Ёмкостный датчик больших линейных перемещений

Capacitive Sensor of Big Linear Displacement



Ф.Ш. Агаева
F.Sh. Agaeva
agayeva.farida@yandex.ru
ассистент кафедры информации и компьютерной техники Сумгаитского государственного университета
assistant lecturer, the Department of Information and Computer Equipment, Sumgait State University
г. Сумгаит (Республика Азербайджан)
Sumgait (Azerbaijan)

Ключевые слова:

  • датчик
  • ёмкость
  • конденсатор
  • сопротивление
  • линейные перемещения датчика
  • расширение пределов измерения
  • Keywords:

  • sensor
  • capacitance
  • condenser
  • resistance
  • sensor linear displacement
  • expansion of measurement limits
  • Для измерения больших линейных перемещений используются различные типы датчиков. Автор предлагает схему датчика, который обладает надежной конструкцией и служит для измерения больших линейных перемещений. Ёмкостный датчик представляет собой 4 плоскопараллельных конденсатора, соединенных между собой последовательно, 5 резисторов с одинаковыми сопротивлениями, подключенными между этими конденсаторами, сердечника, перемещающегося между неподвижными параллельными пластинами конденсатора, и напряжения переменного тока. Выходные аналитические формулы датчика анализируются с применением программы MathCad и определяются характеристики датчика.

    Various types of sensors are used for measuring big linear displacement. We suggest a sensor having a reliable construction and serving for measuring big linear displacement. A capacitive sensor is made of four plane-parallel condensers with series connection, five resistors having the same resistance level connected to the condensers in question, a core moving between the stationary parallel condenser plates and alternating voltage. The output analytical formulas of the sensor are analyzed using MathCad and the sensor features are determined.

    Обзор статьи

    Ёмкостные датчики представляют собой электрические конденсаторы, емкости которых меняются вследствие изменения под действием измеряемой величины площадей перекрытия обкладок S, расстояний между обкладками δ или диэлектрической проницаемости среды ε, находящейся между обкладками:
    Характеристика датчика, т.е. зависимость С = f(δ) является нелинейной. Датчики используются для измерения малых линейных перемещений (менее 1 мм) [1]. Целью данной статьи является решение вопроса о расширении пределов измерения линейных перемещений датчика (рис.1).
    На рис. 1 представлены ёмкостные датчики в количестве n, соединенные между собой последовательно, резисторы с одинаковыми сопротивлениями, подключенные между этими преобразователями, свободные концы которых сведены в одной точке, дополнительный резистор, подключенный параллельно к цепи, состоящей из последнего резистора и конденсатора и относящейся к ёмкостным датчикам больших линейных перемещений. Внутри неподвижных электродов ёмкостных преобразователей, под действием измеряемых линейных перемещений, выполняется движение цилиндрического стеклянного сердечника, у которого наружный диаметр меньше по величине  внутреннего диаметра полуцилиндрических неподвижных электродов конденсатора.
    Применяя метод контурных токов в цепи, создаваемых конденсатором с двумя резисторами (R1R2C1, R2R3C2, R3R4C3, R4R5C4), можно составить систему уравнений напряжения в таком виде:
    Токи в ветвях определяются с помощью контурных токов, найденных в уравнении (3).
    Падение напряжения на конденсаторах создающихся контурных токов не учитывается при составлении системы уравнений. Учитывается, что падение напряжения уменьшается на величину ∆U.
    В системе уравнений (3) определяются контурные токи II, III, IIII, IIV и рассчитывается выходное напряжение, которое состоит из активных и реактивных составляющих.

    Список использованной литературы

    1 Фрайден Дж. Мир электроники / пер. с англ. Ю.А.Заболотной; под ред. Е.Л. Свинцова. М.: Техносфера, 2005. 588 с.

    РФ, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Рощинская, д. 5 к.2