Емкостной датчик линейных перемещений

345347

О Il

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 18.1Х.1970 (№ 1476384/25-28) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 14.Ч11.1972. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 27 Ч11.1972

М. Кл. G OIb 7/08

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 531.717(088.8) Авторы изобретения

П. С. Дерус, А. А. Рамонис, Ю.-Г. В. Якубчионис и М. П. Кузмицкас

Вильнюсский филиал экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков

Заявитель

ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений в машиностроении и приборостроении.

Известны емкостные датчики линейных перемещений, содержащие установленные параллельно одна другой измерительную и индикаторную пластины, на обращенных одна к другой поверхностях которых нанесено токопроводящее покрытие с периодически повторяющимся узором.

Недостатком этих датчиков является невысокая точность измерения из-за отсутствия коррекции накопленной систематической погрешности, вызванной, например, колебаниями температуры и колебаниями расстояния между индикаторной и измерительной пластинами.

Предлагаемый емкостной датчик отличается от известных тем, что для повышения точности измерения он снабжен корректирующим устройством, выполненным в виде жестко связанной с измерительной пластиной профилированной линейки, профиль одной стороны которой очерчен по кривой, соответствующей функции накопленной систематической погрешности, а профиль другой — функции поправки на эту погрешность, и жестко связанных с индикаторной пластиной плоских электродов, расположенных параллельно профилированной линейке с двух сторон ее и образующих с ней емкости, которые соединены по балансной схеме с соответствующими емкостями, образованными индикаторной и измерительной пласти5 нами.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый датчик; на фиг. 2 — сечение по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — электрическая схема включения.

10 Емкостной датчик содержит измерительную пластину 1, токопроводящпй слой которой представляет собой растровую решетку 2, объединенную полосой 8, индикаторную пластину 4 с токопроводящим слоем в виде, на15 пример, четырех решетчатых электородов 5, 6, 7 и 8, расстояние между которыми равно 1/4 шага решетки электродов, корректирующую профилированную линейку 9 и корректирующие электроды 10, 11, 12 и 18, причем элект20 роды 10 и 11 сдвинуты вдоль оси профилированной линейки относительно электродов 12 и

И на расстояние, равное длине электрода индикаторной пластины. Электрод 5 соединен с корректирующим электродом 10 и имеет об25 щий контакт 14. Соответственно соединены электроды 7 и 11, 6 и 12, 8 и 18, имеющие общие контакты 15, 16 и 17. Контакты 14 и 15 соединены в одну балансную схему (фиг. 3), а контакты 16 и 17 — в другую. Обе балансЗО ные схемы соединены по схеме электронного

345347

15 микрометра, содержащего двойной Т-образный диодный мост, балансировка которого осуществляется резисторами 18, 19, 20 и 21.

Сопротивления 22 и 28 являются сопротивлениями индикаторных приборов.

Датчик работает следующим образом. На контакты 24 и 2а трансформатора (фиг. 3) подается напряжение питания рабочей частоты, индуцирующее ток во вторичной обмотке. При положительном полупериоде напряжения ток через диод и сопротивления 18 и 22 зарядит емкости 2б и 27, при отрицательном полупериоде — емкости 28 и 29. Емкости 2б и 27 в это время будут разряжаться через сопротивления 18 и 22, пропуская ток через сопротивления 22, противоположный току заряда емкостей 28 и 29. В последующий полупериод будут заряжаться емкости 2б и 27, а разряжаться емкости 28 и 29. Величина тока, проходящего через сопротивление 22, равна сумме токов 1 и 1, она зависит от соотношения величин емкостей 2б, 27, 28 и 29. Если по величине сумма емкостей 2б и 27 будет равна сумме емкостей 28 и 29, то величина тока будет равна нулю. Такое равенство может возникнуть только при соответствующем смещении измерительной пластины датчика относительно индикаторной и не зависит от других факторов (влияния температуры и колебания расстояния между пластинами). Если величина емкости 2б равна нулю и емкости 29 тоже равна нулю, то суммарный ток, проходящий через сопротивление 22, будет равен нулю при условии, что емкости 2б и 29 равны, это будет соответствовать смещению измерительной пластины датчика относительно индикаторной пластины на >/4 шага. При наличии, например, накопленной систематической погрешности величина тока будет отличаться от точного расчетного значения.

З0

Корректирующие емкости 27 и 29 сдвигают точки баланса токов 1 и I вдоль оси профилированной линейки на такое расстояние, что влияние погрешности устраняется. Аналогично работает нижняя часть схемы, но благодаря сдвигу решеток электродов на /4 шага относительно решеток верхней ветви точки баланса (т. е. точки, в которых 1з = 14) сдвинуты на

>/4 шага. Таким образом, если суммарный ток первой ветви изменяется в зависимости от измеряемых перемещений по закону синуса, то суммарный ток второй ветви изменяется по закону косинуса, что дает возможность измерить как величину, так и направление перемещений.

Предмет изобретения

Емкостной датчик линейных перемещений, содержащий установленные параллельно одна другой измерительную и индикаторную пластины, на обращенных одна к другой поверхностях которых нанесено токопроводящее покрытие с периодически повторяющимся узором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен корректирующим устройством, выполненным в виде жестко связанной с измерительной пластиной профилированной линейки, профиль одной стороны которой очерчен по кривой, соответствующей функции накопленной систематической погрешности, а профиль другой — функции поправки на эту погрешность, и жестко связанных с индикаторной пластиной плоских электродов, расположенных параллельно профилированной линейке с двух сторон ее и образующих с ней емкости, которые соединены по балансной схеме с соответствующими емкостями, образованными индикаторной и измерительной пластинами.