SU1732143A1

SU1732143A1 - Емкостный преобразователь угловых перемещений

Info

Publication number: SU1732143A1
Application number: SU894631192A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Папировский; Марат Алексеевич Развин; Анатолий Иванович Таранчук; Сергей Гурьевич Головкин
Original assignee: Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения
Priority date: 1989-01-04
Filing date: 1989-01-04
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного преобразовател угловых перемещений, который содержит конденсаторы переменной емкости, образованные двум группами четных и нечетных радиальных электродов 7 и 8 на статоре 3 и радиальных электродов 11 и 12 на роторе 4. Эти электроды расположены с равномерным шагом и в каждой группе соединены между собой параллельно. Четные электроды 11 ротора 4 соединены с кольцевой обкладкой 9 первого конденсатора св зи, неподвижна кольцева обкладка 5 которого расположена на статоре 3. Нечетные электроды 12 ротора 4 присоединены к обкладкам 10 второго конденсатора св зи, неподвижна кольцева обкладка 6 которого также расположена на статоре и присоединена как и обкладка 5 к зажимам делител 2 напр жени , подключенного к противофазным зажимам высокочастотного питающего генератора 1. Амплитудные детекторы 13 и 14, подключенные к группам электродов 7 и 8 статора, присоединены к входам суммирующего усилител , на выходе которого получают амплитудно-модулированный сигнал, вл ющийс функцией поворота ротора. 2 ил. (Л С

Description

х| со

ю

4 СО

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл преобразовани угла поворота и скорости вращени в синусоидальный сигнал, может быть использовано при измерении угловых перемещений и скорости вращени .

Известен кодирующий преобразователь перемещени , содержащий трансформатор напр жени , емкостный преобразователь, подстроечные конденсаторы , фазочувствительные детекторы, элементы НЕ и И, емкостный преобразователь соединен по мостовой схеме с трансформатором напр жени , который выполнен с дополнительной вторичной обмоткой, основна вторична обмотка выполнена с отводами, каждый из которых через соответствующий подстроечный конденсатор соединен со средней пластиной емкостного преобразовател , крайние пластины которого соединены с началом и концом основной вторичной обмотки трансформатора напр жени , сигнальный вход каждого фа- зочувствительного детектора подключен т раллельно соответствующему подстроеч- ному конденсатору, входы фазочувстви- тельных детекторов соединены с первыми входами соответствующих элементов И и через соответствующий элемент НЕ - с вторым входом предыдущего элемента И, опорные входы фазочуаствительных детекторов объединены и подключены к дополнительной обмотке трансформатора напр жени .

Недостатками кодирующего преобразовател угловых перемещений вл етс низка точность и сложность схемной реализации . Это объ сн етс тем, что в данном преобразователе фиксированные значени перемещени св заны пороговой зависимостью с выходным напр жением. Дл увеличени точности измерени требуетс увеличивать число порогов, что требует значительного усложнени схемы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс емкостный преобразователь угловых перемещений, содержащий установленные соосно с зазором дисковые статор и ротор, размещенные на них кольцевые электроды одинакового диаметра , образующие конденсатор св зи с по- сто нной емкостью, и радиальные электроды, образующие конденсаторы переменной емкости, четные и нечетные из которых на статоре соединены параллельно в соответствующие группы, и высокочастотный генератор питани .

Недостатком известного преобразовател вл етс низка точность его работы.

Это объ сн етс малой разрешающей способностью преобразовател и низкой чувствительностью радиальных электродов к угловым перемещени м,

Мала разрешающа способность преобразовател св зана с тем, что его выходным сигналом вл етс последовательность импульсов. Наличие импульсов (или промежутков между импульсами) разной длитель0 ности свидетельствует о том, что произошло угловое перемещение роторе относительно статора на величину, равную у ловому шагу между радиальными электродами статора. Угловое же перемещение, не превышающее

5 по величине углового шага, не будет зафиксировано . Таким образом разрешающа способность преобразовател будет ограничена величиной, разной угловому шагу между радиальными электродами статора преобразовател .

