SU1744540A1 - Capacitive pressure pickup - Google Patents
Capacitive pressure pickup Download PDFInfo
- Publication number
- SU1744540A1 SU1744540A1 SU904832690A SU4832690A SU1744540A1 SU 1744540 A1 SU1744540 A1 SU 1744540A1 SU 904832690 A SU904832690 A SU 904832690A SU 4832690 A SU4832690 A SU 4832690A SU 1744540 A1 SU1744540 A1 SU 1744540A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrode
- plate
- capacitor
- working
- membrane
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам давлени , и позвол ет увеличить чувствительность датчика. Датчик давлени содержит мембрану 1 с жестким центром 2, выполненную за одно целое с корпусом 3, на котором размещены электрод 4 рабочего конденсатора и электрод 5 эталонного конденсатора , пластину 6 с упругими перемычками 7, скрепленную по центру с жестким центром 2 и по периферии с корпусом 3. На пластине 6 зеркально симметрично расположены подвижный электрод 10 рабочего конденсатора и электрод 11 эталонного конденсатора . Вынос электрода 10 на периферию подвижной части пластины 6 позвол ет уменьшить радиус жесткого центра 2 и увеличить чувствительность датчика. 2 ил.The invention relates to a measurement technique, in particular to capacitive pressure sensors, and makes it possible to increase the sensitivity of the sensor. The pressure sensor contains a membrane 1 with a rigid center 2, made in one piece with the housing 3, on which the electrode 4 of the working capacitor and the electrode 5 of the reference capacitor are placed, the plate 6 with elastic jumpers 7, fastened centrally with the hard center 2 and peripherally to the housing 3. A movable electrode 10 of a working capacitor and an electrode 11 of a reference capacitor are mirrored symmetrically on the plate 6. Moving the electrode 10 to the periphery of the movable part of the plate 6 makes it possible to reduce the radius of the hard center 2 and increase the sensitivity of the sensor. 2 Il.
Description
(UU2.1(UU2.1
Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к датчикам давлени , содержащим емкостный преобразователь давлени в электрический сигнал.The invention relates to a measurement technique, in particular to pressure sensors, comprising a capacitive pressure-to-electrical transducer.
Известен емкостный датчик давлени , содержащий мембрану с жестким центром , изготовленную за одно целое с корпусом , вл ющимс одним из электродов рабочего конденсатора. К жесткому центру мембраны крепитс подвижна пласти- на, состо ща из центрального круга и расположенного на периферии второго электрода кольцевой формы, разделенных изол тором.A capacitive pressure sensor is known, which contains a rigid center membrane, which is made in one piece with a housing, which is one of the electrodes of the working capacitor. A rigid plate is fastened to the rigid center of the membrane, consisting of a central circle and an annular form located on the periphery of the second electrode, which are separated by an insulator.
Недостатком указанного датчика вл - етс невысока точность измерений, обусловленна большими значени ми температурной погрешности и погрешности линейности. Причиной температурной погрешности вл етс изменение зазора между электродами при колебани х температуры , причинами погрешности линейности - гиперболическа зависимость емкости от зазора и расположение части второго электрода рабочего конденсатора над де- формируемым участком мембраны.The disadvantage of this sensor is the low measurement accuracy due to large values of temperature error and linearity error. The reason for the temperature error is the change in the gap between the electrodes during temperature fluctuations, the reasons for the linearity error are the hyperbolic dependence of the capacitance on the gap and the location of the part of the second electrode of the working capacitor above the deformed section of the membrane.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс содержащий изготовленную за одно целое с корпусом мембрану с жестким центром , на которую по микроэлектронной тех- нологии нанесен электрод рабочего конденсатора в виде круга и кольцевой электрод эталонного конденсатора, размещенный на утолщенной недеформируемой части корпуса. Неподвижные электроды ра- бочего и эталонного конденсаторов, также изготовленные по микроэлектронной технологии , расположены зеркально-симметрично на пластине в виде диска, скрепленной с корпусом не менее чем в трех точках.The closest to the proposed one is a membrane with a rigid center, which is made in one piece with the housing, onto which the working capacitor electrode is in the form of a circle and an annular electrode of the reference capacitor, placed on a thick non-deformable part of the housing, using microelectronic technology. The stationary electrodes of the working and reference capacitors, also manufactured using microelectronic technology, are arranged mirror-symmetrically on a plate in the form of a disk attached to the housing at at least three points.
