SU1765686A1

SU1765686A1 - Displacement capacitance-type transducer

Info

Publication number: SU1765686A1
Application number: SU894760230A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Павленко; Павел Владимирович Миодушевский; Сергей Анатольевич Сергеев; Ясон Николаевич Муджири; Роман Романович Ларин; Гурген Суренович Тоноян; Георгий Иванович Белоиваненко
Original assignee: Московский Горный Институт; Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского; Научно-производственное объединение "Исари"
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1992-09-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного преобразовател линейных перемещений за счет ослаблени наводок от экранированного токопровода 10, присоедин ющего подвижный пр моугольный электрод 9 к источнику 11 питани переменного тока. Этот электрод установлен с возможностью линейного перемещени относительно неподвижной диэлектрической пластины 1, на которой закреплены три основных электрода 2, 3, 4 и три дополнительных электрода 5, 6 и 7, расположенных относительно основных с поворотом на 180&deg;. Электроды 5 и 6 выполнены в виде равнобедренных треугольников, а электроды 2,4 и 5, 7 - в виде пр моугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами посто нной ширины от боковых сторон соответствующего равнобедренного треугольника. Подвижный электрод образует с этими треугольными электродами пары дифференциальных конденсаторов, емкости которых измен ютс при перемещении подвижного электрода 9 и на них не оказывают вли ни паразитные наводки от токопровода 10. 1 ил.The invention relates to a measurement technique and is aimed at improving the accuracy of a capacitive linear displacement transducer by attenuating pickups from a shielded conductor 10 that connects a mobile rectangular electrode 9 to an AC power supply 11. This electrode is mounted with the possibility of linear movement relative to the fixed dielectric plate 1, on which three main electrodes 2, 3, 4 and three additional electrodes 5, 6 and 7 are mounted, which are located relative to the main ones with rotation by 180 °. Electrodes 5 and 6 are made in the form of isosceles triangles, and electrodes 2.4 and 5, 7 are made in the form of right triangles, the hypotenuse of which are separated by gaps of constant width from the sides of the corresponding isosceles triangle. The movable electrode forms with these triangular electrodes a pair of differential capacitors, the capacitances of which change as the movable electrode 9 moves and they are not affected by parasitic pickups from the conductor 10. 1 sludge.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и приборостроению.The invention relates to measuring equipment and instrument making.

Известен емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину с двум электродами и подвижную диэлектрическую пластину с третьим электродом, расположенными в корпусе, заполненном диэлектрической жидкостью, а также двухполюсный посто нный магнит, охватывающий корпус и передающий перемещение от измер емого объекта подвижному электроду через магнитопровод, жестко св занный с подвижной пластиной.A capacitive displacement transducer is known, which contains a fixed dielectric plate with two electrodes and a movable dielectric plate with a third electrode located in a housing filled with dielectric fluid, as well as a two-pole permanent magnet enclosing the housing and transmitting the movement from the measured object to the movable electrode through the magnetic core. associated with the movable plate.

Недостатком этого преобразовател вл етс невозможность установки в ограниченном объеме корпуса экранированного токопровода, что снижает точность измерений .The disadvantage of this converter is the impossibility of installing a shielded conductor in a limited volume of the case, which reduces the measurement accuracy.

Известен емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину с расположенными на ее поверхности электродами, один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника, а два других, электрически св занных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих пр моугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами посто нной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника, подвижную пластину, установленную в паVJA capacitive displacement transducer is known, which contains a stationary dielectric plate with electrodes located on its surface, one of which is made in the form of an isosceles triangle, and the other two electrically interconnected are in the form of equal rectangular triangles located on both sides of the first electrode the hypotenuse of which are separated by gaps of constant width from the sides of an isosceles triangle, a movable plate installed in VJ

ОABOUT

слcl

Ov 00Ov 00

оabout

раллельной неподвижной пластине плоскости и с возможностью линейного перемещени в направлении изменени площади перекрыти неподвижных электродов пр моугольным электродом, размещенным на подвижной пластине и подключенным через питающий токопровод к источнику питани переменного тока.parallel to the fixed plate of the plane and with the possibility of linear movement in the direction of changing the area of overlap of the stationary electrodes by the rectangular electrode placed on the movable plate and connected through the supply conductor to the AC power supply.

Недостатком вышеуказанного емкостного преобразовател вл етс недостаточна защищенность его от наводок, вызываемых переменным напр жением с токопровода на неподвижный электрод, что снижает точность преобразовани перемещений .The disadvantage of the above-mentioned capacitive converter is its insufficient protection against interference caused by alternating voltage from the conductor to the fixed electrode, which reduces the accuracy of movement conversion.

Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани перемещений за счет ослаблени наводок от токопровода.The aim of the invention is to improve the accuracy of movement conversion by attenuating pickups from the conductor.

Это достигаетс тем, что емкостной преобразователь перемещений, содержащий неподвижную диэлектрическую пластину, расположенные на ее поверхности электроды , один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника, а два других, электрически св занных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих пр моугольных треугольников, гипотенузы которых отделены зазорами посто нной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника , установленную с возможностью линейного перемещени в параллельной пластине плоскости в направлении изменени площади перекрыти этих электродов вторую диэлектрическую пластину с закрепленным на ней пр моугольным электродом и поикоепленный к этому электроду питающий токопровод, предназначенный дл присоединени к источнику питани переменного тока, снабжен трем дополнительными неподвижными электродами, которые выполнены идентичными по форме первым трем электродам и размещены на первой диэлектрической пластине с поворотом на 180° относительно последних, питающий токопровод размещен симметрично относительно трех основных и трех дополнительных электродов, причем основной электрод, выполненный в виде равнобедренного треугольника , электрически св зан с парой дополнительных электродов, выполненных в виде равновеликих пр моугольных треугольников , а дополнительный электрод, выполненный в виде равнобедренного треугольника, электрически св зан с двум основными электродами, выполненными в виде пр моугольных треугольников.This is achieved by the fact that a capacitive displacement transducer containing a stationary dielectric plate, electrodes located on its surface, one of which is made in the form of an isosceles triangle, and the other two electrically interconnected in the form of equal right triangles, the hypotenuse of which is separated by gaps of constant width from the sides of an isosceles triangle, installed with the possibility of linear movement in parallel In the flap plane of the plane in the direction of changing the area of overlap of these electrodes, the second dielectric plate with a rectangular electrode fixed on it and the supply conductor attached to this electrode, intended for connection to an AC power source, is provided with three additional fixed electrodes that are identical in shape to the first three electrodes and placed on the first dielectric plate with a rotation of 180 ° relative to the latter, the power conductor is placed simm three primary and three additional electrodes, the main electrode made in the form of an isosceles triangle is electrically connected to a pair of additional electrodes made in the form of equal rectangular triangles, and the additional electrode made in the form of an isosceles triangle is electrically connected to two main electrodes made in the form of right triangles.

На чертеже представлена структурна схема преобразовател .The drawing shows a block diagram of the converter.

Емкостной преобразователь перемещений содержит неподвижную диэлектрическую пластину 1 с расположенными на ее поверхности основными электродами,The capacitive displacement transducer contains a stationary dielectric plate 1 with main electrodes located on its surface,

один из которых выполнен в виде равнобедренного треугольника 2, а два других, электрически св занных между собой, - в виде расположенных по обе стороны от первого электрода равновеликих пр моугольныхone of which is made in the form of an isosceles triangle 2, and the other two, electrically connected to each other, in the form of equal rectangular ones on either side of the first electrode

0 треугольников 3 и 4, гипотенузы которых отделены зазорами посто нной ширины от боковых сторон равнобедренного треугольника 2, и дополнительными электродами 5, 6, 7, которые выполнены идентичными по0 triangles 3 and 4, the hypotenuse of which is separated by gaps of constant width from the sides of an isosceles triangle 2, and additional electrodes 5, 6, 7, which are made identical in

5 форме первым трем электродам и размещены с поворотом на 180° относительно последних, а также подвижную диэлектрическую пластину 8 с закрепленным на ней пр моугольным электродом 9, экранирован0 ный токопровод 10, подключающий подвиж- ный электрод к источнику питани переменного тока 11, и измерительную схему 12.5 and the first three electrodes are placed with a rotation of 180 ° relative to the latter, as well as a movable dielectric plate 8 with a rectangular electrode 9 fixed on it, a shielded conductor 10 connecting the movable electrode to an AC power source 11, and the measuring circuit 12.

Основной электрод 2, выполненный вThe main electrode 2, made in

5 виде равнобедренного треугольника, электрически св зан с парой дополнительных электродов 6, 7 выполненных в виде равновеликих пр моугольных треугольников, образует с электродом 9 один измерительный5 as an isosceles triangle, electrically connected with a pair of additional electrodes 6, 7 made in the form of equal rectangular triangles, forms one measuring electrode 9

0 конденсатор, а дополнительный электрод 5, выполненный в виде равнобедренного треугольника , электрически св зан с двум основными электродами 3,4, выполненными в виде равновеликих пр моугольных треу5 гольников, образует с электродом 9 другой измерительный конденсатор. Токопровод 10 расположен симметрично относительно основных и дополнительных электродов. Измерительна схема 12 выполнена на ОУ0, the auxiliary electrode 5, made in the form of an isosceles triangle, is electrically connected with the two main electrodes 3,4, made in the form of equal rectangular three-way trims, forms another measuring capacitor with the electrode 9. The conductor 10 is located symmetrically with respect to the main and additional electrodes. Measuring circuit 12 is made at the OS

0 посто нного тока, осуществл ющих операции усилени переменного напр жени и его фазочувствительного детектировани .0 direct current, carrying out the operation of amplifying the alternating voltage and its phase-sensitive detection.

