[其他]用于對位移物進行控制和定位的電容式直線型或旋轉型傳感器

無效

• 申請號: 87106077
• 申請日: 1987-09-02
• 公開（公告）號: CN87106077A
• 公開（公告）日: 1988-06-01
• 發明（設計）人: 克勞斯·彼得·克魯姆霍茨;索馬斯·沃特
• 申請（專利權）人: 亨格斯特勒有限公司
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王棟令

1、一種通過測量移動物體的位移、角度或速度對該物體進行控制和定位的電容式直線型或旋轉型傳感器(實施例中為旋轉型)包括兩個對置的確定一相對間距的定片，定片的間隙中置有一個可在其中轉動的動片，動片與主軸相聯，主軸又與位移的物體相聯，在一個定片和動片之間形成了第一氣隙，在另一定片和動片之間形成了第二氣隙，在定片和動片的互相對著的各面均涂有導電涂層，它們與相應的氣隙一起組成了電容器，其電容值隨動片的轉動而變化，上述這種傳感器的特征在于：在動片和定片上的涂層要配置得至少形成兩個同心的園環區，其中一個區組成粗測系統的測量軌跡，而另一個區組成精測系統的測量軌跡，精測系統的涂層以360°的幾分之一周期地配置在動片和定片的園環軌跡上，而粗測系統的涂層則以360°為周期配置，這樣，由動片和定片相互相應的涂層所產生的耦合電容沿主軸的旋轉位移圖形部分地呈正弦形，加上帶有不同前置符號的相對位移的部分正弦電容圖形，就可產生一個周期為360°/ni的近似為純正弦關系的電容圖形，ni為正自然整數，用以表示具體測量軌跡的極點對數，下標i表示測量軌跡的號數。

2、根據權利要求1的旋轉型傳感器，其中，在一個精測軌跡和一個粗測軌跡的情形時，在定片的涂層上有四個相同形狀的不同涂層部分，而這種關系對于一個涂層部分的每類j（j由1至4）都適用，于是，相對于另一個相當于零角度的涂層部分，該涂層部分的位移可用下式表示：

j× (360°)/(2×ni) +K× (360°)/(ni) （K為任意整數）

而在動片上的兩類“L”涂層，其相對于一個零角度（相對于動片固定）的位移用下式表式：

L× (360°)/(2×ni) +K× (360°)/(ni)

3、根據權利要求2的旋轉型傳感器，其中，在精測軌跡的涂層區內，定片的每一涂層區在每種情形下用下列信號電壓激勵：

1.U₁＝U₀mod×Sin（ni×φ）

2.U₂＝U₀mod×Cos（ni×φ）

3.U₃＝U₀mod×（-Sli（ni×φ））

4.U₄＝U₀mod×（-Cos（ni×φ））

式中u₀mod為調制電壓，φ為電角，這樣在定片上去耦并送至前置放大器后，動片的兩類涂層反相連接，其輸出信號被解調并經重新整形后得到如下的信號圖形

uout＝U₀×2×sin ni（θ-φ）

θ為機械角，這樣，改變φ使等式中θ＝φ，輸出Uout只對預估值φ被控制為零，而其它φ值時，表示θ的偏移。

4、根據權利要求3的旋轉型傳感器，其中每個測量軌跡配置一個電子軌跡計算系統，該系統在標量周期360°/n_i內以a_i比特分辨率確定位置，使電角φ跟隨機械角θ，而電角以a_i比特貯存在計數器內。

5、根據權利要求4的旋轉型傳感器，其中粗測系統的數字輸出與精測系統的數字輸出在邏輯組合系統中被組合，與邏輯組合系統的兩個輸入比特值振幅之和比較，邏輯組合系統的數字輸出信號至少被降低2比特，而在精測系統的6比特振幅情形時，所有的比特值被直接轉換成為該邏輯組合系統的10比特振幅輸出信號，粗測系統的6比特振幅數字輸出的4個最高數比特則可增加或減少1比特，或保持不變，作為在精測軌跡的兩個最高權比特與粗測軌跡的兩個最低權比特之間的交連是否呈現某個特定值的函數。

6、根據權利要求1的旋轉型傳感器，其中，動片和定片以絕緣材料制成，而涂層和所有的其它導電元件則由導電材料構成，動片和定片的正面和背面間的電連接由穿過絕緣材料的穿通觸點建立。

7、根據權利要求6的旋轉型傳感器，其中定片的一面上配置4個螺旋形導體軌跡，它們與相應的導體相連，而且導體軌跡經穿通觸點與定片的另一面上的涂層部分連接，并附著在精測軌跡的涂層上，使得4個涂層部分極性不同時，將信號送至各涂層部分。