Функци преобразовани такого датчика в сочетании с вторичным преобразователем на основе гиперболической измерительной схемы имеет видThe conversion function of such a sensor in combination with a secondary transducer based on a hyperbolic measuring circuit is
СоWith
О)ABOUT)
где К- конструктивный коэффициент;where K is a constructive factor;
Со, Сх емкости соответственно эталон- ного и рабочего конденсаторов.Co, Cx of the capacitance, respectively, of the reference and working capacitors.
Применение такого преобразовани и тонкопленочных электродов позвол ет значительно уменьшить температурную погрешность и погрешность линейности.The use of such a transformation and thin-film electrodes can significantly reduce the temperature error and linearity error.
Недостатком известного датчика вл етс невысока относительна чувствительность , завис ща от отношени величины радиуса жесткого центра г к радиусу мембраны R. Дл повышени чувствительности необходимо уменьшить радиус жесткого центра по отношению к радиусу мембраны. Однако при этом емкость рабочего конденсатора уменьшаетс пропорционально квадрату радиуса жесткого центра (радиуса электрода рабочего конденсатора), что резко снижает емкость рабочего конденсатора, а следовательно, и чувствительность датчика к измер емой величине.A disadvantage of the known sensor is the low relative sensitivity, depending on the ratio of the radius of the hard center r to the radius of the membrane R. To increase the sensitivity, it is necessary to reduce the radius of the hard center relative to the radius of the membrane. However, the capacitance of the operating capacitor decreases in proportion to the square of the radius of the hard center (radius of the electrode of the operating capacitor), which drastically reduces the capacitance of the operating capacitor, and hence the sensitivity of the sensor to the measured value.
Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности датчика.The aim of the invention is to increase the sensitivity of the sensor.
Дл достижени поставленной цели пластина разделена на центральную подвижную и неподвижную периферийную части , соединенные между собой упругими перемычками, причем центральна подвижна часть пластины жестко скреплена по центру с мембраной, а электроды рабочего конденсатора выполнены в виде колец и расположены соответственно на периферии подвижной части пластины и на недеформируемой части корпуса.To achieve this goal, the plate is divided into central movable and stationary peripheral parts interconnected by elastic bridges, the central movable part of the plate is rigidly fixed in the center with the membrane, and the working capacitor electrodes are made in the form of rings and are located respectively on the periphery of the movable plate part and on non-deformed part of the hull.
На фиг.1 изображена конструкци предлагаемого датчика давлени ; на фиг.2 - топологи нанесенных на пластину электрода рабочего конденсатора и электрода эталонного конденсатора.Figure 1 shows the design of the proposed pressure sensor; figure 2 - topology deposited on the electrode plate of the working capacitor and the electrode of the reference capacitor.
Датчик содержит мембрану 1 с жестким центром 2, выполненную за одно целое с корпусом 3, на котором размещены электрод 4 рабочего конденсатора и электрод 5 эталонного конденсатора, пластину 6 с перемычками 7, скрепленную по центру с жестким центром 2 точечной сваркой 8 и по периферии с корпусом точечной сваркой 9. На пластине зеркально-симметрично расположены подвижный электрод 10 рабочего конденсатора и электрод 11 эталонного конденсатора .The sensor contains a membrane 1 with a hard center 2, made in one piece with the housing 3, which houses the electrode 4 of the working capacitor and the electrode 5 of the reference capacitor, plate 6 with jumpers 7, bonded in the center with a hard center 2 by spot welding 8 and along the periphery body spot welding 9. On the plate mirror-symmetrically located mobile electrode 10 of the working capacitor and the electrode 11 of the reference capacitor.
Электрический вывод электрода рабочего конденсатора производитс по перемычке 7.The electrical output of the working capacitor electrode is made by jumper 7.
