專利名稱：雙聯差動電容傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及非電量傳感器領域，特別涉及一種雙聯差動電容傳感器。
背景技術：
在科學研究和工程控制技術實踐中，非電量物理量是工程控制不可或缺的重要參數，但是非電量物理量不是電量，不能同電子儀器直接鏈接，更不能同計算機等工控儀器兼容，因此非電量物理量需要借助電阻或電容轉換成電量物理量。以電容為例，根據電容器原理，電容量C= e *S/d,其中C表示電容容量，e表示介電常數，S表示極板面積，d表示極板之間的距離。改變右邊的三個物理量，均可改變電容量C。對角度物理量9，一般采用改變極板面積S或距離的方法。由于極板面積S的變化量較小，變化量小，轉軸松動，再加上電磁干擾，誤差偏大，電容傳感器工作時常出指示故障。這是公知的電容傳感器的技術缺陷。 發明內容為了克服公知的電容傳感器的技術問題，本實用新型給出一種靜電屏蔽的雙聯差動電容傳感器。本實用新型針對公知的電容傳感器的技術缺陷，提供了一種改進的技術方案既用兩組并聯電容，同時改變兩組極板面積S的方法，又采用全靜電屏蔽的方法，還運用了差動電容方法。這樣電容傳感器，角度物理量e可以精確地無干擾連續轉換為電容量。雙聯差動電容傳感器的技術方案如圖4所示在圓柱形密封盒內空心圓軸上安裝左、中、右三片電極，其中左右兩片電極固定，中片電極隨空心軸轉動。左右兩片電極的結構類似雙面覆銅板。左右兩片電極外側的圓覆銅片接地，形成靜電屏蔽。左右兩片電極的內側是豎直的兩個半圓覆銅片，并且左邊半圓覆銅片和右邊對應半圓覆銅片電鏡像并聯，形成雙聯電容的兩個電極。中片電極由兩片單面覆銅板制作。單面覆銅板的銅皮制作成水平方向的半圓覆銅片，兩片單面覆銅板，銅皮朝外背對背粘接成中片電極。中片電極兩面的半圓覆銅片并聯后形成雙聯電容的一個共用電極，與左右兩片的兩個電極形成雙聯電容Cl和C2。中片電極能夠相對左右兩片電極轉動。初始位置9 =0，左右兩片的兩個電極方向豎直，中片的電極方向水平，Cl = C2。轉動空心軸，中片相對左右兩片電極轉動，角度變化，兩個雙聯電容Cl和C2，一個電容量增加，一個電容量減少。由于差動運算作用，電容量變化與轉動角度成二倍正比關系，變化范圍正反向0度到90度。工作原理角度物理量e變化，即雙聯差動電容傳感器沿自身軸向轉動，中片相對左右兩片電極轉動，兩個雙聯電容C I和C2，一個容量增加，一個容量減少，成正比關系。由于差動運算作用，電容容量變化與轉動角度成二倍正比關系，可顯著提高測量靈敏度和準確度。電容容量變化量經過運算放大器處理后輸出代表角度變化的電量模擬量或數字量。實現了非電量物理量角度變換電量物理量角度的變化。由于采用差動運算，還有效減少了環境溫度變化和電磁干擾弓I起的測量誤差。
[0005]圖I是本實用新型雙聯差動電容傳感器的左片電極結構圖。圖2是本實用新型雙聯差動電容傳感器的中片電極結構圖。圖3是本實用新型雙聯差動電容傳感器的右片電極結構圖。圖4是本實用新型雙聯差動電容傳感器的結構示意圖。其中1、左固定螺絲(I)，2、左片電極⑵其中2. I、圓形屏蔽電極(2. 1)，2. 2、圓形絕緣層(2. 2)，2. 3、兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(2. 3)，2.4、軸承(2. 4)，中片電極
(3)其中3. I、表面絕緣的半圓形電極(3. I)，3. 2、圓形絕緣層(3. 2)，3. 3、表面絕緣的半圓形電極(3. 3)，4、右片電極(4)其中4. I、兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(4. I)，4. 2、圓形絕緣層(4. 2)，4. 3、圓形屏蔽電極(4. 3)，4. 4、軸承(4. 4)，5、空心軸(5)，6、動片金屬外引線
(6)，7、右固定螺絲(7)，8、兩組靜片金屬外引線，9、靜電屏蔽引線(9)，10、圓柱形金屬空心盒(10)。
具體實施方式
本實用新型雙聯差動電容傳感器是這樣加工的。見圖I圖3，材質選用雙面覆銅板，用車床加工外半徑為Rl (R1 = 50mm)，內半徑R2(R2 = 5mm)的圓片兩片，標記左片電極⑵和右片電極(4)。左片電極⑵和右片電極⑷是鏡像對稱的。圓片的正面沿直徑切開表面的覆銅板成兩個對稱的半圓形電極，圓片的絕緣層即雙面覆銅板的絕緣層就是圓形絕緣層(2. 2或4. 2)，圓片的反面覆銅板就是圓形屏蔽電極。在圓片的反面垂直正面的直徑方向切劣弧留小面積弓形，并把該弓形沿背面的直徑方向切開分成兩小半弓形塊。在兩小半弓形塊打眼焊線，同正面的兩個對稱的半圓形電極電連接。把半圓形電極的焊接點磨平，貼上絕緣膜，就是兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(2. 3或4. I)。這樣合起來就是左片電極(2)或右片電極(4)。見圖2，材質選用單面覆銅板，用車床加工外半徑為Rl (Rl =50mm),內半徑R3 (R3 = 3mm)的圓片兩片。把這兩片圓片的正面覆銅板，腐蝕處理，只留一個半圓形電極。在半圓形電極上打孔焊線，把半圓形電極的焊接點磨平，貼上絕緣膜，就是兩個表面絕緣的半圓形電極(3. I或3. 