Емкостный преобразователь угла

(23) Приоритет ае делам кзабретекий и еткрыткй(54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА 1Изобретение относится к области контрольно. измерительной техники н может быть испольэо. вано для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал.Известен емкостный преобразователь угла, содержащий статорную диэлектрическую плас- тину, на которую нанесены (методом травления, напыления) рисунки двух полуколец статоров и колец токосъемников, электрически соединен. ных с входными клеммами, и роторную диэлектрическую пластину, на которой нанесены рисун. 10 ки двух симметрично расположенных роторов, переходящих в кольцевые поверхности емкостных токосъемников 111.Недостатком преобразователя, отрицательно сказывающимся на линейности выходных характеристик, является чувствительность его к пара. зитной модуляции зазора между пластинами статора и ротора, происходящей за счет возмож. ного перекоса и эксцентриситета ротора относительно статора.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный преобразо ватепь угла, содержащий два статора, каждый из которых выполнен в виде двух полых со.осных полуцилиндро 6 С-образного сечения, раз.мещенных на диэлектрических основаниях и установленных со взаимным смещением на угол/2, и ротор, выполненный в виде двух полуцилиндров Т-образного сечения, расположенныйв зазорах статоров 121,Наличие трущегося токосъема в известномпреобразователе при больших скоростяхвращения резко увеличивает шумы из-эа дребезга кон.тактов, кроме того, нарушается линейность вы.ходной характеристики, Простая замена контакт.ного токосъема на емкостный в преобразовате.ле приводит к значительному ухудшению ли.нейности выходных характеристик,Цель изобретения - повышение линейностивыходной характеристикиПреобразователь снабжен двуми дополнительнымн статорами, выполненными аналогично основным, установленными на те же основавтяи заземленнымиНа фиг, 1 изображена электрическая схемапреобразователя; на фиг. 2 - выходнье харак.теристики преобразователя; на фиг, 3 - поеоб783577 а 5 30 35 разователь с разнесенными элементами статоров, роторов и цилиндров емкостного токосъема.Преобразователь содержит источник 1 питания, трансформатор 2, подвижные кольца 3 и 4 ротора, дифференциальные конденсаторы 5, образованные поверхностями полуцилиндров 6 и 7 ротера, статоров 8 и 9 и дополнительных статсров 10 и 11, буферные усилители 12 и 13.Дополнительные статоры 10 и 11 и статоры 8, 9 преобразователя имеют одинаковую конструкцию и устанавливаются на первое диэлектри. ческое основание 14 и второе диэлектрическое основание 15 так, что каждый дополнительный статор и статор преобразователя образуют два соосных раэреэных цилиндра, Плоскости раэре. за соосных раэрезных цилиндров, установленных на первое и второе диэлектрические основачия,(Ъ (сдвинуты друг относительно друга на угол (,фНа каждом диэлектрическом основании установлены неподвижные кольца 16 и 17, образу.вшие с поверхностями подвижных колец 3 и 4ротора емкостные токосъемники. Два полуци.линдра 6 и 7 ротора имеют Т-образное сечениеи переходят в кольца токосъемников, Ротор устанавливается на диэлектрической втулке, жест.ко связанной с валом, угловое перемещениекоторого контролируется,Принцип действия преобразователя основанна изменении площади перекрытия поверхностей роторных и статорных полуциликдров,В исходном (нулевом) положении полупи.линдры 6, 7 ротора занимают в зазоре полуцили(щров статора 8 такое положение, что емкос.ти, образованные поверхностями полуцилиндров6 и 7 ротора и статора 8, равны между собой,Поскольку емкости подключены к полуобмот.кам трансформатора 2 и питаются напряжени.яыиамплитуды которых равны, а фазы противоположны то разностный ток, поступающийна вход усйлителя 12. будет равен нулю. Выходное напряжение усилителя, равное произведению разностного тока на сопротивление цепиобратной связи, также будет равно нулк(, Одно. 4кости между полуцилиндром 6 ротора и статором 9 и дополнительными статорами 10, 11,Поэтому напряжение питания, приложенноечерез подвижное кольцо 4 емкостного токось.емника к полуцилиндру 6 ротора будет равнопо амплитуде напряжению питания, приложен.ному через подвижное кольцо 3 емкостноготокосъемника к полуцилиндру 7 ротора,При отклонении полуцилиндров 6, 7 ротораот нулевого положения в ту или в иную сторону, например, по часовой стрелке на угол а,емкость между нолуцилиндром 6 ротора истаторами 8, 10 будет увеличиваться, а емкостьмежду полуцилиндром 6 ротора и статорами 9,11 будет уменьшаться, Эквивалентная емкость,равная сумме укаэанных емкостей, будет оставаться постоянной и равной значению этой емкости в исходном положении. Аналогиею бу.дет оставаться постоянной и эквивалентная ем.кость между полуцилиндром 7 ротора и стато.рами 8, 9, 10, 11,Это происходит эа счет того,что изменение емкости между полуцилиндрами67 ротора и дополнительными статорами 8, 9л (на участках от 2 до 1(/2 и отй 2 до 2 компенсируется противоположным, изменением ем.кости между лолуцилиндрами 6,7 ротора и дополнительными статорами 10 и 11, Поэтому напряже.ние питания, приложенное к полуцилиндрам 6,7 ротора, будет оставаться постоянным во всемдиапазона углов поворота, а выходное напряжение преобразователя будет изменяться линейно.пилообразно. При отсутствии дополнительныхстаторов изменение выходных напряжений пре.образователя на укаэанных выше участках пилообразной характеристики существенно отлича.лось бы от линейной зависимости,Таким образом, введение дополнительных статоров позволило расширить диапазон линейнего изменения выходных характеристик пре. образователя при использовании емкостного токосъема.временно емкость, образованная полуцилиндром6 ротора и статором 9, будет максимальная,а емкость между полуцилиндром 7 ротора истатором 9 - минимальная, поэтому разност.ный ток на входе усилителя 13, а соответствен.но, и напряжение на выходе этого усилителябудут максимальными,Изложенное выше справедливо и для емкое. тей, образованных между полуцилиндрами 6 и 7 ротора и дополнительными статорами 10, 11. Однако, токи через указанные емкости будут замыкаться на землю.Эквивалентная емкость, представляющая собой суммарную емкость между полуцилиндром 7 ротора и статором 8 и дополнительными статорами 10 и 11, будет равна эквивалентной емФормула изобретения Бмкостный преобразователь угласодержа. аюй два статора, каждый из которых выполнен в виде двух полых соосных полуцилиндров С-образного сечения, размещенных на дизлект. рических основаниях и установленных со взаим. иым смещением иа угол а 2, и ротор, выпол. неииый в виде двух полуцилиндров Т.образного сечениярасположенный в зазорах статоров, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повы шения линейности выходной характеристики, преобразователь снабжен двумя дополнительными статорами, выполненными аналогично основ.783577 ным, установленными на тех же основаниях изаземленными.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе б 1. Патент Франции 2156985, кл. 6 01 В 7/00,1963,2, Авторское свидетельство СССР Кф 598109,кл, 6 08 С 9/02, 1978 (прототип).Тира;. ИИИИ Государствеииог ао делам изобретений и 113335, Москва, Ж, Ра. Остаиитель А. К Техред Ж. Кастеле 01 комитета СССР ткоитийудскб иаб., д, ф/5 Корректор И, Коста