Емкостный измеритель угловых перемещений

(Я) 4 6 01 В 7 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электродинамики АН УССР(54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВЪХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерения углов емкостного измерителя угловых перемещений до .+180. Емкостной датчик угла содержит два установленных с возможностью поворота один относительно другого вокруг общей оси вращения прямоугольных измерительных электрода, один 801249309 А 1 из которых снабжен заземленным охранным электродом. Эти электроды помещены внутри полого цилиндрического экранирующего электрода, ось которого совпадает с осью вращения прямоугольных электродов. Экранирующий электрод заземлен, а параллельно измерительным электродам включен корректирующий конденсатор, емкость которого выбирается в соответствии с заданным математическим выражением, включающим в себя размеры измерительного и охранного электродов. При работе датчика паразитные составляющие измеряемой емкости между активными поверхностями расположенных под углом прямоугольных измерительных электродов компенсируются, что повышает линейность характеристики преобразования емкостного измерителя угла в широком диапазоне измеряемых углов. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерителы(ой гехнике и может быть использовацо лля измерения угловых перемещений.Цель изобретения - расширение диапазона измерений ем костного датчика угла ло 180" путем лицеаризации его функции преобразоВания В этом дис 1 пс(зоне с НОМОН(ью экранирующи.с электролов в сочетании с корректи)чгоцгим конденс 51 тором залсННОЙ смкости.На фиг. 1 показан емкостный измеритель угловы.с перемещений, обгц 5(й вил; на фиг. 2емкостный лятчик угля, поперсчюе сечение.Емкостцый измерите.(ь угловых псремещений содержит емкостный латчик угла, прямоугольные электролы 1 и 2 которого имеют обцсую ось 3 врдцения, ксгорой совмещена линия пересечения ктпвцых внутренних поверхностей этих электродов или их продолжения. Олин из электродов латчика угла, например, цеполвижцый электрол 2, окружен размегцецпым с цим в общей плоскости охранным электродом 4. Зкрс(пируощий электрол 5, Выполценн(й в г иле полого цилиндрд, ось которого совмепсегд с осью 3 вращения прямоуголыгых электродов 1 и 2 емкостцого датчика, элсктрически соединен с охранным электродом 4, присоединенным к общей точке зазем,ц ния илп эквипотенциальной ей точке. ПряхОуго,( Н(с электроды 1 и 2 или хотя бы однц пз ци.х экранирсиацы снаружи металлическим слоем, выполнсццьгм па тех же изолированных подложках. что и прямоугольныс элскт ролыи 2 смксстцого лтанк. Ввилу этого хежл) этими поверхностями этектролов уменьшается цдразптняя связь. хсс клу Э 1 Е КТ Р О 1 Д (ПИ ) В К 1 1 О Ц. Ц а И 3 ",1 Е Р И ГЕ 11 г Ц5 схема 6, которая црелназцачеця лля юцгроля всхИчпц(1, сбрдтно пропорцисн(лног( пзмс ряс.мои ем кОсти С, межлч этихи э,11.е 1- родами, являОцейся информативным параметром угламежду ними, зависящего от чГГОВОГО цог(ожени 51 00 ьекта кОнтрОля ( цс показан).,чгеклу этими жс электроламии 2 емкостюго датчика полк.к)чсн корректирующий коцлсцсатор 7.Ехсостц 1 Измеритель угловых переме(цен ц й работает следую(ци м образом.При изменении углсвого положения обьс кт ц 11 и 3 м с ц 51 0 т с 51 ч ГОГ 11. м е ж лу и О я м ОчОл ь. ными электрола( 1 и 2 смкостного датчика. что приводит к измеценио емкости 5 между ними, обратная величина которой измеряется с помощью схемы 6, предстявлякццей собой, например, мостовую схему измерения. В емкостцом датчике чгла, имек)(цем описацнуо конструкцию и илиндричсский эканирующпй электрод, величина С меклу электродами с изменяк)щимся угловым (ю , ожением опрелеляется слелуюшим состцо СЦИЕМ:г . =- - ) " а-Е(К где С( = 2 е узап (+ ) Ут .с 2) с = 2 есь 1(-(Й г - абсолютцая лиэлектрическая проницаемость среды между электродами емкостного датчика;l - ллица параллельной оси 3 вра(це ния стороны грямоугольного электрода 2, снабженного охранных электродо.м 4;рдичс внутренней поверхности цилинлрцческого экранируюшего электрода;15а и 6расстояния от оси 3 вращения лопараллельных ей ближайшей и улаленной сторон, соответственно, прямоугольного электрода, снабженного охранным электродом.При г = - Й, т. е. при практическом совпа 2 г)ленни улаленной стороны прямоугольного электрода 2, параллельной оси 3 вращения, с образующей внутренней поверхности экрацируюнгего цилиндрического электрода 5, сосгдвляюцая С( становится равной 25 С( = 2 ф 12 = сои в. 41 Фар,(а,а изобретен(5 Емкостный измеритель угловых пересгцеций, содержащий емкосИый датчик,При а(ОИ, т. е. при достаточно небольшой ширине охранного электрода 4 на участке между осью 3 вращения и олижай(цей к ней параллельной стороной прямоугольного цеполвижного электрола 2 по срав пению с радиусом внутренней поверхности экрапируюпего электр(лд 5, величина сос Гдвля 10 псеи С 2 стрех ится к цч,(ю В лид и язо.цс алов )(3Поэтому включение корректируюпсегокоцленсатсра 7 шстоянной емкости, численно равной С(, параллельно измерительным прямоугольным электролам 1 и 2 емкостного л;п (икд, позволяет исклкчить С из чрдвнецп 5:. (1), благодаря чему на вы.соле емкостцогс измерителя угловых перемещений пслччякг практически лицейную, олнозначную в лиапазопе угла с. = 0180 функцию преобразования, которая прелставляет собой зависимость емкостного сопротивления 45 1,гас в функции угла .Р. Нелинейностьфункции преобразования угла в этом лиана.зоне не превыпает 0,7 О. Высокая помехоздп(ищецность и компактность конструкции, д также стабильность функции преобразования позволяют использовать емкостный 50измеритель угла также и в диапазоне 180 - - 360", что не влечет за собой усложнения его конструкции, хотя нелинейность характеристики преобразования при этом монотонно вс:(рдсает от 0,7 ло 10%.1249309 Фю 7 ФйГ. Р Составитель С. Скрыпник Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор М. Пожо Заказ 4222/39 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4угла, образованный двумя плоскими, установленными с возможностью поворота один относительного другого прямоугольными электродами, активные поверхности электродов пересекаются по прямой, совпадающей с их осью вращения, а один из них окружен размещенным с ним в общей плоскости охранным электродом, и подключенную к пря. моугольным электродам измерительную схе. му для контроля величины, обратно пропорциональной емкости между этими электродами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен экранирующим электродом, электрически соединенным с охранным электродом и выполненным в виде полого цилиндра, ось которого совмещена с осью вращения прямоугольных электродов, и включенным между прямоугольными электродами корректирующим конденсатором.2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем,что радиус внутренней поверхности цилиндрического экранирующего электрода равен расстоянию от оси вращения прямоугольных электродов до более удаленной от нее стороны прямоугольного электрода, окруженного охранным электродом, а емкость С корректирующего конденсатора выбрана равной 1 ОС = 2 е - Ъ 2)егде е - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды между электродами емкостного датчика угла;Г - длина параллельной оси вращения 15 стороны прямоугольного электрода,окруженного охранным электродом.