ITMI940774A1

ITMI940774A1 - Sensore di angolo di rotazione del tipo a capacita'

Info

Publication number: ITMI940774A1
Application number: IT000774A
Authority: IT
Inventors: Motohiro Kinoshita; Fumitoshi Masuda; Hiromu Okunishi; Masanori Oshima; Kiminori Yamauchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1995-10-21
Also published as: DE4414529C2; DE4414529A1; IT1270048B; US5657006A; ITMI940774A0

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

"SENSORE DI ANGOLO DI ROTAZIONE DEL TIPO A CAPACITÀ"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sensore di angolo di rotazione il quale rivela un angolo di rotazione per mezzo di variazioni di capacità elettrostatica.

La Fig. 7 illustra un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità 1, il quale è di interesse per la presente invenzione. Questo sensore di angolo di rotazione 1 è descritto nel modello di utilità giapponese pubblicato n. 55-88109 (1980).

Questo sensore 1 comprende una carcassa 2 costituita di un metallo. La carcassa 2 contiene un albero 5 girevole grazie a cuscinetti 3 e 4. Almeno una parte dell'albero 5 che è posizionato nella carcassa 2 è costituito di un metallo il quale sarà isolato elettricamente rispetto alla carcassa 2.

La carcassa 2 è provvista al suo interno di una pluralità di elettrodi fissi 6 e di

ÌX) una pluralità di elettrodi rotanti 7 i quali sono posizionati tra gli elettrodi fissi 6. Gli elettrodi rotanti 7 sono montati sull'albero 5. L'albero 5 è in contatto strisciante con un collettore 8, consistente in un filo armonico, per esempio, il quale è connesso elettricamente con un terminale esterno 9. Il terminale esterno 9 passa attraverso la carcassa 2 per via di una fodera isolante 10. La fodera isolante 10 è anche adattata a trattenere il collettore 8.

D'altra parte, gli elettrodi fissi 6 sono connessi elettricamente ad un altro terminale esterno 11. 11 terminale esterno 1 1 passa attraverso la carcassa 2 per via di un'altra fodera isolante 12. La fodera isolante 12 è anche adattata a trattenere gli elettrodi fissi 6.

I profili degli elettrodi fissi 6 e degli elettrodi rotanti 7 sono scelti in modo che le aree sovrapposte degli stessi siano variate con variazioni dell'angolo di rotazione dell’albero 5. L'albero 5 è ruotato in risposta ad un angolo di rotazione da essere rivelato. Di conseguenza, le aree sovrapposte degli elettrodi fissi e rotanti 6 e 7 sono variate corrispondentemente all'angolo di rotazione da essere rivelato, così che una capacità elettrostatica che è formata dagli elettrodi fissi e rotanti 6 e 7 è variata in risposta a ciò. Questa capacità elettrostatica viene derivata dai terminali esterni 9 e 11. Di conseguenza, è possibile riconoscere l'angolo di rotazione da essere rivelato tramite una variazione della capacità elettrostatica.

Nel sensore 1 sopra menzionato, comunque, i percorsi conduttivi che connettono gli elettrodi rotanti 7 con il terminale esterno 9 includono una parte del collettore 8, il quale è in contatto strisciante con l'albero 5, e quindi le proprietà elettriche e la vita di questo sensore 1 dipendono dallo stato del collettore 8 il quale è in contatto strisciante con l'albero 5 e dalla vita del collettore 8 stesso. Di conseguenza, questo sensore 1 ha affidabilità e durata insufficienti.

D'altra parte, le Figg. 8A e 8B illustrano gli elementi principali che sono inclusi in un altro tipo di sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità il quale è di interesse per la presente invenzione. Questo sensore di angolo di rotazione è descritto nel brevetto giapponese pubblicato n. 4-172218 (1992).

