×
27.06.2014
216.012.d843

ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к микромеханическим устройствам и может применяться в интегральных акселерометрах и гироскопах. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности емкостного датчика при измерении угловых перемещений. Технический результат достигнут посредством разделения пополам неподвижных электродов и перекрестного включения секторов в смежные плечи дифференциальных конденсаторов. В результате разделения электродов датчик стал нечувствителен к плоскопараллельной составляющей движений, при этом появилась возможность измерять одну компоненту, а именно угловую. 3 ил.
Основные результаты: Емкостный датчик перемещений, содержащий: широтно-импульсный модулятор, подвижный электрод, выполненный на пластине проводящего монокремния и соединенный с объектом измерения перемещений, и два неподвижных проводящих электрода, выполненных на изоляционных обкладках, которые размещены симметрично относительно подвижного электрода с одинаковыми зазорами, отличающийся тем, что каждый неподвижный электрод разделен пополам, а половинки с разных сторон подвижного электрода соединены между собой перекрестно и составляют два дифференциально включенных измерительных конденсатора, которые включены на вход широтно-импульсного модулятора.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в

интегральных акселерометрах и гироскопах.

Известен аналогичный датчик перемещений, в котором применяются дифференциальные емкости, связанные с чувствительным элементом, синхронный детектор и запоминающая ячейка [1].

Недостатком известного устройства является низкая точность, связанная с тем, что при наличии двух движений подвижного узла вместе с подвижным электродом, например линейного и углового, эти движения взаимно влияют друг на друга, внося тем самым погрешность в измерения.

В качестве прототипа выбран емкостный преобразователь перемещений, содержащий проводящий подвижный электрод, соединенный с объектом измерения перемещений, например, с маятником акселерометра, и два неподвижных проводящих электрода, выполненных на изоляционных обкладках, которые размещены симметрично с зазорами относительно подвижного электрода [2].

Недостатком известного устройства является то, что в нем нет разделения составляющих перемещения, например линейного и углового, что в конечном итоге вносит погрешность в измерения.

Задача, на решение которой направлено изобретение - повышение точности преобразователя перемещений.

Задача решается тем, что каждый неподвижный электрод разделен пополам, а половинки с разных сторон подвижного электрода соединены между собой перекрестно и составляют два дифференциально включенных измерительных конденсатора, которые включены на вход широтно-импульсного модулятора.

Этот технический результат достигается тем, что в емкостный датчик перемещений, содержащий: широтно-импульсный модулятор, подвижный электрод, выполненный на пластине проводящего монокремния и соединенный с объектом измерения перемещений, например, с маятником акселерометра, и два неподвижных проводящих электрода, выполненных на изоляционных обкладках, которые размещены симметрично относительно подвижного электрода с одинаковыми зазорами, в котором в соответствии с изобретением каждый неподвижный электрод разделен пополам, а половинки с разных сторон подвижного электрода соединены между собой перекрестно и составляют два дифференциально включенных измерительных конденсатора, которые включены на вход широтно-импульсного модулятора.

На фигуре 1 приведена схема, поясняющая устройство заявляемого емкостного датчика перемещений. В состав схемы входят: подвижный электрод 1 на упругом подвесе, выполненный на пластине проводящего монокристаллического кремния, который может быть выполнен для работы как на изгиб, так и на кручение. Ось качания подвижного электрода 1 также может быть выбрана произвольно. В любом случае подвижный электрод 1 совершает сложное движение - линейное х от прогибов и угловое α, от поворотов. Неподвижные изоляционные обкладки 2 и 3, которые размещены симметрично относительно подвижного электрода 1 и с одинаковыми зазорами. На каждую из неподвижных изоляционных обкладок 2 и 3 нанесены двойные, симметрично относительно оси вращения подвижного электрода 1, проводящие электроды 4 и 5 на обкладке 2 и 6 и 7 на противоположной обкладке 3. Электрод 4 изоляционной обкладки 2 соединен с электродом 7 изоляционной обкладки 3, а электрод 5 изоляционной обкладки 2 с электродом 6 изоляционной обкладки 3. Суммарные емкости электродов 4 и 7, а также электродов 5 и 6 представляют дифференциальные конденсаторы, включенные на вход широтно-импульсного модулятора 8, сигнал с которого подают на вход объекта измерения перемещений.

