Емкостной датчик угла

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ851091 Союз Советскик Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 2611.79(21) 2845716/18-24с присоединением заявки йо -51)м, Кл,е 01 В 7/2 08 С 9/О сударствениый комите СССР по ледам нзобр й и открыти(23) Приоритет етений Опубликовано 300731,бюллетень М 28.Дате опубликования описания 300781(72) Авторыизобретения Н.Е. Конюхов, В.С. Кочкарев и В.В, ИваноьЧ амени авнационны ий ордена Трудового Красногоитут им. акад. С.П, Королев уйбыше и(71) Заявитель 54 ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК У Изобретение относится к автоматике.и вычислительной технике и может быть использовано в станках с числовым программным управлением, системах управления технологическими процессами вычислительных устройствах,Известны емкостные датчики угла, имеющие ротор, статор, считывающий электрод и проводящую маску, поверх-. ность которой ограничена с одной стороны прямой линией и синусоидой с другойНедостатком таких датчиков является наличие постоянной составляющей в огибающей выходного сигнала.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является емкостный датчик угла, который состоит иэ двух систем, образованных обращенными друг к другу. проводящими синусоидальными масками. От постоянной сос- . тавляющей в огибающей выходного сигнала избавляются, подключая маски в системе к генератору противофаэных напряжений 1 1.Для повышения точности емкостного датчика необходимо уменьшать период сннусоидальной маски, однако это уменьшение периода ограничено технологическими возможностями выполнения.Цель изобретения - повышение точности емкостного датчика угла.Поставленная цель достигаетсятем, что в емкостный датчик угла,содержащий ротор, на боковой поверхности которого нанесены две токопроводящие маски, поверхность каждой из. которых ограничена прямой. линией содной стороны и синусоидой с другойи обращенные друг к другу синусоидальными сторонами, статор, на которомрасположены сигнальные электроды, и 1 генератор противофазных напряжений,введен сигнальный считывающий электрод, который расположен на статоремежду любой парой сигнальных электродов на равном расстоянии от них, 20 сигнальные электроды размещены с шагом, равным половине периода синусоиды проводящей маски, и объединенычерез один в две группы, выход каждой группы подключен к соответствую щеку входу генератора противофазныхнапряжений.На фиг.1 изображены развертки электродов ротора и статора и схема ихподключения; на фиг.2 - эквивалентная 30 схема емкостного датчика угла.Емкостный датчик содержит статор1, ротор 2, проводящие маски 3 и 4,сигнальный считывающий элемент 5,сигнальные электроды б первой и 7второй групп, генератор 8 противофазных напряжений,Емкость С 1 образована проводящеймаской 3 и второй группой сигнальныхэлектродов 7, емкость С 2 - проводя- .щей маской 3 и первой группой сигнальных .электродов б, емкость СЗпроводящей маской 3 и сигнальным счи Отывающим. электродом 5, емкость С 4проводящей маской 4 и сигнальнымсчитывающим электродом 5, емкость.С 5 - проводящей маской 4 и .второйгруппой сигнальных электродов 7, емкость Сб - проводящей маской 4 и первой группой сигнальных электродов б,Датчик работает следующим образом.С генератора 8 противофазных напряжений на группы сигнальных электродовб и 7 подается противофазное напряжение. Выходное напряжение снимаетсяс сигнального считывающего электрода5. При вращении ротора 2 величина .емкости между сигнальным электродомб и маской 3 (емкость СЗ на эквивалентной схеме) меняется по синусоидальному законуС 3 = С к ( 1 + и в 1 и . Ч)2% где 9 - угол поворота ротора;С - емкость между сигнальнымсчитывающим электродом 5 ипроводящей маской 3 или 4при Ч= 0в - глубина модуляции,Т - период синусоиды.Из-за сдвига групп сигнальныхэлектродов б и 7 относительно сигнального считывающего электрода 5 и противофазного расположения проводящихмасок 3 и 4 относительно друг другавеличины емкостей меняются от угла поворота ротора по следующим законам,4=С (-юсов у.Ч) С 4=СкИ-иМи т у) 45С=Ссов,-) 5:С ц,. совСб= См О-юсов - р),2 В где С- емкость Между любой группойсигнальных электродов б и 7и лЮбой из проводящих масокЗи 4 при 9=0,Анализ эквивалентной схемы емкостного датчика угла с учетом того,чтоС 7 Ск, так как площадь сигнального считывающего электрода 5 значительно меньше площади групп сигнальныхэлектродов б и 7, приводит к следующему выражению для огибающей выходного сигнала От, аВЬЦ=оВхфи Ми 4 ф,где Паях - амплитуда сигнала с генератора 8 противофазных напряжений,т.е. период огибающей выходного напряжения вдвое меньше, чем период синусоиды роторной проводящей маски.Экономический эффект от использования предлагаемого емкостного датчика угла определяется его техничес"кими характеристиками,формула изобретенияЕмкостный датчик угла, содержащийротор, на боковой поверхности которого нанесены две проводящие маски,поверхность каждой из которых ограничена прямой линией с,одной стороныи синусоидой с другой и обращенныедруг к другу синусоидальными сторонами, статор, на котором расположенысигнальные электроды, и генераторпротивофазных напряжений, о т л и"ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности датчика, в негОвведен сигнальный считывакщий электрод, который расположен на статоремежду любой парой сигнальных электродов на равном расстоянии от них, сигнальные электроды размещены с шагом,равным половине периода синусоидыпроводящей маски, и объединены черезодин в две группы, выход каждой группы подключен к соответствующему входугенератора противофазных напряжений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США В 3125716,кл. 323-122, опублик. 1961 (прототип).951091 Фиг. 2Составитель Б.БарбарашРедактор В.Петраш Техред А. Бабинец Корректор М. Зака лиал ППП фПатентф г, Уагород, ул, Проектная,07/53 Тираа 642ВНИИПИ Государственного комитпо делам иэобретений и отк 13035, Москва,Ж,Раушская на Подписноа СССРтий