[发明专利]二维曲面电容式编码器

说明书

本发明涉及一种二维曲面电容式编码器，该编码器包括至少三个形状相同且均匀对称分布在一个球冠上的固定电容，一个球冠形极板；固定电容所在球面的球心与球冠形极板所在球面的球心重合；当球冠形极板绕球心作方位和俯仰转动时，各固定电容的右极板分别与球冠形极板及中间的空气介质构成可变电容。本发明可以固定在方位俯仰伺服控制系统外部，不占用其内部空间，利于系统小型化。

技术领域

本发明属于电容式编码器技术领域，涉及一种通过控制电容有规律的变化，从而实现信号编码技术的二维曲面电容式编码器。

背景技术

电容编码器用于运动伺服控制系统中，作为角度位置的传感和测量用。其具有无可比拟的可靠性，以及足够高的精度，同时，又具有安装难度低，占用空间少的优势，在许多场合有着不可代替的地位，特别是在军事以及航天、航空、航海等方面。

传统的方位俯仰伺服控制系统，是将两个编码器分别安装在方位转动轴和俯仰转动轴上分别测量方位角和俯仰角，占用了较大的系统内部空间，不利于系统小型化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不占用方位俯仰伺服控制系统内部空间，利于系统小型化的二维曲面电容式编码器。

为了解决上述技术问题，本发明的二维曲面电容式编码器包括至少三个形状相同且均匀对称分布在一个球冠上的固定电容，一个球冠形极板；固定电容所在球面的球心与球冠形极板所在球面的球心重合；球冠形极板绕球心作方位和俯仰转动过程中，各固定电容的右极板分别与球冠形极板及中间的空气介质构成可变电容。

进一步，本发明还包括球冠形绝缘层和球冠形右极板，球冠形移动极板与球冠形绝缘层和球冠形右极板共同构成球冠形移动电容；球冠形右极板连接电源地。

进一步，各固定电容共用一个球冠形固定极板作为左极板，并共用一个球冠形介质体；球冠形固定极板贴合固定在球冠形介质体左侧凸面上，各固定电容的右极板均匀对称分布贴合固定在球冠形介质体右侧凹面上。

所述的各固定电容还可以均匀对称分布贴合固定在球冠形固定板右侧的凹面上。

所述的固定电容均为球冠扇形。

使用时，球冠形极板连接正弦信号发生模块，各固定电容的左极板连接电源地，各固定电容的右极板作为正弦信号输出端连接信号处理模块。将多个固定电容整体固定在设备上，将球冠形极板(或球冠形移动电容)固定在托盘上，通过托盘和连接件与作方位俯仰转动的部件连接，并且固定电容和球冠形极板的球心与该部件的方位俯仰转动中心重合。当该部件作方位俯仰转动带动球冠形极板沿球面移动过程中，至少有两个固定电容的右极板与球冠形极板及中间的空气介质构成的可变电容的容值发生改变；根据固定电容右极板输出的正弦信号幅值和预先标定的四个正弦信号幅值与方位角和俯仰角对应关系即可得到该部件的方位角和俯仰角。

本发明的二维曲面电容式编码器固定在方位俯仰伺服控制系统外部，不占用其内部空间，利于系统小型化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的右视图。

图2是本发明与托片安装结构的右视图。

图3是本发明实施例1的剖视图。

图4是本发明与托片安装结构实施例1的剖视图。

图5是图4的局部放大图。

图6是本发明实施例1、3的等效电路图。

图7a是本发明实施例2的局部剖视图；图7b是本发明实施例2的等效电路图。

图8是本发明实施例3的球冠形固定板及四个球冠扇形固定电容的右视图。