Емкостный датчик давлени работает следующим образом.The capacitive pressure sensor operates as follows.
При подаче давлени в полость корпуса 3 мембрана 1 прогибаетс и перемещает скрепленную с жестким центром 2 подвижную часть пластины 6. Емкость рабочего конденсатора уменьшаетс . Упругие перемычки 7 практически не преп тствуют перемещению мембраны и подвижной части пластины, так как их суммарна жесткость значительно меньше жесткости мембраны , При использовании вторичного преобразовател с функцией преобразовани (1) выходное напр жение будет пропорционально перемещению подвижной части верхней пластины. Погрешность линейности будет определ тьс только нелинейнойWhen pressure is applied to the cavity of the housing 3, the membrane 1 bends and moves the movable part of the plate 6 fixed to the rigid center 2. The capacity of the operating capacitor decreases. Elastic jumpers 7 practically do not interfere with the movement of the membrane and the moving part of the plate, since their total stiffness is much less than the stiffness of the membrane. When using a secondary converter with a conversion function (1), the output voltage will be proportional to the movement of the moving part of the upper plate. Linearity error will only be determined by non-linear
зависимостью прогиба мембраны от давлени . При колебани х температуры начальный зазор между электродами рабочего и эталонного конденсаторов измен етс на одинаковую величину, что резко уменьшает температурную погрешность.dependence of membrane deflection on pressure. When the temperature fluctuates, the initial gap between the working and reference capacitor electrodes changes by the same amount, which drastically reduces the temperature error.
Вы нос электрода 10 рабочего конденсатора на периферию подвижной части пластины 6 позвол ет уменьшить значение радиуса жесткого центра 2 до значений, обеспечивающих скрепление подвижной части пластины 6 с жестким центром, и тем самым увеличить чувствительность датчика .You nose of the working capacitor electrode 10 to the periphery of the movable part of the plate 6 reduces the value of the radius of the hard center 2 to values that secure the movable part of the plate 6 with the hard center, and thereby increase the sensitivity of the sensor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904832690A SU1744540A1 (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Capacitive pressure pickup |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904832690A SU1744540A1 (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Capacitive pressure pickup |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1744540A1 true SU1744540A1 (en) | 1992-06-30 |
Family
ID=21517266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904832690A SU1744540A1 (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Capacitive pressure pickup |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1744540A1 (en) |
-
1990
- 1990-04-16 SU SU904832690A patent/SU1744540A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US № 3859575, кл. 317/246, 1975. Авторское свидетельство СССР № 1629763, кл.601 L9/12, 1989. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0740777B1 (en) | Screened capacitive sensor | |
US4422335A (en) | Pressure transducer | |
US5233875A (en) | Stable capacitive pressure transducer system | |
US4517622A (en) | Capacitive pressure transducer signal conditioning circuit | |
SU1082337A3 (en) | Six-degree-of-freedom sensor | |
JPS632046B2 (en) | ||
GB2123157A (en) | Load cells | |
EP0647840A2 (en) | Method and apparatus for feedbackcontrol of an asymmetric differential pressure transducer | |
CA1301471C (en) | Force measuring device | |
US4433580A (en) | Pressure transducer | |
US3814998A (en) | Pressure sensitive capacitance sensing element | |
SU1744540A1 (en) | Capacitive pressure pickup | |
US5019783A (en) | Precision transducer circuit and linearization method | |
US4750082A (en) | Capacitive ratiometric load cell | |
RU1818559C (en) | Capacitance pressure transducer | |
SU1744539A1 (en) | Capacitive pressure transducer | |
SU1186938A1 (en) | Capacitive displacement transducer | |
SU1622788A1 (en) | Pressure transducer | |
RU2010202C1 (en) | Capacitive pressure transducer and device to form its output signal | |
RU219078U1 (en) | torque sensor | |
RU2010201C1 (en) | Capacitive pressure transducer | |
JPH0495743A (en) | Capacitance-type differential-pressure detector | |
SU1553856A1 (en) | Pressure pickup | |
JP2572752Y2 (en) | pressure sensor | |
SU1111033A1 (en) | Weight-measuring pickup |