0Низка чувствительность радиальных

электродов к угловые перемещени м обус- псвлена тем, что радиальные электроды ротора {инд/ц рующ б электрод ы-создзю- щие электрическое поле) имеют зар д одно5 го знака и величины. Электрическое поле, создаваемое одкоименьо зар женными электродами, становитс близким к однородному при удаг эний от электродов на рассто ние , соизмеримое с зачиром между

0 электродами. При внесении в это злектриче- поле радчапьчых электродов (npi/,iv.Hbie электроды) нь ;.их будет индуци- оооатье электрический зар д, сссгзетству- ,ощи; напр женности пол в местах их

5 расглложеми . Разность между минимальными и максимальными зьзче-нийми напр женное ги такогс мол невелика и уменьшаетс с увеличением рассто ний v(.3,v индуцирующими и приемными элек0 грузами, поэтому иамепгние сигнала, снижаемого с радиалиных электродов (C/TI-VJI-J , j выходе мостовой схемы), соот- BaicT-e: ,-.o от минимума дэ MPxci iMViv a при перемещении ротора относительно статора

5 будет также незначительно.

Целью изобретени вл етс повышение точности.

Указанна цель достигаетс тем, что ем- оотный преобразователь угловых переме0 :цений, содержащий питающий высокочастотный генератор, установленные соосно с зазором дисковые статор и ротор, размещенные на лих соответствующие кольцевые электроды одинакового диа5 метра, образующие конденсатор св зи с посто нной емкостью, и радиальные электроды , образующие конденсаторы переменной емкости, причем четные v, нечетные радиальные электроды на статоое соединены параллельно v, объединены в две группы, снабжен вторым конденсатором св зи, выполненным в виде пары кольцевых электродов , диаметр которых отличен от диаметра электродов первого конденсатора, делителем напр жени с заземленной средней точкой, подключенным к высокочастотному генератору, друм амплитудными детекторами и суммирующим у„илитзлем, подключенным к выходу обеих амплитудных детекторов, радиальные электроды на роторе размещены с тем же шагом, что и радиальные электроды на статоре, и объединены параллельно в две группы аналогично группам радиальных электродов на статоре, последние подключены к входам соответствующего амплитудного детектора, а группы четных и нечетных электродов нз ротоое присоединены к делител.о напр жени через соответствующий конденсатор св зи.

Предлагаемый преобразователь позвол ет значительно повысить точность преобразовани углового перемещени ротора относительно статора в электрический сигнал за счет уменьшени разрешающей спо- собчостг емкостного преобоазоратеп . Кроме тог -, выходной сип-о i преобразовател несет MI формацию об угловой скороди вращени относительно статооа,

Нэфиг,1 представлена струкгурна схема предлагаемого емкостного преобоазова- тллй угловых перемещении: на фиг.2 - конструктивное исполнение ггзтора и ротора преобрззоватрл

Преибразовслгель содеожмт высокочастотный генератор 1, к противофазным вы- ходзм которого подключен депитель 2 напр жени с заземленной средней точкой статос 3 v ротор 4, выполненные в виде диска, расположенные ча статоре 3 кольцевые обкладки 5 и 6 первого и второго конденсаторов св зи соответственно четные 7 и нечетные 8 радиальные электроды статора 3, чередующиес между ьсбой, расположенные с равномерным шагом и соединенные внутри групп параллельно, расположенные на роторе 4 кольцевые обкладки 9 и 10 первого и второго конденсаторов св зи соответственно , четные 11 и нечетные 12 радиальные электроды ротора 4, вторые так же чередуютс ме.чду собой, причем они расположены с равномерным шагом и соединены внутри групп параллельно. Четные радиальные электроды 11 ротора 4 св - заны с кольцевой обкладкой первого конденсатора св зи, а нечетные электроды 12 св заны с обкладкой 10 второго конденсатора св зи. Преобразователь также содержит амплитудные детекторы 13 и 14, с

входами которых соединены соответственно нечетные 8 и четные 7 радиальные электроды статора 3, и суммирующий усилитель 15, выход которого вл етс выходом преобразовател , а входы соединены с выходами амплитудных детекторов 13 и 14.

