基于CAV424的無接觸式電容角度傳感器

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

本文設(shè)計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)動片由位置相對的兩片張角為 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的兩片張角為900的扇形金屬板組成，但其中間部分分開。直接從兩個靜片分別引出兩個電極，作為傳感器的信號輸出端。本質(zhì)上，這種電容傳感器相當(dāng)于兩個電容的串聯(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)計方式除引線堅固方便、利于轉(zhuǎn)動片相對于靜片的角度變化的優(yōu)點之外，更重要的是轉(zhuǎn)動片跟外界無電氣連接，避免了測量過程中引起機械故障，從而提高了測量精度。其等效電路如圖 1 （b）所示。