Емкостный дифференциальный датчик перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1516748 511 4 с 01 В 7/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ измерить стях маГОС УДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Институт электродинамики АН УССРи Производственное объединение "ЗаводАрсенал"(56) Авторское свидетельство СССРЮ 1252653, кл. С 01 В 7/00, 1985.(54) ЕИКОСТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности, упрощение конструкциии уменьшение габаритов емкостного "дифференциального датчика с секционированными экранирующим, потенциальными токовым электродами, Секции токовоИзобретение относится к измерительной технике и позволяет перемещения в различных обла шиностроения.Целью изобретения является повышение точности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов емкостного дифференциального датчика перемещений с секционированными электродами.На фиг.1 показана схематично конструкция емкостного датчика и электрическая схема его межсекционных соединений при произвольном количестве К секций потенциального электрода в кажго электрода размещены на внутреннеи стороне одной плоскости диэлектрической пластины, а секции потенциального электрода размещены на внутренней стороне другой плоской диэлектрической пластины, установленных с возможностью плоскопараллельного перемеще ния. Расположение секций электродов в одной плоскости повышает точность их изготовления. Секции потенциального электрода образуют группы, электрически соединенные через одну и содержащие К секций, где 1К (и/2, а и - общее количество секций потенциального электрода, которое должно быть четным. Секции экранирующего электрода, разделяющие группы секций потенциального электрода, имеют поочередно ширину, равную 0,5 и 1,5 ширины секций токового и потенциального электрода 2 ил дой из е,при К=2.Емкостный дифференциальный датчикперемещений содержит электрически содиненные через одну секции 1, 2 токового электрода, размещенные на поверности плоской диэлектрической пластины 3, обращенной к поверхности второплоской диэлектрической пластины 4,на которой размещены лектрически соединенные через одну группы секций5.1. 5 К и 6.16 К потенциальногоэлектрода, где К - количество секцийпотенциального электрода в каждойгруппе, Величина К должна выбиратьсяиз условия 1К 6 и/2,где и - общееколичество секций потенциальногоэлектрода, которое должно быть четным. При выполнении этого условия и5при четном общем количестве групппотенциального электрода обеспечивается равенство суммарных дифференциальных емкостей при работе датчикана различных поддиапазонах контроли"руемого перемещения, полный диапазонкоторого равен 2 а где а - ширинасекций потенциального и токовогоэлектродов.15Между секциями потенциальногоэлектрода размещены в той же плоскости секции 7.17.3 заземленногоэкранирующего электрода, ширина техиз них (7.1), которые размещены внутри групп секций потенциального электРода, равна а, т.е. ширине секцийтокового и потенциального электродов,а ширина тех из них, которые размещены между этими группами, равна пооче редно 0,5 (секции 7.2) и 1,5 а (секции 7,3),Благодаря этому весь диапазон измеряемых перемещений, равный 2 а, может быть разделен на четыре одинаковых поддиапазона, равные а/2.30Емкостный дифференциальный датчикперемещений работает следующим обра"зом.При плоскопараллельном относитель ном перемещении диэлектрических пластин 3 и 4 происходит изменение площади взаимного перекрытия секций 1,2 токового электрода и секций 5,15.К и 6.16 К потенциального электрода. 40 ,В начальном положении подвижной пластины относительно неподвижной края секций 5.15 К потенциального электрода удалены на 1/4 их ширины от линий раздела секций токового электрода 45 1 и 2, Секции 6.16 К в этом положении заземлены. При перемещении потенциального электрода в направлении Х емкость С 1 между секциями 5.15 К потенциального электрода и секциями 150 токового электрода уменьшается, а емкость С 2 между ними и секциями 2 уве" личивается.В результате измеряемое перемещение Х определяется следующим соотноше-д.нием:С 1 - С 2 аХС 1 + С 2 2 При достижении секциями 5.15 Кположения, в котором правый крайэтих секций не доходит на 1/4 частьих ширины до следующих линий разделатокового электрода, эти секции потенциального электрода заземляются, ианалогичным образом измеряется емкость между секциями 6,16 К потенциального электрода и секциями 2 и 1токового электрода.При дальнейшем изменении величиныперемещения Х измерение вновь ведетсяпо группам секций 5.15 К потенциального электрода и т.д,В результате, в каждом из четырехподдиапазонов измерение осуществляется так, что край секций потенциального электрода не подходит к краю секций токового электрода ближе, чемна 1/4 часть ее ширины. Это снижаетвлияние краевого эффекта на результатыизмерения.Уменьшение количества диэлектрических пластин в данном датчике уменьшает его габариты и упрощает конструкцию. Кроме того, датчик имеет более высокую точность измерения, по-.скольку его погрешность снижается засчет более точного изготовления "рисунка" его многосекционных электродов,так как они расположены в одной плоскости в отличие от известного датчика, в котором потенциальный электродрасположен на двух разных сторонахплоской пластины, а токовый - на двухдругих пластинах. В одной плоскости"рисунок" можно выполнить с погрешностью в 4-5 раз меньшей, цто приводитк снижению общей погрешности измерения в 2-3 раза.формула изобретения Емкостный дифференциальный датчик перемещений, содержащий две диэлектрические пластины, одна из которых установлена с возможностью перемещения вдоль поверхности другой и закрепленные на обращенных одна к другой поверхностях пластин секционированные потенциальный, экранирующий и токовый электроды, секции токового электрода электрически соединены между собой через одну секцию в две группы и имеют ширину а, равную ширине секций потенциального электрода, которые электрически также объединены в группы и, между которыми размещены секции экранирующего электрода, ширина тех из5 1516748 6 них, которые размещены внутри групп кости на другой пластине каждая групФекции потенциального электрода, рав- па состоит из К секций, где 14 Ки/2, на ширине этих секций, о т л и ч а ю - а и - общее количество секций потенй ем, что, с целью повыше-циального электрода, которое должно ния точности измерения, упрощения быть четным, группы секций потенциальконструкции и уменьшения габаритов, ного электрода электрически соединены секции обеих групп токового электрода между собой через одну группу и отде- размещены в общей плоскости на одной лены одна от другой секциями экранииз пластин, группы секций потенциаль-. 1 О рующего электрода, имеющими ширину, ного электрода размещены в общей плос- равную попеременно 0,5 а и 1,5 а. ФдаР l l //гг г, ф ра 72 б 1 ИА" г