SU783577A1 - Capacitive angle transducer - Google Patents
Capacitive angle transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU783577A1 SU783577A1 SU792723878A SU2723878A SU783577A1 SU 783577 A1 SU783577 A1 SU 783577A1 SU 792723878 A SU792723878 A SU 792723878A SU 2723878 A SU2723878 A SU 2723878A SU 783577 A1 SU783577 A1 SU 783577A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- rotor
- semi
- cylinders
- stators
- converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Изобретение относится к области контрольноизмерительной техники и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to convert the angle of rotation of the shaft into an electrical signal.
Известен емкостный преобразователь угла, содержащий статорную диэлектрическую плас- 5 тину, на которую нанесены (методом травления, напыления) рисунки двух полуколец статоров и колец токосъемников, электрически соединенных с входными клеммами, и роторную диэлектрическую пластину, на которой нанесены рисун-,0 ки двух симметрично расположенных роторов, переходящих в кольцевые поверхности емкостных токосъемников [11.Known capacitive angle transducer containing a stator dielectric plate 5 , on which are applied (by etching, spraying) drawings of two half rings of stators and rings of current collectors, electrically connected to the input terminals, and a rotor dielectric plate, on which are printed , 0 ki of two symmetrically arranged rotors passing into the annular surface of capacitive current collectors [11.
Недостатком преобразователя, отрицательно сказывающимся на линейности выходных харак-15 теристик, является чувствительность его к паразитной модуляции зазора между пластинами статора и ротора, происходящей за счет возможного перекоса и эксцентриситета ротора относительно статора.A disadvantage of the transducer adversely affecting the linearity of the output characteristic 15 teristics is its sensitivity to parasitic modulation of the gap between the stator and rotor plates, which occurs due to possible misalignment and eccentricity of the rotor relative to the stator.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный преобразователь угла, содержащий два статора, каждый из которых выполнен в виде двух полых соосных полуцилиндров- С-образного сечения, размещенных на диэлектрических основаниях и установленных со взаимным смещением на угол , и ротор, выполненный в виде двух полуцилиндров Т-образного сечения, расположенный в зазорах статоров [2].The closest in technical essence to the invention is a capacitive angle transducer containing two stators, each of which is made in the form of two hollow coaxial C-shaped half-cylinders placed on dielectric bases and installed with mutual displacement by an angle, and a rotor made in the form two half-cylinders of the T-shaped section located in the gaps of the stators [2].
Наличие трущегося токосъема в известном преобразователе при больших скоростях вращения резко увеличивает шумы из-за дребезга контактов, кроме того, нарушается линейность выходной характеристики. Простая замена контактного токосъема на емкостный в преобразователе приводит к значительному ухудшению линейности выходных характеристик.The presence of a rubbing current collector in the known converter at high rotational speeds sharply increases noise due to contact bounce, in addition, the linearity of the output characteristic is violated. A simple replacement of the contact current collector with a capacitive one in the converter leads to a significant deterioration in the linearity of the output characteristics.
Цель изобретения — повышение линейности выходной характеристики.The purpose of the invention is to increase the linearity of the output characteristics.
Преобразователь снабжен двумя дополнительными статорами, выполненными аналогично основным, установленными на те же основания и заземленными.The converter is equipped with two additional stators, made similarly to the main ones, mounted on the same bases and grounded.
На фиг. 1 изображена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - выходные характеристики преобразователя; на фиг. 3 — поеоб· разователь с разнесенными элементами статоров, роторов и цилиндров емкостного токосъема.In FIG. 1 shows an electrical diagram of a converter; in FIG. 2 - output characteristics of the converter; in FIG. 3 - search engine with spaced elements of stators, rotors and cylinders of capacitive current collection.
Преобразователь содержит источник 1 питания, трансформатор 2, подвижные кольца 3 и 4 ротора, дифференциальные конденсаторы 5, об- 5 разованные поверхностями полуцилиндров 6 и 7 ротора, статоров 8 и 9 и дополнительных статоров 10 и И, буферные усилители 12 и 13.The converter comprises a power source 1, a transformer 2, movable ring 4 and rotor 3, differential capacitors 5, 5 ob- razovannye surfaces of the half cylinders 6 and 7 of the rotor, the stator 8 and 9 and additional stators 10 and AND, buffer amplifiers 12 and 13.
