Индуктивно-емкостный преобразователь перемещения

Индуктивно-емкостный преобразователь перемещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить точность преобразования перемепдений в условиях значительных механических и других дестабилизирующих воздействий. Это достигается применением составного многощелевого экрана, образующего конденсаторы С4-9, и Сб-11 переменной (в функции перемещения ) и конденсаторы Сз-8 и C7-i2 постоянной емкости индуктивно-емкостного преобразователя перемещений, содержащего также несколько линейно-протяженных катушек индуктивности, соединенных с соответствующими конденсаторами параллельно. Экран состоит из двух диэлектрических относительно подвижных оснований, на внутренних взаимно обращенных поверхностях которого нанесено электропроводное покрытие с продольными и поперечными щелевыми промежутками , с помощью которых формируются экранирующие электропроводные полосы, образующие указанные конденсаторы. Катушки индуктивности выполнены линейно-протяженными вдоль соответствующих экранирующих полос и закреплены на внешней поверхности одного из оснований. Токовихревой принцип действия преобразователя и отсутствие массивных ферромагнитных деталей позволяют получить преобразователь от.-, носительно легкой конструкции и применить современную технологию напыления для получения многощелевой конструкции. 8 ил. 5 (Л o N3 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1226014 (50 4 G 01 В 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3724955/25-28 (22) 11.04.84 (46) 23.04.86. Бюл. № 15 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад. С. П. Королева (72) Ю. С. Быховский, "Л. Н. Кормушина и И. Ю. Быховский (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 769307, кл. G 01 В 7/00, 1980.

Артамонов А. Т. и др. Фазовращатель с повышенным коэффициентом электрической редукции. — Измерительная техника, 1975, № 11, с. 28 — 29. (54) ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность преобразования перемещений в условиях значительных механических и других дестабилизирующих воздействий. Это достигается применением составного многощелевого экрана, образующего конденсаторы С49, C= io и Сб-ii переменной (в функции перемещения) и конденсаторы С 8 и Су 2 постоянной емкости индуктивно-емкостного преобразователя перемещений, содержащего также несколько линейно-протяженных катушек индуктивности, соединенных с соответствующими конденсаторами параллельно. Экран состоит из двух диэлектрических относительно подвижных оснований, на внутренних взаимно обращенных поверхностях которого нанесено электропроводное покрытие с продольными и поперечными щелевыми промежутками, с помощью которых формируются экранирующие электропроводные полосы, образующие указанные конденсаторы. Катушки индуктивности выполнены линейно-протяженными вдоль соответствующих экранирующих полос и закреплены на внешней поверхности одного из оснований. Токових-. ревой принцип действия преобразователя и отсутствие массивных ферромагнитных деталей позволяют получить преобразователь относительно легкой конструкции и применить современную технологию напыления для получения многощелевой конструкции. 8 ил.

1226014

1О

20 носительной величины зазора h/а между осно- 25

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений.

Цель изобретения — повышение точности преобразования перемещений в условиях значительных механических и других дестабилизирующих воздействий.

На фиг. 1 изображен преобразователь перемещения, поперечное сечение; на фиг. 2 и 3 — продольные экранирующие полосы и щелевые промежутки на обоих основаниях экрана преобразователя; на фиг. 4 — взаимное расположение катушек индуктивности и электропроводных участков экранирующих полос на обоих основаниях экрана; на фиг. 5 и 6 — диаграммы изменения индуктивности L; катушек индуктивности и емкости С; конденсаторов, образованных соответствующими электропроводными участками экранирующих полос в функции их относительного перемещения х/а, где а — ширина полос, равная ширине щелевых промежутков в направлении контролируемого линейного перемещения х; на фиг. 7 — зависимости изменения относительных значений индуктивности AL/Lo u емкости ЛС/ЛС; преобразователя от отваниями экрана; на фиг. 8 — эквивалентная электрическая схема варианта исполнения преобразователя с пятью катушками индуктивности и пятью кондесаторами, образованными электропроводными полосами многощелевого экрана при их параллельном включении.

Индуктивно-емкостный преобразователь перемещений содержит многощелевой экран, выполненный в виде двух относительно подвижных, прямоугольных, отделенных зазором h оснований 1 и 2, выполненных из диэлектрического материала. На взаимно обращенные поверхности оснований 1 и 2 нанесено электропроводное покрытие, например из меди, разделенное продольными и поперечными щелевыми промежутками, образующими в показанном варианте исполнения индуктивно-емкостного преобразователя пять продольных экранирующих полос 3 — 7 на одном из оснований 1 и пять продольных экранирующих полос 8 — 12 на другом основании 2 экрана. В этом варианте исполнения преобразователь содержит также пять катушек 13 — 17 индуктивности, закрепленных на внешней поверхности одного из оснований (здесь — основание 2) и выполненных линейно-протяженными вдоль соответствующих продольных экранирующих полос.

Крайние экранирующие полосы 3 и 7 и 8 и 12 на обоих основаниях выполнены сплошными и отличающимися по ширине b в 2 раза. Внутрилежащие продольные экранирующие полосы имеют в поперечном направлении тот же размер b и разделены поперечными щеле30

4О

55 выми промежутками на электропроводные участки, ширина а которых в направлении контролируемого перемещения х одинакова и равна ширине поперечных щелевых промежутков. Угол а наклона поперечных щелевых промежутков на основании 1 экрана отличается от угла р наклона поперечных щелевых промежутков на основании 2 относительно направления контролируемого перемещения х, так что эти щелевые промежутки расположены одни относитеельно других под острым углом (фиг. 4). Все электропроводные участки каждой продольной экранирующей полосы соединены между собой на каждом из оснований экрана последовательно вдоль направления перемещения х и образуют с противолежащими участками экранирующих полос другого основания конденсаторы С4-9, С 5-10 и C6 переменной емкости, величина которых периодически изменяется в зависимости от площади перекрытия этих участков при перемещении основания 1 относительно основания 2 экрана. Крайние продольные полосы на обоих основаниях образуют конденсаторы C и С7-t9 постоянной емкости, не зависящей от перемещения х. Каждый из этих конденсаторов постоянной и переменной емкости, образованных соответствующими электропроводными участками составного многощелевого экрана, соединены параллельно с соответствующей одной из катушек 13 — 17 индуктивности (фиг. 8) и подключены к высокочастотному источнику питания переменного тока (1 — 5 МГц).

Преобразователь работает следующим образом.

Индуктивность каждой из катушек 13 — 17 зависит от собственной индуктивности Lo u индуктивности, вносимой составным многощелевым экраном, расположенным вблизи этой катушки. Значение вносимой индуктивности Л! для каждой катушки определяется суммарной площадью электропроводящих участков экранирующих полос, нанесенных на основаниях 1 и 2 экрана в зоне их взаимодействия с катушкой. Суммарная площадь электропроводящих участков экранирующих полос для каждой катушки 13—

17 индуктивности имеет свое значение. При перемещении подвижного основания 1 вдоль направления перемещеения х относительно основания 2 площадь экранирующих полос под катушками 13 и 17 остается неизменной, а под катушками 15 — 16 изменяется по периодическому закону, близкому к треугольному со сдвигом фазы на 120 (фиг. 5) .

Величина емкости конденсаторов, образованных электропроводящими участками экранирующих продольных полос 3 и 8, 4 и

9, 5 и 10, 6 и 11, 7 и 12, также зависит от взаимного расположения оснований 1 и 2. При перемещении основания 1 вдоль направления перемещения х относительно основания 2 значение емкости между поло1226014

Формула изобретения

55 сами 3 и 8, 7 и 12 остается неизменным, а значения емкости между полосами 4 и 9, 5 и 10, 6 и 11 изменяются периодически по закону, аналогичному закону изменения индуктивности катушек 14 — 16 (фиг. 6). Характерно, что для каждой пары продольных экранирующих полос, например 4 и 9, имеет место синфазное изменение емкости и индуктивности соответствующей катушки при относительном перемещении x/а.

