SU1249309A1 - Capacitive meter of angular shifts - Google Patents

Capacitive meter of angular shifts Download PDF

Info

Publication number
SU1249309A1
SU1249309A1 SU853846310A SU3846310A SU1249309A1 SU 1249309 A1 SU1249309 A1 SU 1249309A1 SU 853846310 A SU853846310 A SU 853846310A SU 3846310 A SU3846310 A SU 3846310A SU 1249309 A1 SU1249309 A1 SU 1249309A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrodes
rectangular
axis
electrode
capacitive
Prior art date
Application number
SU853846310A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Феодосий Борисович Гриневич
Ростислав Станиславович Лежоев
Original Assignee
Институт Электродинамики Ан Усср
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 Институт Электродинамики Ан Усср filed Critical Институт Электродинамики Ан Усср
Priority to SU853846310A priority Critical patent/SU1249309A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1249309A1 publication Critical patent/SU1249309A1/en

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет расширить диапазон измерени  углов емкостного измерител  угловых перемещений до ±180°. Емкостной датчик угла содержит два установленных с возможностью поворота один относительно другого вокруг общей оси вращени  пр моугольных измерительных электрода, один из которых снабжен заземленным охранным электродом. Эти электроды помещены внутри полого цилиндрического экранирующего электрода, ось которого совпадает с осью вращени  пр моугольных электродов. Экранирующий электрод заземлен, а параллельно измерительным электродам включен корректирующий конденсатор, емкость которого выбираетс  в соответствии с заданным математическим выражением, включающим в себ  размеры измерительного и охранного электродов. При работе датчика паразитные составл ющие измер емой емкости между активными поверхност ми расположенных под углом пр моугольных измерительных электродов компенсируютс , что повыщает линейность характеристики преобразовани  емкостного измерител  угла в щироком диапазоне измер емых углов. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. to (Л го j; 00The invention relates to a measurement technique and allows extending the measurement range of angles of a capacitive angular displacement meter to ± 180 °. The capacitive angle sensor contains two rotatably mounted one relative to the other around a common axis of rotation of rectangular measuring electrodes, one of which is equipped with a grounded guard electrode. These electrodes are placed inside a hollow cylindrical shielding electrode whose axis coincides with the axis of rotation of the rectangular electrodes. The shielding electrode is grounded, and a correction capacitor is connected in parallel with the measuring electrodes, the capacitance of which is selected in accordance with the specified mathematical expression, including the dimensions of the measuring and guard electrodes. When the sensor operates, the parasitic components of the measured capacitance between the active surfaces located at an angle of the rectangular measuring electrodes are compensated, which increases the linearity of the conversion characteristics of the capacitive angle meter in the wide range of measured angles. 1 h. item f-ly, 2 ill. to (l go j; 00

Description

1one

Изобретение относитс  к измерите,;1ьной технике и может быть использовано дл  из-The invention relates to measure; 1 technology and can be used for

мерени  уг, 1овых перемен;ений.measure, first change;

Цель изобретени  - расн1ирение диапа- 3()на измерений емкостно1Ю датчика угла до 180° нутем ;1инеаризации его преобразовани  в этом диапазоне с номон1,ью экранирующих электродов в еочетании с кор- ректируюн1им конденсатором заданной емкости .The purpose of the invention is to distribute the range of () to measurements of the capacitance of the angle sensor up to 180 °; 1linearize its conversion in this range with the nominal screening electrodes in combination with the correct capacitor of the given capacitance.

На фиг. 1 ноказан емкостный и; меритель угловых перемещений, общий нид; на ф Иг. 2 -- е.мкостный датчик угла, нопе)ечное сечение.FIG. 1 is shown capacitive and; measure of angular displacements, general nid; on f Ig. 2 - capacitive angle sensor, knock), section.