Дополнительные статоры 10 и 11 и статоры 8, 9 преобразователя имеют одинаковую конструкцию и устанавливаются на первое диэлектрическое основание 14 и второе диэлектрическое основание 15 так, что каждый дополнительный статор и статор преобразователя образуют два соосных разрезных цилиндра. Плоскости разре- ί5 за соосных разрезных цилиндров, установленных на первое и второе диэлектрические основания, сдвинуты друг относительно друга на угол li/l.The additional stators 10 and 11 and the converter stators 8, 9 are of the same design and are mounted on the first dielectric base 14 and the second dielectric base 15 so that each additional stator and converter stator form two coaxial split cylinders. The cut planes за5 behind the coaxial split cylinders mounted on the first and second dielectric bases are shifted relative to each other by an angle li / l.
На каждом диэлектрическом основании установлены неподвижные кольца 16 и 17, образу- 20 ющие с поверхностями подвижных колец 3 и 4 ротора емкостные токосъемники. Два полуцилиндра 6 и 7 ротора имеют Т-образное сечение и переходят в кольца токосъемников, Ротор устанавливается на диэлектрической втулке, жест- 25 ко связанной с валом, угловое перемещение которого контролируется.Each dielectric base mounted stationary rings 16 and 17, 20 obrazu- guides with the movable surfaces of rings 3 and 4 of the rotor capacitive current collectors. Two half cylinder 6 and the rotor 7 has a T-shaped cross section and pass into the current collector rings, the rotor is mounted on a dielectric sleeve 25 rigid with the shaft connected to the angular movement of which is controlled.
Принцип действия преобразователя основан на изменении площади перекрытия поверхностей роторных и статорных полуцилиндров.The principle of operation of the converter is based on a change in the overlapping area of the surfaces of the rotor and stator half cylinders.
В исходном (нулевом) положении полуцилиндры 6, 7 ротора занимают в зазоре полуцилиндров статора 8 такое положение, что емкости, образованные поверхностями полуцилиндров 6 и 7 ротора и статора 8, равны между собой, Поскольку емкости подключены к полуобмоткам трансформатора 2 и питаются напряжениями,. амплитуды которых равны, а фазы противоположны^ то разностный ток, поступающий на вход усилителя 12, будет равен нулю. Выходное напряжение усилителя, равное произведению разностного тока ча сопротивление цени обратной связи, также будет равно нулю. Одновременно емкость, образованная полуцилиндром 6 ротора и статором 93 будет максимальная, а емкость между полуцилиндром 7 ротора и ' 43 статором 9 — минимальная, поэтому разностный ток на входе усилителя 13, а соответствен но, и напряжение на выходе этого усилителя будут максимальными.In the initial (zero) position, the rotor half cylinders 6, 7 occupy the position in the gap of the half cylinders of the stator 8 such that the capacitances formed by the surfaces of the half cylinders 6 and 7 of the rotor and the stator 8 are equal to each other, since the capacitors are connected to the half windings of the transformer 2 and are powered by voltages. whose amplitudes are equal, and the phases are opposite, then the difference current supplied to the input of amplifier 12 will be zero. The output voltage of the amplifier, equal to the product of the differential current and the feedback value, will also be equal to zero. Simultaneously, the capacitance formed by half-cylinder of the rotor 6 and the stator 9 3 will be the maximum, and the capacitance between the rotor and half cylinder 7 'stator 43 9 - minimal, so the difference current to the amplifier input 13, and respectively, and the output voltage of this amplifier are maximal.
Изложенное выше справедливо и для емкостей, образованных между полуцилиндрами 6 и 7 ротора и дополнительными статорами 10, 11. Однако, токи через указанные емкости будут замыкаться на землю. *The foregoing is also true for containers formed between the half-cylinders 6 and 7 of the rotor and additional stators 10, 11. However, the currents through these containers will be shorted to ground. *
Эквивалентная емкость, представляющая собой суммарную емкость между полуцилиндром 7 ротора и статором 8 и дополнительными статорами 10 и 11, будет равна эквивалентной ем кости между полуцилиндром 6 ротора и стато ром 9 и дополнительными статорами 10, 11,The equivalent capacity, which is the total capacity between the half cylinder 7 of the rotor and the stator 8 and the additional stators 10 and 11, will be equal to the equivalent capacity between the half cylinder 6 of the rotor and the stator 9 and the additional stators 10, 11,
Поэтому напряжение питания, приложенное через подвижное кольцо 4 емкостного токосъемника к полуцилиндру 6 ротора будет равно по амплитуде напряжению питания, приложенному через подвижное кольцо 3 емкостного токосъемника к полуцилиндру 7 ротора.Therefore, the supply voltage applied through the movable ring 4 of the capacitive current collector to the rotor half cylinder 6 will be equal in amplitude to the supply voltage applied through the movable ring 3 of the capacitive current collector to the rotor half cylinder 7.
