Емкостной датчик перемещений

5409 ОЮЭ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 01 В 7/00 НОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТИИГОСУД АРСТВЕННГО ДЕЛАМ ИЗ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН што укторскоеостроенияединения л ии М 1271856,)кл, С ос повыше копро- кольце в виденных по мал лин х и ает К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Центральное констрбюро уникального приборнаучно-технического обьАИ СССР(56) 1. Авторское свидетпо заявке Ю 3228520/28,л. С 01 В 7/00, 25.06.82. Патент Великобрита1 И, 1971 (прототи(54) (57) ЕИКОСТНОЙ ДАТЧИК ПЕР НИЙ, содержащий установленные но статор и ротор, выполненны виде токопроводящего штока, и обработки сигнала, о т л и ч щ и й с я тем, что, с целью ния точности измерений, на то водящий шток ротора нанесена вая проточка, статор выполнен трех концентрически расположе лых цилиндров из диэлектрика термическим коэффициентом, на ней поверхности внутреннего ц ра размещены два токопроводящ яса, каждый из которых охваты к и часть проточки, на внеаней поверхности среднего цилиндра симметрично размещены три токопроводящих пояса с выводами таким образом, что средний пояс охватывает равные части токопроводящих поясов внутреннего цилиндра, на внешней поверхности наружного цилиндра и на торцах всех цилиндров размещен токопроводя" щий экран, а блок обработки сигнала выполнен в виде двух последовательно соединенных операционных усилителей, выходы которых подключены к крайним токопроводящим поясам сред" него цилиндра, генератора, выход которого подключен к входу первого а операционного усилителя, переменно- Е го резистора, крайние выводы которого подключены к выходам генератора и первого операционного усилителя, а средний вывод соединен с входами операционных усилителей измери- с тельного усилителя, вход которого подключен к среднему токопроводя"авве щему поясу среднего цилиндра, усилительно-детектирующего блока, вхо-, ды которого подключены к выходам ге- СЛ нератора и измерительного усилителя, жеЬ и регистратора, включенного на выхо- (,) де усилительно-детектирующего блока. Я,)0 40 1 10Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано в устройствах для измеренияперемещений и деформаций.Известен емкостной датчик перемещений, содержащий установленные соосно статор и ротор, выполненный из диэлектрика с малым термическим коэффициентом Г 1 1,Недостаток известного устройства - сложность изготовления ротора из материалов типа кварца,Наиболее олиэким к предлагаемомуявляется емкостной датчик перемещений, содержащий установленные соосно статор и ротор, выполненныйе виде токопроеодящего штока, и блокобработки сигнала 1 2 .,Недостаток устройства - невысокая точность измерения,Цель изобретения - повь.шение точности измерений,Поставленная цель достигается тем, что е емкостном датчике перемещений, содержащем установленные соосно стетор и ротор выполненный в виде токопроводящего штока и олок обработки сигнала, на токопроводящлй шток ротора нанесена кольцевая проточка, статор еыпопнен в виде трех концентрически расположенных полых цилиндров из диэлектрика с малым термическим коэффициентом, на внешней поверх" ности ,"-.нутреннего цилиндра размещены деа токопроводящих пояса, каждый из которых охватывает шток и часть проточки. на внешней поверхности сред него цилиндра симметрично размещены три токопроеодящих пояса с выводами таким образом, что средний пояс охватывает равные части токопроводящих поясов внутреннего цилиндра, на внешней поверхности наружного цил. ндра и на торцах всех цилиндров размещен токопроводящий экран, а блок обработки сигнала выполнен в виде двух последовательно соединенных операционных усилителей, выходы которых подключены к крайним токопроводящим поясам среднего цилиндра, генератора, выход которого подключен к входу первого операционного усилителя, переменного резистора, крайние выводы которого подключены к выходам генератора и первого операцианног: усилителя, а средний вывод соединен с входами операционных усилителей, измерительного усилителя, вход которого подключен к среднему 15 20 25 30 35 45 50 55 токопроводящему поясу среднего цилиндра, усилительно-детектирующегоблока, входы которого подключены квыходам генератора и измерительного усилителя, и регистратора, вклюценного на выходе усилительно-детектирующего блока,На фиг, 1 приведено конструктивное выполнение предлагаемого емкостного датчика; на фиг. 2 - функ"циональная схема,Емкостной датчик содержит роторе виде токопроводящего штока 1 скольцевой проточкой 2 статор в ви- де трех концентрически расположенных цилиндров 3-5, деа токопроеодящих пояса 6 и 7 внутреннего цилиндра 3 три токопроводящих пояса8-10 среднего цилиндра 4 с выводами 11 и экран 12, размещенный навнешней стороне внешнего цилиндра 5и на торцах цилиндровРотор и токопроводящие пояса6 и 7 образуют переменные конденсаторы 13 и 14 (фиг 2). Токопроводящий пояс 9 образует с поясами 6 и7 конденсаторы 15 и 16 постояннойемкости, а пояса 6 и 8 и 7 и 10 соответственно конденсаторы 17 и 18,Блок обработки сигнала содержит первый 19 и второй 20 операционныеусилители 19 и 20, генератор 21,подключенный к входу усилителя 19,переменный резистор 22, измерительный усилитель 23, усилительно-детектирующий блок 24, подключенныйк выходам генератора 21 и усилителя 23, и регистратор 25, включенный на выходе блока 24,Устройство работает следующимобразом,Измеряемое перемещение штокаротора вызывает изменение емкостейконденсаторов 13 и 14 противоположного знака. Конденсаторы 17 и 13 исоответственно 18 и 14 является делитепями выходных напряжений операционных усилителей 20 и 19, Так какнапряжения на операционных усилителях 19 и 20 противофазны то и напряжения относительно корпуса наконденсаторах 14 и 13 также противофаэны, Эти напряжения прикладываются соответственно к конденсаторам16 и 15, через которые протекаютпротивофазные токи, которые суммируются на входе измерительного усилителя 23, Алгебраическая сумма этихтоков пропорциональна разности их3 1035409 4 модулей и выходному напряжению измери- тирующий блок 24 поступает на ретельного усилителя 23, Начало отсче- гистратор 25, Конструкция и схема та устанавливается с помощью резис- включения емкостного датчика переметора 22. Вследствие того, что мо- ще ний такова, что монтажные емкост и дуль каждого иэ этих токов пропор-не оказывают влияния на характерисционален напряжению на конденсато- тики датчика, так как они шунтироварах 14 и 13, алгебраическая сумма ны низкоомными выходными сопротивих пропорциональна разности напря- лениями операционных усилителей 19 жений на конденсаторах 14 и 13, ко- и 20 и входным сопротивлением торая, в свою очередь, пропорциональ измерительного усилителя 23, Стана перемещению штока 1, Таким об- . бильность емкости конденсаторов разом, напряжение на выходе изме - 18 обеспечивается выбором матерительного усилителя 23 пропорцио- риала цилиндров 3-5, нально перемещению штока 1 Это на- Изобретение позволяет повысить пряжение через усилительно-детек точность измерения перемещений,писноеаиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,