Емкостной датчик перемещений

Емкостной датчик перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК nEPEMEUlEНИЙ , содержащий установленные соосно статор и ротор, выполненный в виде токопроводящего штока, и блок обработки сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, на токопроводящий шток ротора нанесена кольцевая проточка, статор выполнен в виде трех концентрически расположенных полых цилиндров из диэлектрика с малым термическим коэффициентом, на внешней поверхности внутреннего цилиндра размещены два токопроводящих пояса , каждый из которых охватывает шток и часть проточки, на внешней поверхности среднего цилиндра симмет- . рично размещены три токопроводящих пояса с выводами таким образом, что средний пояс охватывает равные части токопроводящих поясов внутреннего цилиндра, на внешней поверхности наружного цилиндра и на торцах всех цилиндров размещен токопроводящий экран, a блок обработки сигнала выполнен в виде двух последовательно соединенных операционных усилителей , выходы которых подключены к крайним токопроводящим поясам среднего цилиндра, генератора, выход которого подключен к входу первого g операционного усилителя, переменно (Л го резистора, крайние выводы которого подключены к выходам генератора и первого операционного усилителя , a средний вывод соединен с входами операционных усилителей, измерительного усилителя, вход которого подключен к среднему токопроводяо со щему поясу среднего цилиндра, усилительно-детектирующего блока, вхо01 ды которого подключены к выходам ге4 нератора и измерительного усилителя, О СО и регистратора, включенного на выходе усилительно-детектирующег.о блока.

„„SU„„1035409 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3m С 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3422829/18-28

{22) 09,04."2 (46) 15.08.83. Бюл. М 30 (72) Л.П.Ульянов (71) Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения, научно-технического объединения

AH СССР

{53) 621,317,39:531.717(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 3228520/28, . G 0l В 7/00, 25.06.81.

2. Патент Великобритании и 1274856, кл. С l И, 1971 (прототип). (54)(57) ЕИКОСТНОЙ ПЯТЧИК llEРЕИЕЩЕНИИ, содержащий установленные соосно статор и ротор, выполненный в виде токопроводящего штока, и блок обработки сигнала, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, на токопроводящий шток ротора нанесена кольце" вая проточка, статор выполнен в виде трех концентрически расположенных полых цилиндров из диэлектрика с малым термическим коэ ициентом, на внешней поверхности внутреннего цилиндра размещены два токопроводящих no." яса, каждый из которых охватывает шток и часть проточки, на внешней поверхности среднего цилиндра симметрично размещены три токопроводящих пояса с выводами таким образом, что средний пояс охватывает равные части токопроводящих поясов внутреннего цилиндра, на внешней nosepxности наружного цилиндра и на торцах всех цилиндров размещен тонопроводя" щий экран, а блок обработки сигнала выполнен в виде двух последовательно соединенных операционных усилителей, выходы которых подключены к крайним токопроводящим поясам среднего цилиндра, генератора, выход которого подключен к входу первого а операционного усилителя, переменно- Е го резистора, крайние выводы которого подключены к выходам генератора и первого операционного усилите- - С ля, а средний вывод соединен с входами операционных усилителей, измери- с

Р тельного усилителя, вход которого подключен к среднему токопроводяФ еи щему поясу среднего цилиндра, усилительно-детектирующего блока, вхо-, ды которого подключены к выходам ге- СЛ нератора и измерительного усилителя, «ДЬ и регистратора, включенного на выхо- („,, ) де усилительно-детектирующего блока. Я,) 5409

40

1 10

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в устройствах для измерения перемещений и деформаций.

Известен емкостной датчик перемещений, содержащий установленные соосно статор и ротор, выполненный из диэлектрика с малым термическим коэффициентом 1 ).

Недостаток известного устройства - сложность изготовления ротора из материалов типа кварца.

