電容角度傳感器的製作方法

2023-05-12 01:09:26

專利名稱：電容角度傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量傳感器，具體地指一種電容角度傳感器。
以前廣泛用於機械等行業中的機械讀數式量具(如千分尺)因其讀數精度低，功能單一而已不能適應需要了。後來的帶機械數顯裝置的千分尺也沒有擺脫機械讀數式量具的缺點，隨著電子技術的發展，出現了多功能的數字顯示電子量具。日本三豐製作所在中國申請的專利(申請號85108657A)文件中公開了一種用於數字顯示量具的容柵式傳感器，稱為「靜電電容型編碼器」這種傳感器結構簡單、功耗底、抗幹擾性強、讀數也比較精確。但是，這種傳感器有以下的不足之處(1)該傳感器是一種平面電容旋轉角度傳感器，如要求測量精確，就要求其中的發射電極、接收電極、耦合電極和輸出電極均需相互高度平行且垂直於轉動軸，然而，製造中的誤差是難免的，給設計、製造、使用帶來了極大的不便。(2)該裝置的動柵片置於兩定柵片之間，所以在裝卸時，必須將兩者同時裝上或拆下。另外，定柵片上有導線與尺架上的千分尺專用晶片連結，必須事先除去接線再行裝拆，所以這種裝置在裝配和維修時較為不便。(3)由於電量信號轉換成數字需要一定的電量，也即要求有一定面積的電容片，所以這種傳感器不可能做得比現在的更小。
本實用新型的目的是針對上述容柵式傳感器存在的缺點，提出一種電容角度傳感器。
為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案電容角度傳感器包括有定柵、動柵，定柵為中心開設有軸孔的圓盤，定柵上設有發送電極和接收電極，發送電極為面積相同的扇形柵格條，每一發送電極上均接有電壓源引出線；動柵含有動柵片，動柵片也為中心開設有軸孔的圓碟片，動柵片上間隔設有呈扇形塊的接地極D1和感應電極D2，定柵與動柵片同軸且成平行相對設置，其特徵在於所述的動柵還包括有一動柵筒，動柵筒通過一中心開設有軸孔的動柵筒座與動柵片同軸設置，動柵片與動柵筒之間經導線相連接。
由於本實用新型採用了由定柵和動柵片構成的平面電容檢測，然後由動柵筒輸出的方式，改變了原有的傳感器平面檢測、輸出的方式，使得原有技術中定柵和動柵要相互之間高度平行且垂直於同一轉動軸的要求大大降低，為設計、製造和使用帶來了方便。
以下結合附圖和實施例，對本實用新型作一詳細地介紹