Come illustrato nelle Figg. 8 A e 8B, questo sensore comprende primi e secondi elettrodi fissi 13 e 14 i quali sono opposti uno all'altro, ed un piatto rotante 15 consistente di una sostanza ferroelettrica la quale è inserita tra gli elettrodi fìssi 13 e 14. Il primo elettrodo fìsso 13 ha un profilo circolare, mentre il secondo elettrodo fisso 14 è separato in primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati 16 e 17 aventi profili semicircolari rispettivamente. Il piatto rotante 15, il quale ha la forma di un semicerchio, è montato su di un albero 18 supportato in modo girevole. Primi, secondi e terzi terminali esterni 19, 20 e 21 sono connessi elettricamente al primo elettrodo fìsso 13, al primo elemento costituente un elettrodo separato 16 ed al secondo elemento costituente un elettrodo separato 17 rispettivamente.

In questo sensore, l'albero 18 viene ruotato corrispondentemente ad un angolo di rotazione da essere rivelato. In risposta a questa rotazione dell'albero 18, il piatto rotante 15 viene ruotato in modo che una capacità elettrostatica la quale è formata tra il primo elettrodo fisso 13 ed il primo elemento costituente un elettrodo separato 16 e quella formata tra il primo elettrodo fìsso 13 e il secondo elemento costituente un elettrodo separato 17 sono variate differenzialmente e queste capacità elettrostatiche variate differenzialmente vengono derivate dal primo e secondo terminale esterno 19 e 20 e dal primo e terzo terminale esterno 19 e 21 rispettivamente.

Il sensore sopra menzionato risolve il problema incontrato nel sensore 1 illustrato nella Fig. 7, vale a dire, il problema che le proprietà elettriche e la vita del sensore dipendono dallo stato del contatto strisciante e dalla vita della parte a contatto strisciante, perché non è prevista nessuna parte a contatto strisciante nel percorsi conduttivi atti a derivare le capacità elettrostatiche. Comunque, il sensore illustrato nelle Figg. 8A e 8B ha il seguente problema:

la capacità elettrostatica che è formata dal primo elettrodo fisso 13 e dal primo elemento costituente un elettrodo separato 16 o dal primo elettrodo fisso 13 e dal secondo elemento costituente un elettrodo separato 17 è massimizzata quando il piatto rotante 15 si sovrappone completamente al primo o al secondo elemento costituente un elettrodo fisso 16 o 17. Assumendo che il piatto rotante 15 sia posizionato al centro dello spazio tra il primo ed il secondo elettrodo fisso 13 e 14, la capacità elettrostatica massima CMAX è espressa come segue:

. · · (1)

dove D rappresenta lo spazio tra il primo ed il secondo elettrodo fisso 13 e 14, T rappresenta lo spessore del piatto rotante 15, S rappresenta l'area affacciata del primo elettrodo fisso 13 e del primo o secondo membro costituente un elettrodo separato fisso 16 o 17, ε0 rappresenta la costante dielettrica di un vuoto, 85 rappresenta la costante dielettrica relativa del piatto rotante 15.

D'altra parte, la capacità elettrostatica che è formata dal primo elettrodo fisso 13 e dal primo elemento costituente un elettrodo separato fisso 16 è minimizzata quando nessun piatto rotante 15 è provvisto fra di essi. Similmente la capacità elettrostatica che è formata dal primo elettrodo fisso 13 e dal secondo elemento costituente un elettrodo separato fisso 17 è anche minimizzata quando nessun piatto rotante 15 è provvisto tra di essi. Una tale capacità elettrostatica minima CMIN è espressa come segue:

(2)

Quindi, la differenza AC tra i valori massimi e minimi CMAX e CMIN è espressa come segue:

. . . (3)

Dall'equazione (3), si capisce come sia possibile aumentare la differenza AC quando Io spazio (D - T)/2 tra il piatto rotante 15 ed il primo o il secondo elettrodo fisso 13 o 14 viene ridotto. In questo caso, il piatto rotante 15 deve essere posizionato al centro dello spazio D tra il primo ed il secondo elettrodo fisso 13 e 14, come descritto precedentemente. Mentre questa condizione è soddisfatta, comunque, la riduzione del sopra menzionato spazio (D - T)/2 è limitata. In relazione a ciò, il brevetto giapponese pubblicato n. 4-172218 (1992) non fornisce mezzi per la regolazione del piatto rotante 15 allo scopo di posizionare lo stesso al centro dello spazio D tra il primo ed il secondo elettrodo fisso 13 e 14.

