專利名稱：角位移變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本設(shè)計涉及測量轉(zhuǎn)動角度用的電容式角位移變送器。
電容式角位移變送器有差動式與多電極式兩種。多電極本質(zhì)上是由多個差動式電容傳感器連成一串形成的，因此在精確度、穩(wěn)定性及對電極間縫隙變化不敏感等方面都顯出優(yōu)勢。但動電極轉(zhuǎn)動中心與靜電極扇面幾何中心同心度不好而造成輸出電流與轉(zhuǎn)動角度之間的非線性誤差仍然是相仿的。在全量程為90°時其值為不同心度誤差為電極平均半徑的2.5％時，在最不利方向上可引起非線性誤差0.5％。為了克服這一誤差，在專利號為89207596.1的多電極式位移變送器中采取了用多組靜電極并聯(lián)來平衡，例如在圓周0°及180°對稱位置上各安置一組靜電極。這樣靜電極就完全占據(jù)了一個平面。為免除引線而設(shè)置的向動電極傳遞高頻電壓用的過渡電容器也有一對動、靜電極，只好把它們安置在另外的平面上，于是就成多層結(jié)構(gòu)。兩個處于不同面的電極縫隙都要調(diào)整好，就給零件加工裝配、調(diào)試提出了高要求。
本設(shè)計為了克服以上困難，僅用一組測量用的靜電極并和過渡電容器的靜止電極置于同一平面上；測量用的動電極及過渡電容器的動電極置于一個轉(zhuǎn)動件上，它們分布在圓周相距180°的位置上，形成單層結(jié)構(gòu)。至于動電極轉(zhuǎn)動中心與靜電極扇面幾何中心同心度不好引起輸出電流與轉(zhuǎn)動角度之間的非線性的問題則這樣解決，在控制工作電流的電路中引入輸出電流反饋，使工作電流隨輸出電流的改變而改變達到減小非線性誤差。
本設(shè)計由于把雙層結(jié)構(gòu)變?yōu)閱螌咏Y(jié)構(gòu)使需調(diào)整的電極縫隙成為僅有一個，同時電極的連線關(guān)系變得簡單，可以實現(xiàn)所有元器件置于一塊印制板上，用插頭與測量用靜電極及過渡電容器靜止電極相接。機械零件數(shù)減少了，裝配調(diào)試變得容易，造價降低。
附圖的說明

圖1是輸出電流反饋的第一實施例；圖2是圖1中電容傳感組件的具體線路；圖3是角位移變送器的主視圖；圖4是圖3中固定件的主視圖；圖5是圖4的上視圖；圖6是圖3中轉(zhuǎn)動件的主視圖；圖7是圖6的下視圖；圖8是輸出電流反饋的第二實施例；圖9是輸出電流反饋的第三實施例；圖10是輸出電流反饋的第四實施例。
實施本設(shè)計的最好方式角位移變送器的方框圖如圖1所示。電容傳感組件1向振蕩控制放大器2提供決定工作點的電流I1，此電流與基準電壓U。在電阻54上產(chǎn)生的基準電流的理論值I。在放大器2的輸入端53比較，再通過放大器2去控制振蕩器3的振蕩振幅以穩(wěn)定電容傳感組件1的工作點。電容傳感組件1同時還向電流控制放大器4提供與角位移相適應(yīng)的電流I2，通過放大器4控制總電流I3。
電容傳感組件1的線路圖如圖2所示，角位移變送器的總體結(jié)構(gòu)則如圖3所示。載有發(fā)送電極的轉(zhuǎn)動件20在載有接收電極的固定件10中可無阻礙地轉(zhuǎn)動。載有電子元件的印制板30通過接插件12、13、31、32與固定件10上的印制板11相連接。如圖4、圖5所表示的，接收電極15和過渡電容的靜止電極14分布在一個圓周上，相距約180°，電極14、15分別通過接插件12、13、31、32與印制板30上的放大器及其他電路相連。如圖6、圖7所示，發(fā)送電極21與過渡電容的動電極22處在同一平面上，中間有引線23相連接，電極14和電極22構(gòu)成過渡電容器，振蕩器3通過過渡電容器向發(fā)送電極21提供激勵電壓。
