RU2133039C1 - Electrical measurement instrument - Google Patents

Electrical measurement instrument Download PDF

Info

Publication number
RU2133039C1
RU2133039C1 RU97115975A RU97115975A RU2133039C1 RU 2133039 C1 RU2133039 C1 RU 2133039C1 RU 97115975 A RU97115975 A RU 97115975A RU 97115975 A RU97115975 A RU 97115975A RU 2133039 C1 RU2133039 C1 RU 2133039C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
arrow
scale
pointer
sensor
Prior art date
Application number
RU97115975A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97115975A (en
Inventor
Г.В. Медведев
Д.Л. Федоров
В.Н. Шивринский
В.А. Мишин
Original Assignee
Ульяновский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ульяновский государственный технический университет filed Critical Ульяновский государственный технический университет
Priority to RU97115975A priority Critical patent/RU2133039C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU97115975A publication Critical patent/RU97115975A/en
Publication of RU2133039C1 publication Critical patent/RU2133039C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical measurement technology, automatic system collecting information on magnitudes of measured quantities. SUBSTANCE: electrical measurement instrument includes case, measurement mechanism with casing and mobile part, pointer indicator, marked scale, capacitive pickup formed by pointer indicator and current-carrying electrodes deposited on scale. Assemblage of electrodes presents arc-shaped layer divided into parts by grooves. These elements are integrated in two electrodes each of them being connected to separate additional terminal. Grooves between electrodes are made for differential and monotone change of capacitances between pointer and each electrode. Output capacitances of pickup may be equal and bridge measurement circuit can be balanced with maximum deflection of pointer. Scale can have additional element of one of electrodes to provide for equality of areas of surfaces of electrodes located outside region effected by pointer. EFFECT: enhanced sensitivity, precision and noise immunity. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в системах с автоматическим сбором информации о значениях измеряемых величин. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in systems with automatic collection of information about the values of the measured values.

Известны электроизмерительные приборы (см., например, в кн. Аналоговые электроизмерительные приборы: Учеб. пособие для вузов/Дмитриев Ф.С., Киселева Е. А. , Лебедев Г.П. и др.; Под ред. А.А. Преображенского. - М.: Высш. школа, 1979. - 352 с.), содержащие корпус, закрепленную в нем обойму, относительно которой перемещается подвижная часть с установленным на ней стрелочным указателем, шкалу с нанесенными на ней метками, цифрами и обозначениями, прикрепленную к обойме прибора. При перемещении подвижной части прибора стрелка изменяет свое положение относительно отметок шкалы, представляя информацию о входной величине для визуального считывания человеком. Known electrical measuring instruments (see, for example, in the book. Analog electrical measuring instruments: Textbook for universities / Dmitriev FS, Kiseleva EA, Lebedev GP and others; Edited by A.A. Preobrazhensky. - M .: Higher school, 1979. - 352 pp.), Containing the case, a clip fixed in it, relative to which the moving part is mounted with an arrow pointer mounted on it, a scale with marks, numbers and designations affixed to it, attached to the clip of the device. When moving the moving part of the device, the arrow changes its position relative to the marks on the scale, presenting information about the input value for visual reading by a person.

Однако аналоговые электроизмерительные приборы такого типа преобразуют измеряемую величину только в перемещение стрелочного указателя относительно отметок шкалы, что не позволяет использовать их в системах с автоматизированным сбором информации, где необходимо представлять измерительную информацию в виде электрического сигнала. However, analogue electrical measuring devices of this type convert the measured value only to moving the pointer relative to the scale marks, which does not allow their use in systems with automated data collection, where it is necessary to present the measuring information in the form of an electrical signal.

