基于CAV424的無(wú)接觸式電容角度傳感器

基于CAV424的無(wú)接觸式電容角度傳感器

電容式角度傳感器適應(yīng)于動(dòng)態(tài)測(cè)量環(huán)境，如位移，壓力、厚度、振幅、液位、成份分析等領(lǐng)域的測(cè)量。傳統(tǒng)的差動(dòng)式電容角度傳感器［1］［21結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在缺陷，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度有限，而且要分別從動(dòng)片和靜片引出電極，動(dòng)片與外界有直接的電氣連接。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從動(dòng)片引出電極通常采用軸承、卡子或者金屬?gòu)埥z等連接方式。動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，不僅轉(zhuǎn)軸之間存在摩擦，而且容易造成引出線與動(dòng)片之間的接觸不良，出現(xiàn)機(jī)械故障，引入干擾，造成測(cè)量誤差。本文研制的電容式角度傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，具有許多優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，靈敏度和精度高，抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能夠在惡劣的環(huán)境下工作，并能夠?qū)崿F(xiàn)真正非接觸式測(cè)量。

本文設(shè)計(jì)的角度傳感器采用新的結(jié)構(gòu)方式，其結(jié)構(gòu)如圖 l（a）所示。轉(zhuǎn)動(dòng)片由位置相對(duì)的兩片張角為 900的扇形金屬板組成，金屬板中間部分相連;而靜片也由位置相對(duì)的兩片張角為900的扇形金屬板組成，但其中間部分分開(kāi)。直接從兩個(gè)靜片分別引出兩個(gè)電極，作為傳感器的信號(hào)輸出端。本質(zhì)上，這種電容傳感器相當(dāng)于兩個(gè)電容的串聯(lián)，電容的串聯(lián)值隨著角度變化而變化。這種從靜片引出電極的設(shè)計(jì)方式除引線堅(jiān)固方便、利于轉(zhuǎn)動(dòng)片相對(duì)于靜片的角度變化的優(yōu)點(diǎn)之外，更重要的是轉(zhuǎn)動(dòng)片跟外界無(wú)電氣連接，避免了測(cè)量過(guò)程中引起機(jī)械故障，從而提高了測(cè)量精度。其等效電路如圖 1 （b）所示。