Емкостный датчик перемещения

.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 974098(23) ПриоритетОпубликовано 1513 82. Бюллетень М 42Дата опубликования описания 151182 51 М. Кп.з С 01 В 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения линейных перемещений.Известны емкостные датчики перемещений, содержащие неподвижные внешние и внутренний электроды и размеценный между ними подвижной экран, При перемещении экрана относительно электродов датчика сигнал на выходе датчика изменяется пропорционально отношению величины перемещения экрана к его полному ходу за счет изменения площади перекрытия электродов датчика. Этот сигнал усиливается с помощью операционного усилителя, подключенного своими входами и выходом к электродам датчика 11 .Недостатком датчика является относительно небольшая чувствительность обусловленная незначительным изменением площади перекрытия внутреннего и одного из внешних электродов при единичном перемещении несекционированного экранаБолее близким техническим решением к изобретению является емкостный датчик перемещения, содержащий неподвижные внешний и внутренний электроды и размещенный между ними,связываемый с контролируемым объектом в процессе измерения, секционированный экран, секции которого элек-.трически соединены между собой и заземпены. В этом датчике внутренний токовый электрод выполняется секционированным со многими выводами.Выходной сигнал подается через комму мутатор на обмотку трансформатора компаратора токов 1 2 ). Конструкция датчика усложнена наличием многих выводов, применениемсложной схемы обработки сигналов иувеличенным краевым эффектом вследствие того, что потенциал секцийтокового электрода значительно от,личается от нуля,Цель изобретения - уменьшение краевого эФфекта.Поставленная цель достигается тем,что емкостный датчик снабжен вторымсекционированным экраном, выполненным идентично первому и закрепленнымчерез изолятор на внешней поверхности внутреннего электрода, которыйвыполнен сплошным.На фиг. 1 схематично представлено конструктивное выполнение датчика, на фиг. 2 - принципиальная элек 974098трическая схема его включения и об-, работки сигналов датчика.Емкостный датчик перемещений содержит неподвижные цилиндрические внешние электроды 1 и 2 с различной площадью поверхности и внутренний 5 цилиндрический сплошной электрод 3, подключенные своими выводами А, В и С к схеме обработки сигналов датчика, содержащей операционный усилитель 4, Между внешними и внутренним элек тродами размещены коаксиально с ними два секционированных 5 и 6, выполненные идентично, Подвижный экран 5, цилиндрические секции 7 которого электрически соединены между собой 15 перемычками 8 и заземлены, связывается в процессе измерений с контролируемым объектом (не показан). Неподвижный экран 6 состоит из цилиндрических секций 9, соединенных элекО трически перемычками 10 и отделенных изолятором 11, выполненным в виде изоляционных втулок, от поверхности внутреннего электрода 3, на котором экран б закреплен. 25РабОта емкостного датчика основана на принципе измерения отношений плеч емкостного делителя на переменном токе. В датчике постоянный конденсатор образован наружнымэлектродом 1 и внутренним электродом 3 и включен в цепь обратной связи операционного усилителя 4, а переменный конденсатор образован наружным электродом 2 и внутренним электродом 3 и подключен ко входу операционного усилителя 4, Емкость переменного конденсатора определяется площадью взаимного перекрытия подвижного экрана 5 и неподвижного экрана 6 (их секций7 и 91. 40Отношение между постоянной и переменной емкостями конденсаторов датчика измеряется в схеме фиг. 2), обеспечивающей получение результатов измерения в электрических вели чинах, Так как оба коденсатора находятся в одинаковых условиях вблизи один от другого, влияние дестабилизирующих факторов температуры влажности, загрязнений незначительно.Изменение емкости между поверхностью внутреннего электрода 3, незакрытой неподвижным экраном 6, и поверхностью наружного электрода 2 происходит при перемещении подвижно го экрана 5 за счет взаимного перекрытия равных по размерам секций 7 и 9 этих экранов. В результате этого величина сигнала, пропорционального перемещению и поступающегона операционный усилитель 4, равнаединичному сигналу, соответствующему перекрытию одной пары секций 7 и9 экранов 5 и б, умноженному на количество секций, за вычетом емкостей,образованных между перемычками 8 и10 и внешними электродами 1 и 2 датчика (эти величина незначительная итем меньше, чем меньше площади перемычек 8 и 10,Таким образом, на вход операционного усилителя подается увеличенныйемкостной сигнал, который почти вм раз больше (И - количество секций),чем единичнЫй сигнал. В результатечувствительность датчика при малыхперемещениях практически в И раз выше.Повышение чувствительности датчика при малых перемещениях ведет кповышению точности измерений различных физических величин, где требуется измерение малых перемещений. Подключение датчика к операционному усилителю уменьшает краевой эффект, поскольку потенциалы внутреннего электрода и экранов одинаковы и близки кнулю. Конструкция датчика технологична и удобна для использования совместно с операционными усилителями.формула изобретенияЕмкостный датчик перемещения,содержащий неподвижные внешний и внутренний электроды и размещенный ме;гуними, связываещай с контролируемымобъектом в процессе измерения секционированный экран, секции которогоэлектрически соединены между собой изаземлены, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения краевого эффекта, он снабжен вторым секционированным экраном, выполненным идентично первому и закрепленным черезизолятор на внешней поверхности внутреннего электрода который выполненсплошным.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Емкостный датчик фирмы "Ановайс 5 ьвев аЪогейог 1 ез". Проспект"Британская промышленность и техника,"Октябрь-декабрь 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2339174/28,кл. 6 01 В 7/00, 1976 ( прототип).974098 ЖЮЮ Составитель С. Скрыпникедактор Т. Парфенова Техред К.Мыцьо Корректс омаренко одпис ак ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 б 74/53 ВНИИПИ Го по дел 13035, МосТираж 614 Парственного комитета СССРизобретений и открмтий Е, Раушская наб д.