Емкостный датчик перемещений

союз советских социАлистически 850 19) (11) РЕСПУБЛИК 51)5 6 01 ЕТ ИДЕТЕЛ ЪСТВУ К АВТОРСКОМ единение "Омскииод" О, 1964,тво СССРО. 1989.(57) Изной теностисчет уния пеющих ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ(71) Производственое объэлектромеханический зав(56) Патент СШАМ 3125716, кл, 0 01 В 7/Авторское свидетельМ 1502959, кл, 6 01 В 7/ КОСТНЪИ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕобретение относится к измеритель- нике и имеет целью повышение точмкостного датчика перемещений за меньшения погрешности изготовлериодических рисунков его возбуждаи сьемных электродов, которые Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.Известен емкостный датчик перемещений, содержащий изолированные друг от друга две пары возбуждающих электродов и съемные электроды, выполненные на неподвижном диэлектрическом основании, и подвижный передающий электрод, расположенный в плоскости параллельной неподвижному диэлектрическому основанию.Недостатком такого датчика является недостаточная точность, обусловленная погрешностью изготовления электродов.Наиболее близким по технической сущности является емкостный датчик перемещений. содержащий установленный с возможностью перемещения электрод с выполнены в виде участков одинаковой длины, равной одному периоду синусоидального рисунка. Участки съемных и возбуждающих электродов взаимно чередуются по длине диэлектрического основания. Передающий электрод, установленный в параллельной плоскости с возможностью перемещения относительно основания, выполнен в виде изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду возбуждающих и съемных электродов. При возбуждении датчика от генератора квадратурных напряжений происходит изменение фаз сигналов, наводимых на парах его съемных электродов и подаваемых через фазовращатели на входы сумматора. Выходной сигнал сумматора имеет фазу, изменяющуюся в зависимости от положенипередающего электрода датчика. 5 ил. секторообразными окнами, соосно установленное неподвижное диэлектрическое основание с размещенными на одной его поверхности двумя парами возбуждающих электродов, каждая иэ которых выполнена в виде двух периодических рисунков синусоидальной формы, а на противоположной стороне основания выполнены изолированные одна от другой секторообразные пластины, распределенные по окружности основания и размещенные между съемными злектропроводными кольцами.Недостатком такого датчика является наличие периодических погрешностей преобразования из-за неточности изготовления электродов.Целью изобретние точности емко ения является повышестного датчика переме 17785055 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щений за счет уменьшения погрешности изготовления периодических рисунков электродов.Поставленная цель достигается тем, что в известном емкостном датчике перемещений, содержащем неподвижное диэлектрическое основание, размещенные на его поверхности два съемных электрода и две пары возбуждающих электродов, каждая из которых выполнена в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков и сдвинута в пространстве относительно другой пары на 90 электрических градусов, и установленный в параллельной плоскости с возможностью относительного перемещения передающий электрод, сьемные электроды выполнены аналогично возбуждающим в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков с тем же периодом, электроды разделены на электрически соединенные участки одинаковой длины, равной одному периоду рисунка, и взаимно чередуются по длине диэлектрического основания, а передающий электрод выполнен в виде взаимно изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и сьемных электродов.Отличие датчика от известных заключается в том, что съемные электроды этого датчика выполнены аналогично возбуждающим в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков. эти электроды раделены на электрически соединенные участки одинаковой длины, которые равны одному периоду рисунка и взаимно чередуются по длине диэлектрического основания, а передающий электрод выполнен в виде взаимно изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и съемных электродов,Выполнение возбуждающих и съемных электродов на одном основании при помощи одного фотооригинала снижает погрешности при изготовлении электродов.