Емкостной датчик угла поворота [4], содержащий пары секторных пластин, разделенных зазором, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности датчик снабжен цилиндрическим ротором, выполненным из диаметрально наэлектризованного электрета и подсоединяемым к контролируемому объекту в процессе измерения, и сегнетопленкой, размещенной в зазоре между секторными пластинами, а пары секторных пластин выполнены полуцилиндрическими и закреплены под углом 90°одна к другой.
Рис 4. 1,2,3,4 - полуцилиндрические секторные пластины; 5 – сегнетоплёнка; 6 – цилиндрический ротор; 7 – электрические выводы.
Принцип действия.
В положении, указанном на чертеже (см. рис.4), линии электростатической индукции, исходящие из ротора 6, наводят на внутренней поверхности пластины 3 отрицательный заряд, а на внешней - положительный. Далее линии электростатической индукции проходят через сегнетопленку 5, расходятся по пластинам 1 и 2 и через пластину 4 возвращаются в ротор 6. Диэлектрическая проницаемость сегнетопленки 5 будет при этом минимальной, минимальной будет и емкость всего датчика между выводами 7. При повороте ротора 6 на 90° поток линий электростатической индукции сразу разводится и замыкается через пластины 3 и 4. Емкость датчикабудет минимальной. Датчик может быть включен в любую измерительную схему - потенциометрическую, мостовую, генераторную и т.д.
Вывод: Изобретение относится к контрольно - измерительной технике и может быть использовано для измерения угла поворота объектов. Недостатками этого датчика являются низкая чувствительность и невысокая точность, обусловленная влиянием изменения величины зазора между пластинами. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности. Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен цилиндрическим ротором, выполненным из диаметрально наэлектризованного электрета и подсоединяемым к контролируемому объекту в процессе измерения, и сегнетопленкой, размещенной в зазоре между секторными пластинами, а пары секторных пластин выполнены полуцилиндрическими и закреплены под углом 90° одна к другой.
2.5 Датчик бесконтактный реверсивный угла поворота
Формула изобретения.
Бесконтактный реверсивный датчик угла поворота [5], содержащий сельсины, работающие в режиме трансформатора, один из которых жестко связан с контролируемым валом, вентили и фильтры, отличающийся тем, что, с целью измерения знакопеременного угла поворота вала и увеличения надежности работы, датчик снабжен логическими схемами «И», «НЕ», триггером, пороговыми устройствами и времязадерживающей и формирующей цепочкой, валы роторов сельсинов жестко связаны между собой и повернуты один относительно другого на некоторый угол, обмотки возбуждения сельсинов подключены к источнику питания, соответствующие фазовые выходы роторных обмоток каждого сельсина соединены через последовательно включенные вентили, фильтры и пороговые устройства с одними входами схем «И» и через схемы «НЕ» подключены к другим входам этих же схем «И», выходы которых непосредственно и через схему «НЕ» подключены к входам триггера, а выход одного из пороговых устройств - к входу времязадерживающей и формирующей цепочки.
Датчик бесконтактный реверсивный угла поворота. Схема функциональная.
Рис.5 1 – сельсин; 2,8 – выпрямительный мост; 3,9 - фильтр; 4,10 – пороговое устройство; 5,11 – вход схем «И»; 6,12 – вход схем «НЕ»; 7 – ротор сельсины; 13 – времязадерживающая и формирующая цепочка; 14 – триггер; 15 – вход триггера.
Принцип действия.
При вращении ротора сельсина 1(см. рис.5) выходной сигнал с его фазовой обмотки представляет собой переменное напряжение с частотой питающей сети, амплитуда которого изменяется от нуля до максимума и является синусоидальной функцией угла поворота ротора. Выходной сигнал сельсина 1 преобразуется выпрямительным мостом 2 и фильтром 3 в соответствующий пульсирующий сигнал, период пульсации которого зависит от угловой скорости ротора. Сигнал с выхода фильтра 3 поступает на пороговое устройство 4 и преобразуется в прямоугольные импульсы. Аналогично формируются прямоугольные импульсы из выходного сигнала, снимаемого с фазовых обмоток ротора сельсина 7. При вращении контролируемого вала, например, в левую сторону схема работает следующим образом.