3)。在這兩片圓片的反面絕緣層刻槽，把反面焊接的引線連接后埋在槽內，引向圓心方向。再把兩片圓片的反面涂膠，把半圓形電極對齊后粘接在一起，形成中片電極(3)。見圖4，在空心軸(5)的中間打孔，把中片電極(3)的引線穿過孔，從空心軸(5)的軸心引出后，把中片電極(3)固定在空心軸(5)上。空心軸(5)轉動，中片也同時隨之轉動。把軸承(2.4)鑲在左片電極(2)上，把左片電極(2)裝在空心軸上，注意兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(2. 3)要緊靠中片電極(3)的表面絕緣的半圓形電極(3. I)。同樣把右片電極(4)鑲上軸承后也裝在空心軸上，兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(4. I)要緊靠中片電極(3)的表面絕緣的半圓形電極(3. 3)上，兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(4. I)同左面的兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(2. 3)方向一致。在空心軸(5)裝上左、右固定螺絲。把左片、右片兩面的兩小半弓形塊對應焊點連接在一起，并聯形成兩對電極。這樣兩對電極同中片的半圓形電極形成兩個雙聯電容Cl和C2。通過空心軸(5)轉動動片即中片電極(3)，使Cl = C2，中片的表面絕緣的半圓形電極(3. I和3. 3)的直徑垂直于左片、右片的兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(2. 3和4. I)的直徑，此時為角度轉動的起點0 =0。把整體安裝在圓柱形金屬空心盒(10)內，雙聯差動電容傳感器制作完畢。工作原理角度變化，空心軸(5)轉動，通過空心軸(5)轉動中片，Cl和C2 —個容量增加，一個減少，實現差動放大，A 0 = 2 AC，變化范圍正負90度。再把左右兩面的圓形屏蔽電極(2. I或4. 3)焊接在一起接地，形成靜電屏蔽層。靜電屏蔽層能減少外部電磁對Cl和C2的變化影響。采用左、右電極并聯電容后，即使空心軸(5)轉動時，中片有少許左右移位，雙聯電容Cl和C2的容量亦不變。雙聯電容的有益效果是，即使空心軸(5)有少許左右移位，電容的變化量不受影響。這樣就提高了雙聯差動電容傳感器的抗干擾能力。雙聯差動電容傳感器的全部電極安裝在圓柱形金屬空心盒(10)內。圓柱形金屬空心盒(10)的有益作用是防止灰塵等雜物侵入。特別要指出的是從結構講，本實用新型雙聯差動電容傳感器是中片電極
(3)相對左片電極(2)、右片電極(4)轉動，同樣也可采用中片固定，左右兩片隨空心軸(5)轉動，原理相同，實驗結論是相同的。本實用新型雙聯差動電容傳感器的有益效果是無機械觸點，抗干擾強，工作可靠， 使用壽命長，制作簡單，成本低。雙聯差動電容傳感器略加改變可用于液位、位移。加速度和震動等物理量的測量。
權利要求1.雙聯差動電容傳感器，主要由左片電極⑵、中片電極(3)和右片電極⑷組成，其特征是左片電極(2)內側的兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(2.3)與右片電極(4)內側的兩個對稱表面絕緣的半圓形電極(4. I)鏡像并聯，形成雙聯電容的兩個電極；中片電極(3)兩面的表面絕緣的半圓形電極(3. I)和表面絕緣的半圓形電極(3. 3)并聯形成雙聯電容的共用電極；中片電極(3)的共用電極與并聯的左片電極(2)和右片電極(4)的兩個電極構成雙聯電容Cl和C2 ;中片電極(3)能夠相對左片電極(2)、右片電極⑷轉動；中片電極(3)與空心軸(5)聯動。
2.根據權利要求I所述的雙聯差動電容傳感器，其特征是角度變化，空心軸(5)轉動，中片電極⑶相對左片電極(2)、右片電極⑷轉動，雙聯電容Cl和C2，一個電容量增加，一個電容量減少。
3.根據權利要求I所述的雙聯差動電容傳感器，其特征是左片電極(2)的圓形屏蔽電極(2. I)和右片電極(4)圓形屏蔽電極(4. 3)接地。
4.根據權利要求I所述的雙聯差動電容傳感器，其特征是該傳感器的全部電極安裝在圓柱形金屬空心盒(10)。
專利摘要本實用新型涉及非電量傳感器領域，特別涉及一種雙聯差動電容傳感器。本實用新型主要由左片電極(2)、中片電極(3)和右片電極(4)組成。中片電極(3)的共用電極與并聯的左片電極(2)和右片電極(4)的兩個電極構成雙聯電容C1和C2。中片電極(3)能夠相對左片電極(2)和右片電極(4)轉動。空心軸(5)轉動，中片電極(3)相對左片電極(2)、右片電極(4)轉動，雙聯電容C1和C2，一個電容量增加，一個電容量減少。電容量變化量與角度變化成正比。本實用新型的有益效果是無機械觸點、抗干擾，工作可靠，壽命長，制作簡單，成本低，雙聯差動電容傳感器略加改變可用于液位、位移、加速度和震動等物理量的測量。
文檔編號G01D5/241GK202511806SQ20122014651
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者程有信 申請人:程有信