CH643652A5 - Dispositif pour la mesure capacitive de deplacements. - Google Patents
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Description
L'invention se rapporte à un dispositif pour la mesure capacitive de déplacements, comprenant une échelle, d'une part, et un lecteur de mesure, d'autre part, ce dernier étant muni d'une série d'électrodes émettrices et d'au moins une électrode réceptrice.
Les dispositifs connus de ce genre comprennent une échelle portant une série d'électrodes et un lecteur de mesure comprenant une ou plusieurs électrodes, dont la position peut être déterminée par une mesure de capacité simple ou différentielle. Dans tous ces dispositifs, on cherche à diviser une grande plage de mesure en de petites plages de façon que les erreurs de transmission qui sont dues à un manque de précision dans les fonctions de transmission ne nuisent pas de façon sensible à la précision de la mesure.
Ainsi, une imprécision donnant une erreur de 1 % correspond à une erreur de 1 mm sur une mesure de 1 m. Par contre, si l'échelle est construite de façon à permettre une plage de mesure de 1 mm, l'erreur due à la transmission n'atteint que 1 um. Pour compenser les erreurs de division, on a intérêt à effectuer la mesure simultanément sur plusieurs divisions. Dans ce cas, la capacité simple ou différentielle est constituée par plusieurs capacités élémentaires successives.
L'invention a pour but d'offrir un dispositif du genre précité dans lequel l'échelle peut être réalisée le plus simplement possible.
A cet effet, le dispositif selon linvention est caractérisé en ce que l'échelle est constituée par un corps électriquement conducteur, présentant des ouvertures régulièrement espacées, ce corps traversant le lecteur de mesure de façon telle que les ouvertures constituent avec lesdites électrodes un condensateur différentiel formé par plusieurs condensateurs élémentaires, ce condensateur étant variable en fonction de la position dudit corps par rapport au lecteur de mesure.
Grâce à ces particularités, une telle échelle peut être construite très simplement, tout en présentant d'excellentes qualités au point de vue de la précision de la mesure. Un autre avantage réside dans le fait que le corps peut être alllongé, tout en restant dans sa limite d'élasticité, ce qui rend possible l'ajustage de la mesure. Enfin, le corps peut être mis au potentiel de la masse et, de ce fait, ne nécessite pas de connexion électrique.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective de l'échelle et du lecteur de mesure.
La fig. 2 est une coupe du lecteur de mesure et de l'échelle faite transversalement à la direction de la mesure.
La fig. 3 est une coupe longitudinale du lecteur de mesure montrant les électrodes émettrices.
La fig. 4 est une coupe montrant l'électrode réceptrice.
La fig. 5 représente schématiquement la disposition des électrodes.
La fig. 6 est une coupe d'une échelle présentant des parties remplies par un diélectrique.
Comme le montrent les fig. 1 et 2, le dispositif comprend une échelle constituée d'une bande métallique 10 et d'un lecteur de mesure 20. La bande 10 présente des ouvertures rectangulaires 11 régulièrement espacées, l'entre-axe étant désigné par T. Le lecteur 20 comporte une surface 21 portant des électrodes émettrices et une surface 28 portant une électrode réceptrice.
La bande 10 est disposée entre ces surfaces 21, 28. La surface 21, qui est visible à la fig. 3, comprend un multiple entier de 2N électrodes. Dans le cas représenté, 2N = 4.
L'entre-axe entre ces électrodes 22, 23, 24 et 25 est de T2N, donc dans le cas présent T/4, de sorte que, pour la valeur T de l'entre-axe des ouvertures 11 de la bande 10, on compte 2N, c'est-à-dire 4 électrodes.
Les électrodes sont connectées par des lignes 27 à un dispositif électronique de façon que N électrodes, dans le présent cas 2 électrodes, constituent au point de vue électrique une première plaque d'un condensateur différentiel. Les N électrodes suivantes constituent la deuxième plaque de ce condensateur différentiel. La plaque commune du condensateur différentiel est formée par la partie de l'électrode réceptrice 29 qui se trouve en regard de l'ouverture correspondante 11 de la bande 10, comme le montre la fig. 5.
