SU1323850A1 - Angular displacement differential transducer - Google Patents
Angular displacement differential transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1323850A1 SU1323850A1 SU864072145A SU4072145A SU1323850A1 SU 1323850 A1 SU1323850 A1 SU 1323850A1 SU 864072145 A SU864072145 A SU 864072145A SU 4072145 A SU4072145 A SU 4072145A SU 1323850 A1 SU1323850 A1 SU 1323850A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrode
- movable electrode
- stationary electrodes
- electrodes
- sector
- 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 имеет целью расширение диапазона измерений при сохранении линейности и однозначности функции преобразовани дифференциального емкостного датчика угловых перемещений , ПОДВИЖНЕЙ электрод 1 которого выполнен в форме остроугольного сектора , а неподвижные электроды 2. и 3 ограничены изнутри окружностью с центром , лежащим на оси 6 вращени по- движного электрода. Неподвижные электроды отделены один от другого изол ционным промежутком в виде плоской спирали 7, концы которой лежат соответственно на внутренней 4 и внешней 5 окружност х, ограничивающих неподвижные электроды, и участком 10 в виде отрезка, соедин ющего концы 8 и 9 этой спирали, лежащие на одной пр мой с центром указанных окружностей . При вращении подвижного электрода 1 вокруг оси 6, перпендикул рной его плоскости, происходит изменение площади взаимного перекрыти этого электрода и неподвижных электродов 2 и 3. Благодар спиралевидной форме изол ционного промежутка между неподвижными электродами 2 и 3, описьшае- мой соответствующим математическим выражением, происходит однозначное линейное изменение частичных емкостей между ними и подвижным электродом датчика. 1 з.П. ф-лы. 2 ил. с S (Л со ю со 00 елThe invention relates to a measurement technique and aims to expand the measurement range while maintaining the linearity and uniqueness of the conversion function of a differential capacitive angular displacement sensor, the MOBILE electrode 1 of which is made in the shape of an acute sector, and the fixed electrodes 2. and 3 are bounded from the inside by a circle with an axis 6 rotation of the movable electrode. The stationary electrodes are separated from each other by an insulating gap in the form of a flat spiral 7, the ends of which lie on the inner 4 and outer 5 circles, bounding the stationary electrodes, and section 10 in the form of a segment connecting the ends 8 and 9 of this spiral, respectively. one straight with the center of the indicated circles. When rotating movable electrode 1 around axis 6, perpendicular to its plane, there is a change in the area of mutual overlap of this electrode and stationary electrodes 2 and 3. Thanks to the spiral form of the insulating gap between stationary electrodes 2 and 3, described by the corresponding mathematical expression, there is an unambiguous linear variation of the partial capacitances between them and the movable electrode of the sensor. 1 z.P. f-ly. 2 Il. with S (L with y with 00 ate
Description
1313
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении угловьк перемещений, например, рабочих органов роботов или станков-автоматов в диапазоне от О до 360.The invention relates to a measuring technique and can be used when measuring angular movements, for example, the working bodies of robots or automatic machines in the range from 0 to 360.
Цель изобретени - расширение диапазона измерени при сохранении линейности функции преобразовани за счет соответствующего профилировани электродов емкостного датчика.The purpose of the invention is to expand the measurement range while maintaining the linearity of the conversion function by appropriately profiling the electrodes of the capacitive sensor.
На фиг. 1 изображен дифференциальный емкостный датчик угловых перемещений , продольное сечение; на фиг. 2 - то же, вид сверху.FIG. 1 shows a differential capacitive angular displacement sensor, a longitudinal section; in fig. 2 - the same, top view.
Дифференциальньв емкостный датчик угловых перемещений содержит плоский подвршньй электрод 1, имеющий форму сектора круга с острым углом при вершине , и два неподвижных электрода 2 и 3, расположенных в плоскости, параллельной плоскости подвижного электрода .The differential capacitive angular displacement sensor contains a flat podvrshny electrode 1, having the shape of a sector of a circle with an acute angle at the apex, and two stationary electrodes 2 and 3, located in a plane parallel to the plane of the moving electrode.
