Емкостный датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1675683 А 01 Р 23/26,6 01 й 27/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 642639, кл. 6 01 й 27/22, 1976,(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляконтроля положения границы неэлектропроаодящих сред с различной диэлектрической проницаемостью. Цель изобретения -Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля положения границы неэлектропроводных сред с различной диэлектрической проницаемостью, например уровня хладона.Целью изобретения является обеспечение ин вариантных по соотношению к температуре измерений.На фиг. 1 изображен датчик, аксиальный разрез; на фиг. 2 - внешняя сторона каждого из двух слоев; на фиг. 3 - их внутренняя сторона; на фиг. 4 - электрическая схема датчика.Датчик выполнен а виде многослойной печатной платы, содержащей два слоя 1 и 2 диэлектрика, на каждом из которых нанесены на внешней стороне концентрические кольцевые электроды 3 и 4, а на внутренней - металлизированный экран 5. Пять переходных металлизированных отверстий размещены на одном диаметре, при этом отверстие 6, расположенное в центре, на обеспечение инвариантных по отношению к температуре измерений. При достижении контролируемой средой уровня измерительного конденсатора Сх его емкость изменяется эа счет изменения диэлектрической проницаемости, соответственно изменяется и коэффициент Ка передачи, а емкость компенсирующего конденсатора С и коэффициент передачи К 10 остаются неизменными, Прибор зарегистрирует разность напряжений, величина которой зависит от положения границы контролируемой среды в пределах, обусловленных диаметром датчика. 4 ил. внешней стороне соединено с контактной площадкой 7, а на внутренней - с экраном 5. Переходные отверстия 8 - 19 расположены на кольцевых электродах 3 и 4 симметрично относительно центра по два на каждом из них, причем одно из отверстий на каждом электроде соединено с контактной площадкой 12, 13, изолированной от этого электрода. На внутренней стороне каждого слоя эти четыре переходных отверстия соединены с контактными площадками 14-17, изолированными от экрана 5. Внутренние стороны слоев соединены так, что идентичные половины внешних сторон оказываются развернутыми одна относительно другой на 180 вокруг оси отверстия 6, Переходные отверстия обоих слоев совмещены и заполнены проводником 18.Датчик представляет собой набор конденсатороа, связанных между собой (фиг. 4), при этом обкладками конденсаторов являются: Сх - кольцевые электроды 3, 4 слоя 1; Со - кольцевые электроды 3, 4 слоя 2; С 1 -кольцевой электрод 3 слоя 1 и металлизированный экран 5; С 2 - кольцевой электрод 3слоя 2 и металлизированный экран 5; Сз -кольцевой электрод 4 слоя 1 и металлизированный экран 5; Са - кольцевой электрод 4 5слоя 2 и металлизированный экран 5.Номера клемм на схеме соответствуютномерам позиций металлизированных отверстий датчика, заполненных проводниками. Схема представляет собой два 10емкостных делителя, образованных конденсаторами Сх, С 1 и Со, С 2 или Сх, Сз и Со, С 4,Датчик должен быть установлен в контейнере с контролируемой средой так, что. бы одна плоская поверхность находилась на 15внутренней поверхности контейнера, а дру, гая - вне контейнера и была изолирована отконтролируемой среды, как и проводники,соединяющие электроды датчика с измерительной схемой. В зависимости от вида контроля датчик может быть установлен на дне,на крышке или на вертикальной стеке контейнера. Установка датчика на дне контейнера обеспечивает контроль опорожнения,на крышке - предельное заполнение необходимого объема.Компенсирующий конденсатор С испытывает только воздействие окружающейсреды, так как слой 2 датчика изолирован отконтролируемой среды. Измерительный 30конденсатор Сх испытывает, кроме того, ивоздействие контролируемой среды, с которой слой 1 датчика находится в непосредственном контакте в процессе работы,Если к контактам 6, 9, 10 и 11 подключен 35источник переменного напряжения, а к контактам 8 и 10 подключен прибор для измерения разности напряжений на делителях,то относительно входного напряжения, подаваемого на входы 9, 10, 11, коэффициенты 40передачи по выходам на клеммах 8, 10 делителей соответственно равныСх 1С 1+ Сх С 1Сх 45К 1 о =- Со 1С 2+Со С 2СоКогда контролируемая граница сред находится ниже датчика, емкости конденсаторов делителей равны: Сх =- Со, С 2:= С 1 и,следовательно, равны коэффициенты передачи Кв.=- К 1 о. Это равенство не нарушается при изменении внешних факторов, например температуры. Показание прибора в этом случае равно нулю.При достижении контролируемой средой уровня измерительного конденсатора Сх его емкость изменится за счет изменения диэлектрической проницаемости, соответственно изменится и коэффициент передачи Кз, а емкость компенсирующего конденсатора Со и коэффициент передачи К 1 о останутся неизменными. Прибор зарегистрирует разность напряжений, величина которой зависит от положения границы контролируемой среды в пределах, обусловленных диаметром датчика (при его вертикальном размещении),Так как конфигурация и размеры электродов на обеих сторонах датчика одинаковы, то безразлично, какая из сторон находится в контакте с контролируемой средой. Изменение геометрических параметров датчика при изменении температуры окружающей среды, в том числе и контролируемой, не влияет на результат измерений,Формула изобретения Е мкостной датчик, содержащий диэлекттрическое основание в форме диска, на котором расположены два электрода в виде концентрических колец, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения инвариантных по отношению к температуре измерений, он выполнен в виде трехслойной печаткой платы с двумя разделительными слоями диэлектрика и пятью сквозными переходными проводниками, расположенными перпендикулярно плоскости диска на одном диаметре, при этом проводник в центре диска соединен с внутренним проводящим слоем и изолирован от электродов на внешних идентичных проводящих слоях, а остальные четыре проводника изолированы от внутреннего проводящего слоя и расположены по два в области каждого из кольцевых электродов симметрично относительно центра, причем каждый из них соединен с соответствующим кольцевым электродом на одном из внешних проводящих слоев и изолирован от электрода на другом внешнем пров,одящем слое.1675683 Сх Составитель А.КурочкиТех е М,Мо гентал Мотыль Р д Р Корректор М.Максимишине дактор Заказ 2993 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина