Емкостный измеритель перемещения

Емкостный измеритель перемещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность, и чувствительность и уменьшить габариты емкостных измерителей перемещеиия, выполненных с секционированными электродами. Емкостный измеритель перемещения содергжит генератор, детектор равновесия, емкостный датчик перемещений с секционированными потенциальным и токовым электродами, компаратор токов с двумя дифференциальными обмотками, подключенньми через последовательно соединеииые обмотку смещения и регулируе йую обмотку к общей точке измерителя , а также с указательной обмоткой , подключенной к детектору равновесия , и два коммутатора, один из которых включен между токовыми электродами датчика и дифференциальными обмотками компаратора токов, а другой - между генератором и секциями потенциального электрода. Секции экранирующего электрода, ширина которых равна щирине секций потенциального и токового электродов, размещены в промежутках между секциями потенциального электрода на двух сторонах плоской пластины, установленной с возможностью перемещения между двумя неподвижные пластинами, на внутренних сторонах которых размещены секции токового электрода. В процессе измерения перемещений с помощью ко)1мутаторов подается напряжение то на одну, то на другую группу секций потенциального электрода и сн1гмается сигнал то с одной, то с другой группы секций токового электрода. Этот сигнал поступает на дифференциально соединенные обмотки компаратора токов и далее - на детектор равновесия, по сигналу которого обеспечивается изменение числа витков регулируемой обмотки KoMnajJaTopa токов. Это число витков и положение коммутатора однозначно определяют величину измеряемого перемещения в диапазоне 2а, где а - ширина одной секции электродов емкостного датчика. 1 з.п. ф-лы, I ил. § (Л ю У1 ю Э5 л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„» 1252653 (д!1 .! С 01 В 7/00

gprraV,-.. э, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13 13

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3876376/25-28 (22) 29.03.85 (46) 23.08.86. Бюл. Н - 31 (71) Институт электродинамики

АН УССР и Производственное объединение "Завод Арсенал (72) Ф.Б.Гриневич, М.Г.Сурду, В.И.Бузанов и А.М.Горбань (53) 621.317.39:53).71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1037050, кл. G 01 В 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1037051, кл. G 01 В 7/00, 1980. (54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и чувствительность и уменьшить габариты емкостных измерителей перемещения, выполненных с секционированными электродами. Емкостный измеритель перемещения содержит генератор, детектор равновесия, емкостный датчик перемещений с секционированными потенциальным и токовым электродами, компаратор токов с двумя дифференциальными обмотками, подключенными через последовательно соединенные обмотку смещения и регулируейую обмотку к общей точке измерителя, а также с указательной обмоткой, подключенной к детектору равновесия, и два коммутатора, один из

1 которых включен между токовыми электродами датчика и дифференциальными обмотками компаратора токов, а дру— гой — между генератором и секциями потенциального электрода. Секции экранирующего электрода, ширина которых равна ширине секций потенциального и токового электродов, размещены в промежутках между секциями потенциального электрода на двух сторонах плоской пластины, установленной с возможностью перемещения между двумя неподвижными пластинами, на внутренних сторонах которых размещены секции токового электрода. В процессе измерения перемещений с помощью коммутаторов подается напряжение то на одну, то на другую группу секций потенциального электрода и снимается сигнал то с одной, то с другой группы секций токового электрода. Этот сигнал поступает на дифференциально соединенные обмотки компаратора токов и далее — на детектор равновесия, по сигналу которого обеспечивается изменение числа витков регулируемой обмотки компаратора токов. Это число витков и положение коммутатора однозначно определяют величину измеряемого перемещения в диапазоне 2а, где а — ширина одной секции электродов емкостно1о датчика. 1 з.п. ф-лы I HJ1 °!

2526 3

15

25

35

45

И.»обретение относится к и.»мери— гелг нои технике и пс .валяет и.»мерят?. перемещения и различных областях машиносгроения.

Цель изобретения — повьпшениг точности и чувствительности и уменьшение абс»ритон емкостнс го измерителя пареме?<?е?»ия за счет ос ??абления влияния краевых эффектан и уменьшения расстояния между потенпиальнь?м и токовым электродами емкостного датчика.

11а чертеже представле?»а принципиальная электрическая схема емк »гтного измерителя перемещения.

Устройство содержит генератор питания, один вывод которого с< единен с общей точкой измерителя, а другой — подключен через коммутатор

2 к группам секций 3 и 4 потенциаль— ного электрода емкостного дифференциального датчика 5 перемещений. Эти группы секций размещены на внешних плоскопараллельных сторонах диэлектрической пластины 6, установленной с воэможностью перемещения между двумя неподвижными параллельными пластинами 7, на внутренних сторонах которых расположены секции токового электрода, электрически соединенные через одну в две группы секций 8 и 9.

Ширина и расстояние между секциями потенциального электрода выполнены равными ширине секций такового электрода. Группы секции токового электрода подключены к коммутируемым входам коммутатора 10, к выходам которого присоединены дифс;<еренциальные обмотки ll и 12 компаратора 13 токов, содержащего также последанательно соединенные обмотку 14 смещения и обмотку 15 с регулируемым числом витков, которые подключены между точкой соединения дифференциальных обмоток 11 и 12 и общей точкой измерителя.

Выходная указательная обмотка 16 компаратора 13 токов подключена к входу детектора 17 равновесия, выход которого связан с подвижным контактом 18 регулируемой обмотки 15 компаратара токов. Переключение коммутаторов осуществляется с помощью блока 19 управления, подключенного к управляющим входам коммутатора 2 и 10. Эти коммутаторы выполнены иден тично в виде сдвоенных переключателей, поднижные контакты которых падк ?юч . ?tt l к с<:?p 3 и к диффс ре?!—

lI t,:. t?,ttt <м <?f>M<? T?, ам 1 и 1 2 кампаратар;! 3 такс<?» саатветс тt»< ?tttn.