Неподвижные электроды 2 и 3 ограничены изнутри и снаружи окружност ми .4 и 5 с центром, лежащим на .оси 6 вращени подвижного электрода, перпендикул рной его плоскости и проход щей через вершину сектора. Изол The stationary electrodes 2 and 3 are bounded from inside and outside by circles .4 and 5 with a center lying on the axis 6 of rotation of the movable electrode, perpendicular to its plane and passing through the sector apex. Isol
функции преобразовани нарушаетс только в случае, когда подвижныйthe conversion function is violated only in the case where the mobile
циопный промежуток, отдел ющий непо- электрод находитс над пр молинейнымthe cyop gap separating the non-electrode is above the linear
движные электроды 2 и 3 .один от другого , выполнен в виде плоской спирали 7, концы 8 и. 9 которой лежат соответственно на внутренней А и внешней 5 окружностж, ограничивающих неподвижные электроды, и имеет пр мо линейный участок 10 в виде отрезка, соедин ющего концы 8 и 9 спирали 7.moving electrodes 2 and 3. one from the other, made in the form of a flat spiral 7, the ends 8 and. 9 which lie on the inner A and outer 5 circumference, bounding the stationary electrodes, respectively, and has a straight line section 10 in the form of a segment connecting the ends 8 and 9 of the helix 7.
Дл получени линейной функции преобразовани необходимо, чтобы радиус R плоской спирали, раздел ющей неподвижные электроды 2 и 3, описывалс , например, следующим математическим выражениемTo obtain a linear transformation function, it is necessary that the radius R of a flat helix separating stationary electrodes 2 and 3 be described, for example, by the following mathematical expression
35 35
4040
участком 10, раздел ющим неподвижные электроды 2 и 3. Поэтому диапазон измер емых при помощи предлагаемого датчика перемещений равен (),, где Cf- угол при вершине сектора подвижного электрода 1, который реаль-- но может составл ть 300-350 .section 10 separating stationary electrodes 2 and 3. Therefore, the range of displacements measured by the proposed sensor is (), where Cf is the angle at the apex of the sector of movable electrode 1, which can actually be 300-350.
При включении емкостного датчика в схему измерени , например мос-Говую или компенсаи юнно-мостовую измерительную цепь, реализующую одну из следующих функций Р- преобразовани , где ,2,3: -С.When a capacitive sensor is turned on in a measurement circuit, for example, a Mos-Gu or compensated-bridge measuring circuit that implements one of the following P-conversion functions, where, 2,3: -C.
ЛL
Ron-VR 4R|-R,)ff,Ron-VR 4R | -R,) ff,
(1)(one)
где R и R - радиусы соответственно внутренней и внешней окружностей, ограничивающих неподвижные электроды;where R and R are the radii of the inner and outer circles, respectively, bounding the stationary electrodes;
|3 углова координата точки спирали, в которой определ етс ее радиус,| 3 the angular coordinate of the point of the spiral, in which its radius is determined,
5050
р -..1.....p - .. 1 .....
,,., ,,.,
рз с;:7с-;.7ps with;: 7s - ;. 7
получают линейную зависимость выходного сигнала от измер емого углового перемещени , инвариантную к значениюthe linear dependence of the output signal on the measured angular displacement is obtained, invariant to the value
измен юща с в диапазо- 55 Диэлектрической проницаемости среды, не от О до 2.зазору между электродами и температурДифферен ц 1альный емкостный датчик ным изменени м их активной площади, угловых перемещений работает следую- Использование предлагаемого диффе щим образом..ренщ1ального емкостного датчика (поvarying in the range of the 55 dielectric constant of the medium, not from O to 2. The gap between the electrodes and the temperature. Differential capacitive sensors change the active area, the angular displacements work as follows. The use of the proposed differential sensor ...
При изменении углового положени с подвижного электрода 1, вращающегос относительно своей вершины в плоскости ., параллельной плоскости неподвижных электродов 2 и 3, происходит изменение площади их взаимного перекрыти . Так как неподвижные электроды ограничены концентрическими окружност ми , центр которых лежит на оси вращени подвижного электрода, то сум- ма активных площадей неподвижных электродов и сумма частичных емкостей - Зч между соответствующими электродами датчика сохран ет свае значение независимо от углового положени 0 подвижного электрода 1. Перемещение подвижного электрода 1 благодар спиралевидной форме границы раздела между неподвижными электродами 2 и 3 приводит к однозначному увеличению одной частичной емкости за счет уменьшени другой, что определ ет дифференциальный закон изменени частичных емкостей в датчике с переменной активной площадью электродов . Монотонность изменени частичных емкостей, а следовательно, иWhen the angular position changes from the moving electrode 1, which rotates relative to its top in a plane parallel to the plane of the fixed electrodes 2 and 3, the area of their mutual overlap changes. Since the stationary electrodes are limited by concentric circles whose center lies on the axis of rotation of the movable electrode, the sum of active areas of the stationary electrodes and the sum of partial capacitances, Zch between the respective electrodes of the sensor, keeps the pile value regardless of the angular position 0 of the movable electrode 1. due to the spiral-shaped interface between the stationary electrodes 2 and 3, leads to an unambiguous increase in one partial capacitance due to a decrease in the other, which determines the differential law varying partial capacitances in the sensor with variable active electrode area. The monotonic change in the partial capacitances, and hence the
функции преобразовани нарушаетс только в случае, когда подвижныйthe conversion function is violated only in the case where the mobile
3535
4040
4545
участком 10, раздел ющим неподвижные электроды 2 и 3. Поэтому диапазон измер емых при помощи предлагаемого датчика перемещений равен (),, где Cf- угол при вершине сектора подвижного электрода 1, который реаль-- но может составл ть 300-350 .section 10 separating stationary electrodes 2 and 3. Therefore, the range of displacements measured by the proposed sensor is (), where Cf is the angle at the apex of the sector of movable electrode 1, which can actually be 300-350.