圖1為本實用新型定柵結構示意圖。
圖2為本實用新型動柵片結構示意圖。
圖3為本實用新型結構示意圖之一。
圖4為本實用新型結構示意圖之二。
圖5為本實用新型結構示意圖之三。
請先參閱圖1-圖3所示，電容角度傳感器包括有定柵1、動柵2，定柵1為中心開設有軸孔11的圓碟片，定柵上設有發送電極a和接收電極b(圖1中未畫出接收電極b)，發送電極a為面積相同的扇形柵格條，每一發送電極a上均接有電壓源引出線，在圖1中畫出了四組發送電極，每一組中有八個發送電極a1、a2…a8，每一組為一個周期T。動柵2含有動柵片21和動柵筒22，動柵片21也為中心開設有軸孔23的圓碟片，動柵片21上間隔設有呈扇形塊的接地極D1和感應電極D2，在圖2中畫出了四個接地極D1和四個感應電極D2，一個D1和一個D2為一個周期T，與定柵1上的周期T相同，定柵1與動柵片21同軸且成平行相對設置。動柵筒22安裝在一中心開設有軸孔的動柵筒座24上並與動柵片21同軸設置，同樣，動柵筒座24也與定柵1同軸設置，動柵片21與動柵筒22之間經導線28相連接。動柵片21貼置於動柵筒座24的左側，動柵片21、動柵筒座24與動柵筒22均可繞所穿設的中心軸轉動，如圖3所示，定柵1上的每一發送電極a上均有電壓源引出線接至相位電壓源3，定柵1固定不動，動柵2轉動，動柵片21將信號經導線28輸出至動柵筒22，動柵筒22將感應出的信號經引出線27輸出到信號檢出部件4。另外，在定柵1與動柵片21彼此相對的表面上塗有介質係數大於1的介質，從而增加了定柵1與動柵片21之間的電容量，這樣可使傳感器做得更小些。
請再參閱圖4所示，動柵筒座24也可設計為一有大小直徑兩段的筒座，而動柵筒22也設計為與動柵筒座24相對應的大小直徑兩段圓筒，在動柵筒座24的小直徑一段上套設有一軸承25，軸承25與動柵筒座24的小直徑一段呈緊配合，在軸承25上接有信號引出線27，該引出線27就將傳感器的信號送至信號檢測部件4。
請繼續參閱圖5所示，在動柵筒22的外部還可設有一信號檢出圓筒26，信號檢出圓筒26與動柵筒22、動柵筒座24為同軸心設置，信號檢出圓筒26與動柵筒22兩筒壁之間留有一間隙，信號檢出圓筒26與動柵筒22形成了一電容，動柵筒22的信號耦合到信號檢出圓筒26上，信號檢出圓筒26上接有一信號引出線27，該引出線27將信號送至信號檢出部件4。需要說明的是，信號檢出圓筒26是固定於殼體上。由於組裝好的動柵筒22與信號檢出圓筒26的相對位置是不變的，即使兩筒存在偏心，但兩筒之間的固有電容量不變，所以對兩筒間無需同心度的要求，檢出的信號不受兩筒之間的偏心所影響，避免了原有的傳感器的定柵和動柵之間要垂直軸線及相互平行的高要求，不但降低了製造和裝配的要求，同時也提高了檢測精度。
權利要求1.一種電容角度傳感器，包括有定柵、動柵，定柵為中心開設有軸孔的圓盤，定柵上設有發送電極和接收電極，發送電極為面積相同的扇形柵格條，每一發送電極上均接有電壓源引出線；動柵含有動柵片，動柵片也為中心開設有軸孔的圓碟片，動柵片上間隔設有呈扇形塊的接地極D1和感應電極D2，定柵與動柵片同軸且成平行相對設置，其特徵在於所述的動柵還包括有一動柵筒，動柵筒通過一中心開設有軸孔的動柵筒座與動柵片同軸設置，動柵片與動柵筒之間經導線相連接。
2.如權利要求1所述的電容角度傳感器，其特徵在於所說的動柵筒座可設計為一有大小直徑兩段的筒座，而所說的動柵筒也設計為與動柵筒座相對應的大小直徑兩段圓筒，在動柵筒座的小直徑一段上套設有一軸承，軸承與動柵筒座呈緊配合，軸承上接有信號引出線。
3.如權利要求1所述的電容角度傳感器，其特徵在於在所說動柵筒的外部還可設有一信號檢出圓筒，信號檢出圓筒與動柵筒為同軸心，信號檢出圓筒與動柵筒兩筒壁之間留有一間隙，信號檢出圓筒與動柵筒形成了一電容，動柵筒的信號耦合到信號檢出圓筒上，信號檢出圓筒上接有一信號引出線。
4.如權利要求1或2或3所述的電容角度傳感器，其特徵在於在定柵與動柵片彼此相對的表面上塗有介質係數大於1的介質。
專利摘要本實用新型涉及一種電容角度傳感器,包括定柵、動柵,定柵為中心開設有軸孔的圓碟片,定柵上設有發送電極和接收電極,動柵含有動柵片,動柵片也為中心開設有軸孔的圓碟片,定柵與動柵片同軸且成平行相對設置,動柵還包括有一動柵筒,動柵筒通過一中心開設有軸孔的動柵筒座與動柵片同軸設置。它採用了由定柵和動柵片構成的平面電容檢測,然後由動柵筒輸出,改變了原有的傳感器平面檢測、輸出,為製造和使用帶來了方便。
文檔編號G01B7/30GK2348350SQ9822430
公開日1999年11月10日 申請日期1998年6月16日 優先權日1998年6月16日
發明者張國棟, 杜雲君 申請人:上海量具刃具廠