Емкостный датчик перемещений

Емкостный датчик перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и стабильности измерений линейных перемещений с помощью емкостного датчика перемещений, который состоит из двух диэлектрических пластин, установленных одна над другой. На обращенных одна к другой поверхностях пластин нанесены металлические электроды, покрытие тонкой диэлектрической пленкой и образующие между собой конденсатор. Все электроды выполнены в виде гребенок, причем у электрода неподвижной пластины ширина штырей гребенки и расстояние между штырями равны, а электрод подвижной пластины состоит из трех гребенок, первая из которых имеет ширину штырей и расстояние между штырями такие же, как и у гребенки неподвижной пластины. Ширины штырей у второй .и третьей гребенок подвижной пластины в два раза меньше, а расстояние между штырями - в три раза больше ширины одного штыря. В исходном положении подвижной пластины относительно неподвижной штыри гребенки неподвижной пластины совмещены со штырями первой гребенки подвижной пластины, границы штырей второй гребенки совпадают с левой границей штырей неподвижного электрода , а границы штырей третьей гребенки - с правой границей штырей неподвижного электрода. При перемещении пластин одна относительно другой первый электрод служит для измерения в цифровом виде величины перемещения, а второй и третий электроды служат для определения направления перемещения. 3 ил. ел С со о СА Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) -"4 ИЯ@ру g

ЙЯя ф (-...„.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918277/28 (22) 12.03.91 (46) 23.03.93. Бюл. М 11 (71) Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем при Таганрогском радиотехническом институте им. В.Д.Калмыкова (72) M.Ì.Äûìøèö, В.Г,Клиндухов и В.В,Криничный (56) Датчики систем измерений контроля и управления. Межвузовский сборник трудов

ППИ, вып. 7. — Пенза, 1987, с.71.

Авторское свидетельство СССР

N345347,,кл. G 01 В 7/08, 1970. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и стабильности измерений линейных перемещений с помощью емкостного датчика перемещений, который состоит из двух диэлектрических пластин, установленных одна над другой, На обращенных одна к другой поверхностях пластин нанесены металлические электроды, покрытие тонкой диэлектрической пленкой и образующие

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений подвижных тел в машиностроении, при создании измерительных приборов для контроля размеров, в частности, электронных цифровых штангенциркуляцией и т.п.

„,!Ж„„1803717 Al между собой конденсатор. Все электроды выполнены в виде гребенок, причем у электрода неподвижной пластины ширина штырей гребенки и расстояние между штырями равны, а электрод подвижной пластины состоит из трех гребенок, первая из которых имеет ширину штырей и расстояние между штырями такие же, как и у гребенки неподвижной пластины. Ширины штырей у второй и третьей гребенок подвижной пластины в два раза меньше, а расстояние между штырями — в три раза больше ширины одного штыря, В исходном положении подвижной пластины относительно непод-! вижной штыри гребенки неподвижной пластины совмещены со штырями первой гребенки подвижной пластины, границы штырей второй гребенки совпадают с левой границей штырей неподвижного электрода, а границы штырей третьей гребен ки — с правой границей штырей неподвижного электрода. При перемещении пластин одна относительно другой первый электрод служит для измерения в цифровом ви- а де величины перемещения, а второй и (р третий электроды служат для определения направления перемещения. 3 ил. (д

Целью изобретения является повышение точности и стабильности измерений.

На фиг.1 схематично показана конструкция датчика в сечении; на фиг,2 — то же, вид сверху; на фиг.3 — диаграмма изменения емкостей С>, С2 и Сз между первой, второй и третьей гребенками соответственно, второй пластины при перемещениях ее относи180371r тельно первой пластины в двух взаимно противоположных направле««илх.

Емкостный датчик перемещения соСтОИт ИЗ Н8ПОДВИжНОй ДИЭЛЕКтРИЧЕСКОй пластины 1, на поверхности которой сфор- 5 мировэн гребенчатый электрод 2, покрытый тонкой диэлектрической пленкой 3, Над диэлектрической плэсти««ой 1 расположена подвижная диэлектрическая пластина 4, на поверхности которой сформированы три раздельных гребенчатых электрода — первый гребенчатый электрод 5, ширина штырей и расстояние между штырями которого такие >ке, как и у электрода неподвижной пластины. У второго 6 и трет«-его 7 гребен- 15 чатых электродов ширина штырей в два раза меньше, а расстояние между штырями в три раза больше ширины одного штыря.

