SU1226015A1 - Differential variable-capacitance linear displacement transducer - Google Patents
Differential variable-capacitance linear displacement transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1226015A1 SU1226015A1 SU843743869A SU3743869A SU1226015A1 SU 1226015 A1 SU1226015 A1 SU 1226015A1 SU 843743869 A SU843743869 A SU 843743869A SU 3743869 A SU3743869 A SU 3743869A SU 1226015 A1 SU1226015 A1 SU 1226015A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrodes
- pair
- screen
- pairs
- gap
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол линейных перемещений совместно с автогенераторным вторичным преобразователем и позвол ет повысить линейность характеристики преобразовани датчика линейных перемеш.ений емкостного типа , содержащего две пары противолежащих электродов, отличающихс по площади не менее, чем в 4-7 раз, и размещенного между ними заземленного экрана, установленного с возможностью перемещени в направлении к ним. Каждый электрод одной пары соединен через один из конденсаторов св зи с расположенным по другую сторону от экрана электродом другой пары. Рассто ние между электродами второй пары выполн етс на 10-25% меньще зазора между электродами первой пары, а размеры экрана превышают размеры обеих пар элект-родов, что исключает краевые эффекты. При перемещении экрана, св зываемого с объектом контрол в процессе измерени , измен етс рассто ние между ним и парами электродов датчика, что вызывает изменение частот двух автогенераторов, а следовательно и разност- .ной частоты, измен ющейс пропорционально контролируемому перемещению, благодар выбранным соотнощени м размеров электродов и величин емкостей конденсаторов. 2 ил. se bO N3The invention relates to a measurement technique and can be used to control linear displacements in conjunction with an autogenerator secondary transducer and improves the linearity of a linear capacitance-type transducer type conversion function containing two pairs of opposing electrodes differing in area by no less than 4-7. times, and a grounded shield disposed therebetween, mounted to move towards them. Each electrode of one pair is connected through one of the coupling capacitors to the electrode of the other pair located on the other side of the screen. The distance between the electrodes of the second pair is 10-25% smaller than the gap between the electrodes of the first pair, and the screen sizes exceed the dimensions of both pairs of electrodes, which eliminates edge effects. When moving the screen associated with the test object during the measurement, the distance between it and the sensor electrode pairs changes, which causes a change in the frequencies of the two autogenerators, and hence the difference frequency, which changes in proportion to the controlled movement due to the selected ratios sizes of electrodes and sizes of capacitors. 2 Il. se bO N3
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол линейных перемещений совместно с автогенераторным вторичным преобразователем .The invention relates to a measurement technique and can be used to control linear movements in conjunction with an autogenerator secondary transducer.
Цель изобретени - повышение линейности характеристики преобразовани датчика .The purpose of the invention is to increase the linearity of the transform characteristic of the sensor.
На фиг. 1 показана конструктивна схема датчика; на фиг. 2 (а, б, в) - изFIG. 1 shows a structural diagram of the sensor; in fig. 2 (a, b, c) - of
менение емкостей между электродами и экcapacitance between electrodes and ec
раном датчика, изменение частот f: и 2 на выходах автогенераторов и разностной частоты Af на выходе смесител соответственно .sensor wound, changing the frequency f: and 2 at the outputs of the oscillators and the difference frequency Af at the mixer output, respectively.
Датчик содержит первую пару подклю- ченных к его выходам плоских электродов 1 и вторую пару установленных р дом с ними электродов 2, площадь которых в 4-7 раз превышает площадь электродов первой пары. Между ними размещен соединенный с общей точкой заземлени эк- ран 3. Между каждым электродом 1 первой пары и лежащим по другую сторону экрана электродом 2 другой пары включены конденсаторы 4. Электроды 2 второй пары установлены на рассто нии между собой, меньшим рассто ни (зазора) между электро- дами 1 первой пары на величину б. Экран 3 выполнен перекрещивающим площади обеих пар электродов, дл чего его размеры выполнены превышающими суммарные размеры этих электродов. Экран 3 установ- лен в зазоре между электродами 1 и 2 с возможностью перемещени X по направлению к ним. К выходным клеммам 5 датчика , к которым подключены непосредственно электроды 1 первой пары и через конденсаторы 4 - электроды 2 второй пары, при- соединены два автогенератора 6 и 7 и блок сравнени их частот, выдел ющий разностную частоту и выполненный в виде смесител 8.The sensor contains the first pair of flat electrodes 1 connected to its outputs and the second pair of electrodes 2 installed next to them, the area of which is 4-7 times the area of the electrodes of the first pair. Between them is placed a shield 3 connected to a common grounding point. Between each electrode 1 of the first pair and lying on the other side of the screen electrode 2 of the other pair are included capacitors 4. The electrodes 2 of the second pair are set at a distance between themselves that is shorter (gap) between the electrodes 1 of the first pair by the value of b. Screen 3 is made by crossing the area of both pairs of electrodes, for which its dimensions are larger than the total dimensions of these electrodes. Screen 3 is installed in the gap between electrodes 1 and 2 with the possibility of moving X towards them. To the output terminals 5 of the sensor, to which electrodes 1 of the first pair are directly connected and through capacitors 4 — electrodes 2 of the second pair, are connected two auto-oscillators 6 and 7 and a frequency comparison unit that separates the difference frequency and is made in the form of a mixer 8.
Дифференциальный емкостный датчик линейных перемещений работает следующим об- разом.The differential capacitive linear displacement sensor operates as follows.
При симметричном положении экрана 3 относительно электродов 1 и 2 величины емкости между выходными клеммами 5 датчика и его общей точкой равны между собой, что соответствует нулевому выходному сигналу датчика. При перемещении экрана 3 от положени симметрии, например, вправо , на величину X емкость Ci между ним и ближайшим электродом 2 увеличиваетс по гиперболическому законуWith a symmetrical position of the screen 3 with respect to the electrodes 1 and 2, the capacitance values between the output terminals 5 of the sensor and its common point are equal to each other, which corresponds to a zero output signal of the sensor. When screen 3 is moved from the position of symmetry, for example, to the right, by the value of X, the capacitance Ci between it and the nearest electrode 2 increases according to a hyperbolic law.
С,-i-. (I)C, -i. (I)
Однако т. к. электроды 2 подключены к выходным клеммам 5 датчика через конденсаторы 4, эквивалентное изменение ем- кости С от перемещени X имеет видHowever, since the electrodes 2 are connected to the output terminals 5 of the sensor via capacitors 4, the equivalent change in capacitance C due to movement X is
2)2)
5five
00
0 .. 0 ..
0 0
00
5 five
5five
где b - константа, определ ема величиной емкости конденсаторов 4.where b is a constant determined by the value of the capacitance of the capacitors 4.
Величина емкости €2 между экраном 3 и ближним электродом 1 также возрастает при перемещении экрана 3 вправо. Вследствие того, что электроды 1 расположены на более далеком рассто нии от экрана 3, зависимость этой емкости от величины перемещени X имеет видThe capacitance value of € 2 between screen 3 and near electrode 1 also increases as screen 3 moves to the right. Due to the fact that the electrodes 1 are located farther from the screen 3, the dependence of this capacitance on the magnitude of the displacement X is
;(3) ; (3)
где б - разностное значение зазоров между парами электродов 1 и 2.where b is the difference value of the gaps between pairs of electrodes 1 and 2.
На суммарную величину указанных емкостей датчика вли ют также емкости между электродами 1 и 2, от которых экран 3 удал етс при перемещении X. Однако вли нием этих емкостей на изменение суммарной емкости датчика на границах диапазона измерений можно пренебречь вследствие их малости. По отнощению величин емкостей С: (2) и Са (3), измер емому с помощью автогенераторов 6 и 7 и смесител 8, определ ют величину X перемещени экрана 3 и св занного с ним объекта контрол . Разделив (2) на (3), получаем:The total value of the indicated sensor capacitances is also influenced by the capacitance between electrodes 1 and 2, from which screen 3 moves away when X is moved. However, the influence of these capacitors on the change in the total capacitance of the sensor at the boundaries of the measurement range can be neglected due to their smallness. Regarding the values of capacitances C: (2) and Ca (3), measured with the help of autogenerators 6 and 7 and the mixer 8, determine the value X of the displacement of the screen 3 and the associated control object. Dividing (2) by (3), we get:
(4)(four)
Таким образом, величина перемещени X определ етс следующим выражением:Thus, the magnitude of the displacement X is determined by the following expression:
VуР. 1/ г Vop. 1 / g
X-Yjjip (5)X-Yjjip (5)
Так как константы b и б вл ютс свободными параметрами, они могут быть выбраны таким образом, чтобы дробный член в (5) не зависел от X. Действительно , величинаSince the constants b and b are free parameters, they can be chosen so that the fractional term in (5) does not depend on X. Indeed, the value
ЬХ+1(bX+l)b.Bx + 1 (bx + l) b.
