Емкостный измеритель перемещений

ТЕ ки ъедине е точия рисуезультате чего з ого изготовления счет бо размещ Р ЕМЕГ 1 Е ШТР ешность в снижается погр повышается точно ка элект сть, а В датия изм габариты.ный и токов еньшаютс потенциал еют рисуплоскост такжечике к измер вышения эле женнь ии, распол которыеоды и одной ритов ителе п ожн еостью водит к погрешчто прирешност олнятьеньшей,бщей по тор 1, ематчик 5с подклюнижению я в 2-3 измер ил. выходу бл Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт электродинамиАН УССР и Производственное обние "Завод Арсенал"(56) Авторское свидетельство СССР 1037051, кл. С 01 В 7/00, 1980Авторское свидетельство СССРР 1252653, кл; С 01 В 7/00, 1985(57) Изобретение относится тельной технике. С целью и точности и уменьшения габа мерения в емкостном измери мещений, содержащем генера костный дифференциальный д перемещения, коммутатор 2 ченным к его управляющему ЯО 15626 2ка 18 управления, детектор 16 равновесия и компаратор 12 токов с двумя дифференциально соединенными обмотками 10 и 11, подключенными между их точкой соединения и шиной 20, последовательно соединенными обмоткой 13 смещения и обмоткой 14 с регулируемым числом витков и с подключенной к детектору 16 равновесия указательной обмоткой 15, используются две диэлектрические пластины 6 и 7 вместо трех. Это упрощает конструкцию датчика 5 и повышает его технологичность, вИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений,Цель изобретения - повышение точ 5 ности и уменьшения габаритов за счет упрощения конструкции и повышения технологичности изготовления датчика.На чертеже представлена блок-схема емкостного измерителя перемещений.Устройство содержит генератор 1, коммутатор 2, секции 3 и 4 потенциального электрода емкостного дифференциального датчика 5 перемещений 19 диэлектрические пластины 6 и 7 сек ций 8,1-8 К токового электрода, коммутатор 9, дифференциальные обмотки 10 и 11 компаратора 12 токов, обмотку 13 смещения, обмотку 14 с регулируемым числом витков, указательную об О мотку 15, детектор 16 равновесия, подвижный контакт 17, блок 18 управления, секции 19. 1 и 19.2 экранирующего электрода, шину 20 нулевого потенциала. 25Генератор 1 первым выводом подключен к шине 20, а вторым выводом через коммутатор 2 подключен к секциям 3 и 4 потенциального электрода емкостного дифференциального датчика 5 перемеще ний. Эти группы секций размещены на внутренней стороне диэлектрической пластины б, установленной с возможностью перемещения относительно другой диэлектрической пластины 7, на внутренней стороне которой расположены секции 8.1, 8,2-8,К токового электрода, которые разбиты на четыре группы по К расположенных подряд элементов каждая. Секции 8,1, 8.2- 8.К токового электрода электрически соединены в четыре соединения: 1-я, 3-я - (к)-я секций 1-й, 3-й - (ш)-й групп (соединение 1); 2-я, 4-я - К-я секции 1-й, 3 й - (ш)-й 45 групп (соединение 11); 1-я, 3-я (К)-я секций 2-й, 4-й - ш-й групп (соединение 111); 2-я, 4-я - К-я секции 2-й. 4-й - ш-й групп (соединение 17). Соединения; секций токового электрода подключены к коммутируемым входам коммутатора 9, к одной половине выходов которого подключены дифференциальные обмотки 10 и 11 компаратора 12 токов, а другая половина соединена с шиной 20, причем55 если соединения 1 и 11 подключены к дифференциальным обмоткам 10 и 11, то соединения 111 и 1 Ч подключены к шине 20 и наоборот, Компаратор 12токов содержит также последовательно соединенные обмотку 13 смещенияи обмотку 14 с регулируемым числомвитков, которые подключены междуточкой соединения дифференциальныхобмоток 10 и 11 и шиной 20,Выходная указательная обмотка 15компаратора 12 токов подключена квходу детектора 16 равновесия, выход которого связан с подвижным контактом 17 обмотки 14 компараторатоков. Переключение контактов коммутатора осуществляется с помощьюблока 18 управления, подключенногок управляющим входам коммутаторов2 и 9.Коммутатор 2 выполнен н видесдвоенного переключателя, подвижныеконтакты которого подключены к секциям потенциального электрода, а1неподвижные к выводам генератора 1.Коммутатор 9 выполнен в виде счетверенного переключателя, подвижныеконтакты которого подключены к соединениям 1-17 секций токового электрода, а неподвижные - к дифференциальным обмоткам 10 и 11 компаратора 12 токов и к шине 20,Емкостный датчик 5 перемещениясодержит также секционированный экранирующийэлектрод, соединенный сшиной 20. Секции 19.1 и 19.2 экранирующего электрода размещены на пластине 7 между группами секции токовогоэлектрода и имеют поочереднп ширину3 1а (секции 19,1) и а (секции19.,2), где а - размер секции токовогоэлектрода.Емкостный измеритель перемещенийработает следующим образом.С помощью коммутатора 2 напряжениегенератора 1 подается на ту группусекций потенциального электрода емкостного датчика 5, которая смещенаотносительно линий раздела токовогоэлектрода не более, чем на 1/4 частьее размера. В таком начальном положении (чертеж) изображена другая группа секций 4, при этом подключаетсяс помощью того же коммутатора 2 кшине 20. Коммутатор 9 при этом подключает соединения 1 и 11 секций токового электрода к дифференциальнымобмоткам 10 и 11 компаратора 12 токов,а соединения 111 и 17 - к шине 20.