Блоки, используемые в данном преобразователе , быть изготовлены по из- зестным схемам на основе стандартных

0 элементов. Диски статора и ротора выполн ютс из фолы врезан но го текстолита или из ситалла, а радиальные электроды и конденсаторы св зи на них - методами пленочной технологии.

5 Преобразователь работает следующим образом.

При углоасм перемещении диска рото- pj 4 относительно диска статора 3 между четными 11 и нечетными 12 радиальными

0 электродами ротора 4 и четными 7 и нечетными 8 радиальными электродами статора 3 попеременно возникает емкостна св зь (размеры радиальных электродов и рассто ние между ними вл етс соизмеримыми в

5 направлении перемещени ) Когда радиальные электроды статора 3 одновременно все наход тс напротив радиальных электродов ротора 4. св зь между ними максимальна и сигналы на выходах амплитудных

0 детекторов 13 и 14 имеют максимальную величину. При сдвиге ротора4 относительно Статооа 3 на половину шага сигналы на входы усилител 15 не поступают. При сдвиге в тужэ сторону еще на половину шага ампли5 туда сигналов на выходах амплитудных детекторов 13 и 14 будет максимальна.

Таким образом, при угловом перемещении ротора 4 относительно статора 3 на входах амплитудных детекторов 13 и 14

0 возникают амплитудно-модулированные по синусоидальному закону колебани с несущей частотой высокочастотного генератора 1, огибающа которых выдел етс амплитудными детекторами 13 и 14. Период коле5 баний определ етс угловым шагом радиальных электродов и угловой скоростью перемещени ротора 4 относительно статора 3. Разрешающа способность в таком случае не будет ограничена угловым ша0 TJM.

Необходимо отметить что чувствительность электродов к перемещению повышена благодар тому, что кажда из групп 11 и 12 радиальных электродов ротора 4 в любой

Claims

5 момент времени имеет равные по величине и противоположные по знаку зар ды. Созданное электрическое поле будет неоднородным . Сравнительный анализ показал, что разность между минимальным и максимальным значени ми напр женности неоднородного электрического пол будет значительно больше, чем аналогична разность дл пол , близкого к однородному, и существенно в меньшей степени будет убывать с удалением от индицирующих электродов. Поэтому разность между минимальными и максимальными амплитудами сигналов, снимаемых с радиальных электродов 7 и 8 статора 3, а значит, и сигналов на выходах амплитудных детекторов 13 и 14 будет значительно выше, чем в прототипе. Следовательно , будет повышена чувствительность радиальных электродов к угловым перемещени м чувствительности углового преобразовател в целом, котора увеличиваетс дополнительно за счет суммировани сигналов с выходов амплитудных детекторов 13 и 14 в суммирующем усилителе 15. Формула изобретени Емкостный преобразователь угловых перемещений, содержащий питающий высокочастотный генератор, установленные соосно с зазором дисковые статор и ротор, размещенные на них соответствующие кольцевые электроды одинакового диамет- ро, образующие конденсатор св зи с посто0

нной емкостью, и радиальные электроды, образующие конденсаторы переменной емкости , причем четные и нечетные радиальные электроды на статоре соединены параллельно и объединены в две группы, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, он снабжен вторым конденсатором св зи, выполненным в виде пары кольцевых электродов, диаметр которых отличен от диаметра электродов первого конденсатора, делителем напр жени с заземленной средней точкой, подключенным к высокочастотному генератору, двум амплитудными детекторами и суммирую5 щим усилителем, подключенным к выходу обоих амплитудных детекторов, радиальные электроды на роторе размещены с тем же шагом, что и радиальные электроды на статоре, и объединены параллельно в две группы, аналогично группам радиальных электродов на статоре, последние подключены к входам соответствующего амплитудного детектора, а группы четных и нечетных электродов на роторе присоединены кдели5 телю напр жени через соответствующий конденсатор св зи.

0

f2 11