[实用新型]应用于电子经纬仪上的容栅角位移传感器

说明书

本实用新型涉及一种物理元器件，尤其是应用于电子经纬仪上的角位移传感器。

目前，国内外市场上销售的经纬仪有光学经纬仪和电子经纬仪两种，电子经纬仪中所使用的角位移传感器都是光栅元件，但其制造成本高，且装配要求精度高，功耗大，允许的最高转动速度低，在现今形势下已被人们所关注。

本实用新型的目的是提供一种应用性能好且易装配使用的容栅角位移传感器。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种应用于电子经纬仪上的容栅角位移传感器，由转子和定子组成，所述的转子是在绝缘基体上附着一层金属膜，在金属膜上圆周方向有按径向腐蚀成的N个其间隙角为α的相互绝缘的转换电极。

所述的定子以一定间隙与转子相互耦合，面对转子的正面，内圆周方向上有多组按径向分布的具有等间隔角β的供电极，每组供电极相互联通，在外圆周上对径分布两个相互联通长条通弧状的接受电极，定子的正反面上各设有一排接线端子。

n与N、α与β的比例数值等于定子供电极的组数。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型转子平面结构示意图

图2为本实用新型定子正面平面结构示意图

图3为本实用新型定子背面平面结构示意图

图4为为容栅角位移传感器与电子细分电路联接示意图

本实用新型主要由定子转子两部分元件组成。

如图1所示，转子是在有内孔和外圆且两面相互平行的玻璃基体的一个面上，用化学或真空镀的方法镀上一层金属膜，然后用光刻方法沿圆周方向按径向腐蚀成N个其间隙角为α的相互绝缘的扇形平面导片101，叫做转换电极，间隔角α称为一个节距。其余部分则是在扇形转换电极周边间隙隔开的且连成一片的金属屏蔽层102。

与转子以一定间隙面对面相互耦合工作的是定子，如图2、3所示，定子基体是具有与转子内外直径大体相同的双面覆铜板，通过光刻方法在两面形成图形，面对转子工作的一面(定义为正面)，在内圆周方向上按径向对径分布n个具有等间隔角β的扇形平面层片201，叫做供电极，这些供电极按一定的组序通过金属化孔202在背面用印刷导线205连接，以等间距的环形印刷导线为佳，本实施例中将供电极分为8组，它们连接的方式是每隔8个导片连在一起形成一组，每组含1/8n个电极导片，相邻的8个导片分属于8个不同的组，因为β＝1/8a，所以定子和转子的耦合关系是相邻的8个供电极导片正好与转子上的一个节距相互耦合，在外圆周上对径分布两个长条形弧状电极203，叫做接受电极，接受电极与对径分布的两部分供电极中心对称排布，每一个接受电极所占的夹角比1/2n个供电极所占的角度少一个节距，两侧各少半个节距角，两个接受电极也是通过金属化孔在背面用印刷导线206连在一起，连接两个接受电极的印刷导线用周围的金属屏蔽层屏蔽。

在定子的正反两面各有一排引线端子204，其中相应数量的端子与背面印刷导线连通，用以电子细分电路通过其向各组供电极供以一定相位差的电压信号，剩下的两个端子，一个接屏蔽层(接地)，一个是接受信号引线端子，在本实施例中有8组供电极，引线端子可设为10个，实现供电电压相位差为45°的供电方式；若设为2组方案则引线端子为4个，实现供电电压相位差180°的供电方式，定子正反两面电极和引线周边用间隙隔开的且连成一片的是金属屏蔽层。传感器的分辨率由下式决定：

S＝360°/N·M，其中S：分辨率

                   N：转子节距数

                   m：电子线路细分数

定子可采用2、4、6等组供电级与转子一个节距相耦合的多种实施例，供电极的个数应满足下式：

n≤8N

n值取多少应以在接受电极产生足够的电压信号强度为参照并考虑适当的平均效应，本实施方案中供电极为对径分布n＝228。

定子的供电极也可以设计成两组，(相对八组而言)转子上的转换电极导片为4N个，电子线路的细分数为1/4m，可以达到把供电极分为8组同样的分辨率，在供电极数量n一样的情况下，金属化孔的数量可减少一倍。

容栅角位移传感器的工作方式及原理可参见图4，由微处理器经电平转换开关提供的参考电压和来自积分器的模拟电压，在电子开关的作用下叠加在供给电极上。定转子在相对静止时，接受电极的信号为零，当转子旋转时，接受电极上产生信号，经放大积分后，经A/D转换提供给微处理器进行处理，微处理器向显示器提供角度显示和功能信号，同时产生参考电压，参考电压与积分器的信号叠加改变供给电极上的电压值，以使接受电极上的信号趋向于零值。

本实用新型的优点在于：易装配、制造成本低，其各项性能技术指标已达同等精度的光栅经纬仪指标，且功耗只有光栅的1/3，允许最高转动速度高于光栅的5倍。