Dall'equazione (3), si capisce anche come sia possibile aumentare la differenza AC quando viene aumentata l'area S affacciata. Se l'area S affacciata viene aumentata, comunque, il sensore nel suo complesso viene indesideratamente aumentato di dimensioni. Di conseguenza, questo dispositivo non può essere impiegato semplicemente. Inoltre, mentre è inibito un sostanziale aumento della capacità elettrostatica minima, l'aumento dell'area S affacciata è limitato, perché la capacità elettrostatica minima è influenzata dall'area S dell'elettrodo fisso 13 e dell'elemento costituente un elettrodo separato 16 o 17 così come dallo spazio D tra di essi.

Mentre è possibile aumentare la differenza AC tra le capacità elettrostatiche massima e minima riducendo lo spazio (D - T)/2 tra il piatto rotante 15 ed il primo o secondo elettrodo fisso 13 e 14 oppure aumentando l’area S affacciata del primo elettrodo fìsso 13 e del primo o secondo membro costituente un elettrodo separato fisso 16 o 17 nel sensore illustrato nelle Figg. 8A e 8B come precedentemente descritto, l'aumento della differenza AC è limitato in ciascuno dei casi. Quindi, è impossibile aumentare considerevolmente la sensibilità di rivelamento dell'angolo di rotazione di questo sensore.

Conformemente, uno scopo della presente invenzione è fornire un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità che non abbia parti a contatto strisciante nei percorsi conduttivi per derivare capacità elettrostatiche, il quale possa aumentare un campo variabile delle capacità elettrostatiche.

Il sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità secondo la presente invenzione comprende una pluralità di mezzi costituenti elettrodi fissi i quali sono disposti parallelamente uno all'altro ad una distanza predeterminata, un mezzo costituente un elettrodo fisso a forma di piatto il quale è disposto tra gli elementi costituenti elettrodi fissi e parallelamente agli stessi in condizione di isolamento elettrico rispetto ai mezzi costituenti elettrodi fissi, un albero che supporta i mezzi costituenti l'elettrodo mobile per ruotare lo stesso- rispetto ai mezzi costituenti gli elettrodi fissi rispetto ad un asse centrale il quale è perpendicolare ad una superficie di piatto dei mezzi costituenti l'elettrodo mobile, ed un primo ed un secondo terminale esterno. Ciascuno dei mezzi costituenti gli elettrodi fissi comprende primi e secondi membri costituenti elettrodi separati fìssi i quali sono separati in modo che non vi sia conduzione fra di essi. Il mezzo costituente l'elettrodo mobile comprende primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati mobili i quali sono separati in modo che non vi sia conduzione tra di essi. Questo sensore inoltre comprende primi mezzi conduttivi per connettere elettricamente i primi elementi costituenti elettrodi separati fissi uno con l'altro e con il primo terminale esterno, e secondi mezzi conduttivi per connettere elettricamente i secondi elementi costituenti elettrodi separati fissi tra di loro e con il secondo terminale esterno.

Secondo la presente invenzione, come sopra descritto, il primo ed il secondo terminale sono connessi elettricamente con i primi e i secondi elementi costituenti elettrodi separati fissi provvisti sui lati fissi rispettivamente, mentre non è necessario provvedere i primi e secondi mezzi conduttivi, implementando tale connessione elettrica con parti a contatto strisciante. Di conseguenza, è possibile stabilizzare le proprietà elettriche del sensore ed aumentare la sua vita.