В данной конструкции емкостного преобразовател перемещений одна паразит5 на емкость, образованна токопроводом 10 и электродом 4, подключена к первому входу измерительной схемы, а друга паразитна емкость, образованна токопроводом 10 и электродом 6, подключена коIn this design of a capacitive displacement transducer, one parasite5 on a capacitance formed by the conductor 10 and electrode 4 is connected to the first input of the measuring circuit, and another parasitic capacitance formed by the conductor 10 and electrode 6 is connected to

0 второму входу измерительной схемы. При таком включении паразитных емкостей уровень наводок на каждый канал измерительной схемы 12 одинаков и не зависит от величины емкости измерительных конден5 саторов.0 to the second input of the measuring circuit. With this inclusion of parasitic capacitances, the level of interference to each channel of the measuring circuit 12 is the same and does not depend on the size of the capacitance of the measuring capacitors.

Емкостной преобразователь перемещений работает следующим образом. При перемещении происходит изменение емкостей между электродами, расположенными на подвижной и неподвижной пластинах.Capacitive displacement transducer works as follows. When moving there is a change in the capacitances between the electrodes located on the movable and fixed plates.

При этом, если емкость, образованна электродами 2 и 9, увеличиваетс , емкость, образованна электродами 6, 7 и 9, также увеличиваетс . А поскольку эти емкости включены относительно друг друга параллельно , то увеличиваетс эффективна величина измер емой емкости, пропорциональной величине перемещени , и увеличиваетс уровень входного сигнала, поступающего на измерительную схему 12.Here, if the capacitance formed by electrodes 2 and 9 increases, the capacitance formed by electrodes 6, 7 and 9 also increases. And since these capacitors are connected relative to each other in parallel, the effective magnitude of the measured capacitance proportional to the magnitude of the displacement increases, and the level of the input signal to the measuring circuit 12 increases.

В это же врем емкости между электродами 3,4 и 9, а также 5 и 9 уменьшаютс , что позвол ет увеличить крутизну входного сигнала . Наличие токопровода 10 приводит к по влению наводок на электродах 4 и 6. В св зи с тем, что электроды 4 и 6 идентичны по форме, то вегччина паразитных емкостей между этими электродами и токопрово- дом 10 одинакова.At the same time, the capacitances between the electrodes 3, 4 and 9, as well as 5 and 9, decrease, which allows an increase in the slope of the input signal. The presence of the conductor 10 leads to the appearance of pickups on the electrodes 4 and 6. Due to the fact that the electrodes 4 and 6 are identical in shape, the parasitic capacitances between these electrodes and the conductor 10 are the same.

Включение одинаковых паразитных емкостей параллельно измер емым емкост м позвол ет компенсировать вли ние наводок токопровода на выходной сигнал преобразовател .The inclusion of identical parasitic capacitors in parallel with the measured capacitances allows one to compensate for the influence of current leads on the output signal of the converter.

сwith

Claims

Claims of Invention A capacitive displacement transducer comprising a stationary dielectric plate, electrodes located on its surface, one of which is made in the form of an isosceles triangle, and the other two electrically interconnected in the form of equal-sized rectangular triangles located on both sides of the first electrode whose hypotenuses are separated by gaps of constant width from the sides of an isosceles triangle, installed with the possibility of linear movement in the direction and changing the area of overlap of these electrodes a second dielectric plate with a rectangular electrode fixed on it

0 and a power supply conductor attached to this electrode, intended to be connected to an AC power source, characterized in that, in order to increase the accuracy of movement conversion due to attenuation of pickups from the current path, it is equipped with three additional fixed electrodes that are made identical in shape to the first three electrodes and placed on the first dielectric plate rotated by 180 ° relative to the latter, the supply conductor is placed symmetrically with respect to the three main and three additional electrodes,

5 wherein the main electrode made in the form of an isosceles triangle is electrically connected to a pair of additional electrodes made in the form of equal rectangular triangles, and the additional electrode made in the form of an isosceles triangle is electrically connected to two main electrodes made in the form of pr of triangles.

- -2