SU1186938A1 - Capacitive displacement transducer - Google Patents
Capacitive displacement transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1186938A1 SU1186938A1 SU843632321A SU3632321A SU1186938A1 SU 1186938 A1 SU1186938 A1 SU 1186938A1 SU 843632321 A SU843632321 A SU 843632321A SU 3632321 A SU3632321 A SU 3632321A SU 1186938 A1 SU1186938 A1 SU 1186938A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- integrator
- output
- switch
- input
- capacitive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕЬ1ЕЩЕПИЯ, содержащий заземленные емкостный двухэлектродный датчик и опорный конденсатор, генератор импульсов и управл емый генератором импульсов первый переключатель. отличающийс тем, что, с целью повьшени точности перемещени , преобразователь снабжен источником посто нного опорного напр жени , вторым переключателем, интегратором зар да с накопительным конденсатором и инвертирующим сумматором, первый вход которого соединен с выходом интегратора,второй вход соединен с источником посто нного опорного напр жени , а выход - через нормально замкнутьй контакт первого переключател соединен с опорным конденсатором, емкостный датчик через нормально замкнутый контакт второго переключаСЛ тел соединен с выходом интегратора , а нормально разомкнутые контакты первого и второго переключателей подсоединены к входу интегратора.CAPACITIVE TRANSFORMER CONVERTER, containing a grounded capacitive two-electrode sensor and a reference capacitor, a pulse generator and a first switch controlled by a pulse generator. characterized in that, in order to improve the accuracy of movement, the converter is equipped with a constant voltage source, a second switch, a charge integrator with a storage capacitor and an inverting adder, the first input of which is connected to the output of the integrator, the second input is connected to a constant reference source and the output through the normally closed contact of the first switch is connected to the reference capacitor, the capacitive sensor through the normally closed contact of the second switch of the bodies with It is connected to the integrator output, and the normally open contacts of the first and second switches are connected to the integrator input.
Description
1 one
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени перемещени объектов.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the movement of objects.
Цель изобретени - повьшение точности измерений.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy.
На чертеже показана схема емкостного преобразовател перемещени Емкостньй преобразователь перемещений содержит емкостный датчик 1 с двум электродами 2 и 3, из которых электрод 3, св зьшаемьй в процессе измерений с контролируемым объектом (не указан), заземлен. Экранирующий электрод 4 св зан с электродом 2 через повторитель 5 напр жени . Опорньй конденсатор 6 имеет один заземленный электрод. Емкостный преобразователь перемещений содержит также источник 7 посто нного опорного напр жени , инвертиРУ101ЦИЙ сумматор 8, первый переключатель 9 и второй переключатель 10, генератор 11 импульсов, управл ющий работой переключателей 9 и 10, и интегратор 12 зар да, включающий операционньп усилитель 13 и накопительный конденсатор 14. Незаземленньш электрод опорного конденсатора 6 соединен с нормально замкнутым контактом переключател 9, электрод 2 емкостного датчика 1 соединен с нормально замкнутым контактом переключател 10. Нормсшьно разомкнутые контакты переключателей 9 и 10 соединены с входом интегратора 12, выход которого соединен с первым входом инвертирующего сумматора 8. Второй вход инвертирующего сумматора 8 соединен с источником 7 посто нного опорного напр жени .The drawing shows a diagram of a capacitive displacement transducer. The capacitive displacement transducer contains a capacitive sensor 1 with two electrodes 2 and 3, of which electrode 3, which is connected to an object under control (not specified), is grounded. The shielding electrode 4 is connected to the electrode 2 via a voltage follower 5. The ground capacitor 6 has one grounded electrode. The capacitive displacement transducer also contains a source of constant reference voltage 7, an inverter PI1, a first switch 9 and a second switch 10, a pulse generator 11 controlling the operation of switches 9 and 10, and a charge integrator 12 including an operational amplifier 13 and a storage capacitor 14. The non-grounded electrode of the reference capacitor 6 is connected to the normally closed contact of the switch 9, the electrode 2 of the capacitive sensor 1 is connected to the normally closed contact of the switch 10. Normally opened The contacts of the switches 9 and 10 are connected to the input of the integrator 12, the output of which is connected to the first input of the inverting adder 8. The second input of the inverting adder 8 is connected to the source 7 of a constant reference voltage.
Емкостный преобразователь перемещений работает следующим образом.Capacitive displacement transducer works as follows.