Емкостный измеритель угловых перемещений содержит емкостный датчик угла, нр моугольные э;1ектроды 1 и 2 которого имеют общую ось 3 (вращени , с которой совмещена лини  нересечени  активных внутренних новерхностей этих электродов или их продолжени . Один и; электродов датчика угла, например, неподвиж1П)1Й элект- род 2, окружен размец;енным с нн.м в плоскости охранпым электродо.м 4. Экрани- руюн1ий электрод 5, В1 п1олненный в виде полого ци.чнндра, ось которого совмещена с осью 3 вранхе1щ  пр моуголь11ых электродов 1 и 2 емкостного датчика, электриче- ски соединен с охранным электродом 4, присоединенным к общей точке заземлени  и,in эквипотенциальной ей точке. Пр м()угол1)Пые электроды 1- и 2 или хот  бы одии из них экранированы снаружи мета. клическим слоем , вынолнепным на тех же изолированных подложках, что и нр моугольные электроды 1 и 2 емкостного датчика. Ввиду этого между этими поверхност ми электродов умен1 щаетс  наразнтна  св з1. ...у эпектродамн 1 и 2 вк,:1ючена изме 1ительпа . схема G, котора  предназначена д,1Я контрол  величины, обратно npOHOpHiioHa.iijiioii измер емой емкости С,; между этими электродами , ,ейс  информативным параметром yr,:ia (( между нимн, завис щего от уг. ювого ноложени  об ьекта контрол  (не показан). Между этими же электродами 1 и 2 емкостного датчика подк.лючс корректирующий копдепсатор 7.A capacitive angular displacement meter contains a capacitive angle sensor, nr mongular e; 1 spectrods 1 and 2 of which have a common axis 3 (rotation, with which the continuity line of the active internal surfaces of these electrodes or their continuation is combined. The 1st electrode 2 is surrounded by spaced electrodes in the plane of the guard electrode 4. The shielding electrode 5, B1 filled in the form of a hollow cy.chnr, the axis of which is aligned with the axis 3 of the right angles of the right carbon electrodes 1 and 2 capacitive sensor, electrical The cable is connected to a guard electrode 4 connected to the common ground point and, in the point equipotential to it. Straight () angle 1) Pyie electrodes 1- and 2 or at least one of them is shielded outside the meta. A clinical layer, vnolnopnym on the same isolated substrates as nr mogalnye electrodes 1 and 2 of the capacitive sensor. In view of this, between these surfaces of the electrodes there is a decrease in the interconnection of the coupling. ... in the 1 and 2 protodrodnamn,: scheme G, which is designed d, 1I of the control value, back npOHOpHiioHa.iijiioii measurable capacitance C ,; between these electrodes,, with the informative parameter yr,: ia ((between them depending on the corner of the control object (not shown). Between the same electrodes 1 and 2 of the capacitive sensor, the corrective co-detector is 7.

Нмкостпый измеритель угловых переме- П1еннй работает следуюнчим образом.An acoustical angle meter is operated as follows.

При изменении углового положени  об 1з- ектна измен етс  угол (р между пр моугольными электродами 1 и 2 емкостного датчика, что ириводит к изменению емкости S,, между ними, обратна  величина которой из.мер ет- с  с номощью схемы 6, нредета1 л юп1ей собой, па |ример, мостовую схему пзмереии . В емкостном датчике yi Jia, имеюгцем описанную ко 1струкцию н цилиндрический экранирующий э, 1ектрод, величина С. между электрода.ми е измен юн1имс  у1-,човым но , ожением определ етс  следующим соотпо- тением:When the angular position is changed about 1z, the angle changes (p between the rectangular electrodes 1 and 2 of the capacitive sensor, which leads to a change in capacitance S, between them, the reciprocal of which varies with the circuit 6, This is a parasite bridge circuit. In a capacitive sensor, yi Jia, having the described structure, a cylindrical shielding device, 1 electrode, the value of S. between the electrode, the variation, is determined by the following :

1 .- -т , L   1 .- -t, L

- i у ., - i y.,

(1)(one)

2. (2. (

УHave

;2;; 2;

С, + (f C, + (f

Sf/:#-.Sf /: # -.