При наличии сигнала на выходе порогового устройства 4 и при отсутствии сигнала на выходе порогового устройства 10 схема 5 вырабатывает импульс, который переключает триггер 14, при этом на выходе 17 появляется сигнал, характеризующий данное направление вращения контролируемого вала. С запаздыванием по отношению к фронту импульсного сигнала на выходе времязадерживающей и формирующей цепочки 13 вырабатывается импульс, характеризующий с принятой дискретностью произведенный угол поворота вала. Импульсы на выходе 16 вырабатываются с запаздыванием по отношению к фронту импульсного сигнала, характеризующего направление вращения вала, что обеспечивает надежное определение направления вращения и величину угла поворота последнего по числу импульсов. При противоположном направлении вращения контролируемого вала аналогично работают элементы 7—15, в результате чего на выходе 18 вырабатывается сигнал данного направления вращения вала, а на выходе 16 вырабатываются импульсы, число которых пропорционально произведенному углу поворота. В этом случае так же, как и при рассмотренном направлении вращения контролируемого вала, вначале вырабатывается сигнал на выходе 18, который характеризует направление вращения вала, а затем вырабатываются импульсы на выходе 16.
Вывод: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов поворота вала в различных устройствах. Предлагаемый датчик отличается от известного тем, что он снабжен логическими схемами «И», «НЕ», триггером, пороговыми устройствами и времязадерживающей и формирующей цепочкой, валы роторов сельсинов жестко связаны между собой и повернуты один относительно другого на некоторый угол, обмотки возбуждения сельсинов подключены к источнику питания, соответствующие фазовые выходы роторных обмоток каждого сельсина соединены через последовательно включенные вентили, фильтры и пороговые устройства с одними входами схем «И» и через схемы «НЕ» подключены к другим входам этих же схем «И», выходы которых непосредственно и через схему «НЕ» — к входам триггера, а выход одного из пороговых устройств — к входу времязадерживающей и формирующей цепочки. Кроме того, роторы сельсинов могут быть сдвинуты между собой на угол j, заключенный в пределах π/2<j <π.
2.6 Датчик трансформаторный угла поворота
Формула изобретения.
Датчик трансформаторный угла поворота [6], содержащий статор с охватывающими пары смежных полюсов – секциями обмотки возбуждения и сдвинутыми относительно них на один полюс секциями измерительной обмотки, дополнительную обмотку и безобмоточный ротор с явновыраженными полюсами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительная обмотка выполнена в виде двухпоследовательно - встречно соединенных полуобмоток, одна из которых размещена на четных полюсах статора, другая - на нечетных полюсах статора, датчик снабжен регулируемым резистивным элементом, подключенным к выводам полуобмоток.
Датчик трансформаторный угла поворота.
а 
бРис.6 а - схема подключения трансформатора; б - схема датчика общая; 1 – кольцевой ферромагнитный статор; 2-5 – пазы; 6-9 – четные и нечетные полюса; 10 – обмотка возбуждения; 11 – измерительная обмотка; 12 – сопротивление нагрузки; 13,14 – дополнительные полуобмотки; 15 – регулируемый резисторный элемент; 16 – переключатель; 17 – резистор; 18 - безобмоточный ферромагнитный ротор.
Принцип действия.
В исходном состоянии переключатель находится в нейтральном положении, электрическая цепь дополнительных полуобмоток разомкнётся и они не будут влиять на работу датчика.
Ротор расположен в исходном положении симметрично относительно полюсов 6, 9 и 7, 8 и перекрывает их одинаковые площади, что приводит к равенству противоположных по фазе ЭДС, наводимых в секциях измерительной обмотки, и соответствует нулевому выходному сигналу датчика.
При угловом перемещении ротора изменяется соотношение площадей, перекрываемых ротором полюсов статора, что приводит к изменению величины магнитных потоков, пересекающих секции измерительной обмотки и наводимых в них ЭДС. В результате на выходе датчика (сопротивление 12) появляется сигнал переменного тока, модуль которого пропорционален величине углового перемещения, а фаза соответствует знаку углового перемещения.
В крайних положениях переключателя одна из дополнительных полуобмоток подключается к переменному резистору резистивного элемента.
Изобретение относится к измерительной технике. Недостатком этого датчика является отсутствие возможностей регулировки положения нуля характеристики преобразования.. Недостатком этого датчика являются ограниченные функциональные возможности, не позволяющие плавно регулировать положение нуля его xхарактеристики преобразования.