Перемещение контролируемого объекта приводит к изменению зазора мелоду электродами 2 и 3 емкостного датчика 1. Реальное значение электрической емкости емкостного датчика 1 может быть представлено в следующем видеMoving the monitored object leads to a change in the gap between the electrodes 2 and 3 of the capacitive sensor 1. The actual value of the electrical capacitance of the capacitive sensor 1 can be represented as follows
С WITH
г 8 ,g 8,
где S - плott aдь перек рыти электродов 2 и 3;where S is the bottom area of the electrodes 2 and 3;
5 - диэлектрическа проницаемость среды между электродами 2 и 3{5 - the dielectric constant of the medium between the electrodes 2 and 3 {
869382869382
8 - зазор между электродами8 - the gap between the electrodes
2и З;2 and 3;
С -: паразитна емкость, обусловленна неполнотой экра5 нировани электродов 2 иС -: parasitic capacitance due to the incompleteness of the shield of electrodes 2 and
3экранирующим электродом 4, емкостью монтажа и неисключенным краевым эффектом .3 shielding electrode 4, mounting capacity and not excluded edge effect.
О Поскольку Сц не зависит от значени измер емого перемещени , она приводит к нелинейности функции преобразовани измерительного преобразовател ,О Since Sc does not depend on the value of the measured displacement, it leads to a non-linearity of the transducer's conversion function,
15 Конденсатор, образованный электродами 2 и 3, при положении контактов переключателей 9 и 10, указанном на чертеже, зар жаетс до : значени выходного напр жени интегратора 12 зар да. Опорный конденсатор 6 при этом зар жаетЬ до значени выходного напр жени сумматора 8. При подключении по сигналу генератора 11 импульсов емкостного датчика 1 и опорного конденсатора 6 к входу интегратора 12 зар да , напр жение на них становитс равным напр жению на входе интегратора 12 зар да, которое вследствие15 A capacitor formed by electrodes 2 and 3, when the contacts of switches 9 and 10, indicated in the drawing, are charged, is up to: the value of the output voltage of the integrator 12 charge. In this case, the reference capacitor 6 charges to the value of the output voltage of the adder 8. When the 11 capacitor pulse 1 and the reference capacitor 6 are connected to the input of the integrator 12 charge, the voltage on them becomes equal to the input voltage of the integrator 12 charge which due to
0 большого коэффициента усилени операционного усилител 13 близко к нулю. При этом зар д с датчика 1 и опорного конденсатора 6 передаетс в накопительный конденсатор 14, измен соответствующим образом выходное напр жение интегратора 12 зар да. При последующих переключени х переключателей 9 и 10 напр жение на выходе интегратора 12 зар да . стремитс к значению, при котором зар ды, накапливаемые в датчике 1 и опорном конденсаторе 6, будут.равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. Противоположность знаков зар дов обеспечиваетс инвертирующим включением олерационного усилител 13. Таким образом , установившийс режим работы преобразовател описываетс уравнением , следующим из равенства зар дов на датчике 1 и конденсаторе 60, the high gain of the operational amplifier 13 is close to zero. In this case, the charge from sensor 1 and the reference capacitor 6 is transferred to the storage capacitor 14, changing the output voltage of the charge integrator 12 accordingly. During subsequent switchings of switches 9 and 10, the voltage at the output of the integrator 12 is charged. tends to a value at which the charges accumulated in the sensor 1 and the reference capacitor 6 are equal in absolute value and opposite in sign. The opposite of the charge signs is provided by the inverting switching on of the oleration amplifier 13. Thus, the steady state of the converter operation is described by the equation resulting from the equality of the charges on the sensor 1 and the capacitor 6
.х- Сд вых выходное напр жение.x- Sd output output voltage
преобразовател j Z вькодное напр жениеj z transducer voltage
сумматора 8;adder 8;
GO - емкость опорного конденсатора 6;GO is the capacitance of the reference capacitor 6;
3131
с учетом зависимости выходного натф жени инвертирующего сумматора 8 от коэффициентов преобразовани его по первому и второму входамtaking into account the dependence of the output signal of the inverting adder 8 on its conversion coefficients for the first and second inputs
-V, -«.ых-К,-V, - ". Y-K,
иand
коэффициенты преобразовани ,conversion factors
значение опорного напр жени ,the value of the reference voltage
иЛ-к,IL,
вЫХ c.ROUT c.R
.r .f .V.r .f .V
g -n -0 ig -n -0 i
Если значение коэффициента К, выбрать таким что CpKj С,у то :вли ние CD на выходную характеристику преобразовател будет исключеноIf the value of the coefficient K is chosen such that CpKj C, then: the effect of CD on the output characteristic of the converter will be excluded
869384869384
и выходное напр жение преобразовател будет линейно св зано с измер емым перемещением.and the output voltage of the converter will be linearly related to the measured displacement.