Известны стрелочные электроизмерительные приборы с контактными группами (см. , например, Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К.К. Илюнина, Л., "Энергия", 1977, с. 382 - 387), содержащие, как и предлагаемое устройство, корпус, измерительный механизм, состоящий из обоймы и установленной в ней подвижной части, подключенный к рабочим клеммам прибора, стрелочный указатель, закрепленный на подвижной части прибора, шкалу с нанесенными на ней отметками, цифрами и обозначениями, закрепленную на обойме. Кроме того, известные приборы содержат контактную группу, которая замыкает дополнительную электрическую цепь прибора при достижении стрелкой определенного положения. Это положение задается в зависимости от типа известных приборов либо при изготовлении, либо механическими регуляторами в корпусе прибора. Known electrical measuring instruments with contact groups (see, for example, the Handbook of electrical measuring instruments; Edited by KK Ilyunin, L., "Energy", 1977, S. 382 - 387), containing, as the proposed device, case, measuring mechanism, consisting of a cage and a movable part installed in it, connected to the working terminals of the device, an arrow pointer mounted on the moving part of the device, a scale with marks, numbers and symbols on it, fixed on the cage. In addition, the known devices contain a contact group, which closes the additional electrical circuit of the device when the arrow reaches a certain position. This position is set depending on the type of known devices either during manufacture or by mechanical regulators in the device body.

Недостатком известных приборов является низкая надежность работы контактной группы, увеличение погрешности показаний приборов в момент замыкания контактов, ограниченное количество контактных групп в приборе (не более двух в известных приборах), что приводит к большой дискретности определения положения стрелки на шкале прибора по замыканию контактных групп. A disadvantage of the known devices is the low reliability of the contact group, an increase in the error of the readings at the moment of contact closure, a limited number of contact groups in the device (no more than two in known devices), which leads to a large discreteness in determining the position of the arrow on the scale of the device by closing the contact groups.

Наиболее близким к предлагаемому является электроизмерительный прибор по а. с. СССР 1308018, кл. G 01 R 35/00 (ДСП), содержащий, как и предлагаемый прибор, корпус, измерительный механизм, состоящий из обоймы и установленной в ней подвижной части, подключенный к рабочим клеммам прибора, стрелочный указатель, закрепленный на подвижной части прибора, электрически соединенный с минусовой клеммой прибора, шкалу с нанесенными на ней отметками, цифрами и обозначениями, закрепленную на обойме и изолированную от нее, встроенный емкостной датчик, образованный стрелкой и нанесенной на шкалу системой неподвижных электродов из токопроводящего материала. Closest to the proposed is an electrical meter in a. with. USSR 1308018, class G 01 R 35/00 (DSP), containing, like the proposed device, a housing, a measuring mechanism consisting of a cage and a movable part installed in it, connected to the working terminals of the device, a pointer, mounted on the moving part of the device, electrically connected to a negative terminal of the device, a scale with marks, numbers and symbols on it, fixed on a clip and isolated from it, an integrated capacitive sensor formed by an arrow and a system of fixed electrodes from a conductive material applied to the scale la.

Недостатком прототипа является невозможность определения положения стрелки относительно отметок шкалы при произвольном характере изменения входного сигнала прибора, связанная с тем, что выходной параметр емкостного датчика имеет подобные максимумы значений при нахождении стрелки над каждым радиальным слоем емкостного датчика. Идентификация слоя, над которым находится в данный момент стрелка, возможна только при монотонном изменении входного сигнала, когда стрелка проходит над слоями последовательно, что сильно сужает область применения таких приборов. The disadvantage of the prototype is the inability to determine the position of the arrow relative to the scale marks with an arbitrary nature of the change in the input signal of the device, due to the fact that the output parameter of the capacitive sensor has similar maximums when the arrow is above each radial layer of the capacitive sensor. The identification of the layer over which the arrow is currently located is possible only with a monotonic change in the input signal, when the arrow passes over the layers in series, which greatly narrows the scope of such devices.