Secondo la presente invenzione, inoltre, i mezzi costituenti gli elettrodi fissi ed i mezzi costituenti gli elettrodi mobili comprendono i primi e secondi elementi costituenti gli elettrodi separati fissi ed i primi e secondi elementi costituenti gli elettrodi separati mobili, i quali sono separati in modo che non vi sia conduzione tra uno e l'altro, rispettivamente. In breve, la massima capacità elettrostatica provvista da questo sensore è determinata dalle aree affacciate degli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi e mobili. Quindi, è possibile aumentare la massima capacità elettrostatica aumentando le aree affacciate. D'altra parte, la capacità elettrostatica minima fornita da questo sensore è difficilmente influenzata dalle sopra menzionate aree affacciate. Quindi, è possibile aumentare le aree affacciate per aumentare la massima capacità elettrostatica sostanzialmente senza influenzare il valore minimo, per cui può essere facilmente aumentato il campo variabile delle capacità elettrostatiche.

Preferibilmente, il sensore secondo la presente invenzione comprende inoltre mezzi per regolare gli spazi tra i mezzi costituenti gli elettrodi fissi ed i mezzi costituenti gli elettrodi mobili. Secondo questi mezzi per regolare lo spazio, è possibile disporre i mezzi costituenti gli elettrodi fìssi e mobili nella giusta relazione posizionale tra di loro. Quindi, è possibile ridurre la deviazione delle capacità elettrostatiche fomite da rispettivi sensori, presi da una pluralità di sensori, quindi aumentando l'accuratezza delle capacità elettrostatiche standard dei rispettivi sensori. Inoltre, è possibile prevenire la anormale riduzione della tensione a cui resiste il sensore causata da un anormale avvicinamento dei mezzi costituenti gli elettrodi fissi e mobili.

Secondo la presente invenzione, il numero di mezzi costituenti gli elettrodi fissi è almeno 2, e quello dei mezzi costituenti gli elettrodi mobili è almeno 1. Comunque, i numeri dei mezzi costituenti gli elettrodi fissi e mobili può essere aumentato secondo le necessità. È possibile aumentare inoltre la massima capacità elettrostatica aumentando il numero dei mezzi costituenti gli elettrodi fissi e mobili rispettivamente.

Il precedente ed altri oggetti, caratteristiche, aspetti e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiari dalla seguente dettagliata descrizione della presente invenzione se presi in congiunzione con i disegni annessi.

La Fig. 1 è una vista in prospettiva che illustra gli elementi compresi in un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità secondo una realizzazione della presente invenzione in maniera esplosa;

la Fig. 2 è una vista in sezione longitudinale del sensore illustrato in Fig. 1, con aggiunto un cappuccio;

la Fig. 3A è una vista in prospettiva che illustra la relazione posizionale tra i mezzi costituenti gli elettrodi fissi ed i mezzi costituenti gli elettrodi mobili nel sensore illustrato in Fig. 1 per fornire la capacità elettrostatica massima;

la Fig. 3B illustra un circuito equivalente nello stato illustrato in Fig. 3A;

la Fig. 4A è una vista in prospettiva che illustra la relazione posizionale tra i mezzi costituenti gli elettrodi fissi ed i mezzi costituenti gli elettrodi mobili nel sensore illustrato in Fig. 1 per fornire la minima capacità elettrostatica;

la Fig. 4B illustra un circuito equivalente nello stato illustrato in Fig. 4A;

la Fig. 5 illustra le capacità elettrostatiche fomite dal sensore illustrato in Fig. 1 in relazione tra Io stesso e gli angoli di rotazione dei mezzi costituenti gli elettrodi mobili;

la Fig. 6 è una vista in sezione longitudinale illustrante un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità secondo un'altra realizzazione della presente invenzione;

la Fig. 7 è una vista in sezione longitudinale illustrante un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità secondo una prima tecnica nota, la quale è di interesse per la presente invenzione;

la Fig. 8A è una vista in prospettiva illustrante gli elementi principali inclusi in un sensore del tipo a capacità secondo una seconda tecnica nota, la quale è di interesse per la presente invenzione; e

la Fig. 8B è una vista frontale in alzato illustrante gli elementi illustrati nella Fig. 8A.

In riferimento alle Figg. 1 e 2, un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità 31 secondo una realizzazione della presente invenzione comprende primi e secondi elettrodi fissi 32 e 33 i quali sono disposti parallelamente uno all'altro ad una distanza predeterminata, ed un elettrodo mobile 34 il quale è disposto tra gli elettrodi fissi 32 e 33 parallelamente agli stessi in uno stato di isolamento elettrico dagli elettrodi fissi 32 e 33. Gli elettrodi fissi 32 e 33 e l'elettrodo mobile 33 e 34 hanno la forma di piatti rispettivamente.

