считая, что приняты надлежащие меры по минимизации потенциала
ротора, т.е.
ϕ
0
∼
= 0
.
Рассмотрим промежуток времени
(0
, t
)
, на котором происходит за-
ряд электродной емкости э1 и разряд емкости э2, при этом
ϕ
1
(
t
) =
ϕ
0
э
1
−
е
−
t/τ
э1
;
ϕ
2
(
t
) =
ϕ
0
э
e
−
t/τ
э2
,
где
τ
э1
и
τ
э2
— постоянные времени заряда-разряда электродных
емкостей.
Параметры цепей выбраны так, чтобы постоянные времени заря-
да одной и разряда другой (и наоборот) электродных емкостей были
равны при центральном положении ротора. Операционные усилители
А
1
и
А
2
(см. рис. 3) формируют сигнал
u
= [
ϕ
1
(
t
) +
ϕ
2
(
t
)
−
ϕ
0
э
]
/k
дел
,
поступающий на аналоговый вход
А
коммутатора сигналов. Здесь
k
дел
— коэффициент ослабления, он введен для согласования высоковольт-
ного напряжения на электродах с низковольтными входами операци-
онных усилителей.
В фиксированный относительно начала каждого периода момент
времени
τ
0
вырабатывается строб (рис. 4,
в
), который открывает на
короткое время коммутатор аналоговых сигналов, и запоминающая
емкость заряжается до величины разностного напряжения:
u
д
=
u
|
t
=
τ
0
∼
=
ϕ
0
э
e
−
τ
0
/τ
э2
−
e
−
τ
0
/τ
э1
/k
дел
.
(7)
Можно показать, что датчик имеет максимальную крутизну, если
время
τ
0
равно постоянной времени заряда-разряда при центральном
положении ротора.
Усилитель
А
3
работает в режиме повторителя, на его выходе окон-
чательно формируется сигнал датчика (см. рис. 4,
г
).
Смысл выражения (7) можно раскрыть на конкретных типах под-
весов. Так, для цилиндрического подвеса, расчетная схема которого
приведена на рис. 5, в постоянные времени
τ
э1
, τ
э2
, τ
0
входят электрод-
ные емкости, являющиеся входными емкостями относительно вводов
э1 и э2. Входные емкости близки по своим значениям к собственным
коэффициентам электростатической индукции:
C
вх.э1
=
C
11
, C
вх.э2
=
C
22
.
Значительное влияние на параметры датчиков оказывают так на-
зываемые паразитные емкости, они включают в себя емкости мон-
тажа, емкости (
p
−
n
)-переходов и являются величинами, сравнимыми
с ротор-электродными емкостями. В эквивалентной схеме паразитные
емкости плеч датчика
C
п1
и
C
п2
шунтируют входные емкости, поэтому
с их учетом можно записать
τ
0
=
RC
(0)
11
;
τ
э1
=
R
(
C
11
+
C
п1
) ;
τ
э2
=
R
(
C
22
+
C
п2
)
.
(8)
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2007. № 2 75