Стрелочные электроизмерительные приборы используются для измерений широкого диапазона значений токов и напряжений и представляют информацию в виде, удобном для считывания человеком. Но для использования в системах с автоматическим съемом показаний при помощи электронных и микропроцессорных устройств такие приборы не приспособлены. Функционирование различных систем на промышленных и хозяйственных объектах контролируется с помощью групп измерительных приборов со стрелочными указателями, объединяемых в информационные щиты. Количество приборов на щитах может достигать нескольких десятков. Информация, предoставляемая стрелочными указателями, считывается визуально оператором, который должен постоянно находиться у щита, контролируя состояние системы и принимая необходимые меры в экстренных ситуациях. Поэтому при решении возникающих при работе системы проблем возможны ошибки, связанные с субъективной оценкой ситуаций и замедленной реакцией оператора. Все дополнительные возможности по аварийному блокированию элементов системы, частичной автоматизации контроля и управления, запоминанию и документированию значений измеряемых параметров реализуются путем введения в систему дополнительного аппаратного обеспечения, часто очень сложного. Поэтому для многих задач управления объектами, в которых контролируются значения измеряемых приборами параметров, требуется обеспечить два типа представления разнородной измерительной информации. Во-первых, в виде перемещения стрелки прибора относительно оцифрованных отметок шкалы, удобном для визуального считывания человеком-оператором. Во-вторых, в виде напряжения, изменяющегося в зависимости от значения входной величины, которое удобно использовать в автоматических системах контроля либо напрямую, либо после аналого-цифрового преобразования. Использование для этих целей стрелочных электроизмерительных приборов с емкостным датчиком положения стрелки позволит намного упростить структуру создаваемых управляющих и контрольно-измерительных систем, а также модифицировать уже функционирующие системы с минимальными аппаратными затратами. Switch electrical measuring instruments are used to measure a wide range of currents and voltages and present information in a form convenient for human reading. But for use in systems with automatic reading using electronic and microprocessor devices, such devices are not adapted. The functioning of various systems in industrial and economic facilities is controlled by groups of measuring devices with direction indicators, combined into information panels. The number of devices on the shields can reach several tens. The information provided by arrow pointers is read out visually by the operator, who must constantly be at the switchboard, monitoring the state of the system and taking necessary measures in emergency situations. Therefore, when solving problems arising during the operation of the system, errors are possible related to the subjective assessment of situations and the delayed response of the operator. All the additional features for emergency blocking of system elements, partial automation of control and management, storing and documenting the values of measured parameters are realized by introducing additional hardware into the system, often very complex. Therefore, for many tasks of managing objects in which the values measured by the instrument parameters are controlled, it is required to provide two types of representation of heterogeneous measurement information. Firstly, in the form of moving the device’s arrow relative to the digitized marks on the scale, convenient for visual reading by a human operator. Secondly, in the form of a voltage that varies depending on the value of the input quantity, which is convenient to use in automatic control systems either directly or after analog-to-digital conversion. The use of arrow electrical measuring devices for this purpose with a capacitive arrow position sensor will greatly simplify the structure of the created control and instrumentation systems, as well as modify existing systems with minimal hardware costs.

Технический результат - получение электроизмерительного прибора с многофункциональным емкостным датчиком положения стрелки, для чего необходимо обеспечить возможность определения местоположения стрелки относительно отметок шкалы в любой момент времени при произвольном входном сигнале, а также как можно более высокую чувствительность, точность и помехоустойчивость датчика. EFFECT: obtaining an electrical measuring device with a multifunctional capacitive sensor of the position of the arrow, for which it is necessary to ensure the possibility of determining the location of the arrow relative to the scale marks at any time with an arbitrary input signal, as well as the highest possible sensitivity, accuracy and noise immunity of the sensor.

Электроизмерительный прибор содержит корпус, измерительный механизм, подключенный к рабочим клеммам прибора, состоящий из обоймы и установленной в ней подвижной части, стрелочный указатель, закрепленный на подвижной части прибора, электрически соединенный с минусовой клеммой прибора, шкалу с нанесенными на ней отметками, цифрами и обозначениями, закрепленную в обойме и изолированную от нее, емкостной датчик, образованный стрелочным указателем и нанесенными на шкалу неподвижными электродами из токопроводящего материала. An electrical measuring device comprises a housing, a measuring mechanism connected to the operating terminals of the device, consisting of a cage and a movable part installed in it, an arrow pointer mounted on the moving part of the device, electrically connected to the negative terminal of the device, a scale with marks, numbers and symbols on it fixed in a holder and isolated from it, a capacitive sensor formed by an arrow pointer and fixed electrodes of conductive material deposited on a scale.