-xTF- bx+ьб условии, что .-xTF- bx + bb provided that.
Исход из практически существующих требований к сохранению чувствительности датчика и диапазона контролирующих перемещений , можно показать, что это условие выполн етс , если выбирать площадь второй пары электродов в 4-7 раз большей, чем площадь электродов первой пары, рассто ние между ними на 10-25% меньше зазора между электродами первой пары, а величину емкости конденсаторов 4 - в 10-20 раз большей номинальной (в исходном положении) емкости датчика.Based on the practically existing requirements for maintaining the sensitivity of the sensor and the range of controlling movements, it can be shown that this condition is satisfied if the area of the second pair of electrodes is 4-7 times larger than the area of the electrodes of the first pair, the distance between them is 10-25 % less than the gap between the electrodes of the first pair, and the capacitance of the capacitors 4 - 10-20 times greater than the nominal (in the initial position) capacitance of the sensor.
Так как дробный член выражени (5) при указанных соотношени х практически не мен етс , характеристика преобразовани датчика близка к линейной.Since the fractional term of expression (5) is practically unchanged at the indicated ratios, the transform characteristic of the sensor is close to linear.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843743869A SU1226015A1 (en) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | Differential variable-capacitance linear displacement transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843743869A SU1226015A1 (en) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | Differential variable-capacitance linear displacement transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1226015A1 true SU1226015A1 (en) | 1986-04-23 |
Family
ID=21120234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843743869A SU1226015A1 (en) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | Differential variable-capacitance linear displacement transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1226015A1 (en) |
-
1984
- 1984-05-24 SU SU843743869A patent/SU1226015A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Арш Э. И. Автогенераторные методы и средства измерений. Л.: Машиностроение, 1979, с. 99-107. Агейкин Д. И. Датчики контрол и регулировани . М.: Машиностроение, 1965, с. 203. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3858097A (en) | Pressure-sensing capacitor | |
US5992240A (en) | Pressure detecting apparatus for measuring pressure based on detected capacitance | |
US4451780A (en) | Non-contact type microdisplacement meter | |
US3706919A (en) | Capacitive gauge | |
SU1226015A1 (en) | Differential variable-capacitance linear displacement transducer | |
US4439725A (en) | Microdisplacement detector | |
SU1469339A1 (en) | Capacitive transducer of movements with variable interelectrode gap | |
RU1803718C (en) | Capacitive displacement transducer | |
SU1599644A1 (en) | Differential capacitive transducer of displacements | |
SU1578448A1 (en) | Method of measuring displacements | |
RU1838755C (en) | Angular displacement differential capacitive converter | |
SU989318A1 (en) | Differential capacitive displacement pickup | |
SU1796880A1 (en) | Capacitance differential displacement transducer | |
SU974098A1 (en) | Capacitive displacement pickup | |
SU1249319A1 (en) | Capacitive transducer of angular shifts with variable gap | |
SU1250836A1 (en) | Capacitance converter of linear movements | |
SU1259101A1 (en) | Device for measuring dielectric band width | |
JPH04305107A (en) | Electrostatic capacity type length-measuring equipment | |
SU488979A1 (en) | Capacitive displacement transducer | |
SU1504493A1 (en) | Capacitive differential displacement transducer | |
SU1626081A1 (en) | Capacitive pickup of linear movement | |
SU1226017A2 (en) | Variable-capacitance displacement transducer | |
SU1185069A1 (en) | Capacitive movement transducer having a variable clearance | |
JPH04305106A (en) | Electrostatic capacity type length-measuring equipment | |
SU1516748A1 (en) | Capacitive differential transducer of movements |