Емкастный д,» чик 5 »?еремешения содержит также с екцианираванный .. к ранируюшии - .н к трад, со единеш»ый с общей точкой. Секции 20 экра?»ируи— щего .?лектрод» имеют ?акую же ширину, как секции 3 и 4 потенциального и сс кции 8 и 9 т<?каваго »лектродав и ра..»мещены .на пластине 6 между секциями 3 и 4 t?A1 < нциа:?ьнага электро— да. руппы секций 8 и 9 токового или

3-4 потенциальногс!»лектрода сыеще?гы одна относительно другой на полови»у ширины их с.екп?<й. В варианте исполнения («е показа?!) секции потен— пиального электрода могут быть размешены на неподнижных пластинах, а секции токового электрода — на подвижной пг?асти?ге. !.мкост??ь»?» измеритель перемещений работает с.?едующим образам.

С помощью коммутатора 2 напряжение генератора подается на ту группу секций потенциального электрода емкостного датчика 5, которая смещена относительно линии раздела секции противолежащего токового электрода це более, чем на 1/4 часть ее ширины.

Другая группа секции потенциального электрода при этом подключается с помощью того же коммутатора 2 к общей точке измерителя. Пад действием приложенного напряжения между соответствующими группами секций, например, ч и 9 токового и потенциального электродон протекают токи, которые через коммутатор 10 поступают на компара— тор 13 токов. Эти токи, протекая по дифференциальным обмоткам ) 1 и ) 2 компаратора токов, создают в нем магнитный поток, вызынающий появление сигнала неравновесия в указательной обмотке 16 компаратора. Под действием этого сигнала на выходе детектора

l7 равновесия нь?рабатывается регулирующее воздействие, посредством которого обеспечивается изменение числа виткон регулируемой обмотки 15 компаратора токов до тех пор, пока не достигнуто равновесие — нулевой магнитнь?г» поток н компараторе токов.

Б положении равновесия компаратора токов справедливо следующее равен1 2 )? Г) 3

1.

11, <, 1) <1 и W,. где W, 1О тронов датчика;

25

30 с Г I<< ) 1 (н и <),II<;II<)III((l I Г(!) и (. Г(о е II е1) ем с1 щение Х с IlараГ(етр,э

С, — С, а1

С, + С, () бM() T(3K

11 !или 21 и 1) комкомп;!ратора Гокс в; а — ширина секций .элекС и С вЂ” емко(ти жлу со(т< 3 ветствуюшими I pynnaми секций потенциального и токового .элек15 тродов .

Если измеряемое 13(p<.".-(ещение изменяется так, что нк<почс иная в д lll— ный момент группа секций потенциального электрода отклоняется от осевой линии противолежащих секций токового электрода более, чем на

+ 1/4 п(ири1111, то при помощи коммутатора 2 по сигналу блока 19 управления подключают к генсратору 1 другую группу секций ГГоте)ИГиальнс гo электрода и продолжают измерение.

При дальнейшем изменении перемеще— ния Х измерение вновь ведут по первой группе секций поте(ИГиал1,ного электрода, но с TIQMo Ulbl() комму та то— ра 10 изменяют полярность подключения дифференциальных об)(ото к компаратора 13 токов к группам секций токового электрода датчика и т.д.

Таким образом, весь диана э()н изме- З5 ряемых перемещений, pa!3)(b а, ока зывается разделенным на четыре поддиапазона, внутри каждого из которых измерение осуществляется так, что край секции потенциального электрода не кра!я секции токового электрода ближе, чем 1/4 часть их ширины. Это снижает влияние крае— вого эффекта на результат измерения.

Кроме того, поскольку расстояние !

)азор) между поверхностями токового и потенциального электрода уменьшено в несколько раз по сравГГенин) с известным емкостным измерителем, в зазоре которого размещен секционированньпГ экранирующий электрод, в предлагаемом измерителе обеспечено повьппение чувствительности и уменьшение нелинейности поля на краях поддиапазонов измерения, где она мак- симальная, а следовательно, обеспечено уменьшение соответствующей составляющей погрешности измерения

1< i <((. и(л11к о 1« l Г к()1! ра ° 1,1к1(ГГ (1б ()а <) М, Г! О В) ПП11Е ТС Я ТОЧГГО (тв II PM(l(11Ша ются габариты емкостного иэмеритP3!)3 (IЕРГ МЕI!I(IIIIII, Форм улан зобретени я

1; Емкостный измерит(ль перемеще— ния, содержащий генератор, (цин в),г вод которого соединен с обш и точкой измс рителя, емкостный диф(1)ерснциаль— ный датчик перемещения с потенциальным, секционированным, экранирующим, соел1(пенным с общей точкой, и секционир(<ванным токовым электродом,. первый коммутатор с ирис оед)шенным к его управляющему вх.)ду блоком

yrIp;III

1252653 циям токового и потенциального электродов емкостного датчика, а неподвижные — к дифференциальным обмоткам компаратора токов и к зажимам генератора соответственно.

7 8

7 8

Составитель С. Скрыпник

Редактор М.Бланар Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 4615/43 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

2. Измеритель по п. I, о т л и ч а ю шийся тем, что оба коммутатора выполнены идентично в виде сдвоенных переключателей, подвижные контакты которых подключены к сек1 !

I

13

I !