SU1226014A1 - Индуктивно-емкостный преобразователь перемещени - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить точность преобразовани  перемепдений в услови х значительных механических и других дестабилизирующих воздействий. Это достигаетс  применением составного многощелевого экрана, образующего конденсаторы С4-9, и Сб-11 переменной (в функции перемещени ) и конденсаторы Сз-8 и C7-i2 посто нной емкости индуктивно-емкостного преобразовател  перемещений, содержащего также несколько линейно-прот женных катушек индуктивности, соединенных с соответствующими конденсаторами параллельно. Экран состоит из двух диэлектрических относительно подвижных оснований, на внутренних взаимно обращенных поверхност х которого нанесено электропроводное покрытие с продольными и поперечными щелевыми промежутками , с помощью которых формируютс  экранирующие электропроводные полосы, образующие указанные конденсаторы. Катушки индуктивности выполнены линейно-прот женными вдоль соответствующих экранирующих полос и закреплены на внешней поверхности одного из оснований. Токових- ревой принцип действи  преобразовател  и отсутствие массивных ферромагнитных деталей позвол ют получить преобразователь от.-, носительно легкой конструкции и применить современную технологию напылени  дл  получени  многощелевой конструкции. 8 ил. 5 (Л o N3 О5

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных перемещений.

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  перемещений в услови х знач{1тельных механических и других дестабилизирующих воздействий.

На фиг. 1 изображен преобразователь перемещени , поперечное сечение; на фиг. 2 и 3 - продольные экранирующие полосы и щелевые промежутки на обоих основани х экрана преобразовател ; на фиг. 4 - взаимное расположение катущек индуктивности и электропроводных участков экранирующих полос на обоих основани х экрана; на фиг. 5 и 6 - диаграммы изменени  индуктивности L/ катушек индуктивности и емкости С, конденсаторов, образованных соответствующими электропроводными участками экранирующих полос в функции их относительного перемещени  х/а, где а - ширина полос, равна  щирине щелевых прО1межутков в направлении контролируемого линейного перемещени  х; на фиг. 7 - зависимости изменени  относительных значений индуктивности AL/Lo и емкости ДС/ЛСмакс преобразовател  от относительной величины зазора h/a между основани ми экрана; на фиг. 8 - эквивалентна  электрическа  схема варианта исполнени  преобразовател  с п тью катушками индуктивности и п тью кондесаторами, образованными электропроводными полосами многощелевого экрана при их параллельном включении.

Индуктивно-емкостный преобразователь перемещений содержит многощелевой экран, выполненный в виде двух относительно подвижных , пр моугольных, отделенных зазором h оснований 1 и 2, выполненных из диэлектрического материала. На взаимно обращенные поверхности оснований 1 и 2 нанесено электропроводное покрытие, например из меди, разделенное продольными и поперечными п 1елевыми промежутками, образующими в показанном варианте исполнени  индуктивно-емкостного преобразовател  п ть продольных экранирующих полос 3-7 на одном из оснований 1 и п ть продольных экранирующих полос 8-12 на другом основании 2 экрана. В этом варианте исполнени  преобразователь содержит также п ть катушек 13-17 индуктивности, закрепленных на внешней поверхности одного из оснований (здесь - основание 2) и выполненных линейно-прот женными вдоль соответствующих продольных экранирующих полос .

Крайние экранирующие полосы 3 и 7 и 8 и 12 на обоих основани х выполнены сплошными и отличающимис  по щирине b в 2 раза. Внутрилежащие продольные экранирующие полосы имеют в поперечном направлении тот же размер b и разделены поперечными щелевыми промежутками на электропроводные участки, ширина а которых в направлении контролируемого перемещени  х одинакова и равна щирине поперечных щелевых промежутков . Угол а наклона поперечных щелевых промежутков на основании 1 экрана отличаетс  от угла р наклона поперечных щелевых промежутков на основании 2 относительно направлени  контролируемого перемещени  X, так что эти щелевые промежутки

