Емкостный датчик для измерения перемещений по трем координатным осям

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 08 51 4 С 01 В 7/221.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ных тел. Цель изобретения - по точности эа счет исключения ки ческой связи между деталями и шение габаритов датчика, котор тоит из неподвижной пластины 1 тью токопроводящими участками 5,6,7, жестко связанной с ней диэлектрической прокладки с то водящим участком 15, нанесеннь ее верхнюю грань, и с токопров участками 16,17,18,19, нанесен ее боковые грани. Такое раэмещ токопроводящих участков поэвол ганизовать три измерительных и компенсационных конденсатора,1) 4087721/25-282) 18,07,86 6) 07.10.88. Бюл. У 5) Г.Р.Леиашвили3) 531,781.2 (088,8 6) Авторское свиде 1293476, кл. С 01 В вьппение нематиьство СССР22, 1984.(54) ЕМКОСТНЫЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПО (57) Изобретен тельной техник зовано для из трем координат пространственн ениеяет ордва2 ил СО СР ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТРЕМ КООРДИНАТНЫМ ОСЯМ е относится к иэмерии может быть испольерения перемещений по м при исследовании ас деформаций пластичуменьый сосс шес,9,4, упругой копропк на одящими ными на10 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения перемещений по трем координатам при исследовании сложныхпространственных деформаций пластичных пил,Целью изобретения является повышение точности за счет исключения кинематической связи между деталями иуменьшение габаритов датчика,На фиг 1 изображен емкостный датчик, общий вид;на фиг.2 - принципиальная электрическая схема датчика,Емкостный датчик для измерения перемещений по трем координатным осямсодержит неподвижную пластину 1 с шестью токопроводящими участками 2 - 7Соответственно, каждый из которыхимеет винт-вывод крепления 9 - 13, 20упругую диэлектрическую прокладку 14,размещенную на пластине 1 со сторонытокопроводящих участков 2 - 7 и жест.ко связанную с ней. Токопроводящиеучастки размещены в зоне контакта пла.25стины 1 с диэлектрической прокладкой14.Диэлектрическая прокладка 14 выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, на все грани которого, кроме 30контактирующей с пластиной 1, нанесены токопроводящие участки, так чтогрань, противоположную упомянутой зоне контакта, токопроводящий участок15 покрывает полностью, а токопроводя.35щие участки 2 - 5 пластины 1 сопряжены1с токопроводящими участками 16 - 19соответственно. Токопроводящие участки 6 и 7 расположены в центре пластины 1. Токопроводящие участки 2 - 6образуют с токопроводящим участком 15три пары измерительных конденсаторовСн, С СС, С С , а токопроводящие участки 16-19 образуют два.компенсаторных конденсатора С и С ,Емкостный датчик работает следующим образом..Токопроводящий участок 15 вводитсяВо фрикционное зацепление с контролируемой деталью в точке, линейное пе 50ремещение которой необходимо замерить. В процессе замеров возможнытри линейных перемещения этой точки,соответственно по осям 02, ОХ и ОУ.Рассмотрим перемещение по оси ОЕ.При этом меняется расстояние междугокопроводящими участками 15, с однойстороны, и 6,7, с другой стороны, образующими вместе два последовательно соединенных кондесатора С и С, емкость которых зависит от расстояния между их обкладками, одна из которых (токопроводящий участок 15) является для них общей.Рассмотрим перемещение по оси ОХ. При этом происходит смещение токопроводящего участка 15, выполненного на грани диэлектрической упругой прокладки 14, по оси ОХ, в ходе которого его проекция смещается относительно одного из токопроводящих участков 3 или 5, в зависимости от направления смещения. В результате этого смещения уменьшается суммарная взаимодействующая поверхность токопроводящих . участков 3 и 5, с одной стороны; и участка 15, являющегося общей для них обкладкой, с другой стороны. Таким образом, в зависимости от величины этого смещения изменяется емкость конденсаторов С, И С , измерение которой позволяет определить эту величину. Для компенсации возможного в этот момент линейного перемещения по оси ОЕ служат токопроводящие участки 17 и 19, образующие совместно компенсаторный конденсатор С , величина емкости которого уменьшается при уменьшении расстояния между участком 15 и токопроводящими .участками 2 и 7 пластины 1 из-за боковой деформации упругой диэлектрической прокладки 14, происходящей при этом, и одновременного увеличения расстония между участками 17 и 19, При этом из-за этого же явления происходит увеличение емкости конденсаторов С,и С .Таким образом, при уменьшении расстояния между токопроводящим участком 15 и пластиной 1 одновременно увеличивается емкость конденсаторы С,и С , а также уменьшается емкость компенсаторного конденсатора С в результате чего общая емкость соединенных согласно электрической схемы на фиг.2 конденсаторов СС и С не зависит от линейныхперемещений по оси 02. Эта емкость не зависит и от перемещений по оси ОУ, поскольху последние никак не влияют на емкость конденсаторов С С и САналогичные процессы происходят и при перемещениях по оси ОУ, где емкость конденсаторов С , С , и С образованных соответствующими токо- проводящими участками 2-15 15-4 и 16- 18, зависят только от линейных переТираж 680 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д. Зака город, ул. Проектная,едприятие,зводственно-полиграфическо з1428 мещений по оси ОУ и не зависит от линейных перемещений ОХ и ОУ.Точно так же линейные перемещения по осям ОХ и ОУ не влияют на емкость конденсаторов С и С образованных токопроводящими участками 6-15 и 15-7, поскольку при любых значениях перемещений по осям ОХ и ОУ величина взаимодействующей площади токопроводящих участков 6,7 и 15 оста-, ется постоянной из-за существенно большей площади токопроводящего участка 15 по сравнению с сузщарной площадью токопроводящих участков 6 и 7,Регистрирующая аппаратура, подсоединенная к комбинированному датчику . линейных перемещений через винты-вы" воды 8-13, фиксирует изменение емкости спаренных конденсаторов, которые после тарировки обеспечивают получение неоходимой информации о величине составляющих сложной пространственной деформации или перемещения точки контакта с тремя степенями свободы,Формула изобретенияЕмкостный датчик для измерения перемещений по трем координатным осям,содержащий неподвижную пластину сдвумя гокопроводящими участками, нанесенными в ее центре и кмеющими винты-выводы крепления, упругую диэлектрическую прокладку, размещенную напластине со стороны токопроводящихучастков и жестко связанную с ней,о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с 10 целью повышения точности за счет исключения кинематической связи междудеталями и уменьшения габаритов датчика, он снабжен четырьмя дополни".тельными токопроводяшими участками с 15 винтами - выводами крепления, нанесенными -на пластину и размещенными в зоне контакта пластины с диэлектрической прокладкой, выполненной в виде прямоугольного параллелепипеда, на все 20 грани которого, кроме контактирующейс пластиной, нанесены токопроводящиеучастки так, что грань, противоположную упомянутой зоне контакта, токо.проводящий участок покрывает полно стью, а дополнительные токопроводящиеучастки пластины сопряжены с токопроводящими участками других гранейпрокладки.