(3)(3)

5five

о и bo and b

0 5 о 0 5 o

//

/ -абсолютна  диэлектрическа  проницаемость среды между электродами емкостного датчика;f is the absolute dielectric constant of the medium between the electrodes of the capacitive sensor;

длина параллельной оси 3 вращени  стороны пр моугольного электрода 2, снабженного охранным электродом 4;a length parallel to the axis of rotation 3 of the side of the rectangular electrode 2 provided with a guard electrode 4;

радиус Ешутренней поверхности цилиндрического экранирующего электрода;the radius of the Euthene surface of the cylindrical shielding electrode;

-рассто ни  от оси параллельных ей удаленной сторон, пр моугольного электрода, снабженного охранным электродом.- distance from the axis of the sides of the rectangular electrode parallel to it, of the rectangular electrode equipped with a guard electrode.

При b R, т. е. при практическом совпа- л.ении удаленной стороны пр моугольного электрода 2, параллельной оси 3 врапдени , с об|)азуюндей внутренней поверхности экранирующего цилиндрического электрода 5, составл юп1а  С становитс  равнойWhen b R, i.e., at the practical coincidence of the distant side of the rectangular electrode 2, parallel to the axis 3 of the impingement, with the circumference of the inner surface of the shielding cylindrical electrode 5, it becomes equal to

3 вращени  до ближайц ей и соответственно.3 rotations to the nearest and respectively.

С, 2фп2 const.C, 2pf2 const.

;41; 41

0 5 о 0 5 o

5 - five -

00

00

При (240,1/, т. е. при достаточно не- болыпой ширине охранного электрода 4 на участке между осью 3 вранхени  и ближай- Н1ей к ней параллельной стороной пр моугольного неподвижного электрода 2 по сравнению с радиусом внутренней поверхности экранируюндего электрода 5, величина составл ющей С-) стремитс  к нулю в диапазоне углов ((; 5С.With (240.1 /, i.e., with a rather small width of the guard electrode 4 in the area between the axis 3 of the liver and the closest parallel side to it of the rectangular stationary electrode 2 compared to the radius of the inner surface of the shielding electrode 5, component C-) tends to zero in the range of angles ((; 5C.

Поэтому включение корректирующего конденсатора 7 юсто нной емкости, численно равной С|, нараллельно измерительным пр моугольным электродам 1 и 2 емкостного .чатчика, позвол ет исключить С из уравнени  (I), благ одар  чему на выходе емкостного измерител  угловых перемещений получают практически линейную, однозначную в диапазоне угла q, О--180° функцию преобразовани , котора  представл ет собой зависимость емкостного сопротивлени  1/шС. в функции угла у. Нелинейность функции преобразовани  угла в этом диапазоне не нревьппает 0,7%. Высока  помехо- занц-ицепность и компактность конструкции, а также стабильность функции преобразовани  позвол ют использовать емкостный измеритель угла также и в диапазоне 180 - 360°, что не в.лечет за собой усложнени  его конструкции, хот  нелинейность характерис- преобразовани  при этом монотонно возрастает от 0,7 до 10%.Therefore, the inclusion of a correction capacitor 7 of a just-capacitance, numerically equal to C |, along the measuring rectangular electrodes 1 and 2 of the capacitive processor, eliminates C from equation (I), which at the output of the capacitance meter of angular displacements get almost linear, unambiguous in the range of the angle q, O - 180 °, the conversion function, which is the capacitance 1 / ws dependence. as a function of angle y. The nonlinearity of the angle transform function in this range does not exceed 0.7%. The high noise-attenuation and compactness of the structure, as well as the stability of the conversion function, make it possible to use a capacitive angle meter also in the range of 180 - 360 °, which does not imply a complication of its design, although the non-linearity of the conversion increases monotonically from 0.7 to 10%.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula . С.мкостный измеритель угловых перемещений , содержащий емкостный датчик.. C. Capacitive angular displacement meter containing a capacitive sensor. угла, образованный двум  плоскими, установленными с возможностью поворота один относительного другого пр моугольными электродами , активные поверхности электродов пересекаютс  по пр мой, совпадающей с их осью вращени , а один из них окружен размещенным с ним в общей плоскости охранным электродом, и подключенную к пр моугольным электродам измерительную схему дл  контрол  величины, обратно пропорциональной емкости между этимп электродами , отличающийс  тем, что, с целью расщирени  диапазона измерений, он снабжен экранирующим электродом, электрически соединенным с охранным электродом и выполненным в виде полого цилиндра, ось которого совмещена с осью вращени  пр моугольных электродов, и включеннымthe angle formed by two flat, pivotally mounted relative to each other by rectangular electrodes, the active surfaces of the electrodes intersect along a straight line coinciding with their axis of rotation, and one of them is surrounded by a guard electrode placed in the common plane and connected to the right angle electrodes a measuring circuit for controlling the magnitude inversely proportional to the capacitance between these electrodes, characterized in that, in order to extend the measurement range, it is equipped with a shielding electr house electrically connected to the guard electrode and designed as a hollow cylinder whose axis is aligned with the axis of rotation of rectangular electrodes, and incorporated между пр моугольными электродами корректирующим конденсатором.between the rectangular electrodes with a correction capacitor. 2. Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что радиус внутренней поверхности цилиндрического экранирующего электрода равен рассто нию от оси вращени  пр моугольных электродов до более удаленной от нее стороны пр моугольного электрода, окруженного охранным электродом, а емкость С корректирующего конденсатора выбрана равной2. The meter according to claim 1, characterized in that the radius of the inner surface of the cylindrical shielding electrode is equal to the distance from the axis of rotation of the rectangular electrodes to the more distant side of the rectangular electrode surrounded by the guard electrode, and the capacitance C of the correction capacitor is chosen C 2e|-&t2,C 2e | - & t2, где е - абсолютна  диэлектрическа  проницаемость среды между электродами емкостного датчика угла; / -длина параллельной оси вращени  стороны пр моугольного электрода, окруженного охранным электродом.where e is the absolute dielectric constant of the medium between the electrodes of a capacitive angle sensor; f is the length of the axis of rotation parallel to the axis of the rectangular electrode surrounded by the guard electrode.
SU853846310A 1985-01-29 1985-01-29 Capacitive meter of angular shifts SU1249309A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853846310A SU1249309A1 (en) 1985-01-29 1985-01-29 Capacitive meter of angular shifts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853846310A SU1249309A1 (en) 1985-01-29 1985-01-29 Capacitive meter of angular shifts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1249309A1 true SU1249309A1 (en) 1986-08-07

