RU173573U1 - CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR - Google Patents
CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU173573U1 RU173573U1 RU2017107938U RU2017107938U RU173573U1 RU 173573 U1 RU173573 U1 RU 173573U1 RU 2017107938 U RU2017107938 U RU 2017107938U RU 2017107938 U RU2017107938 U RU 2017107938U RU 173573 U1 RU173573 U1 RU 173573U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- plates
- stators
- dielectric
- stator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угла поворота вала механического устройства.Емкости датчика выполнены в виде токопроводящих пластин на диэлектрических дисках двух статоров, содержащих по две пластины, выполненные в форме секторов из токопроводящего материала и соединенных с выводами для подключения к измерительной схеме. Оба статора расположены неподвижно в корпусе датчика. Ротор жестко связан с поворотным валом и расположен соосно со статорами так, что при повороте вала в ту или другую сторону, одни емкости увеличиваются, а другие уменьшаются. Ротор выполнен в виде диска из двухстороннего фольгированного диэлектрика, на обеих сторонах которого выполнены токопроводящие пластины из фольги в форме сектора, соединенные между собой перемычкой и обращенные в сторону двух неподвижных статоров.Технический результат, достигаемый при реализации заявленного решения, состоит в повышении крутизны выходной характеристики датчика, достигаемой за счет использования развязывающего конденсатора. 5 ил.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure the angle of rotation of the shaft of a mechanical device. Sensor capacitances are made in the form of conductive plates on the dielectric disks of two stators, containing two plates made in the form of sectors of conductive material and connected to the terminals for connection to measuring circuit. Both stators are stationary in the sensor housing. The rotor is rigidly connected with the rotary shaft and is located coaxially with the stators so that when the shaft is rotated in one direction or another, some containers increase and others decrease. The rotor is made in the form of a disk made of double-sided foil dielectric, on both sides of which are made conductive foil plates in the form of a sector, connected by a jumper and facing towards two stationary stators. The technical result achieved by the implementation of the claimed solution consists in increasing the steepness of the output characteristic sensor achieved through the use of a decoupling capacitor. 5 ill.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угла поворота вала механического устройства.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure the angle of rotation of the shaft of a mechanical device.
Известны емкостные дифференциальные датчики угла поворота вала, представляющие собой две емкости, построенные конструктивно таким образом, что при повороте вала в ту или другую сторону одна из емкостей увеличивается, а другая - уменьшается.Capacitive differential sensors of the angle of rotation of the shaft are known, which are two containers constructed structurally in such a way that when the shaft is rotated in one direction or another, one of the containers increases and the other decreases.
Эти две емкости включены в схему обработки сигнала датчика (В.А. Ацюковский. Емкостные дифференциальные датчики перемещения. Библиотека по автоматике, выпуск 12. Госэнергоиздат, М., Л., 1960 г., стр. 20-22.).These two capacities are included in the sensor signal processing circuit (V. A. Atsyukovsky. Capacitive differential displacement sensors. Automation library,
Известен емкостный датчик для измерения угловых перемещений (патент РФ на изобретение № 2289785, МПК7 G01B 7/30, Минаев И.В., Солдатов Г.Б., опубл. 20.12.2006 г.), содержащий две соосно установленные и неподвижные пластины статора, между которыми помещен ротор, закрепленный на вращающемся валу. На одной пластине статора выполнен сплошной кольцеобразный металлический элемент, а на другой пластине статора выполнен кольцевой металлический элемент в виде трех секторов. Ротор выполнен в виде сектора диска из цельного, предпочтительно диэлектрического, материала.A known capacitive sensor for measuring angular displacements (RF patent for the invention No. 2289785, MPK7 G01B 7/30, IV Minaev, GB Soldatov, publ. 12/20/2006), containing two coaxially mounted and fixed stator plates between which a rotor is mounted, mounted on a rotating shaft. A continuous annular metal element is made on one stator plate, and an annular metal element in the form of three sectors is made on the other stator plate. The rotor is made in the form of a sector of the disk of a solid, preferably dielectric, material.
Данный датчик в результате излишней сложности электронной обработки сигнала, а также малого порядка значений емкостей вследствие относительно большого воздушного зазора из-за конструктивной необходимости расположения между пластинами статора сектора диэлектрического диска ротора не дает преимуществ при использовании его в электромеханических устройствах с ограниченными углами поворота вала (менее ±90°).This sensor, due to the excessive complexity of electronic signal processing, as well as the small order of capacitance values due to the relatively large air gap due to the structural necessity of arranging a sector of the dielectric rotor disk between the stator plates, does not give advantages when used in electromechanical devices with limited shaft rotation angles (less than ± 90 °).