Под действием приложенного напряже5 156267 ния между секциями 3 потенциального электрода и соединениями Т и 11 токового электрода протекают токи, которые через коммутатор 9 поступают на, компаратор 12 токов. Эти токи, проте 5 кая по диААеренциальным обмоткам 10 и 11, создают в нем магнитный поток, вызывающий появление сигнала неравновесия в указанной обмотке 15 компара 10 тора. Под действием этого сигнала на выходе детектора 16 равновесия вырабатывается регулирующее воздействие, посредством которого обеспечивается изменение числа витков регулируемой обмотки 14 компаратора до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие - нулевой магнитный поток в компараторе 12 токов.В положении равновесия компарато ра 12 токов справедливо следующее равенство, связывающее измеряемое перемещение Х с параметрами емкостного измерителя где С и С - емкости между соответ 2ствуюшими группами секций потенциального электрода и соединениямисекций токового;а - размер секций электродов датчика.Когда при перемещении потенциального электрода в направлении Х включенные в данный секции 3 подойдут к следующим линиям раздела секций токового электрода на 1/4 часть их размера, то при помощи коммутатора 2 по 40 сигналу блока 18 управления к генератору 1 подключают другую группу секций 4 потенциального электрода, а к общей точке - секции 3. При этом при помощи коммутатора 9 к дифференциаль ным обмоткам 10 и 11 компаратора 12 токов подключают соединения 111 и ТЧ секций токового электрода, а соединения 1 и 11 - к общей точке. При дальнейшем изменении перемещения Х, когда 50 секции 4 подойдут к следующим линиям раздела секций токового электрода на 1/4 часть их ширины, коммутатор 9 подключит соединения 1 и 11 к дифАеренциальным обмоткам, а 111 и 17 к шине 20Секции 4 потенциального электрода остаются подключенными к генератору, а секции 3 - к шине 20, На следующем диапазоне к генератору 1 подключают 6 6секции 3, а к дифференциальным обмоткам остаются подключенные соединений 111 и ТЧ. В дальнейшем этот цикл повторяется.Таким образом, весь диапазон измеряемого перемещения, равный 2 а, оказывается разделенным на четыре поддиапазона, внутри каждого из которьмизмерение осуществляется так, чтокрая секций потенциального электродане подходят к краям секций токовогоэлектрода ближе, чем на 1/4 часть ихширины. Это заметно уменьшает влияниекраевого эффекта на результат измерения. Формула изобретения Емкостный измеритель перемещений, содержащий генератор, емкостный дифференциальный датчик с потенциальным, токовым и экранирующим секционированными электродами, размер и расстояние в направлении перемещения .между секциями потенциального электрода равны соответственно размеру и расстоянию в направлении перемещения между секциями токового электрода, двухканальный кбммутатор, шину нулевого потенциала, подключенную к экранирующему электроду, первому входу первого канала и второму входу второго канала двухканального коммутатора, а через генератор - к второму входу первого канала и первомувходу второго канала двухканальногокоммутатора, выходы первого и второгоканалов которого подключены соответственно к четным и нечетным секциям потенциального электрода, детектор равновесия и компаратор токов сдвумя дифференциально соединеннымиобмотками, указательной обмоткой ипоследовательно соединенными обмоткой смещения и обмоткой с регулируемым числом витков, подключенными между шиной нулевого потенциала и точкойсоединения дифАеренциально соединенных обмоток, выводы указательной обмотки подключены к входам детектораравновесия, выход которого подключенк входу управления числом витков обмотки с регулируемым числом витков, блок управления, выход которого подключен к входу управления двухканального коммутатора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности и умении ния габаритов, в1562676 Составитель В.ПодолянТехред Л.Сердюкова Корректор С.Невкун Редактор Г.Гербер Подпис ное Тираж 504 Заказ 1053 РчИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нрн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 измеритель введен четырехканальный коммутатор, секции токового и экра нирующего электродов расположены на ;поверхности диэлектрической пластины,У с воэможностью перемещения относительно которой расположена другая диэлектрическая пластина, на поверхности которой расположены секции потенциального электрода, секции токового электрода разделены на М групп по К размещенных линейно секций в каждой, где М и К - четные числа, между груп пами секций токового электрода расположены секции экранирующего электрода, размер которых в направлении перемещения равен 3/2 а после нечетоных групп и а/2 после четных групп, где а - размер в направлении перемещения секции токового электрода, не соединенные между собой выводы первой и второй дифференциально соединенных обмоток компаратора токов подключены соответственно к первому входу первого канала, второму входу третьего канала и первому вхо= ду второго канала, второму входу четвертого канала четырехканального коммутатора, другие входы которого подключены к шине нулевого потенциала, выход блока управления подключен к входу управления четырехканального коммутатора, выход первого канала которого подключен к второй, четвертой К-й секции первой, третьей,(И-й)-й групп токового электрода, выход второго канала которого подключен к первой, третьей (К)-й секции первой,.третьей.(М)-й групп токового электрода, выход третьего канала которого подключен к второй, четвертой К-й секции второй, четвертой М-й групп токового электрода, выход четвертого канала которого подключен к первой, третьей (К-й)-й секции второй, четвертой М-й групп токового электрода.