Емкостный датчик линейных перемещений

(51)5 С 01 В 7/00 ОМИТЕОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН гь Б,;,. к внутре ержнейи рас плоско ти. К этим электро точник постоянного электрическое поле м подока,чен ис дающий мещения в межзаполненвеществом нст лектродно ом жидкок остр алли ск оздеиствуют на неподвижного постои о о магеменно тным полемагнита 5. П изменению веристаллическог нного личины емкости жид емкостного чувстви ьного элеме екта, 3 ил; положении д(56) Авторское свидетельство СССРР 1275204, кл, 6 01 В 7/08, 1984.(54) Е 1 ПОСТНЫЙ ДАТЧИК ЖПЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИИ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретенияповышение чувствительности и помехозащищенности датчика линейных перемещений емкостного типа. Элеэтого датчика закреплены наней поверхности одного из стП-образного магнитопровода 1положены перпендикулярно ихИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений с высокой очностью.Цель изобретения " повышение чувствительности емкостного датчика линейных перемещений.за счет совместного управления с помощью электрического и магнитного полей положением молекул жидкокристаллического вещества, заполняющего зазор междуэлектродами емкостного чувствительного элемейта, что влияет на изменение его емкости. 15На фиг. 1 изображена схематичноконструкция емкостного датчика; нафиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; нафиг,3 - выходная характеристика датчика, показывающая зависимость изменения емкости Сжидкокристаллического чувствительного элемента в функции перемещения х постоянного магнита,Емкостный датчик содержит П-образный магнитопровод 1, на внутреннейповерхности одного из стержней которого закреплен емкостный чувствительный элемент, вдоль поверхности которого перемещается постоянный магнит2 брусковой формы с поперечной намагниченностью. Емкостной чувствительный элемент выполнен в виде двухпротяженных электродов 3 и размещенного между ними жидкокристалли 35ческого (ж.к.) нематического вещества 4 с отрицательной анизотропией ди-электрической проницаемости, Продольные размеры электродов 3 выполненыравными размерам длинных стержнеймагнитопровода 1. Эти электроды подключены к входу измерительного при"бора 5, обеспечивающего измерение емкости Сдатчика, а также к дополнительному источнику 6 постоянноготока, создающему в межэлектродном1пространстве чувствительного элемента дополнительное электрическое полесмещения постоянного тока с напряженностью Е. Электроды 3 датчика мо-,гут быть выполнены в виде стеклянных,пластин с напыщенным на них электропроводным, слоем БпО и размещены перпендикулярно плоскости стержней магнитопровода датчика, т.е. параллельно магнитным силовым линиям магнит 55ного поля напряженностью Н, создаваемого постоянным магнитом 2. Этотмагнит может быть выполнен из редкоземельных элементов, что уменьшаетего габаритные размеры. Толщина слояж.к, вещества 4 в межэлектродномпространстве датчика может быть задана фторопластовыми уплотнительнымипрокладками небольшой толщины порядка 100 мкм,Емкостный датчик линейных перемещений работает следующим образом.В исходном состоянии, когда постоянный магнит 2 расположен в крайнем правом положении магнитопровода 1,ж.к. чувствительный элемент находится вне действия магнитного поля, нопод действием электрического поля,В межэлектродном плоском слое ж,к.вещества 4 в отсутствии магнитногополя молекулы ориентированы толькоперпендикулярно плоскости электродов (гомеотропно), что достигаетсясоответствующей обработкой внутреннихповерхностей пластин электродов 3.Электрическое поле стремится изменитьориентацию молекул, однако величинанапряженности Е этого поля недостаточна для переориентации молекул в1отсутствие магнитного поля. При введении постоянного магнита 2 в маг"нитопровод 1 на участке длиной Х маг-нитное поле стремится также, как иэлектрическое поле изменить начальнуюориентацию молекул.и переориентировать их вдоль электродов 3, т.е. Обаполя одинаково воздействуют на ориентацию молекул ж.к. вещества 4Сувеличением Х пропорционально увели-,чивается электрическая емкость Сдатчика (фиг, 3),что регистрируетсяизмерительным прибором 5.Благодаря введению дополнительного смещающего электрического полядостигается повышение чувствительности датчика к перемещению постоян"ного магнита, так как при воздействии только магнитного поля не происходит полной переориентации молекулж.к. вещества, что обусловлено остаточными межмолекулярными взаимодействиями, Соотношение первоначальногорасположения молекул и после переориентации определяют величину и приращение электрической емкости Смежэлектродного слоя. Приложение к электродам 3 датчика электрического поляприводит к тому, что молекулыкоторые оставались вне ориентации поддействием поля магнита, испытываютвлияние вращающих сил электрическогополя и не будучи в состоянии самипо себе нарушить спонтанную ориентацию, могут усилить или ослабитьдействие магнитных сил. Это приводитк дополнительному приращению емкостиС , Использование дополнительного .источника энергии электрического токапозволяет увеличить чувствительностьдатчика и уменьшить его массу и габариты приблизительно в два раза,1 Повышается также и помехозащищенность датчика, особенно к воздействию температуры окружающей среды. По экс Б периментальным данным температура влияет на время переориентации, т.е. на быстродействие преобразователя, В диапазоне температуры от 10 до 50 С наблюдается, стабильность вы ходного сигнала. Кроме того, существенного влияния на величину С,= Е(х) не оказывают механические уси,лия, так как датчик является тонкопленочным элементом. Бесконтактность измерительной части датчика значительно уменьшает влияние вибрации и трение в его подвижных узлах на результаты измерения, не влияет на точность датчика также и перекос егоэлектродов.Формула изобретенияЕмкостный датчик линейных переме" щений, содержащий П-образный магнитопровод, закрепленный на внутренней поверхности одного из его стержней емкостный чувствительный элемент, выполненный в виде двух плоских электродов с размещенным между ними жидко" кристаллическим нематическим веществом с отрицательной анизотропией диэлектрической проницаемости, и установленный с возможностью перемещения вдоль поверхности чувствительного элемента постоянный магнит, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен источником постоянного тока, подключенным между электродами чувствительного элемента, а плоскость последних расположена перпендикулярно плоскости стержней магнитопровода.1 5519 7 б кторН. Ренская Зайцев едак гарина, 10 оизводс ЗаказВНИИПИ Составитель Т. БычкоТехред Л.Сердюкова 1 Тираж 501 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 нно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород