Емкостной датчик угловых перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1776983 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИ СПИ К АВТОРС СВИДЕТЕЛЬСТВ нструкторское бюровенного объединениянический завод" 68456 льство СССР7/30, 1987.ТЧИК УГЛОВ П сится к измеритель- повышение точности оторый содержит поктрод с окнами и неИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений.Известен емкостной датчик угловых перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента с печатными обмоткадатчика Одним из недостатков да го является его неточность. Наиболее близким техническ нием к данному изобретению явл костной датчик угловых перем содержащий неподвижное диско лектрическое основание, размещ его одной стороне две пары потен электродов, а на другой стороне -образные, радиально изолированнно им решеяется емещений, вое диэенные на циальиых сектороные одна(71) Специальное коприборов Производст(57) Изобретение отнной технике. Цель -емкостного датчика, кДВИЖНЫЙ ДИСКОВЫЙ ЭЛ подвижный дисковый электрод, на одной поверхности которого выполнены внешнее и внутреннее электропроводные кольца, присоединенные к фаэочувствительному измерительному прибору, и радиальные пластины, а на другой его поверхности закреплены две пары потенциальных электродов, подключенные к источнику питания. Пары потенциальных электродов выполнены в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной Формы, разделенных изолирующими зазорами, Эти зазоры выполнены ео скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению Формы зазоров на половину периода их изменения. 1 ил. от другой злектропроводные пластины, расположенные по окружности основания и пе- ф 4 рекрывающие обе пары потенциальных Ос электродов, каждая из которых выполнена в 0 видедвух кольцевых полос с сопряженными Ор зубцами синусоидальной Формы, разделен- ( р ных изолирующим зазором и имеющих й периодов повторения, установленный с возможностью вращения соосно с неподвижным диэлектрическим основанием передающий дисковый электрод, имеющий секторообразные окна с таким же количеством Й периодов повторения, и неподвижные электропроводные кольца, предназначенные для подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительному прибору, причем си 177698310 20 30 40 50 нусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродовсмещены один относительно другого на 1/4 периода.Недостатком известного датчика является недостаточная точность, обусловленная тем, что площади, перекрываемые радиальными пластинами смежных потенциальных электродов, неодинаковы. Это приводит к отклонению амплитуды суммарного сигнала на радиальных пластинах от синусоидального закона.Цель изобретения - повышение точности за счет выравнивания площадей. перекрываемых секторообразными радиальными пластинами смежных потенциальных электродов.Поставленная цель достигается тем, что в емкостном датчике угловых перемещений, содержащем неподвижное дисковое диэлектрическое основание, размещенные на его одной стороне две пары потенциальных электродов, а на другой стороне - секторообраэные, радиально изолированные одна от другой электропроводные пластины, расположенные по окружности основания и перекрывающие обе пары потенциальных электродов, каждая из которых выполнена в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующим зазором и имеющих М периодов повторения, установленный с возможностью вращения соосно с неподвижным диэлектрическим основанием передающий дисковый электрод, имеющий секторообразные окна с таким же количеством Й периодов повторения, и неподвижные электропроводные кольца, предназначенныедля подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительномуприбору,причемсинусоидальныеизолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов смещены один относительно другого на 1/4 периода, синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов выполнены со скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода.Отличие предлагаемого датчика от известного заключается в том, что синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов выполнены со скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода.На чертеже схематично представлена конструкция датчика.