如果接收電極15的扇面幾何中心與轉(zhuǎn)動件20的轉(zhuǎn)動中心不重合將產(chǎn)生輸出電流與角位移之間的非線性誤差，克服此誤差的措施如圖1所示，電阻41、42串聯(lián)后與電位器50并聯(lián)，電阻41、42的連結(jié)點45是參考點，輸出電流I3的絕大部分流過電阻41、42。在電阻41的一端43和電阻42的一端44會產(chǎn)生大小相近，符號相反的電壓，移動電位器的觸點51可以得到與輸出電流I3成比例的大小、符號均可變的反饋電壓U1，電壓U1經(jīng)過電阻52向振蕩控制放大器2的輸入端53提供反饋電流，于是決定電容傳感組件1工作點的電流I，將隨輸出電流I3而適當變化，從而減小非線性誤差。
圖8為反饋電路的另一種形式，當振蕩控制放大器2的輸入端55接基準電壓U0時，電容傳感組件1的電流I1將全部流過電阻52，電位器50的觸點51移動時實際是改變了電阻52上的電壓降。電流I1將受電流I3變化的影響使非線性誤差得到改善。
圖9是由運算放大器60(例如單電源運算放大器LM358)構(gòu)成反相器得到符號相反的反饋電壓，接在運算放大器60輸入端的電阻61、62阻值相等。對基準點45而言運算放大器60的輸出端63將獲得與電阻41的一端的電壓符號相反、大小接近的反饋電壓。
圖10的實施例中有兩個運算放大器60、70構(gòu)成兩個串接的反相器，其中電阻61與電阻62相等，電阻71與電阻72相等，電位器50接在放大器輸出端63及放大器輸出端73，對于振蕩控制放大器2的輸入端55的電位U0而言電位器的觸點51可以提供與輸出電流I3成比例的其符號大、小均可改變的反饋電壓。
權(quán)利要求1.一種角位移變送器由以下各部分組成一個電流控制放大器，它按其輸入信號控制總電流；一個振蕩器；一個振蕩控制放大器，其輸出端接上述振蕩器，並按照其輸入端的信號控制振蕩器的振幅；一個電容傳感組件，其中有一個與上述振蕩器輸出端相接的發(fā)送電極，在一個平面上排成扇形的多個接收電極，各接收電極通過與其相接的二極管及電阻網(wǎng)絡(luò)分別連接到上述電流控制放大器輸入端及上述振蕩控制放大器輸入端，向上述電流控制放大器提供與上述發(fā)送電極的角位移成比例的電信號，向上述振蕩控制放大器輸入端提供決定工作點的電流；其特征為上述發(fā)送電極與上述振蕩器的輸出端之間有一個過渡電容器，過渡電容器的第一電極(14)與上述接收電極(15)共面；過渡電容器的第二電極(22)與上述發(fā)送電極(21)共面，其間有導線(23)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的角位移變送器，其特征為載有上述接收電極及上述過渡電容器第一電極的第一印制板(11)通過接插件(12、13、31、32)與第二印制板(30)作電的連接，與上述接收電極及上述過渡電容的第一電極(14)相連接的電子元件裝在第二印制板上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的角位移變送器，其特征在于有一個調(diào)整輸出電流與角位移之間線性的電位器(50)，電位器(50)的第一端接在有反映輸出電流變化的電位的端子(43、73)上，電位器(50)的另一端接在有反映輸出電流反相變化的電位的端子(44、63)上，電位器(50)的觸點(51)通過電阻(52)接在振蕩控制放大器的輸入端(53)。
專利摘要檢測角度或作為執(zhí)行機構(gòu)位置反饋使用的電容式多電極角位移變送器有一個代替引線的過渡電容器，它的一個電極和排成扇形的多個接收電極相對180°置于同一塊印制板上，它的另一個電極和用來測量角位移的可轉(zhuǎn)動的發(fā)送電極相對180°置于同一平面上。安裝元件的印制板通過接插件和有接收電極的印制板連接，此外還設(shè)置有可調(diào)整線性的電流反饋電路以克服制造或裝配引起的非線性誤差，整機結(jié)構(gòu)簡單，裝配、調(diào)整方便，容易保證精確度。
文檔編號G01B7/30GK2259613SQ9521531
公開日1997年8月13日 申請日期1995年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月7日
發(fā)明者林文, 白菊珍, 丁方善 申請人:林文