Il primo elettrodo fisso 32 comprende primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati fissi 35 e 36 i quali sono separati in modo da non essere in conduzione uno con l'altro. Similmente, il secondo elettrodo fisso 33 comprende primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati fìssi 37 e 38. Inoltre, l'elettrodo mobile 34 comprende primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati mobili 39 e 40 i quali sono separati in modo da non essere in conduzione uno con l'altro. Questi elementi costituenti elettrodi da 35 a 40 sono formati da piatti consistenti di un materiale conduttivo come un metallo rispettivamente. Alternativamente, gli elementi costituenti elettrodi da 35 a 40 possano essere fomiti di pellicole conduttive le quali sono formate tramite placcatura o simili su superfici di piatti consistenti di un materiale isolante elettrico come resina.

Questo sensore 31 comprende un cappuccio 41 ed una chiusura inferiore 42 la quale chiude un'apertura del cappuccio 41, come una carcassa. Il cappuccio 41 e la chiusura inferiore 42 sono preferibilmente costituiti di materiali conduttivi e connessi a terra, in modo che gli elementi disposti in uno spazio definito da questi elementi non siano influenzati da una capacità parassita. Se un tale vantaggio non è desiderato, comunque, almeno uno tra il cappuccio 41 e la chiusura inferiore 42 possono essere costituiti di un materiale elettrico isolante.

L'elettrodo mobile 34 è supportato da un albero 43, il quale mota rispetto agli elettrodi fissi 32 e 33 attorno ad un asse centrale il quale è perpendicolare alla sua superficie a piatto. In termini più concreti, i primi e i secondi elementi costituenti gli elettrodi separati mobili 39 e 40 sono provvisti di incavi 44 e 45, mentre l'albero 43 è provvisto di un solco 46. Le parti periferiche degli elementi costituenti gli elettrodi separati mobili 39 e 40 definenti gli incavi 44 e 45 sono impegnati nel solco 46, in modo che gli elementi costituenti gli elettrodi separati mobili 39 e 40 sono montati sull'albero 43. Gli elementi costituenti gli elettrodi separati mobili 39 e 40 possono essere connessi all'albero 43 con un adesivo o simili, oppure i primi possono essere montati sul secondo in un'altra struttura montante.

L'albero 43 è costituito di un materiale isolante elettrico come resina, per esempio. Un altro albero 47 di un metallo è accoppiato ad una parte di estremità inferiore di questo albero 43. L’albero 47, passando attraverso la chiusura inferiore 42, è supportato in modo girevole rispetto alla chiusura inferiore 42 tramite cuscinetti 48 e 49. Il cuscinetto 49 è montato sull'albero 47 tramite un isolante 49a. Un oggetto (non illustrato) di rivelazione è accoppiato ad una parte terminale dell'albero 47 derivata dalla chiusura inferiore 42, così che l'albero 47 è ruotato corrispondentemente ad un angolo di rotazione da essere rivelato. L'albero 43 è integralmente ruotato con l’albero 47, mentre l'elettrodo mobile 34 è ruotato rispetto agli elettrodi fissi 32 e 33.

I primi e i secondi elettrodi fissi 32 e 33 sono supportati da uno statore 50 il quale è costituito di un materiale elettrico isolante come resina, ad esempio. In termini più concreti, distanziatori a rondella 51 e 52 di un materiale conduttivo sono interposti tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 35 e 37 e tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 36 e 38 rispettivamente. Inoltre, distanziatori cilindrici 53 e 54 di un materiale conduttivo sono interposti tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 37 e 38 e lo statore 50 rispettivamente. Quindi, i primi e secondi elettrodi fissi 32 e 33 e lo statore 50 sono mantenuti a distanze predeterminate. Inoltre, gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi da 35 a 38 sono provvisti con fori di montaggio da 55 a 58 rispettivamente. Viti di fissaggio 59 sono inserite per passare attraverso i fori di montaggio 55, i distanziatori 51, i fori di montaggio 55, i distanziatori 51, i fori di montaggio 57 ed i distanziatori 53, e inserite in fori per viti 60 i quali sono provvisti sullo statore 50. Similmente, viti di fissaggio 61 sono inserite per passare attraverso i fori di passaggio 56, i distanziatori 52, i fori di montaggio 58 ed i distanziatori 54, e inserite in fori per viti 62 i quali sono provvisti sullo statore 50.

