Емкостный преобразователь перемещения

(23) Приоритет(51)М. Кл.О 01 В 7/30 а 01 В.7/08 Ьеудорстекииый комитет СССР по делом иэаоретеиий и открытий(72) Автор изобретения Куйбышевский филиал Всесоюзного инстит по проектированию организации энергетистроительства "Оргэнергострой"(71) Заявитель 5 М ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЦЕНИЯ ремещения, со ельно располоподвижных ос н ановленных со щением, групных дополнитель". атическуюсновных и допол ктродов с конт- процессе измен ный преобразователь пе держащий группу паралл женных и относительно новных электродов, уст взаимным эталонным сме пу относительно подвиж ных электродов и кинем связь для соединения о нитеЛьных подвижных эле ролируемым объектом в рения 2 . решемкост Изобретение относится к измери-тельной технике и может быть использовано для высокоточного измерения угловых перемещений.Известны емкостные преобразовате% ли угловых перемещений, принцип действия которых основан на зависимости емкости конденсатора от площади перекрытия пластин подвижного и неподвижного электродовОднако емкостные преобразователи угловых перемещений имеют ряд существенных недостатков, снижающих их точность и надежность. Это большие дополнительные погрешности при изменении внешних факторов, в особенности температуры, а также самопроизвольный дрейф параметров, резко снижающий точность при продолжительных измерениях без промежуточной корректировки и подстройки преобразователей.Наиболее близким техническим нием к предлагаемому является е Диапазон измеряемых перемещений с помощью. преобразователей данного типа невелик, так как при увеличении зазора между электродами резко падает чувствительность преобразователей, а следовательно, снижается точность измерения. Кроме того, известные преобразователи не могут быть непосредственно использованы для измерения угловых перемещений,Цель изобретения - измерение угловых перемещений.10 20 45 Кривая Функциональной зависимости выходного сигнала преобразователя от перемещения с достаточнойточностью может быть представленанекоторым числом отрезков прямыхвидаа Ь;пРи 1 =1,2 и,где и - число отрезков аппроксимации,у - выходной электрический сигнал,(1) Поставленная цель достигается тем, что электроды выполнены в виде. полукруглых пластин, основные подвижные электроды установлены по обе стороны от основного неподвижного электрода на равном расстоянии от него, а кинематическая связь выполнена в виде редуктора.На чертеже представлен преобразо- ватель, общий вид.Емкостный преобразователь перемещений содержит основной вал 1, соединяемый в процессе измерения с объектом, с установленными на нем параллельно друг другу основными 15 подвижными электродами 2 и 3, выполненными в виде полукруглых пластин. Пластины основных подвижных электродов 2 и 3 размещены по обе стороны и на равном расстоянот идентичной им пластины основного неподвижного электрода 4, и смещены одна относительно другой на постоянный угол 8 (эталонное смещение).Параллельно группе основных относительно подвижных электродов 2-4 размещена группа дополнительных относитель подвижных электродов 5 и 6, пластины которых идентичны пластинам основных электродов. Пластина под вижного электрода 5 установлена на дополнительном валу 7, кинематически связанным с валом 1 через редуктор 8.Принцип действия преобразователя заключается в следующем.При повороте основного вала 1 изменяется в определенном соотношении площадь перекрытия пар основных электродов 2-4 и дополнительных 40 электродов 5 и 6. Пропорционально изменению площади перекрытия изменяется емкость конденсаторов, образованных данными электродами. а;,Ь - коэффициенты функции преобразования, определяемые физическими параметрами преобразователя и являющиесяслучайными фцнкциями времени.Изменение коэффциентов а:, Ьпод влиянием внешних мешающих факторов, а также следствие временного дрейфа параметров преобразователя являются источниками погрешностей измерения угловых перемещений.Для исключения влияния нестабильности укаэанных коэффициентов, а также их значений на точность измерения проводится три такта измерения углового перемещения, в процессе которых к измерительной схеме устройства в любой последовательности подключаются следующие пары электродов емкостного преобразователя: 2-3, 3-4, 5-6. При этом сигналы на выходе измерительного устройства связаны с измеряемым угловым перемещениемсоответственно зависимостямиу, =а 3 +Ьу = а(48)+Ь; (2)у = а;АА + Ьгде к - постоянное передаточное отношение редуктора.Из (2) находим Как видно из (3), нестабильные коэффициенты а, Ь не входят в конечное выражение для измеряемого углового перемещения, т.е. на результат измерения не влияют ни мультипликативная составляющая погрешности, определяемая коэффициентом а, ни аддитивная составляющая погрешности, определяемая коэффициентом Ь .Точность измерения зависит только от стабильности параметров 8 и К, которые могут быть выполнены с требуемой для практики степенью точности.Таким образом, выполнение электродов в виде полукруглых пластин, размещение основных подвижных электродов по обе стороны от основного неподвижного электрода на равном расстоянии от него и выполнение кинематической связи в виде редуктора позволяет измерять угловые перемещения с высокой степенью точности.5 926527 6формула изобретения тин, основные подвижные электродыустановлены по обе стороны от основЕмкостный преобразователь переме- ного неподвижного электрода на рав" щения, содержащий группу параллель- ном расстоянии от него, а кинематино расположенных и относительно под-ческая связь выполнена в виде редуквижных основных электродов, установ- тора.ленных с взаимным эталонным смещением, группу относительно подвижных Источники информации, дополнительных электродов и кинема- принятые во внимание при экспертизе тическую связь для соединения основ О 1. Электрические измерения неных и дополнительных подвижных элект- электрических величин. Под ред. родов с контролируемым объектом в П.В.Новицкого, "Энергия", 1975 т процессе измерения, о т л и .ч а ю- с.293-296.щ и й с я тем, что, с целью изме, Авторское свидетельство СССР рения угловых перемещений, электро488979 кл. О 01 В 7/08,. 1976 ды выполнены в виде полукруглых плас- (прототип ) . Составитель Т.Матюхинаедактор Е.Лушникова . Техред А. Бабинец Корректор С,цо 4 Подписнокомитета СССРот крытийушская наб., д. 4/ Заказ 295 5 ТиражВНИИПИ Государственнопо делам изобретени113035, Москва, Ж,лиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул,Проек