ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах с автоматическим сбором информации о значениях измеряемых величин для стрелочных приборов.
Известен электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком, образованным стрелочным указателем и нанесенной на шкалу системой неподвижных электродов из токопроводящего материала (см. патент РФ №1308018, G01R 35/00, Б.И. №14, 1997). Под действием измеряемого сигнала подвижная часть прибора поворачивается, и указатель изменяет свое положение относительно оцифрованных отметок шкалы, а значит, и относительно слоев проводящего материала, расположенных соосно с оцифрованными отметками. При прохождении указателем середины оцифрованной отметки электрическая емкость между указателем и соответствующим слоем проводящего материала максимальна.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного электроизмерительного прибора, относится невозможность идентификации слоя, над которым в данный момент находится стрелка, при произвольном характере изменения входного сигнала прибора.
Наиболее близким электроизмерительным прибором того же назначения к заявленному прибору по совокупности признаков является прибор с встроенным емкостным датчиком, образованным стрелочным указателем и нанесенными на шкалу неподвижными электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции прибора, в котором система неподвижных электродов представляет собой дугообразный слой с центром на оси вращения стрелки, разделенный пазом на две части, при этом имеется дополнительный дугообразный слой, (см. патент РФ №2122180, G01D 5/00, G01R 5/00, Б.И. №32, 1998) и принятый за прототип.
Форма паза между электродами выбирается такой, что площади перекрытия неподвижных электродов и стрелки при ее повороте в одну сторону изменяются монотонно и дифференциально относительно друг друга, при этом выходные емкости электродов также будут изменяться дифференциально и монотонно. Емкость между дополнительным дугообразным слоем и стрелкой зависит только от расстояния между стрелкой и шкалой, что позволяет вносить поправку в показания емкостного датчика на изменение зазора между стрелкой и шкалой.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного электроизмерительного прибора с встроенным емкостным датчиком, принятого за прототип, относятся дополнительные погрешности емкостного датчика, вызванные наклоном стрелки относительно плоскости шкалы.
Технический результат - исключение дополнительных погрешностей встроенного емкостного датчика, вызванных наклоном стрелки относительно плоскости шкалы.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известный электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком содержит шкалу с нанесенными на нее неподвижными электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции прибора, и стрелочный указатель из токопроводящего материала.
Особенностью является то, что система неподвижных электродов представляет собой три концентрических дугообразных слоя с центром на оси вращения стрелки, отделенных друг от друга пазами, при этом средний слой разделен пазом на две части с возможностью дифференциального и монотонного изменения емкостей между стрелкой и каждым из двух полученных таким образом электродов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлен вид спереди на электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком
углового положения стрелочного указателя, а также вид сбоку в сечении А-А.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Электроизмерительный прибор содержит шкалу 1 с нанесенными на нее неподвижными электродами 3, 4, 5 из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы 1, так и от остальных элементов конструкции прибора, и стрелочный указатель 6 из токопроводящего материала. Система неподвижных электродов 2, 3, 4, 5 представляет собой три концентрических дугообразных слоя с центром на оси вращения стрелки 6, отделенных друг от друга пазами, при этом средний слой разделен пазом на две части с возможностью дифференциального и монотонного изменения емкостей между стрелкой 6 и каждым из двух полученных таким образом электродов 3, 4.
Электроизмерительный прибор работает следующим образом.
Под действием измеряемого сигнала стрелка 6 изменяет свое положение относительно отметок шкалы 1 и системы неподвижных электродов 2, 3, 4, 5.
При нахождении стрелки 6 в зоне электродов 2, 5 выходные емкости соответствующих электродов не зависят от угла поворота стрелки 6, но изменяются в зависимости от расстояния между стрелкой 6 и соответствующим участком шкалы 1.
Площади перекрытия неподвижных электродов 3, 4 и стрелки 6 при ее повороте в одну сторону изменяются монотонно и дифференциально относительно друг друга, при этом выходные емкости электродов 3, 4 также будут изменяться дифференциально и монотонно.
Выходные емкости между стрелкой 6 и неподвижными электродами 2, 5 не зависят от угла поворота стрелки 6 и могут использоваться для ввода поправок как на изменение зазора между стрелкой 6 и шкалой 1, так и на угол наклона стрелки 6 к плоскости шкалы 1.
Исследования показали, что предлагаемый электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком углового положения стрелочного указателя имеет возможность компенсации погрешностей, вызванных изменением зазора между стрелкой и шкалой, а также наклоном стрелки относительно плоскости шкалы.
Предлагаемый электроизмерительный прибор с встроенным емкостным датчиком углового положения стрелочного указателя может найти применение в измерительных системах со стрелочными приборами и автоматическим сбором информации о значениях контролируемых величин.