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является емкостный дифференциальный датчик угла поворота вала (патент РФ на полезную модель №145255, МПК7, G01B 7/30, Подлевский Н.И., Малофиенко С.Г., опубликован 10.09.2014 г.), выполненный в виде токопроводящих пластин на диэлектрических дисках двух статоров, между которыми соосно расположен ротор, выполненный в виде диска из двустороннего фольгированного диэлектрика, на одной стороне которого выполнена токопроводящая пластина из фольги в виде сектора, обращенная в сторону двух неподвижных пластин первого статора датчика, а на другой стороне ротора выполнена токопроводящая пластина в виде кольца, обращенная в сторону неподвижной кольцеобразной пластины второго статора.Closest to the proposed device in technical essence is a capacitive differential sensor of the angle of rotation of the shaft (RF patent for utility model No. 145255, MPK7, G01B 7/30, Podlevsky N.I., Malofienko SG, published September 10, 2014) made in the form of conductive plates on the dielectric disks of two stators, between which the rotor is coaxially arranged, made in the form of a disk of a double-sided foil dielectric, on one side of which a conductive foil plate is made in the form of a sector facing two n movable plates of the first stator of the sensor, and on the other side of the rotor conductive plate is formed as a ring, facing towards the fixed annular second stator plate.
Данный датчик не дает преимуществ в повышении крутизны выходной характеристики датчика при использовании развязывающего конденсатора, образованного кольцеобразными пластинами ротора и второго статора, так как величина такого развязывающего конденсатора не зависит от угла поворота вала.This sensor does not give advantages in increasing the steepness of the output characteristic of the sensor when using a decoupling capacitor formed by ring-shaped plates of the rotor and the second stator, since the magnitude of such a decoupling capacitor does not depend on the angle of rotation of the shaft.
В предлагаемом устройстве указанный технический результат (повышение крутизны выходной характеристики датчика) достигается за счет использования развязывающего конденсатора. Он образован при помощи второго статора, содержащего две пластины, выполненные в форме секторов из токопроводящего материала на диэлектрическом диске и соединенные с выводами для подключения к измерительной схеме, и стороны ротора, обращенной ко второму статору и выполненной в виде токопроводящей пластины из фольги в форме сектора, причем токопроводящие сектора на обеих сторонах ротора соединены между собой перемычкой. При такой конструкции развязывающего конденсатора его величина тоже будет зависеть от угла поворота вала, что позволит существенно повысить крутизну выходной характеристики датчика.In the proposed device, the specified technical result (increasing the steepness of the output characteristic of the sensor) is achieved through the use of a decoupling capacitor. It is formed by a second stator containing two plates made in the form of sectors of conductive material on a dielectric disk and connected to the terminals for connection to the measuring circuit, and the rotor side facing the second stator and made in the form of a conductive foil plate in the form of a sector moreover, the conductive sectors on both sides of the rotor are interconnected by a jumper. With this design of the decoupling capacitor, its value will also depend on the angle of rotation of the shaft, which will significantly increase the steepness of the output characteristic of the sensor.
Устройство емкостного дифференциального датчика угла поворота вала представлено на фигуре.The device capacitive differential sensor of the angle of rotation of the shaft shown in the figure.
Емкостный дифференциальный датчик угла поворота вала состоит из первого статора 1, ротора 2, второго статора 3, поворотного вала 4 и корпуса 5, (фиг. а). Статоры 1, 3 расположены в корпусе 5 соосно с осью вращения вала 4 и ротора 2, жестко связанного с валом 4 механического устройства 6.A capacitive differential sensor of the angle of rotation of the shaft consists of a
На статоре 1 (фиг. а), со стороны ротора, выполнены в форме секторов из токопроводящего материала на диэлектрическом диске две пластины 7 и 8 (фиг. б), образующие, через диэлектрический зазор, совместно с пластиной ротора 9 (фиг. в) конденсаторы С1 и С2 (фиг. г). Пластина 9 ротора 2, выполненного в виде диска из двухстороннего фольгированного диэлектрика, имеет форму сектора и обращена в сторону статора 1 так, что в нейтральном положении поворотного вала 4 образует через диэлектрический зазор с пластинами 7, 8 статора 1 равные площади перекрытия, т.е. равные емкости С1 и С2 (фиг. г).On the stator 1 (Fig. A), on the rotor side, two
На второй стороне ротора 2 выполнена пластина 10 из фольги в форме сектора, аналогичного сектору 9, обращенная к статору 3. Пластины 9 и 10 ротора электрически связаны друг с другом перемычкой 11.On the second side of the