Таким образом введение сигналаSo the signal introduction
5 обратной св зи с выхода преобразовател через инвертирующий сумматор 8 позвол ет исклю шть погрешность, обусловленную паразитной емкостью, и повысить точность измерений за5 feedback from the output of the converter through the inverting adder 8 allows you to eliminate the error due to parasitic capacitance, and to improve the measurement accuracy for
10 счет повьшени линейности выходной характеристики. того, введение интегратора 12 зар да и второго переключател , который вместе с первым переключателем управл етс ге15 |нератор 4 11 импульсов, позвол ет получить на выходе преобраэ овател посто нное напр жение, что искшочает необходимость в выпр млении выходного напр жени , привод щего в10 by increasing the linearity of the output characteristic. In addition, the introduction of the integrator 12 charge and the second switch, which, together with the first switch, controls the pulse generator 4–11 pulses, produces a constant voltage at the output of the inverter, which eliminates the need for rectifying the output voltage
20 аналогичных устройствах к снижению точности.20 similar devices to reduce accuracy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843632321A SU1186938A1 (en) | 1984-08-04 | 1984-08-04 | Capacitive displacement transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843632321A SU1186938A1 (en) | 1984-08-04 | 1984-08-04 | Capacitive displacement transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1186938A1 true SU1186938A1 (en) | 1985-10-23 |
Family
ID=21078166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843632321A SU1186938A1 (en) | 1984-08-04 | 1984-08-04 | Capacitive displacement transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1186938A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472106C2 (en) * | 2008-12-23 | 2013-01-10 | Закрытое акционерное общество "Нанотехнология-МДТ" | Linear displacement capacitive transducer |
RU2562695C2 (en) * | 2011-06-20 | 2015-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Capacitance-type displacement transducer |
-
1984
- 1984-08-04 SU SU843632321A patent/SU1186938A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Карандеев Е.П. и др. Быстродействующие электронные крмпенсационно-мостовые приборы. - М.: Энерги , 1970, с. 103. Патент US № 4250452, кл. 328-1, онублик. 1981. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472106C2 (en) * | 2008-12-23 | 2013-01-10 | Закрытое акционерное общество "Нанотехнология-МДТ" | Linear displacement capacitive transducer |
RU2562695C2 (en) * | 2011-06-20 | 2015-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Capacitance-type displacement transducer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4193063A (en) | Differential capacitance measuring circuit | |
US4743836A (en) | Capacitive circuit for measuring a parameter having a linear output voltage | |
SU1186938A1 (en) | Capacitive displacement transducer | |
US5019783A (en) | Precision transducer circuit and linearization method | |
JPS6139330Y2 (en) | ||
US3497805A (en) | Circuit including a constant amplitude pulse generator for adjusting the amplitude of pulses produced by a transducer | |
JPH07260510A (en) | Capacity type sensor | |
SU1355858A1 (en) | Capacitance-type device for converting displacements | |
SU1767451A1 (en) | Metering transducer with capacity sensor | |
SU1221483A1 (en) | Capacitance-electronic displacement converter | |
JPS5760593A (en) | Sample holding circuit | |
SU1645906A1 (en) | Capacitive accelerometer | |
SU1751646A1 (en) | Piston engine pressure converter | |
SU1267154A1 (en) | Displacement-to-electric oscillations frequency transducer | |
SU881868A1 (en) | Analogue storage device | |
SU748860A1 (en) | A-d converter | |
SU1265570A1 (en) | Capacitive pickup of moving sheet material humidity | |
SU834769A1 (en) | Analogue storage | |
SU786728A1 (en) | Method for measuring charge value at the interface of film structures | |
SU1201686A1 (en) | Capacitance level meter | |
SU1580404A1 (en) | Linear extrapolator | |
JPS57139612A (en) | Capacitance type converter | |
SU587405A1 (en) | Arrangement for measuring ilf rectangular pulse amplitude | |
SU911133A1 (en) | Device for measuring displacements | |
SU1728663A1 (en) | Displacement-to-voltage converter unit |