Quindi, i primi e secondi elettrodi fissi 32 e 33 sono supportati dallo statore 50, mentre i primi e secondi elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 35 e 37 sono connessi elettricamente uno con l'altro tramite i distanziatori 51 e le viti di fissaggio 59 ed i secondi elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 36 e 38 sono connessi elettricamente uno all'altro tramite i distanziatori 52 e le viti di fissaggio 61. Inoltre, gli elementi costituenti elettrodi separati fissi 37 e 38 sono connessi elettricamente a terminali esterni 63 e 64 rispettivamente, come illustrato nella Fig. 3A.

Lo statore 50 è montato sulla chiusura inferiore 42 in modo da poter controllare la sua posizione. In termini più concreti, lo statore 50 è provvisto sulla sua parte inferiore di un manicotto cilindrico 65, il quale è provvisto di un incavo 67 che si estende verticalmente per una lunghezza relativamente elevata per ricevere una vite di fissaggio 66. La vite di fissaggio 66 è impegnata con una parte periferica definente l'incavo 67, per adattarsi ad un foro per vite 68 provvisto sullo statore 50.

La posizione dello statore 50 rispetto alla chiusura inferiore 42 può essere variata in un campo della lunghezza verticale dell'incavo 67. Quindi, è possibile regolare facilmente lo spazio tra il primo elettrodo fisso 32 e l'elettrodo mobile 34 e quello tra il secondo elettrodo fisso 33 e l'elettrodo mobile 34 in modo che siano uguali uno all'altro. Quando questi spazi sono regolati in modo da essere uguali uno all'altro, è possibile ridurre la deviazione delle capacità elettrostatiche tra una pluralità di sensori 31 come ottenuto, quindi aumentando l'accuratezza dei valori standard delle capacità elettrostatiche. Il manicotto 65 può alternativamente essere provvisto di una fessura, al posto del sopra menzionato incavo 67. Inoltre, le dimensioni dei distanziatori da 51 a 54 possono essere variate allo scopo di regolare le posizioni degli elettrodi fissi 32 e 33 rispetto all'elettrodo mobile 34.

Gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi da 35 a 38 sono preferibilmente non in contatto con l'albero 43. Di conseguenza, gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi da 35 a 38 sono provvisti di incavi da 69 a 72 rispettivamente.

Il campo variabile delle capacità elettrostatiche fomite dal sopra menzionato sensore 31 viene ora descritto.

Quando una apertura 73 tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 39 e 40 c perpendicolare ad aperture 74 e 75 tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 35 e 36 e tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 37 e 38 come illustrato in Fig. 3A, il sensore 31 fornisce la capacità elettrostatica massima CMAX- A questo punto, il sensore 31 fornisce un circuito equivalente illustrato nella Fig. 3B.

In riferimento alla Fig. 3B, il simbolo C1 rappresenta una capacità elettrostatica la quale è formata nell'apertura 74, ed il simbolo C2 rappresenta quella formata nell'apertura 75. 1 simboli C3, C4, C5 e C6 rappresentano le capacità elettrostatiche le quali sono formate tra il primo elemento costituente l'elettrodo separato mobile 39 e gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 35, 36, 37 e 38 rispettivamente. I simboli C7, C8, C9 e C10 rappresentano le capacità elettrostatiche le quali sono formate tra il secondo elemento costituente l'elettrodo separato mobile 40 e gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 35, 36, 37 e 38 rispettivamente. Si capisce dalla Fig. 3B che la capacità elettrostatica totale derivata dai terminali esterni 63 e 64, vale a dire, la capacità elettrostatica massima CMAX, è espressa come segue:

Quando l'apertura 73 tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati mobili 39 e 40 è in parallelo con le aperture 74 e 75 tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 35 e 36 e tra gli elementi costituenti gli elettrodi separati fissi 37 e 38 come illustrato in Fig. 4A, d'altra parte, il sensore 31 fornisce la capacità elettrostatica minima CMIN. La Fig. 4B illustra un circuito equivalente fornito a questo punto.

