CN2581941Y - 差动电容式角度传感器 - Google Patents

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Abstract

一种线性度好、精密度好、抗电磁干扰能力强、温漂小、可靠性高的差动电容式角度传感器，它有一个机壳，其在机壳的中部上、下位置设置有轴承，通过轴承安装有转轴，在转轴上连接有若干个以转轴为中心且横向或纵向分层布置的动极板，在机体底部固定有绝缘垫板，在绝缘垫板上固定有若干个与动极板对应的静极板，所说的静极板由两组彼此交错相隔的静极板组构成，通过每组静极板组分别引出正、负极引线，所说的动极板通过与转轴电连接的机壳接地。

Description

差动电容式角度传感器
技术领域
本实用新型涉及一种用于角度测量的差动电容式角度传感器。
背景技术
现有的角度测量传感器为旋转变压器，它主要通过变压器耦合级数与改变的角度成正比的关系来测量角度，通过调制解调输出相应的电压信号。这种测量装置存在的主要问题是：一、由于采用绕组形式，对电磁干扰非常敏感，即使屏蔽也无法抗雷击和其他强电磁干扰，尤其应用于仪表领域，不仅会带来测量误差，严重的还会将绕组感应的瞬间电压引入DOS信息处理系统，摧毁计算机和I/O设备。二、绕组输出的信号受温度影响大，存在很大的温漂现象，需要复杂的温度补偿方案来解决。三、由于角度的改变不仅改变绕组的偶合面积，还改变偶合间距，所以，存在很大的测量非线性，需要计算机进行非线性处理。
现有的差动电容式传感器为变间距式，只能测量直线位移，由于电容量与间距成反比的原理，测量结果存在非线性。而且只能测量微小直线位移，对于角度无法测量。
发明内容
本实用新型的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种线性度好、精密度好、抗电磁干扰能力强、温漂小、可靠性高的差动电容式角度传感器。
本实用新型是这样实现的：它有一个机壳，其特殊之处是在机壳的中部上、下位置设置有轴承，通过轴承安装有转轴，在转轴上连接有若干个以转轴为中心且横向或纵向分层布置的动极板，在机体底部固定有绝缘垫板，在绝缘垫板上固定有若干个与动极板对应的静极板，所说的静极板由两组彼此交错相隔的静极板组构成，通过每组静极板组分别引出正、负极引线，所说的动极板通过与转轴电连接的机壳接地。
本实用新型由于采用介质为空气的旋转差动电容，通过变面积的原理将角度变化量转换成电容的变化量，由于面积的改变正比于电容的变化量，所以该差动电容式角度传感器的线性非常好，理想线性误差为零。由于电容为转换变量，所以抗电磁干扰能力强，温漂小。这种传感器的引入，在仪表测量上对后级电路性能要求小，转换系数大，从原理上克服了以往传感器的主要缺陷，提高了测量的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图(极板纵向布置)；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本实用新型的结构示意图(极板横向布置)；
图4是图3的B-B剖视图；
图5是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
实施例1：
如图1、图2和图5所示，本实用新型有一个金属外壳2，在外壳2的上、下端口通过螺钉安装有上盖6、下盖1，外壳2、上盖6和下盖1构成机壳，所说的上盖6、下盖1中部分别有一个阶梯状安装口6A、1A，在安装口6A、1A处放置有上、下轴承7、11，在安装口6A、1A处安装有阶梯状转轴8，在转轴8上连接有若干个以转轴8为中心且纵向分层布置的动极板5，在下盖1上通过螺钉安装有绝缘垫板3，所说的绝缘垫板3上通过螺钉安装有若干个与动极板5对应的静极板4，所说的静极板4的底部为连板4`，静极板4由两组彼此交错相隔的静极板组构成，其中一个静极板组通过内连板12彼此相连，另一个静极板组通过外连板13彼此相连，在下盖1上还有电极引出孔1B，通过螺钉9分别引出与二组静极板4相连的正、负电极引线10、14，通过螺钉引出与外壳2、转轴9电连接的接地端。其中一个静极板组与动极板5构成电容C1、动极板5与另一个静极板组构成电容C2，二个电容C1、C2相串联。
实施例2：
如图3、图4和图5所示，本实用新型有一个金属外壳2，在外壳2的上、下端口通过螺钉安装有上盖6、下盖1，外壳2、上盖6和下盖1构成机壳，所说的上盖6、下盖1中部分别有一个阶梯状安装口6A、1A，在安装口6A、1A处放置有上、下轴承7、11，在安装口6A、1A处安装有阶梯状转轴8，在转轴8上连接有若干个以转轴8为中心且横向分层布置的动极板5，在下盖1上通过螺钉安装有绝缘垫板3，所说的绝缘垫板3上通过螺钉安装有若干个与动极板5对应的静极板4，所说的静极板4的侧缘为连板4`，静极板4由两组彼此交错相隔的静极板组构成，其中一个静极板组通过内连板12彼此相连，另一个静极板组通过外连板13彼此相连，在下盖1上还有电极引出孔1B，通过螺钉9分别引出与二组静极板相连的正、负电极引线10、14，通过螺钉引出与外壳2、转轴9电连接的接地端。其中一个静极板组与动极板5构成电容C1、动极板5与另一个静极板组5构成电容C2，二个电容C1、C2相串联。
在实际使用时，将转轴8与驱动装置相连，通过转轴8旋转，使动极板5与对应的静极板4之间的极板面积改变，通过调制解调器，测得其仅与角度有关的差动电容变化量，滤掉其它的共膜干扰带来的干扰变化量，即可得出角度容量的精密线性关系。

Claims (1)

1、一种差动电容式角度传感器，包括机壳，其特征是在机壳的中部上、下位置设置有轴承，通过轴承安装有转轴，在转轴上连接有若干个以转轴为中心且横向或纵向分层布置的动极板，在机体底部固定有绝缘垫板，在绝缘垫板上固定有若干个与动极板对应的静极板，所说的静极板由两组彼此交错相隔的静极板组构成，通过每组静极板组分别引出正、负极引线，所说的动极板通过与转轴电连接的机壳接地。
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