Meta专利介绍机电式位移传感器,测量导电物体间的电容变化( 三 )


在一个实施例中 , 多个转子-定子对205的布置可以使转子210和定子220在一个方向上并排放置 , 如图2B所示 。 在其他实施例(未示出)中 , 多个转子-定子对205的布置可以使得转子210和定子220在两个方向上并排放置 。 与位移传感器中的单个转子-定子对200相比 , 多个旋转定子对205提供更大的导电表面积 。 转子-定子对205的阵列提供了一种根据标称位置转子-定子对阵列的电容测量值与第二位置阵列的电容测量值来确定第一对象和第二对象之间更精细移动的方法 , 如图2C所示 。
Meta专利介绍机电式位移传感器,测量导电物体间的电容变化
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图2C是图2A转子-定子对200的两个位置的横截面 。 阵列中的每个转子-定子对200可以具有标称位置240 。 定子220安装在转子210的空腔内 , 定子220和转子210之间有间隙 。 与偏离标称位置240相关联的电容值用于测量 , 例如平移运动 。
在位移系统的操作期间 , 当电压施加到转子-定子对200的转子210和定子220时 , 位移传感器可以在转子210的长边215和定子220的长边225之间的区域219中进行电容测量 。 在一个实施例中 , 位移传感器利用位于转子侧和定子侧位移传感器固定部分的电极来测量区域219中的电容 。 在一个实施例中 , 当转子-定子对200处于标称位置240时 , 位移传感器进行第一电容测量 , 并且可以提供并存储在位移控制器中 。 随着转子210和/或定子220相对彼此移动 , 位移传感器可随时间进行后续电容测量 。 例如 , 当转子-定子对200处于第二位置250时 , 位移传感器可以在转子210的长边215和定子220的长边225之间的区域219中进行第二电容测量 。 位移传感器可向位移控制器提供第二电容测量值 。
在一个实施例中 , 位移控制器可将电容测量值(即第一电容测量值和第二电容测量值)与预定查找表或预定位移确定模型进行比较 , 以估计第一对象相对于第二对象之间的位移量 。 预定查找表或预定位移确定模型描述了电容值和位移量之间的关系 。 例如 , 预定查找表和/或预定位移确定模型可以通过比较由位移传感器测量的电容值与预定查找表来识别第一对象相对于第二对象的位移量 。
在图2C中 , 在位移系统运行期间 , 位移控制器可以将转子-定子对200处于标称位置240时的第一电容测量值和转子-定子对200处于第二位置250时的第二电容测量值与预定查找表和/或预定位移确定模型进行比较 , 以确定位移转子210相对于定子220的位移量 。
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图3A是示例性位移传感器300的分解图 , 位移传感器300包括第一对准配置中的转子组件330和定子组件340 。
转子组件330包括多个转子310、电枢(例如电枢333)和转子架335 。 多个转子310是上文详细描述的转子210的实施例 。 多个转子310通过转子组件330的所有四个侧面上的电枢(例如电枢333)连接到转子框架335 。 转子框架335可以连接到定子框架345 。 电枢的材料特性使得多个转子310具有一定的自由度 。
定子组件340包括多个定子320和定子框架345 。 多个定子320是上文描述的定子220的实施例 。 定子框架345包含多个定子320 , 并且可以连接到对象120 。 在一个实施例中 , 位移传感器的长度和宽度可以从几百微米到几毫米 , 厚度可以从大约500微米到两毫米 。 例如 , 转子组件330和定子组件340可以具有相同的尺寸 。
在图3A中 , 多个转子310和多个定子320均布置在第一对准配置中 。 第一对准配置包括多个转子310和多个定子320的四组 。 一组转子310包括一个或多个转子310 。 定子320的一组包括一个或多个定子320 。 如图3A所示 , 两个分组包括多个转子310的第一子集332和多个定子320的第一子集342 。 所述定子320与转子310的长边和平行于y-z平面的定子320的长边对齐 。 其他两组包括多个转子310的第二子集334和多个定子320的第二子集344 , 它们与转子310的长边和平行于x-z平面的定子320的长边对齐 。 多个转子310和多个定子320对齐 , 使得多个定子320中的每个定子在沿运动轴(即沿z轴)平移运动期间安装到多个转子310中相应转子的空腔中 , 从而形成转子-定子对(例如转子-定子对205) 。

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