При включении емкостного датчика в схему измерени , например мос-Говую или компенсаи юнно-мостовую измерительную цепь, реализующую одну из следующих функций Р- преобразовани , где ,2,3: -С.When a capacitive sensor is turned on in a measurement circuit, for example, a Mos-Gu or compensated-bridge measuring circuit that implements one of the following P-conversion functions, where, 2,3: -C.
5050
1-1 1-1
р -..1.....p - .. 1 .....
,,., ,,.,
рз с;:7с-;.7ps with;: 7s - ;. 7
получают линейную зависимость выходного сигнала от измер емого углового перемещени , инвариантную к значениюthe linear dependence of the output signal on the measured angular displacement is obtained, invariant to the value
сравнению с известными) позволит почти вдвое расширить диапазон измер емых угловых перемещений при сохранении линейности характеристики преобразовани .in comparison with the known ones, it will almost double the range of measured angular displacements while maintaining the linearity of the conversion characteristic.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864072145A SU1323850A1 (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | Angular displacement differential transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864072145A SU1323850A1 (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | Angular displacement differential transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1323850A1 true SU1323850A1 (en) | 1987-07-15 |
Family
ID=21239416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864072145A SU1323850A1 (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | Angular displacement differential transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1323850A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4228719A1 (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-03 | Schaeffler Waelzlager Kg | Capacitive steering angle sensor for motor vehicle - forms first capacitor group from electronics transmitter electrodes and scale receiver electrodes, and second capacitor group from scale transmitter electrodes and electronics receiver electrodes |
-
1986
- 1986-03-05 SU SU864072145A patent/SU1323850A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ацюковский В.А. Емкостные преоб- разователи перемещений. К. - Л.: Энерги , 1966, с. 280. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4228719A1 (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-03 | Schaeffler Waelzlager Kg | Capacitive steering angle sensor for motor vehicle - forms first capacitor group from electronics transmitter electrodes and scale receiver electrodes, and second capacitor group from scale transmitter electrodes and electronics receiver electrodes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU593674A3 (en) | Pressure pickup | |
US4092579A (en) | Brushless printed circuit resolver | |
US5461319A (en) | Symmetric differential capacitance transducer employing cross coupled conductive plates to form equipotential pairs | |
US3729991A (en) | Capacitive displacement transducer | |
GB1480269A (en) | Transducer for a displacement indicating device | |
US6772087B2 (en) | Absolute position measuring device | |
US3487402A (en) | Digital capacitance motion transducer | |
SU1323850A1 (en) | Angular displacement differential transducer | |
EP0068604A2 (en) | Improvements in transducers | |
WO2000005547A1 (en) | Capacitive digital caliper | |
US5445031A (en) | Pressure-measuring arrangement with high linearity | |
US4439725A (en) | Microdisplacement detector | |
CN209432321U (en) | A kind of capacitor torque sensor | |
CN109708791B (en) | Capacitive torque sensor and torque measuring method thereof | |
RU1838755C (en) | Angular displacement differential capacitive converter | |
RU173573U1 (en) | CAPACITIVE DIFFERENTIAL SHAFT ANGLE SENSOR | |
SU1610245A1 (en) | Capacitive differential transducer of angular displacements | |
US4238782A (en) | Device for measuring the amount of movement of a moving object | |
SU1796880A1 (en) | Capacitance differential displacement transducer | |
SU1232932A1 (en) | Differential variable-capacitance transducer | |
EP0027801B1 (en) | Strip chart recorder with a differential capacitor serving as position sensor in a position servo for the recording pen | |
SU754199A1 (en) | Capacity-type displacement transducer | |
SU1596210A2 (en) | Capacitive pickup for angular displacements | |
CN114894365B (en) | Six-dimensional force sensor | |
SU669237A1 (en) | Pressure transducer |