Емкостный измеритель перемещений

Емкостный измеритель перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. С целью повышения точности и уменьшения габаритов измерения в емкостном измерителе перемещений, содержащем генератор 1, емкостный дифференциальный датчик 5 перемещения, коммутатор 2 с подключенным к его управляющему входу выходом блока 18 управления, детектор 16 равновесия и компаратор 12 токов с двумя дифференциально соединенными обмотками 10 и 11, подключенными между их точкой соединения и шиной 20, последовательно соединенными обмоткой 13 смещения и обмоткой 14 с регулируемым числом витков и с подключенной к детектору 16 равновесия указательной обмоткой 15, используются две диэлектрические пластины 6 и 7 вместо трех. Это упрощает конструкцию датчика 5 и повышает его технологичность, в результате чего за счет более точного изготовления и размещения рисунка электродов снижается погрешность измерения и повышается точность, а также уменьшаются габариты. В датчике 5 потенциальный и токовый электроды имеют рисунки, расположенные в одной плоскости, которые можно выполнить с погрешностью в 4 - 5 раз меньшей, что приводит к снижению общей погрешности измерения в 2 - 3 раза. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Si)S С 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4458275/24-28, 22) 02.06.88 (46) 07.05.90. Бюл. 1 "- 17 (71) Институт электродинамики

АН УССР и Производственное объединение "Завод Арсенал (72) А.С.Левицкий, М.Н.Сурду, А.Я.Вертиполох, А.Б.Камелии, В.И.Тетера и И.Т.Титаренко (53) 621.317.39.531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1037051, кл. G 01 В 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1252653, кл; С 01 В 7/00, 1985. (54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕГ1ЕПИ11 (57) Изобретение относится к измерительной технике. С целью повышения точности и уменьшения габаритов измерения в емкостном измерителе перемещений, содержащем генератор 1, емкостный дифференциальный датчик 5 перемещения, коммутатор 2 с подключенным к его управляющему выходу бло„.,Я0„„1562676 А 1

2 ка 18 управления, детектор 16 равновесия и компаратор 12 токов с двумя дифференциально соединенными обмотками 10 и 11, подключенными между их точкой соединения и шиной 20, последовательно соединенными обмоткой 13 смещения и обмоткой 14 с регулируемым числом витков и с подключенной к детектору 16 равновесия указательной обмоткой 15, используются две диэлектрические пластины 6 и 7 вместо трех.

Это упрощает конструкцию датчика S и повышает его технологичность, в результате чего за счет более точного изготовления и размещения рисунка электродов снижается погрешность измерения и повышается точность, а

<О также уменьшаются габариты. В датчике 5 потенциальный и токовый электроды имеют рисунки, расположенные в одной плоскости, которые можно выполнять с погрешностью в 4-5 раз меньшей, что приводит к снижению Ма общей погрешности измерения в 2-3 ра- р за. 1 ил.

С5

1562676

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

Цель изобретения — повышение точ5 ности и уменьшения габаритов за счет упрощения конструкции и повышения технологичности изготовления датчика.

На чертеже представлена блок-схема емкостного измерителя перемещений.

Устройство содержит генератор коммутатор 2, секции 3 и 4 потенциального электрода емкостного дифференциального датчика 5 перемещений

9 диэлектрические пластины 6 и 7 сек- 15 ций 8. 1-8 К токового электрода, коммутатор 9, дифференциальные обмотки

10 и 11 компаратора 12 токов, обмотку

13 смещения, обмотку 14 с регулируемым числом витков, указательную об- 20 мотку 15, детектор 16 равновесия, подвижный контакт 17, блок 18 управления, секции 19. 1 и 19.2 экранирующего электрода, шину 20 нулевого потенциала. 25

Генератор 1 первым выводом подключен к шине 20, а вторым выводом через коммутатор 2 подключен к секциям 3 и