Рассмотрим работу емкостного датчика перемещений. На фигуре 1 показано нейтральное положение подвижного электрода. Неподвижные проводящие электроды 4-7 и 5-6 находятся с одинаковыми зазорами h0 от подвижного. В широтно-импульсном модуляторе 8 нет рассогласования в длительностях прямого и инверсного выходов (инверсный выход на схеме показан кружочком). Выходной сигнал с широтно-импульсного модулятора 8 равен нулю.

Поскольку упругий подвес имеет сложную деформацию, то движение маятника состоит из двух составляющих: плоскопараллельного и углового. Полное движение является нелинейным. Информацию о силе инерции в линейном виде несет только угловое отклонение маятника. На фигуре 2 показана составляющая плоскопараллельного движения. Пусть движение осуществляется справа налево. При этом емкости, формируемые электродами 4 и 5, увеличиваются, а на противоположных электродах 6 и 7 емкости ровно на столько же уменьшаются. Суммарные емкости дифференциальных конденсаторов моста остаются без изменений. Таким образом датчик перемещения не чувствителен к плоскопараллельному движению.

На фигуре 3 показана составляющая углового движения маятника. Маятник плоскопараллельно смещается и одновременно поворачивается на некоторый угол α. Зазоры между электродами 4 и 7 и подвижным электродом 1 увеличиваются, а емкости уменьшаются. Соответственно между электродами 5 и 6 и подвижным электродом 1 зазоры уменьшаются, а емкости увеличиваются. Таким образом, в дифференциальных конденсаторах плечи изменяются по разному и емкостный датчик перемещения отображает полезную информацию. Этим цель изобретения достигнута.

Источники информации

1. Мокров Е.А., Папко А.А. Акселерометры НИИ физических измерений - элементы микросистемотехники //Микросистемная техника. 2002. №1. С.3-9.

2. Вавилов В.Д. Интегральные датчики. Изд-во НГТУ, 2003, 504 с.

Емкостный датчик перемещений, содержащий: широтно-импульсный модулятор, подвижный электрод, выполненный на пластине проводящего монокремния и соединенный с объектом измерения перемещений, и два неподвижных проводящих электрода, выполненных на изоляционных обкладках, которые размещены симметрично относительно подвижного электрода с одинаковыми зазорами, отличающийся тем, что каждый неподвижный электрод разделен пополам, а половинки с разных сторон подвижного электрода соединены между собой перекрестно и составляют два дифференциально включенных измерительных конденсатора, которые включены на вход широтно-импульсного модулятора.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 35.
20.01.2013
№216.012.1c2a

Способ каталитического гидрирования тетрахлорида кремния

Изобретение относится к получению кремнийсодержащих материалов, которые используются в процессах получения полупроводникового кремния. Способ включает каталитическое гидрирование тетрахлорида кремния с последующим разделением продуктов реакции, при этом в качестве катализатора используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472704
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.279d

Устройство амортизации

Изобретение относится к машиностроению. Устройство амортизации содержит неподвижное основание с жестко связанным с ним составным штоком и подвижную платформу, амортизированную относительно основания. В подвижной платформе выполнено отверстие. Внутри отверстия выполнена трапецеидальная кольцевая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475661
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.06.2013
№216.012.4a2f

Система передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы системы. Предложено распределительную сеть выполнить в виде связанных шестиугольников, в вершинах которых расположены узлы нагрузки, каждый из них имеет питающую, транзитную и резервную линии с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484571
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.50bb

Способ обработки горячекатаного проката

Изобретение относится к области термомеханической обработки деталей из стали перлитного класса и может быть использовано при изготовлении, например, болтовых соединений. Для получения требуемых механических характеристик проката за счет обеспечения равномерной структуры сорбита патентирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486260
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.5537

Способ комплексного телемониторинга подвижных объектов

Изобретение относится к системам сигнализации, реагирующим на несколько нежелательных или ненормальных условий, с последовательным обменом данными по радиоканалам связи через базовые станции, находящиеся между диспетчерским пунктом и подвижными объектами наблюдения, определяющими свое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487418
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.08.2013
№216.012.6180

Микрогироскоп профессора вавилова

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в навигационно-пилотажных системах летательных аппаратов. Микрогироскоп выполнен по схеме линейного вибратора на корпусной пластине из проводящего монокремния и содержит два чувствительных элемента, включающих идентичные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490592
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.61ba

Микроакселерометр

Изобретение относится к измерительной технике. Микросистемный акселерометр содержит кремниевую каркасную рамку, в которой методом анизотропного травления выполнен кремниевый проводящий маятник, соединенный упругими подвесами с каркасной рамкой. Несимметричность маятнику придана смещением оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490650
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6221