In riferimento alla Fig. 4B, il simbolo C11 rappresenta la capacità elettrostatica totale di una capacità elettrostatica in serie fornita dagli elementi costituenti gli elettrodi separati 35, 39, 40 e 36 e quella fornita dagli elementi costituenti gli elettrodi separati 37, 39, 40 e 38. Si comprende dalla Fig. 4B che la capacità elettrostatica totale derivata dai terminali- esterni 63 e 64, vale a dire, la capacità elettrostatica minima CMIN, è espressa come segue:

. . . (5)

In uno stato che fornisce un tale minimo valore CMIN, la capacità elettrostatica C11 è estremamente piccola. Inoltre, le capacità elettrostatiche C1 e C2 non sono occupate da aree affacciate dei primi e secondi elettrodi fissi 32 e 33 e dell'elettrodo mobile 34. Quando le aree affacciate degli elettrodi fissi 32 e 33 e dell'elettrodo mobile 34 sono aumentate allo scopo di aumentare la capacità elettrostatica massima CMAX, di conseguenza, nessuna influenza viene sostanzialmente esercitata sul valore minimo CMIN. Di conseguenza, è possibile aumentare facilmente la differenza tra le capacità elettrostatiche massime e minime CMAX e CΜIΝ, vale a dire, il campo variabile delle capacità elettrostatiche.

La Fig. 5 illustra le capacità elettrostatiche fomite dal sensore 31, le quali sono variate con variazioni degli angoli di rotazione dell'elettrodo mobile 34.

Mentre il sensore 3 1 secondo la sopra menzionata realizzazione comprende due elettrodi fissi 32 e 33 e un elettrodo mobile 34, il numero di tali combinazioni degli elettrodi fissi e mobili può essere inoltre aumentato, come descritto di seguito in riferimento alla Fig. 6. È possibile aumentare la capacità elettrostatica massima come fornita, aumentato il numero delle combinazioni di elettrodi fissi e mobili. D'altra parte, la capacità elettrostatica minima non viene di molto aumentata in seguito a tale aumento dei numero delle combinazioni degli elettrodi fissi e mobili. Di conseguenza è possibile aumentare ulteriormente il campo variabile delle capacità elettrostatiche.

La Fig. 6 è una vista in sezione corrispondente alla Fig. 2, illustrante un sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità 3 la secondo un'altra realizzazione della presente invenzione. In riferimento alla Fig. 6, elementi corrispondenti a quelli illustrati in Fig. 2 sono denotati da numeri di riferimento simili, per omettere descrizioni ridondanti.

Il sensore 3 la illustrato in Fig. 6 comprende un terzo elettrodo fisso 76, un secondo elettrodo mobile 77 e distanziatori 78 e 79, in aggiunta agli elementi corrispondenti a quelli inclusi nel sensore 31 illustrato in Fig. 2. Inoltre, un albero 43 e viti di fissaggio 59 e 61 sono inoltre aumentate in lunghezza se confrontate con quelle illustrate nella Fig. 2. Inoltre, l'albero 43 è provvisto di un ulteriore incavo 80 per posizionare il secondo elettrodo mobile 77.

Mentre l'albero 43 è costituito di un materiale elettrico isolante in ciascuna delle sopra citate realizzazioni, lo stesso può essere alternativamente costituito di un metallo così che solo una parte la quale deve essere in contatto con l'elettrodo mobile 34 (e 77) è ricoperta con un materiale elettrico isolante.

