Если конденсатор заряжен, между его обкладками действует механическая Сила, стремящаяся сблизить их. В зависимости от конструкции датчика эта сила- будет направ лена либо на сближение пластин (при S=const), либо яэ., затягивание подвижной пластины под одну из неподви» \ ных (при rf=const).

Энергия заряженного конденсатора определяется выражением

W=J, (И)

а сила при t/ = const

где 6 - обобщенное перемещение. Так как U - sin mt, то

f /деаст , Tj2 л ,\дС ,,о\

= 1--+дейстСОВ2со/у . (13)

Среднее значение силы равно:

Р - яейст дС ср 2 д$

Обычно в емкостных датчиках пульсации с двойной частотой совершенно не сказываются вследствие инерции пластины ротора, поэтому достаточно рассматривать среднее значение силы.

Значение силы и момента для всех емкостных датчиков дается формулами:

265 2да

Для датчиков с d = const (датчики с переменной S):

(15)

УИ = = 4,43.10-.

2ddct d

Для датчиков с S = const (датчики с переменным d):

/ = 4,43.10-. . (16)

где 5 площадь перекрытия пластин, см";

Nd - расстояние между ними, мм; f/ -напряжение на пластинах, в; F -сила, возникающая между ними, Г; \ уИ -момент, действующий на подвижную пласти-i ну, г -см;

I 6 -ширина пластин, см;

j р - средний радиус пластины, см (для поворотного

I датчика).

Пример. Рассчитать силу, действующую между двумя пластинами конденсатора, если:

напряжение между пластинами t/=IOO в; площадь пластин 5=2 см; расстояние между пластинами d- 1 мм. Расчет ведется по формуле (16):

; f=4,43 10-7. 2002.2=9-10- Г=9 мГ.

Пример. Рассчитать момент, возникающий в датчлке с переменной площадью пластин S(d=const), если: напряжение на одной пластине Wi=ilOO в; - Ширина пластины 6=1 см;

средний радиус датчика р =2 см.

Расстояние между пластинами статора и ротора d=l мм. Расчет ведется по формуле (15):

M=4,43 • 10-8-1002.1.2=9-10-4 Г.сж=0,9 мГ см.

Помимо схем емкостных датчиков с одной подвижной частью - ротором, где отработка ведется на каком-либо другом элементе (потенциометре, сельсине), существуют схемы с емкостными датчиками, с отработкой на статор этого же датчика (рис. 6,а и 6,6). В таких схемах могут быть использованы любые дифференциальные датчики. Та-

ijyBcmdamemHbiu элемент

CZZ]

\li ротору JKAJ

1 датшт ЛВигатель Хстрелна

>

Ешостнш Усилитель

Редуктор \

I датчан J" \

I I

к статору датчика

Рис. 6а. Структурная схема следящей системы с отработкой на статор емкостного датчика.

Рис. 66. Схема следящей системы с отработкой на статор емкостного датчика.

-A/W

кое построение выгодно там, где не нужна дистанционная передача. При этом точность работы системы повышается, инструментальная погрешность изготовления самого датчика (за исключением несовпадения осей ротора относительно статора) в таком случае не играет роли. В такой системе выходная ось следует за входной осью линейно.

Существуют также устройства, в которьих отработка ведется непосредственно на ротор емкостного датчика. Например, при сравнении двух механических усилий на пружинящую опору ротора емкостного датчика действует разность этих усилий (рис. 7), а сигнал рассогласования используется для уравнивания этих усилий.

Выбор типа датчика и способа отработки производится конструктором исходя из конкретных требований, предъявляемых к проектируемому прибору.

Ротор Статор

Рис. 7. Применение емкостного датчика в качестве нуль-индикатора.

Глава вторая ДВУХЛУЧЕВЫЕ ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ 1. Датчики с переменным d

Емкостные дифференциальные датчики с переменным d устроены в основном одинаково: между двумя параллельными пластинами, расположенными одна против другой, на которые подается э. д. с, помещается третья подвижная пластина-ротор, перемещающаяся поступательно. С этой пластины и осуществляется съем сигнала на усилитель (рис. 8). Такой датчик целесообразно использовать в си-