Family

ID=21159496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853846310A SU1249309A1 (en) 1985-01-29 1985-01-29 Capacitive meter of angular shifts

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1249309A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986755A (en) * 2019-12-16 2020-04-10 珠海格力电器股份有限公司 Electrical appliance inclination detection structure, method and device, storage medium and electrical appliance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1185069, кл. G 01 В 7/30, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986755A (en) * 2019-12-16 2020-04-10 珠海格力电器股份有限公司 Electrical appliance inclination detection structure, method and device, storage medium and electrical appliance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4347478A (en) Capacitive gauge
US5479104A (en) Electrical sensor for determining the moisture content of soil
US5172481A (en) Electronic inclinometer
US3732553A (en) Capacitive pick-off transducer
US6586943B1 (en) Sensor signal processing apparatus
JP3556949B2 (en) Potentiometer
SU1249309A1 (en) Capacitive meter of angular shifts
RU2087873C1 (en) Electric capacitive converter for level measurement
JPH0419466Y2 (en)
EP0546822A2 (en) Inclinometer using a dielectric liquid
JPS58206901A (en) Strain gage for high temperature of sealed structure
SU1185069A1 (en) Capacitive movement transducer having a variable clearance
SU1446460A1 (en) Device for measuring angular displacement
JPH06341805A (en) Capacitance type linear scale
SU1578448A1 (en) Method of measuring displacements
SU1599644A1 (en) Differential capacitive transducer of displacements
SU1188523A1 (en) Variable-capacitance displacement transducer
SU1428908A1 (en) Variable-capacitance transducer for measuring displacements along three coordinate axes
JPS59216012A (en) Electrostatic capacity type inclination sensor
SU1249319A1 (en) Capacitive transducer of angular shifts with variable gap
JP2729321B2 (en) Capacitance type measuring instrument
JPS585202Y2 (en) Electrostatic probe for displacement meter
RU1838755C (en) Angular displacement differential capacitive converter
JPH0411129Y2 (en)
SU1538037A1 (en) Capacitive transducer of angular displacements