Возможность определения положения стрелки относительно отметок шкалы обеспечивается наличием в приборе емкостного датчика, сформированного подвижным электродом - стрелкой и системой неподвижных электродов, наносимой на шкалу и электрически изолированной как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции прибора. Система неподвижных электродов представляет собой дугообразный с центром на оси вращения стрелки слой, разделенный по крайней мере одним пазом на несколько отдельных частей. Эти элементы электрически объединяются в два электрода, причем каждый из электродов соединен с отдельной дополнительной клеммой. Форма пазов между элементами электродов определяет характер зависимости выходных емкостей датчика от угла поворота стрелки прибора. The ability to determine the position of the arrow relative to the scale marks is provided by the presence in the device of a capacitive sensor formed by a movable electrode - an arrow and a system of fixed electrodes applied to the scale and electrically isolated both from the scale and from the other structural elements of the device. The fixed electrode system is an arcuate layer with a center on the axis of rotation of the arrow, divided by at least one groove into several separate parts. These elements are electrically combined into two electrodes, with each of the electrodes connected to a separate additional terminal. The shape of the grooves between the elements of the electrodes determines the nature of the dependence of the output capacitances of the sensor on the angle of rotation of the arrow of the device.

Благодаря наличию в приборе емкостного датчика положения стрелки, у которого система неподвижных электродов на шкале имеет вид дугообразного слоя, разделенного по крайней мере одним пазом на два электрода, выходными параметрами прибора дополнительно становятся электрические емкости между стрелкой и неподвижными электродами. Причем при форме пазов между электродами такой, что площади перекрытия электродов и стрелки при ее движении в одну сторону изменяются монотонно и дифференциально друг относительно друга, выходные емкости электродов будут изменяться также дифференциально и монотонно. Это позволяет использовать мостовые преобразователи для преобразования значений емкостей, снимаемых с клемм прибора, что намного увеличивает чувствительность датчика. Так как выходные емкости датчика с поворотом стрелки изменяются дифференциально и монотонно, то это позволяет привести в однозначное соответствие угловое положение стрелочного указателя прибора и значения емкостей на выходах датчика. Следовательно, зная зависимость выхода датчика от угла поворота стрелки, можно по показаниям датчика в любой момент времени определить местоположение стрелки на шкале прибора, причем каждому угловому положению стрелки будет соответствовать одно и только одно значение на емкостных выходах датчика. Due to the presence in the device of a capacitive sensor of the position of the arrow, in which the fixed electrode system on the scale has the form of an arcuate layer divided by at least one groove into two electrodes, the electric parameters between the arrow and the fixed electrodes additionally become the output parameters of the device. Moreover, when the shape of the grooves between the electrodes is such that the areas of overlap of the electrodes and the arrows when it moves in one direction change monotonously and differentially with respect to each other, the output capacitances of the electrodes will also change differentially and monotonously. This allows the use of bridge converters to convert the capacitance values taken from the terminals of the device, which greatly increases the sensitivity of the sensor. Since the output capacitance of the sensor with a turn of the arrow varies differently and monotonously, this allows you to uniquely match the angular position of the pointer of the device and the capacitance values at the sensor outputs. Therefore, knowing the dependence of the sensor output on the rotation angle of the arrow, it is possible to determine the location of the arrow on the scale of the device at any time from the sensor, and each and every angular position of the arrow will correspond to one and only one value on the capacitive outputs of the sensor.