4 потенциального электрода емкостного дифференциального датчика 5 перемеще- 30 ний. Эти группы секций размещены на внутренней стороне диэлектрической пластины б, установленной с вазможностью перемещения относительно другой диэлектрической пластины 7, на внутренней стороне которой расположены секции 8.1, 8.2-8.K токового электрода, которые разбиты на четыре группы по К расположенных подряд элементов каждая. Секции 8.1, 8.28.К токового электрода электрически соединены в четыре соединения: 1-я, 3-я — (к-1)-я секций 1-й, 3-й— (m-1)-й групп (соединение I) 2-я, 4-я — К-я секции i é, 3 и — (m-1)-й 45 групп (соединение II); 1-я, З-.я .(К-1)-я секций 2-й, 4-й — m-й групп (соединение III); 2-я, 4-я — К-я секции 2-й. 4-й — m-й групп (соединение IV). Соединения; секций токового электрода подключены к коммутируемым входам коммутатора 9, к одной половине выходов которого подключены дифференциальные обмотки 10 и 11 компаратора 12 токов, а другая половина соединена с шиной 20, причем

55 если соединения I u IT подключены к дифференциальным обмоткам 10 и 11, то соединения III u TV подключены

1 к шине 20 и наоборот. Компаратор 12 токов содержит также последовательно соединенные обмотку 13 смещения и обмотку 14 с регулируемым числом витков, которые подключены между точкой соединения дифференциальных обмоток 10 и 11 и шиной 20.

Выходная указательная обмотка 15 компаратора 12 токов подключена к входу детектора 16 равновесия, выход которого связан с подвижным контактом 17 обмотки 14 компаратора токов. Переключение контактов коммутатора осуществляется с помощью блока 18 управления, подключенного к управляющим входам коммутаторов

2 и 9.

Коммутатор 2 выполнен в виде сдвоенного переключателя, подвижные контакты которого подключены к секциям потенциального электрода, а

1 неподвижные к выводам генератора 1.

Коммутатор 9 выполнен в виде счетверенного переключателя, подвижные контакты которого подключены к соединениям I-IV секций токового электрода, а неподвижные — к дифференциальным обмоткам 10 и 11 компаратора l2 токов и к шине 20, Емкостный датчик 5 перемещения содержит также секционированный экранирующий электрод, соединенный с шиной 20. Секции 19.1 и 19.2 экранирующего электрода размещены на пластине 7 между группами секции токового электрода и имеют поочередно ширину

3 1 а (секции 19. 1) и а (секции

19.. 2), где а — размер секции токового электрода.

Емкостный измеритель перемещений работает следующим образом.

С помощью коммутатора 2 напряжение генератора 1 подается на ту группу секций потенциального электрода емкостного датчика 5, которая смещена относительно линий раздела токового электрода не более, чем на 1/4 часть ее размера. В таком начальном положении (чертеж) изображена другая группа секций 4, при этом подключается с помощью того же коммутатора 2 к шине 20. Коммутатор 9 при этом подключает соединения I u II секций токового электрода к дифференциальным обмоткам 10 и 11 компаратора 12 токов, а соединения III u IV — к шине 20.

Под действием приложенного напряже25

5 156267 ния между секциями 3 потенциального электрода и соединениями Т и II токового электрода протекают токи, которые через коммутатор 9 поступают на, компаратор 12 токов. Эти токи, проте5 кая по дифференциальным обмоткам 10 и 11, создают в нем магнитный поток, вызывающий появление сигнала неравновесия в указанной обмотке 15 компараl0 тора. Под действием этого сигнала на выходе детектора 16 равновесия вырабатывается регулирующее воздействие, посредством которого обеспечивается изменение числа витков регулируемой обмотки 14 компаратора до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие— нулевой магнитный поток в компараторе 12 токов.

В положении равновесия компарато- 20 ра 12 токов справедливо следующее равенство, связывающее измеряемое перемещение Х с параметрами емкостного измерителя где С и С вЂ” емкости между соответ2 ствуюшими группами секций потенциального элек- 30 трода и соединениями секций токового; а — размер секций электродов датчика.

