[發(fā)明專利]用于節(jié)電測量儀器的電容式位移接收器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01802117.4
• 申請日: 2001-07-18
• 公開（公告）號: CN1386187A
• 公開（公告）日: 2002-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·施特拉克;C·施泰納
• 申請（專利權(quán)）人: 卡爾·馬爾控股有限公司
• 主分類號: G01D5/241
• 分類號: G01D5/241;G01D5/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭立柱,張志醒

本發(fā)明涉及到一種電容式位移測量系統(tǒng)和特別是電容式長度測量系統(tǒng)，用這個可以電測量和顯示位置或移動行程。

從EP?0?442?898?B1中已知構(gòu)成為差動電容器的電容式測量值接收器的一種位移測量系統(tǒng)，以及使用由積分器和比較器組成的西格馬西格馬/德爾塔-變換器。差動電容器有并列安排的兩個發(fā)送電極和與發(fā)送電極距離很小的一個共同的接收電極。與這些發(fā)送電極有關(guān)地將差動電容器可移動地安排在刻度尺上面。根據(jù)移動位移接收電極與單個發(fā)送電極不同程度地重疊，這導(dǎo)致了差動電容器的部分電容器的電容改變。這是準(zhǔn)備測量的移動行程的一個尺度。

為了確定部分電容的比例將差動電容器的單個發(fā)送電極用按照節(jié)拍預(yù)先規(guī)定大小然而不同極性的電荷組供電。如果經(jīng)過接收電極傳輸給積分器和在那里組合的整個充電量是負(fù)的，將正的電荷組發(fā)送給發(fā)送電極，和如果整個的充電是正的，將負(fù)的電荷組發(fā)送給另外的發(fā)送電極。用所屬的插補(bǔ)計數(shù)器測出被發(fā)送的各個包的數(shù)目，其相互比例反映了被尋找的部分電容的比例。

為了測量的長度比較大將多個發(fā)送電極安排成一個系列。如果當(dāng)移動時離開由一對發(fā)送電極確定的測量范圍，更換到下一對。將更換過程的數(shù)目和方向同時計數(shù)和共同與插補(bǔ)計數(shù)器使用在確定走過的行程路段上。

已知的行程測量系統(tǒng)在實際中得到了驗證。當(dāng)然將由于發(fā)送電極控制，顯示器和其他干擾源引起的干擾信號綜合在一起。這導(dǎo)致了在測量精度上表現(xiàn)出的非線性。此外必須安排一個供應(yīng)源，這個在選定的時間點可以將一定極性的電荷組發(fā)送給相應(yīng)的部分電容器。

因此本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)建一種特別適合于蓄電池運行的手持式儀器的行程測量系統(tǒng)，這個在盡可能大的分辨率時保證盡可能高的測量精度。此外具有簡單的能源供應(yīng)的行程測量系統(tǒng)應(yīng)該可以夠用了。

這些任務(wù)是通過具有權(quán)利要求1特征的行程測量系統(tǒng)解決的。

按照本發(fā)明的行程測量系統(tǒng)有構(gòu)成為差動電容器的一個或多個電容測量值接收器。電容式行程測量可以實現(xiàn)為最省電的。所使用的電容位于pF-范圍，因此被傳輸?shù)某潆娏亢彤a(chǎn)生的電流是非常小的。有益的是構(gòu)成為一系列具有恒定分度的至少2或者16個發(fā)送電極，以及一個或有益的多個，例如64個同樣安排成系列的對應(yīng)電極屬于每個測量值接收器。將對應(yīng)電極安排在體現(xiàn)尺寸的物體，一個刻度尺或帶子上在各個發(fā)送電極的對面和與發(fā)送電極有很小的，均勻的距離。體現(xiàn)尺寸的物體涉及到發(fā)送電極是可以相對調(diào)整地支撐的，特別是可以移動地支撐的。因此構(gòu)成了至少兩個部分電容器，在其中至少一個部分電容器的電容是隨著行程成比例變化的。為此使用一個控制裝置，為了產(chǎn)生信號在預(yù)先確定的時間點上單獨或成組用二進(jìn)制信號供應(yīng)被選定的發(fā)送電極。兩個部分電容器的控制信號相互有一定的相位移，這樣得到的測量信號在時間上盡可能不重疊。當(dāng)用脈沖電壓控制時測量信號原則上是被傳輸?shù)碾娏髅}沖，這產(chǎn)生一個電荷量(電荷組)。如果將電流信號或電荷組使用作為控制信號，相反測量電壓。適宜的是安排具有開關(guān)的開關(guān)單元以便定義時窗，被選定的控制信號的側(cè)邊位于其中。在時窗內(nèi)部將所屬的測量信號穿過到達(dá)一個處理裝置，處理裝置處理測量信號和從其中確定差動電容器的部分電容。處理裝置從部分電容中求出準(zhǔn)備測量的行程。

在本發(fā)明中可以非常簡單地構(gòu)成能量供應(yīng)。發(fā)送給一個部分電容器的控制信號可以與另外的部分電容器的控制信號有同樣的曲線形狀。它們甚至可以有同樣的極性和采用同樣的數(shù)值，這樣或者正的或者負(fù)的矩形信號特別適合于作為控制信號。簡單的電池就夠了。

有益的是這樣確定相位移和時窗，在一個時窗內(nèi)部只觀察一個信號側(cè)邊。如果相位移為90°，在兩個部分電容器的控制信號的側(cè)邊之間得到節(jié)拍周期四分之一等距的距離。時窗是小于一個控制信號的脈沖周期。有益的是如果原則上時窗只包括相應(yīng)的側(cè)邊更換時，則表示整個信號周期的一小部分。后果是干擾信號在整個信號周期期間不影響處理，而只是短時間的，而是側(cè)邊更換期間，在其中然而干擾距離是大的。這改善了測量系統(tǒng)的線性度和使測量精度高成為可能。

處理裝置可以包括一個電容式西格馬/德爾塔-變換器，這原則上是由具有后置的比較器的積分器構(gòu)成的。積分器將被差動電容器接收的電荷進(jìn)行積分。比較器提供與這個電荷符號對應(yīng)的確定下一個準(zhǔn)備處理的信號側(cè)邊的輸出信號。如果例如兩個部分電容器是用正的矩形信號控制的，依賴于比較器輸出或者選定部分電容器控制信號的升高的側(cè)邊或者選定發(fā)送給另外部分電容器控制信號的位移半個周期的下降的側(cè)邊。當(dāng)具有不同極性的控制信號時連續(xù)地或者選定控制信號前面的或者控制信號后面的側(cè)邊。