В частном случае исполнения пазы между элементами неподвижных электродов могут быть выполнены так, что при максимальном отклонении стрелки прибора выходные емкости датчика будут равны между собой. Если мостовая измерительная схема датчика уравновешена при максимальном отклонении стрелки, то ее выходной сигнал в этой точке шкалы будет инвариантен к изменению напряжения питания моста, зазора между стрелкой и шкалой, угла наклона стрелки к шкале. Погрешности датчика от всех этих возмущений будут иметь мультипликативный характер и учитываются при помощи поправочного коэффициента, который определяется по отклонению показаний датчика от номинального значения при отсутствии входного сигнала измерительного прибора. Тем самым повышается точность определения местоположения стрелки относительно отметок шкалы. In the particular case of execution, the grooves between the elements of the stationary electrodes can be made so that with a maximum deviation of the arrow of the device, the output capacitances of the sensor will be equal to each other. If the bridge measuring circuit of the sensor is balanced at the maximum deflection of the arrow, then its output signal at this point of the scale will be invariant to a change in the supply voltage of the bridge, the gap between the arrow and the scale, and the angle of the arrow to the scale. The sensor errors from all these disturbances will have a multiplicative character and are taken into account using a correction factor, which is determined by the deviation of the sensor readings from the nominal value in the absence of the input signal of the measuring device. This increases the accuracy of determining the location of the arrow relative to the marks on the scale.

В другом частном случае исполнения при помощи дополнительных элементов неподвижных электродов, которые располагаются вне области шкалы, охватываемой стрелкой, добиваются того, чтобы площади поверхностей электродов были равны между собой. При этом изменения выходных емкостей, вызываемые внешними возмущающими воздействиями (например, перемещением предметов вблизи прибора), равны между собой и взаимно компенсируются в мостовой измерительной схеме, что повышает помехоустойчивость датчика. In another particular case of execution with the help of additional elements of the stationary electrodes, which are located outside the area of the scale covered by the arrow, ensure that the surface areas of the electrodes are equal to each other. In this case, changes in output capacitances caused by external disturbances (for example, the movement of objects near the device) are equal to each other and mutually compensated in the bridge measurement circuit, which increases the noise immunity of the sensor.

На фиг. 1 изображен пример конфигурации системы неподвижных электродов на шкале электроизмерительного прибора с емкостным датчиком положения стрелки; на фиг. 2 - представлены графики выходных напряжений датчика положения стрелки электроизмерительного прибора при различных зазорах между стрелкой и шкалой d. In FIG. 1 shows an example of a configuration of a system of fixed electrodes on the scale of an electrical measuring device with a capacitive sensor for the position of the arrow; in FIG. 2 - graphs of the output voltages of the arrow position sensor of the electrical measuring device for various gaps between the arrow and the scale d.

Электроизмерительный прибор содержит корпус, измерительный механизм, подключенный к рабочим клеммам прибора и состоящий из обоймы и установленной в ней подвижной части, стрелочный указатель, закрепленный на подвижной части прибора и электрически соединенный с минусовой рабочей клеммой прибора, шкалу 1 (фиг. 1) с нанесенными на ней отметками, цифрами и обозначениями, закрепленную в обойме и изолированную от нее, емкостной датчик положения стрелки, образованный стрелочным указателем и нанесенными на шкалу неподвижными электродами из токопроводящего материала. Система неподвижных электродов электрически изолирована как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции прибора и представляет собой дугообразный с центром на оси вращения стрелки слой, разделенный по крайней мере одним пазом на отдельные части, электрически объединенные в два электрода, причем каждый из двух полученных электродов (2 и 3) соединен с отдельной дополнительной клеммой. An electrical measuring device comprises a housing, a measuring mechanism connected to the operating terminals of the device and consisting of a cage and a movable part installed in it, an arrow pointer mounted on the movable part of the device and electrically connected to the negative operating terminal of the device, scale 1 (Fig. 1) with the applied on it marks, numbers and designations, mounted in a holder and isolated from it, a capacitive sensor of the position of the arrow, formed by a pointer pointer and fixed electrodes made of current on the scale rovodyaschego material. The system of fixed electrodes is electrically isolated both from the scale and from the remaining structural elements of the device and is an arcuate layer with a center on the axis of rotation of the arrow, divided by at least one groove into separate parts, electrically combined into two electrodes, each of the two electrodes obtained (2 and 3) is connected to a separate auxiliary terminal.

В предпочтительном варианте исполнения элементы неподвижных электродов имеют такую форму, что при максимальном отклонении стрелки выходные емкости датчика равны между собой, а мостовая измерительная схема датчика в этой точке уравновешена. In a preferred embodiment, the elements of the stationary electrodes have such a shape that, with a maximum deviation of the arrow, the output capacitances of the sensor are equal to each other, and the bridge measuring circuit of the sensor at this point is balanced.

