения передающего электрода датчика. 5 ил. секторообразными окнами, соосно установленное неподвижное диэлектрическое основание с размещенными на одной его поверхности двумя парами возбуждающих электродов, каждая иэ которых выполнена в виде двух периодических рисунков синусоидальной формы, а на противоположной стороне основания выполнены изолированные одна от другой секторообразные пластины, распределенные по окружности основания и размещенные между съемными злектропроводными кольцами.

Недостатком такого датчика является наличие периодических погрешностей преобразования из-за неточности изготовления электродов.

Целью изобретения является повышение точности емкостного датчика переме1778505

30

45

55 щений за счет уменьшения погрешности изготовления периодических рисунков электродов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном емкостном датчике перемещений, содержащем неподвижное диэлектрическое основание, размещенные íà его поверхности два съемных электрода и две пары возбуждающих электродов, каждая из которых выполнена в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков и сдвинута в пространстве относительно другой пары на 90 электрических градусов, и установленный в параллельной плоскости с возможностью относительного перемещения передающий электрод, съемные электроды выполнены аналогично возбуждающим в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков с тем же периодом, электроды разделены на электрически соединенные участки одинаковой длины, равной одному периоду рисунка, и взаимно чередуются по длине диэлектрического основания, а передающий электрод выполнен в виде взаимно изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и съемных электродов.

Отличие датчика от известных заключается в том, что съемные электроды этого датчика выполнены аналогично возбуждающим в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков. эти электроды раделены на электрически соединенные участки одинаковой длины, которые равны одному периоду рисунка и взаимно чередуются по длине диэлектрического основания, а передающий электрод выполнен в виде взаимно изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и съемных электродов.

Выполнение возбуждающих и съемных электродов на одном основании при помощи одного фотооригинала снижает погрешности при изготовлении электродов.

На фиг. 1 показана конструкция емкостного датчика перемещений и его подключение к измерительному блоку и источнику питания; на фиг, 2 — возбуждающие электроды датчика; на фиг. 3 — съемные электроды датчика; на фиг. 4 — передающие электроды датчика; на фиг. 5 — второй вариант исполнения датчика.

Емкостный датчик перемещений содержит неподвижное диэлектрическое основание 1, на одной поверхности которого размещены две пары возбуждающих электродов 2, 3 и 4, 5, а на другой — две пары съемных электродов 6, 7 и 8, 9. Каждая пара возбуждающих электродов 2, 3 и 4, 5 выполнена аналогично съемным в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков и сдвинута в пространстве относительно другой пары на 90 электрических градусов. Эти электроды разделены на участки одинаковой длины, которые равны или кратны периоду рисунка. Участки возбуждающих электродов 2, 3 и 4, 5 электрически соединены между собой посредством соединительных проводников 10 (см. фиг. 2), а участки съемных 6, 7 и 8, 9 электродов электрически соединены между собой посредством соединительных проводников 11 (см. фиг. 3).

В плоскости параллельной плоскости неподвижного диэлектрического основания

1 с возможностью относительного перемещения расположенен передающий электрод 12, выполненный в виде изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и съемных электродов (см. фиг. 4).

На фиг. 5 показан второи вариант исполнения емкостного датчика перемещений, при котором участки возбуждающих 2, 3 и 4. 5 и съемных 6, 7 и 8, 9 электродов выполнены наодной стороне неподвижного диэлектрического основания 1 и чередуются между собой. Электрическое соединение участков съемных электродов 6, 7 и 8, 9 осуществляют через металлизированные отверстия посредством соединительных проводников 11, расположенных на другой стороне основания 1, В процессе измерений к возбуждающим электродам 2, 3 и 4, 5 подключают квадратурный генератор 13, а съемные электроды 6, 7 и 8, 9 через фазовращатели

14-17, сдвигающие фазу сигналов соответственно на 0, 180, 90, 270 и сумматор 18, соединяют с фазовым детектором 19.

Емкостный датчик перемещений работает следующим образом, Генератор 13 возбуждает квадратурными сигналами 0 ; 180 90 270 соответственно возбуждающие электроды 2-5. На изолированных площадках передающего электрода 12, перекрывающих возбуждающие электроды 2-5 наведутся суммарные сигналы, амплитуда и фаза которых на.всех площадках передающего электрода 12 одинакова.

Сигналы с передающего электрода 12 наводят на съемные электроды 6-9 сигналы, фазы которых одинаковы, а амплитуды зависят от площади, перекрываемой передающим электродом 12 и каждым из электродов

6-9.

1778505

Фиг. 2

Сигналы со сьемных электродов 6-9, проходя соответственно через фазовращатели 14 (фаза 0 ) 15 (фаза 180О) 16 (фаза 90 ) и 17 (фаза 270 ) и сумматор 18, дают суммарный сигнал. 5

Таким образом, с выхода сумматора 18 будем иметь сигнал, фаза которого изменяется линейно от 0 до 360 дважды.-при перемещении площадок передающего электрода 12 на один период относительно 10 возбуждающих электродов 2-5.

Формула изобретения

Емкостный датчик перемещений, содержащий неподвижное диэлектрическое основание, размещенные на его поверхно- 15 сти два съемных электрода и две пары возбуждающих электродов. каждая и3 которых выполнена в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков, а одна из них сдвинута 20 в пространстве относительно другой пар на 90 эл. град, и установленный в параллель ной плоскости с возможностью относитель но перемещения передающий электрод, отличающийся тем, что, с целыр повышения точности за счет уменьшенив погрешности изготовления периодически рисунков электродов, съемные электроды выполнены аналогично возбуждающим в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков с тем же периодом, электроды разделены на электрически соединенные участки одинаковой длины, равной одному периоду рисунка, и взаимно чередуются по длине диэлектрического основания, а передающий электрод выполнен в виде изолиро«анных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и сьемных электродов.

1778505

Фиг. 3

Пте3ающиц гюмг роЮ 12

Фиг.д

Составитель Г.Кузин

Техред М.Моргентал

Корректор Т.Палий

Редактор 3.Ходакова

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

Заказ 4181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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