Таким образом, максимальное значение индуктивности 1 4 катушки 14 и емкости конденсатора С, образованного продольными экранирующими полосами 4 и 9, имеют место при одинаковых значениях x/а. На стабильность зависимостей индуктивности и емкости от перемещения существенное влияние оказывает. стабильность зазора h между основаниями 1 и 2 (фиг. 7), где величина собственной индуктивности обозначена 1 о, максимальное значение вносимой индуктивности AL, максимальное значение изменения емкости обозначено ЛС, а максимальное значение изменения емкости при минимальном зазоре h между основаниями 1 и 2 обозначено ЛС.-«.. В данном преобразователе перемещений для подавления влияния нестабильности зазора h используются крайние катушки 13 и 17 индуктивности и конденсаторы Сз р и C i, образованные крайними продольными экранирующими полосами 3 и 8, 7 и 12. Значения этих индуктивностей зависят только от величины зазора h и других мешающих факторов и не зависят от перемещений х. Значения индуктивности катушек 13 и 17 соответствуют минимальному значению индуктивностей катушек 14 — 16 при параллельном расположении оснований 1 и 2. В случае непараллельного расположения оснований 1 и 2 возможно определить минимальные значения индуктивностей 14 — 16, так как они связаны со значениями индуктивностей катушек 13 и 17.

Значения емкостей, образованных продольными экранирующими полосами 3 и 8, 7 и 12, соответствуют среднему значению емкостей, образованных продольными экранирующими полосами 4 и 9, 5 и 10, 6 и 11 при перемещении основания 1 вдоль направления перемещения х.

Таким образом, в рассмотренном варианте исполнения преобразователя перемещений изменяются десять параметров: пять значений индуктьвности и пять значений емкости. Три индуктивности и три емкости изменяются с различными фазами при относительных перемещениях оснований экрана, а две индуктивности и две емкости зависят только от мешающих факторов и главного из них — зазора h, что позволяет скорректировать соответствующую погрешность измерения перемещений.

Синфазное изменение индуктивностей и емкостей преобразователя перемещений поз15

35 воляет увеличить чувствительность и улучшить соотношение сигнал-помеха. Так, например, при параллельном включении индуктивностей и емкостей (фиг. 8) девиация резонансных частот указанных контуров увеличивается и позволяет с большей точностью преобразовать перемещения вдоль направления перемещения х и с большей точностью корректировать мешающие воздействия (изменения зазора h) .

Применение линейно-протяженных катушек индуктивности, взаимодействующих одновременно с большим количеством электропроводящих элементов, позволяет уменьшить погрешность преобразователя перемещений, обусловленную неточностью изготовления отдельных продольных и поперечных щелей за счет интегрального эффекта.

Наличие нескольких, смещенных по поверхности неподвижного основания 2 катушек индуктивности позволяет получить одновременно несколько значений индуктивностей эквивалентных смещению Ьх„= Ндсхи Лх,=

=2dtga, где 4 — шаг продольных экранирующих полос в поперечном направлении (фиг. 2), а использование нескольких конденсаторов — несколько значений емкостей, эквивалентных тем же смещениям. Это позволяет определить чувствительность преобразователя к перемещению х при различных мешающих воздействиях, влияющих на величину индуктивности и емкости, но не изменяющих геометрию многощелевых экранов, а также учесть влияние мешающих факторов на величину зазора h между основаниями 1 и 2 многощелевых электромагнитных экранов.

Индуктивно-емкостный преобразователь перемещения, содержащий установленные с возможностью относительного перемещения многощелевой экран и расположенные по одну сторону от него катушки индуктивности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, многощелевой экран выполнен в виде двух относительно подвижных прямоугольных, отделенных зазором оснований из диэлектрического материала с нанесенным на их взаимно обращенных поверхностях электропроводным покрытием, разделенным щелевыми промежутками, одни из которых выполнены на обоих основаниях вдоль направления их относительного перемещения, образуя продольные экранирующие полосы, а другие — поперек относительного перемещения, разделяя продольные экранирующие полосы, за исключением двух краевых полос, на отдельные электропроводные участки, соединенные последовательно в направлении относительного перемещения оснований, поперечные щелевые

1226014

4Х1

ЛХг промежутки на одном основании расположены под острым углом к поперечным щелевым промежуткам на другом основании, а катушки индуктивности закреплены на внешней поверхности одного из оснований и выполнены линейно-протяженными вдоль соответствующих продольных экранирующих полос.

12260!4

15 15 19

Lrra c

L num

Фиг. 5

Спанс

Crrue

2 3

Фиг. б

1226014 С аЬ

01 02

Фиг. 7

Составитель С. Скрипник

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, >K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Тупица

Заказ 1978/26