Датчик содержит неподвижное диско. вое диэлектрическое основание 1, на одной стороне которого размещены две пары 2 и 3 потенциальных электродов и электропроводные кольца 4, 5. Каждая из пар 2, 3 потенциальных электродов выполнена в виде двух кольцевых полос 6, 7 или 8, 9 с сопряженными зубцами синусоидальной формы, имеющих й периодов повторения. Кольцевые полосы 6, 7, 8, 9 в каждой паре 2, 3 потенциальных электродов разделены синусоидальным изолирующим зазором, причем синусоидальные изолирующие зазоры в парах 2, 3 смежных потенциальных электродов смещены один относительно другого на 1/4 периода и имеют скачкообразные изменения рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода. В процессе измерений кольцевые полосы 6, 7, 8, 9 подключают к источнику питания 10,а электропроводные кольца 4, 5 к фазочувствительному измерительному прибору 11. На другой стороне неподвижного дискового диэлектрического основания 1 выполнены секторообразные, радиально изолированные одна от другой электропроводные пластины 12, расположенные по окружности основания 1 и перекрывающие пары 2, 3 потенциальных электродов.Соосно с неподвижным диэлектрическим основанием 1 установлен передающий дисковый электрод 13, имеющий секторообразные окна (на чертеже не показаны) с Й периодов повторения,Емкостной датчик угловых перемещений работает следующим образом,Источник питания 10 возбуждает сигналами О, 180, 90 270 кольцевые полосы 6 - 9, Радиальные пластины 12 образуют с кольцевыми полосами 6 - 9 конденсаторы постоянной емкости с площадями обкладок, равными площади их взаимной проекции одна на другую, Так как ширина каждой кольцевой полосы 6 - 9 изменяется по синусоидальному закону, пары полос 6, 7 сдвинуты относительно полос 8, 9 на 1/4 периода и возбуждаются напряжениями питания, сдвинутыми по фазе на 90, то фазы результирующих напряжений, наводимых на пластинах 12 вдоль направления углового перемещения, изменяются по линейному закону от 0 до 360 й раз, Линейность обеспечивается за счет скачкообразного изменения рисунка на 1/2 периода в двух диаметрально противоположных точках в каждой паре электродов 6, 7 и 8, 9. В резул ьтате этого на двух любых диаметрально противоположных радиальных пластинах 12 от каждого возбуждающего напряжения 0, 180, 90, 270 наводятся результирующие напряжения через две емкости, причем об 1 ьцЫкладки одной из них выполнены на периферии, а другой ближе к центру. Так например,от возбуждающего напряжения с фазой 0полосы 6 одна емкость образована обкладками с площадями 31, находящимися на периферии, а другая емкость образованаобкладками с площадями 31, находящимисяближе к центру, Аналогично для возбуждающих напряжений с фазой 180 соответственно 32, 32, с фазой 90" - Зз, 3 з, с фазой 10270 - 54, 5 4При вращении передающего дисковогоэлектрода 13 на его электропроводных межоконных промежутках индуцируется электрический заряд, результирующая фаза 15которого изменяется при его угловом перемещении практически по линейному закону.Съем измерительного сигнала с передающего дискового электрода 13 осуществляется с помощью электропроводных колец 4, 5, 20образующих с передающим дисковым электродом 13 емкостной токосъемник,Таким образом, новое конструктивноевыполнение кольцевых полос позволит исключить погрешности, вызванные тем, что 25площади, перекрываемые секторообразными радиальными пластинами смежных потенциальных электродов, неодинаковы. ных электродов, а на другой стороне, - секторообразные, радиально изолированные одна от другой электропроводные пластины, расположенные по окружности основания и перекрывающие обе пары потенциальных электродов, каждая из которых выполнена в виде двух кольцевых полос с сопряженными зубцами синусоидальной формы, разделенных изолирующим зазором и имеющих й периодов повторения, установленный с возможностью вращения соосно с неподвижным диэлектрическим основанием передающий дисковый электрод, имеющий секторообразные окна с таким же количеством й периодов повторения, и неподвижные электропроводные кольца, предназначенные для подключения в процессе измерений к фазочувствительному измерительному прибору, причем синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов смещены один относительно другого на 1/4 периода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности за счет выравнивания площадей, перекрываемых радиальными полосами смежных потенциальных электродов, синусоидальные изолирующие зазоры в парах смежных потенциальных электродов выполнены со скачкообразными изменениями рисунка в их двух диаметрально противоположных точках, которые соответствуют изменению формы зазоров на 1/2 периода. Формула изобретения 30 Емкостной датчик угловых перемещений, содержащий неподвижное дисковое диэлектрическое основание, размещенные на его одной стороне две пары потенциаль-177 б 983 мредоюяие Йюссоьй зккерод 0 едактор Г. Бельск Корре кто мч зводственно-издательскиИ комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 каз 4115 ВНИИП Составитель Г, Куз Техред М,Моргента Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4(5