Емкостный датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19/ Яю 1 9/12, 13/02 ОП ЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬС ВТОРСКОМУ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1500887, кл. 6 01 1 9/12, 1987.(54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к емкостным датчикам давления, Целью изобретения являетсяповышение чувствительности, упрощениеконструкции, уменьшение габаритов и расширение пределов измерений. Датчик содержит две приемные камеры с мембранами 4 и 5. Одна из приемных камер может быть заглушена и вакуумирована. Жесткие центры мембраны соединены штоками 15 и 16 с подвижными электродами, размещенными на плечах коромысла, выполненного в виде пластины, с осью в виде упругих перемычек, соединяющих середины пластины и прямоугольной опорной рамки, охватывающей по периметру пластину. Напротив подвижных электродов размещены неподвижные электроды, При разности давлений в приемных полостях изменяются емкости конденсаторов, образуемых подвижными электродами с неподвижными, причем емкости изменяются с разным знаком, что при дифференциальном включении дает на выходе двойной сигнал, пропорциональныйО разности давлений на входе, 1 з.п.ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного давления или разности давлений,Цель изобретения - повышение чувствительности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов, а также расширение пределов измерений,На фиг. 1 изображен датчик давления, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - электродная рама,Корпус датчика состоит из трех частей: верхней крышки 1, средней части 2 для закрепления неподвижных электродов и нижней.крышки 3. Крышка 1 имеет отверстия для закрепления мембран 4 и 5 с жесткими центрами. Мембрана 5 наглухо закрывается колпаком 6. Крышка 1 опирается на плоскую электродную раму 7, Фрезеровкой получена неподвижная рама 8 заодно с полосковым коромыслом 9 внутри нее, где коромысло переходит в рамку через упругие элементы в виде шеек 10 и 11, Коромысло 9 на концах имеет прямоугольные электроды 12 и 13, полученные обработкой (в поперечном направлении коромысла) в виде полосковых углублений 14. Центры прямоугольных электродов через штоки 15 и 16 соединяются с мембранами 4 и 5 с жесткими центрами, Сверху мембраны 4 с жестким центром за- . креплен колпак со штуцером 17, Для упрочнения коромысла 9 со стороны мембран с жесткими центрами вдоль его средней части прикреплены полосковые ребра (не показаны). С дном корпуса через изоляционные прокладки 18-21 закреплены неподвижные прямоугольные электроды 22 и 23, штоки 24 и 25 которых в конце имеют отверстия для припаивания проволоки и присоединения его к печатной плате 26, на которой собирается схема измерения, Неподвижные электроды с изоляционными прокладками прикреплены ко дну корпуса, выполненного в форме полосовой 1 консоли путем фрезеровки. Выполненная фрезеровкой канавка целиком не прямолинейная и в средней части имеет с обеих сторон направленную внутрь форму для получения площадок 27 и 28 на дне корпуаа для закрепления открытой рамки 29, полученной двухсторонним высечением цилиндрического стакана с кольцевым буртом; К консольной части корпуса закрепляется болт 30, второй конец которого свободно проходит через отверстие рамки 29, которая охвачена стягивающими гайками 31 и 32. Для облегчения деформации консоли ее опорный участок снизу имеет поперечный паз 33, После шлифовки закрепляющих20 25 30 вставные упругие элементы, закрепляемые35 с наружной рамкой 8 и средним участком 40 50 10 15 поверхностей корпуса 1 и 2 и для получения необходимого зазора между электродами 12, 13 и 22, 23 применяется фольговая прокладка 34 необходимой толщины. К прикрепленному к нижней крышке 3 гермоводу 35 подается напряжение питания, откуда и снимается выходной сигнал. После герметического закрытия корпуса производят по периметрам примыкающих участков сваривание(электронно-лучевая сварка), Для получения температурной стабильности внутри датчика создается вакуум величиной 10-г 10 з мм. рт, ст.Емкости С 1 и С 2, образованные соответственно между электродами 13, 22 и 12, 23, входят в схему автогенераторов, выходные сигналы которых с частотами 11 и 1 г подаются к смесителю. Разностная частотаподается к измерителю частоты.Датчик работает следующим образом,Давление Р через мембрану с жесткимцентром 4 передается к концу коромысла,имеющего подвижный электрод 13. Если этот электрод приближается к неподвижному электроду 22, увеличивая емкость, то второй подвижный электрод 12 коромысла удаляется от неподвижного электрода 23,уменьшая емкость, При полной симметрии изменение обеих емкостей равно + Л С, По величине измеряемой частоты частотометром можно судить о величине давления.Для изменения пределов измеряемых давлений применяются дополнительные коромысла 9 (фиг. 3). Изменение емкостей С 1 и С 2 производится передвижением консоли при помощи стягивающих гаек 31 и 32, обхватывающих открытую рамку 29, Движение консоли, на которой собраны неподвижные электроды, производится затягиванием гаек 31 или 32, В начале обхват гайками рамки нужно ослабить и только после этого произвести затягивание соответствующей гайки. Только после этого вторая гайка приводится в затягивающее состояние, Для перевода конструкции в состояние измерения разности давлений необходимо второй колпак 6 мембраны 5 заменить колпаком со штуцером. Разрешающая способность и чувствительность предлагаемого датчика выше, чем у известного, При сохранении раэмеровдатчика в форме прямоугольной призмы можно при выборе электрода размерами стороны по вписываемому диаметру получи гь большую полезную площадь электрода, В этом случае размер электрода увеличивается в - раза,т, е. бол ее ч е м 27%, 1615581Уменьшение габаритных размеров не только связано с рациональным использованием обьема датчика, имеющего форму прямоугольной призмы, но в основном обусловлена выбором силопередающего коромысла плоской формы, по центру связанного упругими шейками, выполненными заодно с наружной неподвижной рамой.В предлагаемом датчике значительно проще получение плоскопараллельного расположения электродов благодаря использованию фрезеровки и шлифовки прямоугольной плиты (получение неподвижной рамки с плоским коромыслом),Формула изобретения 1. Емкостный датчик давления, содержащий две приемные камеры с мембранами, жесткие центры которых соединены с центрами подвижных электродов, размещенных на обоих плечах коромысла, снабженного упругим шарниром, закрепленным на опорном элементе, неподвижные. электроды, о т л и ч а 1 о щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, упрощения 5 конструкции и уменьшения габаритов, в немопорный элемент выполнен в аиде прямоугольной рамки внутри и в плоскости которой размещено коромысло с подвижными электродами в виде прямоугольной пласти ны, а упругий шарнир выполнен в виде двухперемычек, соединяющих середины пластины и рамки и выполненных с ними за одно целое, причем на коромысле и рамке в средней части выполнен поперечный паз.15 2. Датчик давления по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения пределов измерений, он снабжен дополнительными перемычками с элементами крепления, размещенными а поперечном пазу 20 коромысла и рамки.1615581 Ред орректор Л.Пилипенко Е.Папп изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 каз 3981 ВНИИП оставитель А.Соколовскийехред М.Моргентал Тираж 470 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5