В другом варианте исполнения на шкале вне области, охватываемой стрелкой, располагается дополнительный элемент одного из неподвижных электродов 4, так что площади поверхностей электродов равны между собой. In another embodiment, on the scale outside the area covered by the arrow, there is an additional element of one of the stationary electrodes 4, so that the surface areas of the electrodes are equal to each other.

Электроизмерительный прибор работает следующим образом. Под действием измеряемого сигнала подвижная часть прибора поворачивается, и стрелка изменяет свое положение относительно отметок шкалы 1 и системы неподвижных электродов 2 и 3. Причем форма электродов выполняется такой, что при движении стрелки площадь перекрытия стрелки и одного из электродов (например, 2) увеличивается, как и соответствующая выходная емкость датчика, а другого электрода (3) - уменьшается вместе с соответствующей емкостью. Форма пазов (одного или нескольких) между электродами определяет чувствительность датчика в каждой точке выходной характеристики. Наиболее универсальной является форма паза, при которой зависимость выходных емкостей от угла поворота стрелки прибора прямо пропорциональная. При выполнении условия равенства емкостей между стрелкой и электродами в точке крайнего отклонения стрелки упрощается процедура учета дополнительных погрешностей датчика. Если мостовая измерительная схема уравновешена в точке равенства емкостей, то расположение этой точки на выходной характеристике не будет изменяться от напряжения питания, зазора между стрелкой и шкалой и т.п. Изменение выходной характеристики от внешних воздействий будет носить в основном мультипликативный характер с центром в точке равновесия схемы. Учесть это изменение можно путем измерения выходного сигнала датчика при отсутствии входного и внесения поправочного коэффициента. Дополнительный элемент одного из неподвижных электродов 4 служит для повышения помехоустойчивости датчика к внешним воздействиям. An electrical meter works as follows. Under the influence of the measured signal, the moving part of the device rotates, and the arrow changes its position relative to the marks on the scale 1 and the system of fixed electrodes 2 and 3. Moreover, the shape of the electrodes is such that when the arrow moves, the overlap area of the arrow and one of the electrodes (for example, 2) increases, like the corresponding output capacitance of the sensor, and the other electrode (3) - decreases with the corresponding capacitance. The shape of the grooves (one or more) between the electrodes determines the sensitivity of the sensor at each point of the output characteristic. The most universal is the shape of the groove, in which the dependence of the output capacities on the angle of rotation of the arrow of the device is directly proportional. When the condition of equality of capacitance between the arrow and the electrodes at the point of extreme deviation of the arrow is fulfilled, the procedure for taking into account additional sensor errors is simplified. If the bridge measuring circuit is balanced at the point of equal capacitance, then the location of this point on the output characteristic will not change from the supply voltage, the gap between the arrow and scale, etc. A change in the output characteristic from external influences will be mainly multiplicative in nature with a center at the equilibrium point of the circuit. This change can be taken into account by measuring the output signal of the sensor in the absence of an input and making a correction factor. An additional element of one of the stationary electrodes 4 serves to increase the noise immunity of the sensor to external influences.

Электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком положения стрелки прошел апробацию на кафедре ИВК УлГТУ в лабораторных условиях. В качестве базового был использован амперметр М42100 магнитоэлектрической системы, шкала которого была изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Дугообразный слой имел граничные радиусы (внутренний - внешний) 9 - 40 мм и был разделен пазом шириной 1 мм на два электрода так, чтобы емкостные характеристики датчика были близки к прямо пропорциональным. Стрелка шириной 2 мм, длиной 40 мм, закрепленная на подвижной части прибора, была электрически соединена с штатной минусовой клеммой прибора. В крайне правом положении стрелки площади перекрытия ей электродов были равны. При снятии характеристик датчика использовались: программируемый калибратор П320, цифровой вольтметр В7-34А, низкочастотный генератор сигналов Г3-109. В качестве измерительной схемы датчика применен шестиплечий мост переменного тока с диодным кольцом, уравновешенный в точке максимального отклонения стрелки. Использованная схема приведена в кн. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: Учебное пособие для вузов - Л.: Энергоатомиздат, 1983. Мост запитывался переменным напряжением 16В, 45 кГц. Графики зависимостей выходного напряжения датчика U от угла поворота стрелки а при различных значениях зазора между стрелкой и шкалой прибора d представлены на фиг. 2. An electrical instrument with a built-in capacitive sensor for the position of the arrow was tested at the Department of Information and Communication Technologies of UlSTU in laboratory conditions. The ammeter M42100 of the magnetoelectric system was used as a base, the scale of which was made of foil fiberglass 1 mm thick. The arcuate layer had boundary radii (internal - external) 9 - 40 mm and was divided by a groove 1 mm wide into two electrodes so that the capacitive characteristics of the sensor were close to directly proportional. An arrow 2 mm wide, 40 mm long, mounted on the moving part of the device, was electrically connected to the standard negative terminal of the device. In the extreme right position, the arrows of the overlapping area of the electrodes were equal to it. When taking the characteristics of the sensor, we used: a programmable calibrator P320, a digital voltmeter V7-34A, and a low-frequency signal generator G3-109. A six-armed bridge of alternating current with a diode ring, balanced at the point of maximum deviation of the arrow, is used as a measuring circuit of the sensor. The scheme used is given in book. Levshina E.S., Novitsky P.V. Electrical Measurements of Physical Quantities: A Textbook for High Schools - L .: Energoatomizdat, 1983. The bridge was powered by an alternating voltage of 16V, 45 kHz. Graphs of the dependences of the output voltage of the sensor U on the angle of rotation of the arrow a for various values of the gap between the arrow and the scale of the device d are shown in FIG. 2.

Апробация подтвердила достижение технического результата: возможность определения положения стрелки относительно отметок шкалы при произвольном характере изменения входного сигнала электроизмерительного прибора; повышение чувствительности емкостного датчика положения стрелки прибора за счет использования мостовых измерительных схем; возможности повышения точности и помехоустойчивости датчика при обеспечении равенства выходных емкостей в точке максимального отклонения стрелки и площадей неподвижных электродов за счет размещения на шкале дополнительного элемента одного из них. Testing confirmed the achievement of the technical result: the ability to determine the position of the arrow relative to the scale marks with an arbitrary nature of the change in the input signal of the electrical measuring device; increasing the sensitivity of the capacitive sensor of the position of the arrow of the device due to the use of bridge measuring circuits; the possibility of improving the accuracy and noise immunity of the sensor while ensuring the equality of output capacitances at the point of maximum deflection of the arrow and the areas of the stationary electrodes by placing an additional element on one of them on the scale.

Claims (3)