Mentre l'albero 47 costituito di un metallo è accoppiato all'albero 43 elettricamente isolato in ciascuna delle precedenti realizzazioni, questi alberi .43 e 47 possono alternativamente essere costituiti da un componente integrale di un materiale elettrico isolante.

Benché la presente invenzione sia stata descritta e illustrata in dettaglio, è chiaramente comprensibile che ciò è unicamente a scopo illustrativo e di esempio e non è quindi limitativo - ^

M

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità comprendente: una pluralità di mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) disposti parallelamente uno all'altro ad una predeterminata distanza; mezzi costituenti elettrodi mobili a forma di piatto (34) disposti tra detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) parallelamente agli stessi in uno stato di isolamento elettrico da detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33); un albero (43, 47) supportante detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34) per consentire agli stessi di ruotare rispetto a detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) attorno ad un asse centrale il quale è perpendicolare ad una superficie a piatto di detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34); e primi e secondi terminali esterni (63, 64), ciascuno di detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) comprendente primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati fìssi (35, 36, 37, 38) separati in modo da non essere in conduzione uno con l'altro, detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34) comprendenti primi e secondi elementi costituenti elettrodi separati mobili (39, 40) separati in modo da non essere in conduzione uno con l'altro, detto sensore di angolo di rotazione del tipo a capacità inoltre comprendendo: primi mezzi conduttivi (51, 53, 59) per connettere elettricamente detti primi elementi costituenti elettrodi separati fissi (35, 37) uno con l'altro e con detto primo terminale esterno (63); e secondi mezzi conduttivi (52, 54, 61) per connettere elettricamente detti secondi elementi costituenti elettrodi separati fìssi (36, 38) uno con l'altro e con detto secondo terminale esterno (64).
2. Sensore secondo la rivendicazione 1, inoltre comprendente mezzi (da 51 a 54, 66, 67) per regolare le distanze tra detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) e detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34).
3. Sensore secondo la rivendicazione 2, nel quale detti mezzi per la regolazione della distanza comprendono mezzi (da 51 a 54, 66, 67) per regolare le rispettive posizioni di detti mezzi costituenti elettrodi fìssi (32, 33).
4. Sensore secondo la rivendicazione 3, nel quale detti mezzi per regolare le rispettive posizioni di detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) comprendono uno statore (50) il quale è disposto in modo che la sua posizione sia controllabile, primi mezzi distanziatori (51, 53) disposti tra detto statore (50) e un detto primo elemento costituente un elettrodo separato fisso (37) e tra una pluralità di detti primi elementi costituenti elettrodi separati fissi (35, 37) rispettivamente, e secondi mezzi distanziatori (52, 54) disposti tra detto statore (50) ed un detto secondo elemento costituente un elettrodo separato fisso (38) e tra una pluralità di detti secondi elementi costituenti elettrodi separati fìssi (36, 38) rispettivamente.
5. Sensore secondo la rivendicazione 4, dove detto statore (50) supporta detti primi e secondi mezzi distanziatori (da 51 a 54) in stati elettricamente isolati uno dall'altro, detti primi e secondi mezzi distanziatori (da 51 a 54) aventi conduttività e fomenti parti di detti primi e secondi mezzi conduttivi rispettivamente.
6. Sensore secondo la rivendicazione 1, nel quale il numero di detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) è 2, e quello di detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34) è 1.
7. Sensore secondo la rivendicazione 1, nel quale il numero di detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33, 76) è almeno 3, e il numero di detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34, 77) è minore di 1 rispetto a quello di detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33, 76).
8. Sensore secondo la rivendicazione 7, nel quale detto albero (43) supporta una pluralità di detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34, 77) in condizioni di isolamento elettrico uno dall'altro.
9. Sensore secondo la rivendicazione 1, nel quale detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) hanno la forma di piatti.
10. Sensore secondo la rivendicazione 1, inoltre comprendente una carcassa (41, 42) per contenere detti mezzi costituenti elettrodi fissi (32, 33) e detti mezzi costituenti elettrodi mobili (34) derivando una parte di detto albero (47).
11. Sensore secondo la rivendicazione 10, nel quale detta carcassa (41, 42) è conduttiva.