Дифференциальный емкостный преобразователь перемещений

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИ СПУБЛИН ОМИТЕТ ОТКР ЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Ри г. ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Московский горный институт(56) Авторское свидетельство СССР1231396, кл. б 01 В 7/4, 1984.Ацюковский В. А. Емкостные дифференциальные датчики перемещения. Госэнергоиздат, 1960, с. 22.(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛ ЪНЫЙ ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение линейности выходной характеристики дифференциального емкостного преобразователя перемещений путем компенсации влияния непараллельности его рабочих электродов. Преобразователь содержит два размещенных в общей плоскости неподвижных . рабочих электрода 1 и 2 и установленный с возможностью линейного или углового перемещения относительно них третий рабочий электрод 4. Каждый из этих электродов выполнен с до- полнительным электрически присоединенным к нему участком 1, 2 и 4 соответственяОИ 99644(51)5 6 01 В 7/00, 7/3 2но, который расположен в той же плоскости, что и его рабочий электрод, но по другую сторону относительно оси 3 симметрии преобразователя. В случае измерения угловых перемещений рабочие электроды и их дополнител ьные участки выполнены в виде пар концентрических полуколец, диаметры которых связаны определенным соотношением. В случае измерения линейных перемещений электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными, их длина одинакова в направлении, совпадающем с направлением контролируемого линейного перемещения, а ширина находится в определенном соотношении. Благодаря тому, что дифференциально изменяющиеся в функции площади взаимного перекрытия электродов емкости преобразователя определяются суммой параллельно соединенных емкостей, образованных каждым из неподвижных электродов и его дополнительным участком, расположенным с противоположной от него стороны относительно оси симметрии преобразователя, и подвижным электродом с его дополнительным участком, происходит взаимная компенсация изменения этих емкостей вызванного переносом подвижного электрода. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.Формула изобретения Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано для контроля линейных или угловых (вращательных) перемещений различных объектов.Целью изобретения является повышение точности посредством линеаризации выходной характеристики преобразования дифференциального емкостного преобразователя перемещений, имеющего плоские электроды, путем уменьшения влияния непараллельности установки его электродов вследствие их перекоса.На фиг. 1 показана схема дифференциального емкостного преобразователя с плоскими электродами, предназначенного для измерения угловых (вращательных) перемещений; на фиг. 2 - то же, для измерения линейных перемещений (подвижный электрод преобразователя изображен в общей плоскости с его неподвижными электродами).Дифференциальный емкостной преобразователь перемещений содержит два размещенных в общей плоскости неподвижных электрода 1 и 2, расположенных симметрично относительно оси 3 симметрии преобразователя и соединенных электрически с их дополнительными участками 1 и 2 соответственно, которые расположены с ними в общей плоскости по другую сторону относ ител ьно оси 3 симметрии. Па раллел ьно плоскости обоих неподв ижных электродов и их дополнительных участков расположен третий плоский электрод 4, установленный с возможностью углового а (ил и вращател ьного) перемещения относительно ос и 5 (фиг. 1) или линейного х перемещения в направлении оси 3 симметрии преобразователя (фиг. 2),В варианте исполнения дифференциального емкостного преобразователя для измерения угловых перемегцений его электроды 1, 2 и 4 и их дополнительные участки 1, 2 и 4 выполнены в виде пар концентрических полу- колец, диаметры которых связаны следующим соотношением:К=2 К-Кгде Йв - внутренний радиус электродов;Й - внешний радиус электродов;Я - внешний радиус дополнительныхучастков,Внутренний радиус этих участков равен внешнему радиусу основных электродов преобразователя.В варианте исполнения емкостного преобразователя для измерения линейных перемещений его электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными. Их лина 1 в направлении, совпадающем с осью 3 симметрии преобразователя, одинакова, и ширина, измеряемая в направлении, перпендикулярном этой оси, выбирается так, чтобы ширин г дополнительных участков 1 и 2 неподвижных электродов 1 и 2 относиась к ширине Ь этих электродов, как 2 - 1.11 ри этом каждый из неподвижных электро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дов и его дополнительный участок смещены один относительно другого в направлении, перпендикулярном оси 3 симметрии преобразователя, вдоль которой осуществляются контрол ируемые перемещения подвижного электрода 4 на расстояние, равное ширине Ь неподвижного электрода., Ширина подвижного электрода 4 вместе с его дополнительным участком 4 должна быть, соответственно, не менее 2(Ь+с). Электроды емкостного преобразователя подключены к блоку 6 измерения, вырабатывающему на выходе напряжение, пропорциональное угловому (а) или линейному (х) перемещению контролируемого объекта, связываемого в процессе измерения с подвижным электродом 4 преобраз ов ател я.Дифференциальный емкостной преобразователь перемещений работает следующим образом.При угловом или линейном перемещении подвижного электрода 4 преобразователя относительно пары его неподвижных электродови 2 происходит дифференциальное линейное изменение площади их взаимного перекрытия. При этом непараллельность плоскостей этих электродов, обусловленная перекосом подвижного электрода относительно неподвижных электродов, практически не влияет на линейность характеристики преобразования перемещений, так как дифференциально изменяющиеся рабочие емкости преобразователя определяются суммой параллельно включенных емкостей между неподвижными электродами 1 и 2 вместе с их дополнительными участкамии 2,1 расположенными, соответственно, с противоположной стороны относительно оси симметрии преобразователя, и общим подвижным электродом 4 и его дополнительным участком 4 . Благодаря этому увеличение одной из рабочих емкостей, например С - 4, между неподвижным 1 и подвижным 4 электродами преобразователя, вызванное перекосом подвижного электрода, компенсируется уменьшением дополнительной емкости С. между дополнительными участками 1 и 4, ко)торые расположены по другую сторону от оси, относительно которой имеет место перекос. Точность компенсации перекоса электродов преобразователя определяется вышеуказанным выбором соотношения площадей рабочих электродов и их дополнительных участков.. Дифференциальный емкостный преобразователь перемещений, содержащий два размещенных в общей плоскости неподвижных электрода, расположенных симметрично относительно оси симметрии преобразователя, и установленный параллельно им с возможностью перемещения третий электрод,1тавитель С. СкА. Кравчук 513 пник Корректор М. Ша ронни Подписное Редактор К. КрупкинаЗаказ 3133НИИПИ Государственного113035, МоПроизводственно-издатель комитета по изобретенияч и отк 1 ытням при ГКНТсква, Ж - 35, Раугиская наб., д. 45кий комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина отличающийся тем, что, с целью повышения точности посредством линеаризации выходной характеристики преобразования благодаря уменьшению влияния непараллельности электродов, каждый из трех электродов выполнен с дополнительным электрически присоединенным к нему участком, расположенным с ним в общей плоскости по другую сторону от оси симметрии преобразователя. 1 О2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при измерении угловых перемещений каждый электрод и его дополнительный участок выполнены в виде пары концентрических полуколец, диаметры которых связаны соотношенемЯ=2, - Ргде Я - внешний радиус дополнительныхучастков;Я - внешний радиус электродов;Яо - внутренний радиус электродов.3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при измерении линейных перемещений его электроды и их дополнительные участки выполнены прямоугольными и имеют одинаковую длину в направлении,совпадающем с продольной осью симметрии преобразователя, каждый из неподвижных электродов и его дополнительный участок смещены один относительно другого в направлении, перпендикулярном продольной оси симметрии, на расстояние, равное ширине неподвижного электрода, а отношение ширины дополнительного участка к ширине неподвижного электрода равно -/2 - 1.