1. Электроизмерительный прибор, содержащий корпус, измерительный механизм, подключенный к рабочим клеммам прибора и состоящий из обоймы и установленной в ней подвижной части, стрелочный указатель, закрепленный на подвижной части прибора и электрически соединенный с минусовой рабочей клеммой прибора, шкалу с нанесенными на ней отметками, цифрами и обозначениями, закрепленную в обойме и изолированную от нее, емкостной датчик положения стрелки, образованный стрелочным указателем и нанесенными на шкалу неподвижными электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными от шкалы и от остальных элементов конструкции прибора, отличающийся тем, что система неподвижных электродов представляет собой дугообразный с центром на оси вращения стрелки слой, разделенный, по крайней мере, одним пазом на отдельные части, электрически объединенные в два электрода, причем каждый из двух полученных электродов соединен с отдельной дополнительной клеммой. 1. An electrical measuring device comprising a housing, a measuring mechanism connected to the working terminals of the device and consisting of a cage and a movable part installed in it, an arrow pointer mounted on the movable part of the device and electrically connected to the negative working terminal of the device, a scale with marks on it , with numbers and designations, mounted in a holder and isolated from it, a capacitive sensor for the position of the arrow, formed by an arrow pointer and fixed electrodes made of current material, electrically isolated from the scale and from other elements of the device design, characterized in that the fixed electrode system is an arcuate with a center on the axis of rotation of the arrow layer, separated by at least one groove into separate parts, electrically combined into two electrodes, moreover, each of the two obtained electrodes is connected to a separate additional terminal. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что элементы неподвижных электродов имеют такую форму, что при максимальном отклонении стрелки выходные емкости датчика равны между собой, а мостовая измерительная схема датчика в этой точке уравновешена. 2. The device according to claim 1, characterized in that the elements of the stationary electrodes have such a shape that, with a maximum deviation of the arrow, the output capacitances of the sensor are equal to each other, and the bridge measuring circuit of the sensor at this point is balanced. 3. Прибор по п.1, отличающийся тем, что на шкале вне области, охватываемой стрелкой, расположен дополнительный элемент одного из неподвижных электродов, так что площади поверхностей электродов равны между собой. 3. The device according to claim 1, characterized in that on the scale outside the area covered by the arrow, there is an additional element of one of the stationary electrodes, so that the surface areas of the electrodes are equal to each other.
RU97115975A 1997-09-29 1997-09-29 Electrical measurement instrument RU2133039C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97115975A RU2133039C1 (en) 1997-09-29 1997-09-29 Electrical measurement instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97115975A RU2133039C1 (en) 1997-09-29 1997-09-29 Electrical measurement instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97115975A RU97115975A (en) 1999-07-10
RU2133039C1 true RU2133039C1 (en) 1999-07-10

Family

ID=20197462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97115975A RU2133039C1 (en) 1997-09-29 1997-09-29 Electrical measurement instrument

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133039C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102901861A (en) * 2011-07-28 2013-01-30 兄弟工业株式会社 Zero-crossing detector circuit and image forming apparatus having the same
RU190045U1 (en) * 2019-03-14 2019-06-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" ELECTRIC MEASURING DEVICE

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102901861A (en) * 2011-07-28 2013-01-30 兄弟工业株式会社 Zero-crossing detector circuit and image forming apparatus having the same
US8912468B2 (en) 2011-07-28 2014-12-16 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Zero-crossing detector circuit and image forming apparatus having the same
CN102901861B (en) * 2011-07-28 2015-12-02 兄弟工业株式会社 Zero-crossing detector circuit and the image forming apparatus with zero-crossing detector circuit
RU190045U1 (en) * 2019-03-14 2019-06-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" ELECTRIC MEASURING DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3873916A (en) Capacitive sensor for measuring displacement or position
CODE Electronics Instruments and Measurements
US2889518A (en) Digital meter
JPH08136209A (en) Detection of geometrical position,displacement or angle of movable body and noncontact capacity-reference-position sensor
GB2055480A (en) Multimeter with tone indicator
RU2133039C1 (en) Electrical measurement instrument
GB2159628A (en) Capacitive inclination and levelness-measuring instrument
RU2128844C1 (en) Electrical instrument
RU2122180C1 (en) Electric measuring instrument
EP1704388B1 (en) Amr sensor element for angle measurement
EP0104748B2 (en) Rf watt meter
RU2121661C1 (en) Electric measuring instrument
George et al. A linear variable differential capacitive transducer for sensing planar angles
RU2121135C1 (en) Electric measurement device
GB2069709A (en) Temperature compensated ion measurement
RU190045U1 (en) ELECTRIC MEASURING DEVICE
Khan et al. A non-contact capacitance type level transducer for liquid characterization
Oldham et al. Exploring the low-frequency performance of thermal converters using circuit models and a digitally synthesized source
JPH0115085B2 (en)
US3427540A (en) Electrostatic voltmeter having various sized input electrodes to provide plural ranges
US4040931A (en) Corrosion ratemeter
Li et al. A new method for the measurement of low speed using a multiple-electrode capacitive sensor
Tejaswini et al. An auto-balancing signal conditioning scheme for non-contact measurement of conductivity of water
US3236091A (en) Apparatus for testing capacitance type fluid level sensing equipment
SU1161460A1 (en) Optoelectronic position-sensitive transducer