Сверху гребенчатые электроды подвижной пластины также покрыты тонкой ди- 20 электрической пленкой 8, Емкостный датчик перемещений работает следующим образом, При перемещении подвижной пластины 4 относительно неподвижной 1 емкости между гребенчатыми 25 электродами 2-5,2-6, и 2-7 будут изменяться, как показано кривыми С1. С и Сз соответственно на фиг.3. При полном совмещении первого гребенчатого электрода 5 подвижной пластины 4 с гребенчатым электродом 2 не- 30 подвижной пластины 1 емкость С1 между ними будет максимальной и такое положение можно принять за точку отс «ета.

При этОм емкости «3Торо«о 6 и треть8го

7 гребенчатых электродов, будут минималь- 35 ными, TGK !(ак шть«ри этих эл8ктродов н8 пересекаются со штырями электрода 2 неподвижной пластины 1. При движении вправо подвижной пластины 4 через полшага

1П Л равного ширине штыря второго 6 и третьего электродов 7, емкость С будет

Оставаться минимальной, а емкость Сз третьего электрода 7 возрастает до максимального значения. Если емкости С«, С2, Сз подключить к электронному блоку, в кото- 45 ром минимальные значения емкостей будут соответствовать уровню логического О. а максимальные значения — уровню логической 1, то как видно из диаграммы (фиг.З) при смещении вправо на полшага (1/2 А ) 50 от величины емкостей С1, С2 и Сз установится код 101, а при смещении влево на полшага (1/2 Л), установится код 110. Таким образом, благодаря гребенчатым электродам 6 и 7 по характеру следования кодов (101) или (110) определлетсл направление перемещения пл асти н ы 4.

Величина перемещенил пластины 4 относительно пластины 1 легко вычисляется по числу импульсов, соответстлу«он«их максимальному значению емкости С«. которые возникают при смещении пластин 1 через два шага, равным 2 h, .

В пределах одного шага перемещения, равного Л,, как следует из диаграммы фиг.3, емкость С1 изменяется от минимального до максимального значения, поэтому величина перемещений подвижной пластины может быть определена как в цифровом виде путем считывания числа шагов, так и измерением величины емкости С1для определения перемещения в пределах одного шаГа.

Поскольку в данном датчике перемещений возможно измерение шагов перемещений, то упрощаетсл выполнение цифровой обработки информации. Точность измерений определяется строго фиксированными размерами штырей гребенчатых электродов, при выполнении которых методами современной микроэлектронники можно достичь точности в нескольких единицах микрон.

При выполнении дополнительно измерения емкости С1 и аналоговой обработке информации точность измерений можно повысить еще в несколько рэз, Важным преимуществом данного датчика является простое определение направления перемещений при цифровой обработке информации, поступающей от второго 6 и третьего 7 гребенчатых электродов.

Формула изобретения

Емкостнь«й датчик перемещений, со- держащий две установленные с возможностью относительного перемещения диэлектрические пластины, размещенные на них гребенчатые металлические электроды и покрыва«ощую их поверхности диэлектрическу«о пленку, электрод на одной из пластин выполнен в виде непрерывной гребенки, а на второй — в виде трех гребенок, ширина штырей и расстояние между ними у одной из которых равны ширине штырей и расстоянию между ними у непрерывной гребенки, о т л и ч а «о шийся тем, что, с цель«о повышения точности и стабильности измерений, ширина штырей второй и третьей гребенок Hà второй пластине вдвое меньше ширины штырей первой гребенки, расстояние между штырями этих двух гребенок в три раза превышает ширину одного их штыря, а расстояние между тремя гребенками на второй пластине выбраны таким образом, что при совмещении в соответствующих плоскостях обеих Граней штырей первой гребенки на второй пластине с обег

18ОЗ717 ими гранями штырей непрерывной гребенки на первой пластине одноименные грани штырей непрерывной гребенки лежат в общих плоскостях с одними гранями штырей второй гребенки и с противоположными гранями штырей третьей гребенки, 1803717

Составитель С. Скрыпник

Редактор Е. Полионова Техред М. Моргентэл Корректор Л. Филь

Заказ 1047 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ф

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101