Когда при перемещении потенциального электрода в направлении Х включенные в данный секции 3 подойдут к следующим линиям раздела секций токового электрода на 1/4 часть их размера, то при помощи коммутатора 2 по 40 сигналу блока 18 управления к генератору 1 подключают другую группу секций 4 потенциального электрода, а к общей точке — секции 3. При этом при помощи коммутатора 9 к дифференциаль- 45 ным обмоткам 10 и 11 компаратора 12 токов подключают соединения III u IU секций токового электрода, а соединения I u II — к общей точке. При дальнейшем изменении перемещения Х, когда 50 секции 4 подойдут к следующим линиям раздела секций токового электрода на

1/4 часть их ширины, коммутатор 9 подключит соединения Т и II к дифференциальным обмоткам, а III u IV к шине

20 ° Секции 4 потенциального электрода остаются подключенными к генератору, а секции 3 — к шине 20. На следующем диапазоне к генератору 1 подключают

6 6 секции 3, а к дифференциальным обмоткам остаются подключенные соединений

III u IV. В дальнейшем этот цикл повторяется.

Таким образом, весь диапазон измеряемого перемещения, равный 2а, оказывается разделенным на четыре поддиапазона, внутри каждого из которых измерение осуществляется так, что края секций потенциального электрода не подходят к краям секций токового электрода ближе, чем на 1/4 часть их ширины. Это заметно уменьшает влияние краевого эффекта на результат измерения.

Формула и з о б р е т ения

Емкостный измеритель перемещений, содержащий генератор, емкостный дифференциальный датчик с потенциальным, токовым и экранирующим секционированными электродами, размер и расстояние в направлении перемещения .между секциями потенциального электрода равны соответственно размеру и расстоянию в направлении перемещения между секциями токового электрода, двухканальный кбммутатор, шину нулевого потенциала, подключенную к экранирующему электроду, первому входу первого канала и второму входу второго канала двухканального коммутатора, а через генератор — к второму входу первого канала и первому входу второго канала двухканального коммутатора, выходы первого и второго каналов которого подключены соответственно к четным и нечетным секциям потенциального электрода, детектор равновесия и компаратор токов с двумя дифференциально соединенными обмотками, указательной обмоткой и последовательно соединенными обмоткой смещения и обмоткой с регулируемым числом витков, подключенными между шиной нулевого потенциала и точкой соединения дифференциально соединенных обмоток, выводы указательной обмотки подключены к входам детектора равновесия, выход которого подключен к входу управления числом витков обмотки с регулируемым числом витков, блок управления, выход которого подключен к входу управления двухканального коммутатора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшс ния габаритов, в

1562676

Составитель В.Подолян

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Невкун редактор Г. Гер бер

Заказ 1053

Подписное

Тираж 504

Р

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðîä, ул. нгарина,101 измеритель введен четырехканальный коммутатор, секции токового и экра: нирующего электродов расположены на

;поверхности диэлектрической пластины, 5 с возможностью перемещения относительно которой расположена другая диэлектрическая пластина, на поверхности которой расположены секции потенциального электрода, секции токового электрода разделены на M групп по К размещенных линейно секций в каждой, : где М и К вЂ” четные числа, между груп пами секций токового электрода расположены секции экранирующего электрода, размер которых в направлении перемещения равен 3/2а после нечето ных групп и а/2 после четных групп, где а — размер в направлении перемещения секции токового электрода, не соединенные между собой выводы первой и второй дифференциально соединенных обмоток компаратора токов подключены соответственно к первому входу первого канала, второму входу третьего канала и первому вхо= ду второго канала, второму входу четвертого канала четырехканального коммутатора, другие входы которого подключены к шине нулевого потенциала, выход блока управления подключен к входу управления четырехканального коммутатора, выход первого канала которого подключен к второй, четвертой,..., К-й секции первой, третьей, (И-й)-й групп токового электрода, выход второго канала которого подключен к первой, третьей,..., (К-1)-й секции первой,.третьей,..., (М-1)-й групп токового электрода, выход третьего канала которого подключен к второй, четвертой,..., К-й секции второй, четвертой,..., M-й групп токового электрода, выход четвертого канала которого подключен к первой, третьей,..., (К-й)-й секции второй, четвертой,..., М-й групп токового электрода.