Наиболее олизким к предлагаемому является емкостной датчик перемещений, содержащий установленные соосно статор и ротор, выполненный в виде токопроводящего штока, и блок обработки сигнала (2 )., Недостаток устройства - невысокая точность измерения, Цель изобретения - повь .шение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в емкостном датчике перемещений, содержащем установленные соосно статор и ротор„ выполненный в виде токопроводящего штока„ и олок обработки сигнала, на токопроводящий шток ротора нанесена кольцевая проточка, статор выпопнен в виде трех концентрически расположенных полых цилиндров из диэлектрика с малым термическим коэффициентом, на внешней поверх" ности,"-нутреннего цилиндра размещены два токопроводящих пояса, каждый из которых охватывает шток и часть проточки„. на внешней поверхности сред него цилиндра симметрично размещены три токопроводящих пояса с выводами таким образом, что средний пояс охватывает равные части токопроводящих поясов внутреннего цилиндра, на внешней поверхности наружного цил..ндра и на торцах всех цилиндров размещен токопроводящий экран, а блок обработки сигнала выполнен в влде двух последовательно соединенных операционных усилителей, выходы которых подключены к крайним токопроводящим поясам среднего цилиндра, генератора, выход которого подключен к входу первого операционного усилителя, переменного резистора, крайние выводы ко-:орого подключены к выходам генератора и первого операциаы о -= усилителя, а средний вывод соединен с входами операционных усилителей, измерительного усилителя, вход ко-орого подключен к среднему

t5

У

55 токопроводящему поясу среднего цилиндра, усилительно-детектирующего блока, входы которого подключены к выходам генератора и измерительного усилителя, и регистратора, включенного на выходе усилительно-детектирующего блока.

На фиг, 1 приведено конструктивное выполнение предлагаемого емкостного датчика; на фиг. 2 — функциональная схема, Емкостной датчик содержит ротор в виде токопроводящего штока 1 с кольцевой проточкой 2, статор в ви- де трех концентрически расположенных цилиндров 3-5, два токопроводящих пояса 6 и 7 внутреннего цилиндра 3, три токопроводящих пояса

8-10 среднего цилиндра 4 с выводами 11 и экран 12, размещенный на внешней стороне внешнего цилиндра 5 и на торцах цилиндров 3-5.

Ротор и токопроводящие пояса

6 и 7 образуют переменные конденсаторы 13 и 14 (фиг„ 2). Токопроводящий пояс 9 образует с поясами 6 и конденсаторы 15 и 16 постоянной емкости, а пояса 6 и 8 и 7 и 10 соответственно конденсаторы 17 и 18, Блок обработки сигнала содержит первый 19 и второй 20 операционные усилители 19 и 20, генератор 21, подключенный к входу усилителя 19, переменный резистор 22, измерительный усилитель 23, усилительно-детектирующий блок 24, подключенный к выходам генератора 21 и усилителя 23, и регистратор 25, включенный на выходе блока 24.

Устройство работает следующим образом, Измеряемое перемещение штока ротора вызывает изменение емкостей конденсаторов 13 и 14 противоположного знака. Конденсаторы 17 и 13 и соответственно 18 и 14 являются делитепями выходных напряжений операционных усилителей 20 и 19, Так как напряжения на операционных усилителях 19 и 20 противофазны то и напряжения относительно корпуса на конденсаторах 14 и 13 также противофазны. Эти напряжения прикладываются соответственно к конденсаторам

16 и 15, через которые протекают противофазные токи, которые суммируются на входе измерительного усилителя 23. Алгебраическая сумма этих токов пропорциональна разности их

f0

Тираж Ь02 Подписное аказ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1035409 4 модулей и выходному напряжению измери- тирующий блок 24 поступает на ретельного усилителя 23, Начало отсче- гистратор 25. Конструкция и схема та устанавливается с помощью резис- включения емкостного датчика переметора 22. Вследствие того, что мо- щений такова, что монтажные емкости дуль каждого иэ этих токов пропор- 5 не оказывают влияния на характерисционален напряжению на конденсато- тики датчика, так как они шунтироварах 14 и 13, алгебраическая сумма ны низкоомными выходными сопротивих пропорциональна разности напря- лениями операционных усилителей 19 жений на конденсаторах 14 и 13, ко- и 20 и входным сопротивлением торая, в свою очередь, пропорциональ- >< измеРительного усилителя 23, Стана перемещению штока 1, Таким об- . бильность емкости конденсаторов разом, напряжение на выходе изме- 13 - 18 обеспечивается выбором матерительного усилителя 23 пропорцио- Риала цилиндров 3-5. нально перемещению штока 1„ Это на- Изобретение позволяет повысить пряжение через усилительно-детек- точность измерения перемещений. с