При отклонении полуцилиндров 6, 7 ротора от нулевого положения в ту или в иную сторону, например, по часовой стрелке на угол а, емкость между полуцилиндром 6 ротора и статорами 8, 10 будет увеличиваться, а емкость между полуцилиндром 6 ротора и статорами 9, 11 будет уменьшаться. Эквивалентная емкость, равная сумме указанных емкостей, будет оставаться постоянной и равной значению этой емкости в исходном положении. Аналогично будет оставаться постоянной и эквивалентная емкость между полуцилиндром 7 ротора и статорами 8, 9, 10, 11. Это происходит за счет того, что изменение емкости между полуцилиндрамиIf the half-cylinders 6, 7 of the rotor deviate from the zero position in one direction or another, for example, clockwise by an angle a, the capacity between the half-cylinder 6 of the rotor and the stators 8, 10 will increase, and the capacity between the half-cylinder 6 of the rotor and the stators 9, 11 will decrease. An equivalent capacity equal to the sum of the indicated capacities will remain constant and equal to the value of this capacity in the initial position. Similarly, the equivalent capacity between the half-cylinder 7 of the rotor and the stators 8, 9, 10, 11 will remain constant. This is due to the fact that the change in capacity between the half-cylinders
6,.7 ротора и дополнительными статорами 8, 9 на участках от 2 до Тс/2 и отЗТ/2до 2π компенсируется противоположным: изменением емкости между полуцилиндрами 6,7 ротора и дополнительными статорами 10 и 11. Поэтому напряжение питания, приложенное к полуцилиндрам 6, 7 ротора, будет оставаться постоянным во всем диапазоне углов поворота, а выходное напряжение преобразователя будет изменяться линейнопилообразно. При отсутствии дополнительных статоров изменение выходных напряжений преобразователя на указанных выше участках пилообразной характеристики существенно отличалось бы от линейной зависимости.6, .7 of the rotor and additional stators 8, 9 in sections from 2 to Tc / 2 and from ЗЗ / 2 to 2π is compensated by the opposite: by changing the capacitance between the half cylinders of the 6.7 rotor and the additional stators 10 and 11. Therefore, the supply voltage applied to the half cylinders 6 , 7 of the rotor, will remain constant over the entire range of rotation angles, and the output voltage of the converter will change linearly. In the absence of additional stators, a change in the output voltage of the converter in the above sections of the sawtooth characteristic would be significantly different from a linear dependence.
Таким образом, введение дополнительных статоров позволило расширить диапазон линейного изменения выходных характеристик преобразователя при использовании емкостного токосъема.Thus, the introduction of additional stators allowed us to expand the range of linear changes in the output characteristics of the converter when using capacitive current collector.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792723878A SU783577A1 (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | Capacitive angle transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792723878A SU783577A1 (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | Capacitive angle transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU783577A1 true SU783577A1 (en) | 1980-11-30 |
Family
ID=20809886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792723878A SU783577A1 (en) | 1979-02-05 | 1979-02-05 | Capacitive angle transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU783577A1 (en) |
-
1979
- 1979-02-05 SU SU792723878A patent/SU783577A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7199727B2 (en) | Electrostatic encoder and electrostatic displacement measuring method | |
US5598153A (en) | Capacitive angular displacement transducer | |
US4092579A (en) | Brushless printed circuit resolver | |
US9571010B2 (en) | Varying capacitance rotating electrical machine | |
US2674729A (en) | Measuring apparatus | |
US3961318A (en) | Electrostatic position-measuring transducer | |
US5872408A (en) | Capacitive sensor for indicating position | |
JP3579739B2 (en) | Variable capacitive transducer | |
US6181050B1 (en) | Electrostatic micromotor with large in-plane force and no out-of-plane force | |
US4963829A (en) | Shaft rotation analyzer using variable capacitance transducer maintained at a constant voltage | |
JPH0477846B2 (en) | ||
EP1320723B1 (en) | Angle transducer | |
GB2118720A (en) | Capacitive position transducers | |
AU595587B2 (en) | Movement parameter sensor | |
US3125716A (en) | Machlis | |
SU783577A1 (en) | Capacitive angle transducer | |
WO1996021159A1 (en) | A method and apparatus for measuring linear displacements | |
RU2724150C1 (en) | Capacitive absolute transducer of angular displacements | |
SU1502959A1 (en) | Capacitive transducer of angular displacement | |
RU2788423C2 (en) | Inductive absolute converter of angular movements | |
SU1599644A1 (en) | Differential capacitive transducer of displacements | |
SU598109A1 (en) | Capacitive angular position converter | |
RU1776983C (en) | Capacitive angular displacement sensor | |
RU1768954C (en) | Differential capacitive angular displacement transducer | |
SU896580A1 (en) | Induction phase shifter |