расположены одни относитеельно других под острым углом (фиг. 4). Все электропроводные участки каждой продольной экранирующей полосы соединены между собой на каждом из оснований экрана последовательно вдоль направлени  перемещени  х и образуют с противолежащими участками экранирующих полос другого основани  конденсаторы С4-9, с 5-10 и Сб-|| переменной емкости , величина которых периодически измен етс  в зависимости от площади перекрыQ ти  этих участков при перемещении основани  1 относительно основани  2 экрана. Крайние продольные полосы на обоих основани х образуют конденсаторы Сз-в и €7-12 посто нной емкости, не завис щей от перемещени  X. Каждый из этих конденсаторов

5 посто нной и переменной емкости, образованных соответствующими электропроводными участками составного многощелевого экрана, соединены параллельно с соответствующей одной из катущек 13-17 индуктивности (фиг. 8) и подключены к высокочас0 тотному источнику питани  переменного тока (1-5 МГц).

Преобразователь работает следующим образом.

Индуктивность каждой из катущек 13- 17 зависит от собственной индуктивности LO и индуктивности, вносимой составным многощелевым экраном, расположенным вблизи этой катущки. Значение вносимой индуктивности ДЬ дл  каждой катушки определ етс  суммарной площадью электропровод 0 Щих участков экранирующих полос, нанесенных на основани х 1 и 2 экрана в зоне их взаимодействи  с катушкой. Суммарна  площадь электропровод щих участков экранирующих полос дл  каждой катущки 13- 17 индуктивности имеет свое значение. При

5 перемещении подвижного основани  I вдоль направлени  перемещеени  х относительно основани  2 площадь экранирующих полос под катущками 13 и 17 остаетс  неизменной , а под катущками 15-16 измен етс  по периодическому закону, близкому к тре угольному со сдвигом фазы на 120° (фиг. 5). Величина емкости конденсаторов, образованных электропровод щими участками экранирующих продольных полос 3 и 8, 4 и 9, 5 и 10, 6 и 11, 7 и 12, также завиg сит от взаимного расположени  оснований 1 и 2. При перемещении основани  1 вдоль направлени  перемещени  х относительно основани  2 значение емкости между поло5

сами 3 и 8, 7 и 12 остаетс  неизменным, а значени  емкости между полосами 4 и 9, 5 и 10, 6 и 11 измен ютс  периодически по закону, аналогичному закону изменени  индуктивности катушек 14-16 (фиг. 6). Характерно , что дл  каждой пары продольных экранирующих полос, например 4 и 9, имеет место синфазное изменение емкости и индуктивности соответствующей катушки при относительном перемещении х/а.

Таким образом, максимальное значение индуктивности LM катушки 14 и емкости конденсатора С4 э, образованного продольными экранирующими полосами 4 и 9, имеют место при одинаковых значени х х/а. На стабильность зависимостей индуктивности и емкости от перемещени  существенное вли ние оказывает-стабильность зазора h между основани ми 1 и 2 (фиг. 7), где величина собственной индуктивности обозначена LO, максимальное значение вносимой индуктивности AL, максимальное значение из- менени  емкости обозначено ДС, а максимальное значение изменени  емкости при минимальном зазоре h между основани ми 1 и 2 обозначено ДСмакс. В данном преобразователе перемещений дл  подавлени  вли ни  нестабильности зазора h используютс  крайние катушки 13 и 17 индуктивности и конденсаторы Сз-в и €7-12, образованные крайними продольными экранирующими полосами 3 и 8, 7 и 12. Значени  этих ин- дуктивностей завис т только от величины зазора h и других мешающих факторов и не завис т от перемещений х. Значени  индуктивности катушек 13 и 17 соответствуют минимальному значению индуктивностей катушек 14-16 при параллельном расположении оснований 1 и 2. В случае непараллельного расположени  оснований 1 и 2 воз- можно определить минимальные значени  индуктивностей 14-16, так как они св заны со значени ми индуктивностей катушек 13 и 17.