Датчик магнитной индукции

Изобретение относится к полупроводниковым магниточувствительным устройствам и может быть использовано как датчик магнитной индукции в составе измерительной аппаратуры и в различных системах ориентации и навигации летательных аппаратов. Датчик магнитной индукции включает изолирующую подложку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490753
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6222

Микроэлектромеханический датчик магнитного поля

Изобретение относится к полупроводниковым магниточувствительным датчикам, использующим технологию микроэлектромеханических систем. Микроэлектромеханический датчик магнитного поля включает корпусную кремниевую пластину, в которой методом микротехнологии выполнен симметричный маятник, маятник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490754
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.10.2013
№216.012.7577

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит шламовый отход производства поливинилхлорида в количестве 97-99 мас.%, содержащий, мас.%: НО 50,2; CaSO·2HO 12,2; Са(ОН) 7,2; NaCl 28,2; NaSO 2,0; NaOH 0,2 и древесные опилки. Связующим в смеси являются кристаллогидраты солей NaCl....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495731
Дата охранного документа: 20.10.2013
Показаны записи 1-10 из 40.
10.01.2013
№216.012.188f

Способ получения хлоридов 2,3-дигидро[1,3] селеназоло[3,2-α]пиримидиния

Изобретение относится к способу получения хлоридов [1,3]селеназоло[3,2-α]пиримидиния общей формулы где R - алкил или фенил, R - алкил, фенил или водород, R+R -циклоалкил. Способ включает взаимодействие соответствующего олефина с 4,6-диметил-2-пиримидинселененилхлоридом в эквимольном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471779
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c2a

Способ каталитического гидрирования тетрахлорида кремния

Изобретение относится к получению кремнийсодержащих материалов, которые используются в процессах получения полупроводникового кремния. Способ включает каталитическое гидрирование тетрахлорида кремния с последующим разделением продуктов реакции, при этом в качестве катализатора используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472704
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.279d

Устройство амортизации

Изобретение относится к машиностроению. Устройство амортизации содержит неподвижное основание с жестко связанным с ним составным штоком и подвижную платформу, амортизированную относительно основания. В подвижной платформе выполнено отверстие. Внутри отверстия выполнена трапецеидальная кольцевая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475661
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.06.2013
№216.012.4a2f

Система передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы системы. Предложено распределительную сеть выполнить в виде связанных шестиугольников, в вершинах которых расположены узлы нагрузки, каждый из них имеет питающую, транзитную и резервную линии с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484571
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.50bb

Способ обработки горячекатаного проката

Изобретение относится к области термомеханической обработки деталей из стали перлитного класса и может быть использовано при изготовлении, например, болтовых соединений. Для получения требуемых механических характеристик проката за счет обеспечения равномерной структуры сорбита патентирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486260
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.5537

Способ комплексного телемониторинга подвижных объектов

Изобретение относится к системам сигнализации, реагирующим на несколько нежелательных или ненормальных условий, с последовательным обменом данными по радиоканалам связи через базовые станции, находящиеся между диспетчерским пунктом и подвижными объектами наблюдения, определяющими свое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487418
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.08.2013
№216.012.6180

Микрогироскоп профессора вавилова

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в навигационно-пилотажных системах летательных аппаратов. Микрогироскоп выполнен по схеме линейного вибратора на корпусной пластине из проводящего монокремния и содержит два чувствительных элемента, включающих идентичные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490592
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.61ba

Микроакселерометр

Изобретение относится к измерительной технике. Микросистемный акселерометр содержит кремниевую каркасную рамку, в которой методом анизотропного травления выполнен кремниевый проводящий маятник, соединенный упругими подвесами с каркасной рамкой. Несимметричность маятнику придана смещением оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490650
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6221

Датчик магнитной индукции

Изобретение относится к полупроводниковым магниточувствительным устройствам и может быть использовано как датчик магнитной индукции в составе измерительной аппаратуры и в различных системах ориентации и навигации летательных аппаратов. Датчик магнитной индукции включает изолирующую подложку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490753
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6222

Микроэлектромеханический датчик магнитного поля

Изобретение относится к полупроводниковым магниточувствительным датчикам, использующим технологию микроэлектромеханических систем. Микроэлектромеханический датчик магнитного поля включает корпусную кремниевую пластину, в которой методом микротехнологии выполнен симметричный маятник, маятник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490754
Дата охранного документа: 20.08.2013
+ добавить свой РИД