На фиг. 1 показана конструкция емкостного датчика перемещений и его подключение к измерительному блоку и источнику питания; на фиг, 2 - возбуждающие электроды датчика; на фиг, 3 - сьемные электроды датчика; на фиг. 4 - передающие электроды датчика; на фиг. 5 - второй вариант исполнения датчика,Емкостный датчик перемещений содержит неподвижное диэлектрическое основание 1, на одной поверхности которого размещены две пары возбуждающих электродов 2, 3 и 4, 5, а на другой - две пары съемных электродов 6, 7 и 8, 9. Каждая пара возбуждающих электродов 2, 3 и 4, 5 выполнена аналогично съемным в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков и сдвинута в пространстве относительно другой пары на 90 электрических градусов. Эти электроды разделены на участки одинаковой длины, которые равны или кратны периоду рисунка. Участки возбуждающих электродов 2, 3 и 4, 5 электрически соединены между собой посредством соединительных проводников 10 (см. фиг, 2), а участки съемных б, 7 и 8, 9 электродов электрически соединены между собой посредством соединительных проводников 11 (см. фиг. 3).В плоскости параллельной плоскости неподвижного диэлектрического основания 1 с возможностью относительного перемещения расположенен передающий электрод 12, выполненный в виде изолированных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и съемных электродов (см. фиг. 4),На фиг, 5 показан второи вариант исполнения емкостного датчика перемещений, при котором участки возбуждающих 2, 3 и 4. 5 и съемных 6, 7 и 8, 9 электродов выполнены наодной стороне неподвижного диэлектрического основания 1 и чередуются между собой. Электрическое соединение участков съемных электродов б, 7 и 8, 9 осуществляют через металлизированные отверстия посредством соединительных проводников 11, расположенных на другой стороне основания 1,В процессе измерений к возбуждающим электродам 2, 3 и 4, 5 подключают квадратурный генератор 13, а съемные электроды б, 7 и 8, 9 через фазовращатели 14-17, сдвигающие фазу сигналов соответственно на 00, 1800, 900, 270 и сумматор 18, соединяют с фазовым детектором 19.Емкостный датчик перемещений работает следующим образом,Генератор 13 возбуждает квадратурными сигналами 00, 1800, 900270 соответственно возбуждающие электроды 2-5. На изол и рова н н ых. площадках передающего электрода 12, перекрывающих возбуждающие электроды 2-5 наведутся суммарные сигналы, амплитуда и фаза которых на.всех площадках передающего электрода 12 одинакова. Сигналы с передающего электрода 12 наводят на съемные электроды 6-9 сигналы, фазы которых одинаковы, а амплитуды зависят от площади, перекрываемой передающим электродом 12 и каждым из электродов6-9, 1778505Сигналы со сьемных электродов 6-9, проходя соответственно через фазовращатели 14 фаза 0 ) 15 (фаза 180 О) 16 (фаза 90) и 17 (фаза 270) и сумматор 18, дают суммарный сигнал. 5Таким образом, с выхода сумматора 18 будем иметь сигнал, фаза которого изменяется линейно от 0 до 360 дважды.-при перемещении площадок передающего электрода 12 на один период относительно 10 возбуждающих электродов 2-5.Формула изобретенияЕмкостный датчик перемещений, содержащий неподвижное диэлектрическое основание, размещенные на его поверхно сти два сьемных электрода и две пары возбуждающих электродов. каждая и 3 которых выполнена в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков, а одна из них сдвинута 20 в пространстве относительно другой пар на 90 эл. град, и установленный в параллель ной плоскости с возможностью относитель но перемещения передающий электрод, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целыр повышения точности за счет уменьшенив погрешности изготовления периодически рисунков электродов, съемные электроды выполнены аналогично возбуждающим в виде разделенных синусоидальным диэлектрическим зазором периодических рисунков с тем же периодом, электроды разделены на электрически соединенные участки одинаковой длины, равной одному периоду рисунка, и взаимно чередуются по длине диэлектрического основания, а передающий электрод выполнен в виде изолироанных площадок, длина каждой из которых равна или кратна периоду рисунка возбуждающих и сьемных электродов.1778505 г.З йающцц ьпвгпрй а Составитель Г.Кузин Техред М. Моргентал орректор Т,Па Редактор З.Ходакова К Производств ательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 4181 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5