Значени  емкостей, образованных про- дольными экранирующими полосами 3 и 8, 7 и 12, соответствуют среднему значению емкостей , образованных продольными экранирующими полосами 4 и 9, 5 и 10, 6 и 11 при перемещении основани  1 вдоль направлени  перемещени  х.

Таким образом, в рассмотренном варианте исполнени  преобразовател  перемещений измен ютс  дес ть параметров: п ть значений индуктивности и п ть значений емкости . Три индуктивности и три емкости измен ютс  с различными фазами при относи- тельных перемещени х оснований экрана, а две индуктивности и две емкости завис т только от мешающих факторов и главного из них - зазора h, что позвол ет скорректировать соответствующую погрешность измерени  перемещений.

Синфазное изменение индуктивностей и емкостей преобразовател  перемещений поз

вол ет увеличить чувствительность и улучшить соотношение сигнал-помеха. Так, например , при параллельном включении индуктивностей и емкостей (фиг. 8) девиаци  резонансных частот указанных контуров увеличиваетс  и позвол ет с большей точностью преобразовать перемещени  вдоль направлени  перемещени  х и с больщей точностью корректировать мешающие воздействи  (изменени  зазора h).

Применение линейно-прот женных катушек индуктивности, взаимодействующих одновременно с большим количеством электропровод щих элементов, позвол ет уменьшить погрешность преобразовател  перемещений, обусловленную неточностью изготовлени  отдельных продольных и поперечных щелей за счет интегрального эффекта.

Наличие нескольких, смещенных по поверхности неподвижного основани  2 к ату- шек индуктивности позвол ет получить одновременно несколько значений индуктивностей эквивалентных смещению Дх-, dtgo(.H Лхг 2dtgoc, где d - шаг продольных экранирующих полос в поперечном направлении (фиг. 2), а использование нескольких конденсаторов - несколько значений емкостей , эквивалентных тем же смещени м. Это позвол ет определить чувствительность преобразовател  к перемещению х при различных мешающих воздействи х, вли ющих на величину индуктивности и емкости, но не измен ющих геометрию многощелевых экранов , а также учесть вли ние мешающих факторов на величину зазора h между основани ми 1 и 2 многощелевых электромагнитных экранов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индуктивно-емкостный преобразователь перемещени , содержащий установленные с возможностью относительного перемещени  многощелевой экран и расположенные по одну сторону от него катушки индуктивности , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, многощелевой экран выполнен в виде двух относительно подвижных пр моугольных, отделенных зазором оснований из диэлектрического материала с нанесенным на их взаимно обращенных поверхност х электропроводным покрытием, разделенным щелевыми промежутками, одни из которых выполнены на обоих основани х вдоль направлени  их относительного перемещени , образу  продольные экранирующие полосы, а другие - поперек относительного перемещени , раздел   продольные экранирующие полосы, за исключением двух краевых полос, на отдельные электропроводные участки, соединенные последовательно в направлении относительного перемещени  оснований, поперечные щелевые

   512260146

   промежутки на одном основании располо- внешней поверхности одного из оснований жены под острым углом к поперечным ще- и выполнены линейно-прот женными вдоль

   левым промежуткам на другом основании,

   а катущки индуктивности закреплены на полос.

   соответствующих продольных экранирующих

   Фиг.З

   13 15

   17 16

   Lnaxc

   LnuH

   i16

   Фиг. 5

   щи

   Спакс

   Спин

   С 5-10

   О-5/7-/2

   Cif-a

   42j

   Фиг. 6

   X/G

   ЛГ

   л/.

   лСнсш io

   1--0,1-/7 ,5f

   -005

   ЛС йСнакс

   Чо

   О

   0,10,

   Фиг.7

   7

   L16

   l

   С7-12

   Редактор Н. Тупица Заказ 1978/26

   Составитель С. Скрипник

   Техред И. ВересКорректор М. Максимишинец

   Тираж 670Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Л/Л5Х

   Г Г Г uCg-H

   I 1ХйГ7-/2

   бгг.5