На стороне статора 3, обращенной к ротору 2, выполнены пластины 12, 13 (фиг. д) в форме двух секторов, аналогичных пластинам 7, 8 из токопроводящего материала на диэлектрическом диске, которые с пластиной 10 ротора 2 через диэлектрический зазор в нейтральном положении поворотного вала 4 образуют равные площади перекрытия, то есть равные развязывающие емкости С3 и С4, причем развязывающая емкость С3 последовательно соединяется с емкостью С1, а развязывающая емкость С4 - с емкостью С2, обеспечивая равновесие емкостей. При повороте вала в ту или другую сторону (±α) от нейтрального положения одни из емкостей (например С1, С3) увеличиваются, а две другие (С2, С4) - уменьшаются (или наоборот), тем самым формируя изменение сигналов, имеющее большую крутизну (чувствительность датчика), чем при неизменной величине развязывающей емкости.On the side of the
С неподвижных контактов пластин 7, 8, 12, 13 конденсаторов C1, С2, С3 и С4 проводами выполнены выходы сигналов - Вых. 1, Вых. 2, Вых. 3 и Вых. 4, предназначенные для подключения к входам схемы обработки сигналов, которая преобразует выходные сигналы датчика угла поворота вала в удобную (требуемую) форму.From the fixed contacts of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При нахождении вала 4 в нейтральном положении, ротор 2 и статоры 1, 3 своими пластинами 7, 8, 9, 10, 12 и 13 через диэлектрический зазор, в результате симметричного взаимного расположения создают равные емкости C1, С2, С3, С4, что, в свою очередь, создает равновесное состояние на входах схемы обработки сигналов.When the
При угловом перемещении вала 4 в ту или другую сторону на угол ±α, пластины 9 и 10 ротора 2 переместятся относительно пластин 7, 8, 12 и 13 статоров 1 и 3, нарушая симметричное взаимное расположение пластин, что приведет, например, к увеличению С1, С3 и к уменьшению С2, С4 (или наоборот), создавая при этом рассогласование сигналов на входах схемы обработки сигналов.With the angular displacement of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017107938U RU173573U1 (en) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017107938U RU173573U1 (en) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU173573U1 true RU173573U1 (en) | 2017-08-31 |
Family
ID=59798308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017107938U RU173573U1 (en) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU173573U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU188545U1 (en) * | 2018-08-27 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SENSOR OF ANGLE OF ROTATION OF A SHAFT |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1599644A1 (en) * | 1988-04-21 | 1990-10-15 | Московский Горный Институт | Differential capacitive transducer of displacements |
RU2378618C2 (en) * | 2008-02-18 | 2010-01-10 | ФГУП "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им.академика Н.А.Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП им.академика Н.А.Пилюгина") | Wide-range stand to control angular speed metres |
RU145255U1 (en) * | 2014-04-30 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR |
US9303971B1 (en) * | 2010-12-15 | 2016-04-05 | The Boeing Company | High aspect ratio positioning system |
-
2017
- 2017-03-10 RU RU2017107938U patent/RU173573U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1599644A1 (en) * | 1988-04-21 | 1990-10-15 | Московский Горный Институт | Differential capacitive transducer of displacements |
RU2378618C2 (en) * | 2008-02-18 | 2010-01-10 | ФГУП "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им.академика Н.А.Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП им.академика Н.А.Пилюгина") | Wide-range stand to control angular speed metres |
US9303971B1 (en) * | 2010-12-15 | 2016-04-05 | The Boeing Company | High aspect ratio positioning system |
RU145255U1 (en) * | 2014-04-30 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU188545U1 (en) * | 2018-08-27 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SENSOR OF ANGLE OF ROTATION OF A SHAFT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4092579A (en) | Brushless printed circuit resolver | |
JP7338099B2 (en) | Multi-level rotary resolver with inductive sensors | |
JP6821288B2 (en) | Absolute type time grating angular displacement sensor based on alternating electric field | |
JP6262629B2 (en) | Inertial sensor | |
US9261348B2 (en) | Rotary input apparatus | |
CN103257010B (en) | Capacity-coupling-based method for testing rotating member torsion | |
RU173573U1 (en) | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR | |
US20100294040A1 (en) | Capacitive sensor and 3-axis gyroscopic sensor utilizing capacitive sensors | |
RU188545U1 (en) | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SENSOR OF ANGLE OF ROTATION OF A SHAFT | |
RU145255U1 (en) | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR | |
GB2118720A (en) | Capacitive position transducers | |
KR101957957B1 (en) | Electrostatic encoder | |
CN103278274B (en) | Capacitive coupling-based rotating part torque testing device | |
JP6507347B2 (en) | Capacitance type angle detector | |
US3121839A (en) | Capacitive pickoff for displacement signal generator | |
US2614171A (en) | Electrical apparatus for measuring angles | |
RU162923U1 (en) | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR | |
RU200279U1 (en) | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SENSOR OF SHAFT ROTATION ANGLE | |
SU1035523A1 (en) | Device for measuring angular accelerations | |
CN102636193A (en) | Duplex differential capacitor sensor | |
RU2289785C1 (en) | Capacitive pickup for measuring angular movements | |
RU2580637C1 (en) | Capacitive displacement sensor | |
RU1775037C (en) | Differential capacitive angle displacement transducer | |
JP5001577B2 (en) | Position detection device | |
RU2521141C2 (en) | Capacitance displacement sensor |