De cette façon, les électrodes du lecteur 20 constituent, avec les ouvertures 11 de la bande 10, une série de condensateurs différentiels de même sens, qui sont interconnectés pour former un condensateur différentiel unique. On voit que la variation de la capacité différentielle est proportionnelle au déplacement de la bande. Si le déplacement de la bande dépasse une valeur déterminée, des moyens électriques décalent d'une électrode la répartition des électrodes émettrices.
La mesure peut être effectuée au moyen de différents circuits électriques connus, par exemple par celui décrit dans le brevet allemand No 2218824.
La mesure de la capacité différentielle donne donc une mesure de précision et, dès que cette mesure dépasse une valeur déterminée, la graduation est déplacée dans le sens de déplacement de l'échelle, de sorte que les plaques, qui sont formées de N électrodes, suivent le déplacement des ouvertures 11 de la bande 10 par des pas valant T/2N au point de vue électrique, c'est-à-dire dans le cas présent par des pas valant T/4, ce qui donne la mesure approchée.
La mesure exacte est la somme de la mesure de précision et de la mesure approchée.
Jusqu'ici, il n'a pas été tenu compte des deux ouvertures 11 de la bande 10 qui dépassent les bords des électrodes émettrices extérieures de la rangée et qui ne sont donc recouvertes que partiellement par les électrodes émettrices. En se reportant aux fig. 3 et 4, on voit que la somme des capacités partielles en regard de ces deux ouvertures correspond exactement à la capacité partielle d'une seule ouverture située à l'intérieur de la série d'électrodes émettrices. En d'autres termes, l'erreur qui se produit à une extrémité de la série d'électrodes est compensée par l'erreur qui se produit à l'autre extrémité, et cela pour autant que l'une des conditions suivantes soit respectée:
1) L'électrode réceptrice 29 doit être plus courte que la série des électrodes émettrices et présenter une longueur qui est un multiple entier de la distance T constituant l'entre-axe des ouvertures.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
643 652
2) L'électrode réceptrice doit être aussi longue ou même plus longue que la série des électrodes émettrices. Dans ce cas, la longueur de la rangée des électrodes émettrices doit être égale à un multiple entier de la distance T. Dans les deux cas, il est désirable, pour éviter les effets de bord, ainsi que les parasites externes, d'entourer les électrodes 29 au moyen d'une surface 26 mise à la masse, comme montré aux fig. 3 et 4.
Pour éviter que des impuretés puissent se fixer dans les ouvertures de la bande 10 et pour protéger cette bande au point de vue mécanique et chimique, il est possible de la recouvrir d'une couche protectrice 12 présentant de bonnes propriétés diélectriques, cette 5 couche pouvant être par exemple en Téflon, comme montré à la fig. 6. Cela ne modifie en rien le fonctionnement du dispositif.
R
1 feuille dessins
Claims (6)
1. Dispositif pour la mesure capacitive de déplacements, comprenant une échelle (10), d'une part, et un lecteur de mesure (20),
d'autre part, ce dernier étant muni d'une série d'électrodes émettri-ces (22 à 25) et d'au moins une électrode réceptrice (29), caractérisé en ce que l'échelle (10) est constituée par un corps électriquement conducteur, présentant des ouvertures (11) régulièrement espacées, ce corps (10) traversant le lecteur (20) de mesure de façon telle que les ouvertures (11) constituent avec lesdites électrodes (22 à 25 et 29) un condensateur différentiel formé par plusieurs condensateurs élémentaires, ce condensateur étant variable en fonction de la position dudit corps (10) par rapport au lecteur (20) de mesure.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (11) dans le corps (10) et les électrodes (22 à 25 et 29)
sont de forme rectangulaire de façon à obtenir une correspondance linéaire entre le déplacement et la variation de la capacité différentielle.
2
REVENDICATIONS
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (11) du corps sont remplies d'un diélectrique (12).
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (10) est constitué par une bande élastique, des moyens étant prévus pour tendre cette bande.
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de l'électrode réceptrice (29) dans le sens du déplacement est un multiple de l'entre-axe (T) des ouvertures (11).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que le corps (10) est constitué par un support isolant recouvert d'une couche conductrice.
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