Емкостный дифференциальный датчик угловых перемещений

(56) Патент Великл. О 01 В 7/30, 1 44 нститут электронного маиняева, Н.И.Дан, Е.В.Гачев1.71 (088обритани980. М 2046920,Фиг,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ЕМКОСТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного дифференциального датчика угловых перемещений, содержащего два размещенных параллельно электрода 1 и 2 и установленный между ними с возможностью вращения третий электрод 3, которые выполнены идентично в виде пластин с внутренними кольцевыми участками одинакового радиуса, определяющими величину минимальной емкости Смин датчика, и с,секторными выступами, имеющими центральный угол Оо, равный центральному углу промежуточных участков между этими выступами. Внешний контур секторных выступов профилирован в соответствии с заданным математическим выражением, определяющим вид выходной характеристики преобразования датчика, который подключен к схеме измерения автогенераторного типа, с помощью которой может быть получена треугольная периодическая характеристика преобразования, и редставляющая собой зависимость разностной частоты двух автогенераторов 4 и 5, в колебательные контуры которых включены соответствующие пары электродов датчиков, в функции углового перемещения контролируемого объекта. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угловых перемещений в частоту электрического сигнала,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет получения прямочастотной характеристики преобразования угловых перемещений в частоту электрического сигнала, которая имеет вид периодически повторяющейся треугольной функции в широком диапазоне измерения угла поворота вращающегося объекта контроля.На фиг,1 показана упрощенная блоксхема емкостного дифференциального датчика угловых перемещений; на фиг.2 - функции преобразования углового перемещения а в частоты И и К электрических сигналов на выходах двух автогенераторов и на выходе блока вычитания, где выделяется их разностная частота Л 1.Емкостный дифференциальный датчик угловых перемещений содержит размещенные в корпусе (не показан) параллельно один другому два электрода 1 и 2, которые выполнены идентичными в виде пластин с кольцевыми участками одинакового радиуса и с выступами, имеющими форму сектора круга с центральным углом Оо, равным центральному углу промежутков между ними. Между этими электродами установлен с воэможностью вращения третий электрод 3, связываемый с контролируемым объектом в процессе измерения и выполненный идентично первым двум электродам, Один из них смещен относительно другого в направлении вращения третьего электрода на тот же центральный угол Оо. Электроды 1-3 подключены попарно к схеме измерения, содержащей автогенераторы 4 и 5, блок б выделения их разностной частоты Ьи регистратор 7,Внешний контур секторных выступов электродов 1 - 3 датчика профилирован в зависимости от угловой координаты О в соответствии с математическим выражением(О) =де Й(О) - внешний радиус выступов в функции угловой координаты, см;и - число секторных выступов на элект- роде;Й 8 - радиус выреза под вал в пластинах электродов 1 и 2, см; Смин - минимальная емкость датчика, пФ; б - расстояние между электродами, см;Е - диэлектрическая проницаемость среды между электродами;10 20 25 30 35 бС(О)/оО - величина, определяющая заданный закон изменения емкости датчика при изменении углового перемещения, пФ/рад.Радиус йк внутренних кольцевых участков электродов определяется следующим соотношением:(2)1,116 еЕмкостный дифференциальный датчик угловых перемещений работает следующим образом,При повороте подвижного электрода 3 относительно неподвижных электродов 1 и 2 происходит изменение площади перекрытия их выступов, причем максимуму площади перекрытия выступов электродов 1 и 3 соответствует минимум площади перекрытия выступов электродов 2 и 3, Благодаря этому частоты 1 и К на выходах автогенераторов 4 и 5, в колебательные контуры которых включены соответствующие пары электродов, изменяются периодически, например, по треугольному закону (фиг.2) от 1 мин до смаке с угловым смещением, равным Оо, а их разностная частота Л 1 имеет в идеале вид периодической треугольной функции, симметричной относительно осиабсцисс.Вследствие более высокой помехоустойчивости частотного метода измерения емкости датчика по сравнению с амплитудным методом, использованным при работе известного датчика, обеспечивается более высокая точность измерения угловых перемещений. Формула изобретения Емкостный дифференциальный датчикугловых перемещений, содержащий два размещенных параллельно один другому электрода и установленный между ними с возможностью вращения третий электрод, которые выполнены в виде пластин с высту пами, имеющими форму секторов круга, иподключенную к ним схему измерения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, электроды датчика выполнены идентичными по форме с кольцевыми участками одинакового радиуса и с одинаковым количеством секторных выступов, профилированных по внешнему контуру и имеющих одинаковый центральный угол Оо, равный центральному углу проме жутков между ними, один из первых электродов смещен относительно второго в направлении вращения третьего электрода на тот же угол Оо, а схема измерения выполнена автогенераторной,1610245 Ь 1 ак Составитель С. СкрыпникТехред М.Моргентал Корректор И, Эрдейи Редактор А. Огар Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3727 Тираж 504 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5