3.2. Расчет электроемкостного датчика

Исходные данные примем такие:

К,

В (50 Гц),

мм.

1. Выбираем тип датчика:

дифференциальный емкостной преобразователь с переменным зазором (рис. 39)

Рис. 39. Принцип устройства дифференциального емкостного преобразователя с переменным зазором

2. В ыбираем схему включения:

Рис. 40. Схема мосто- Рис. 41. Схема мостовой Рис. 42. Схема урав-

товой измерительной измерительной цепи диф- новешивания мос-

цепи дифференциаль- ференциального преобра- товой измеритель-

ного преобразователя зователя ной цепи емкостно-

го преобразователя

Из приведенных выше схем включения выбираем схему уравновешивания мостовой измерительной цепи с емкостным преобразователем (рис. 42).

3. Составляем измерительную схему:

- изменение сопротивления одной половины датчика при изменении положения якоря;

- начальное, установочное значение емкостного сопротивления при котором напряжение в нагрузке равной нулю.

С оставляем эквивалентную схему:

4. Подсчитаем ориентировочные значения сопротивлений

Выбираем

Возьмем и принимаем во внимание, что Это условие должно выполняться для обеспечения максимальной мощности, выделяемой на нагрузке.

Примем тогда отсюда:

5. Подсчитаем при .

Выбираем среднюю величину зазора, исходя из ориентировочного соотношения.

По графику (рис. 43) определяем при .

Рис. 43. Зависимость выходного напряжения моста от перемещения

Полученные значения ( и ) достаточно хорошо согласуются.

6. Определяем величину емкости.

7. По полученным данным выбираем конструкцию датчика.

В данной работе на измерительной позиции будет использоваться конструкция емкостного датчика НИАТ (рис. 44). Датчик представляет собой дифференциальный конденсатор цилиндрической формы, внутри которого помещена малогаба­ритная электронная лампа. Сетка лам­пы соединена непосредственно с рабочим конденсатором, что уменьшает утечки, так как емкостное сопротивление кон­денсатора становится намного меньше активного сопротивления утечек.

Датчик включается в схему самоба­лансирующегося моста.

Рис. 44. Емкостной датчик НИАТ

Неподвижные электроды 10 запрес­сованы в изолирующую втулку 11, которая помещена в стальной корпус 13 и укреплена гайкой 7. Подвижный элек­трод 2 вместе со стальным кольцом 9 и стальной чашкой 12 насажен на изо­лирующую втулку 8. Этот подвижной блок перемещается на шести шариках по внутренней поверхности стального корпуса 13, так что зазор (0,15 мм) между подвижным 2 и неподвижным 10 электродами остается постоянным.

Измерительный шток 15 упирается в подвижной блок шари­ком 14. Подвижной блок поджимается к штоку пружиной 3. Элек­тронная лампа 1 крепится на панельке 4, На штыри последней надевается панелька 5, к которой припаяны выводные концы, рас­положенные в шланге 6.