导言
传统的差动式电容视点传感器丈量视点有限，动片与外界有直接的电气衔接，其电极要别离从动片和静片引出。从动片引出电极一般选用轴承、卡子或许金属张丝的办法，在动片滚动过程中，不光转轴之间存在冲突，并且简略形成引出线与动片转轴之间触摸不良，呈现机械故障，引进搅扰和差错，影响丈量精度。所以，规划了新式的电容式视点传感器，对结构进行了改善，战胜了传统差动式电容视点传感器结构规划上存在的缺点。
1、结构规划
该传感器体系选用新的结构规划方法。其间动片由2片张角为90°的相对的扇形金属板组成，金属板中心部分相连；而静片由2块张角为90°、中心部分分隔的扇形金属板构成，电极别离从两静片引出，作为传感器的信号输出端。本质上，这种新结构的电容式视点传感器相当于2个可变电容的串联，电容的串联值随动片金属极板与定片金属极板之间相对视点的改变而改变。从静片引出电极的规划方法引线便利，有利于动片相关于静片的视点改变，并且动片与外界无电气衔接，避免了丈量过程中由于滚动引起的冲突和机械故障，然后真实完成了无触摸式丈量，提高了丈量精度。
2、根本原理
电容传感器的根本原理是依据物体之间的电容量与结构参数之间的联系。关于平板电容器，若平行板无限大，疏忽其边缘效应，其电容量公式表明为：
由式（1）可知介电常数、极板相对面积或极板间隔的改变都可反映为电容值的改变。故能够用此原理丈量物体的位移，物质的状况参数等。
依据规划结构，设此电容式视点传感器静片的半径为R，滚动片与静片之间的间隔（即极板间隔）为d，空气的介电常数为En，滚动过程中，每个张角为90~的滚动片与静片相对面积的改变量为△s．初始状况滚动片与静片相对面积为零，则△S1=△S2=△s．由于：
总的电容改变量为：
设滚动片从初始方位开端，相关于静片转过的视点为口，当
电容改变量是随视点改变周期性改变的，在0～3印。内的每个象限，电容的改变量与视点改变量0都成线性联系，改变量最大为：
3、电容信号丈量及其转化电路
3．1电容一电压转犊电路CAV424
CAV424是一种多用途的处理各种电容式传感器信号转化的集成电路，能够将电容信号转化成电压信号。它一起具有信号收集（相对电容量的改变）、处理和差分电压输出的功用，能够丈量出被测电容和参阅电容的差值，即在相关于参阅电容值（10PF～2nF）5％～100％的改变规模内的电容值，并将其转化成相应的差分电压输出，具有高检测灵敏度；一起它还集成了内置温度传感器，当需求数字化信号修正时可直接用来监测温度。使用CAV424作为电容传感器的调度电路，可战胜寄生电容和环境改变的影响，提高了丈量精度和抗搅扰才能。一起传感器外接元件较少，处理电路比较简略，仪器体积小。
3．2电压一电流转化电路AM402
AM402是处理差分信号输入、电流输出接口的集成电路，能够将输入的弱小的传感器差动电压信号转化成契合工业规范的二线方法输出（4～20mA）或许三线方法输出（0／4～20mA）的电流信号。AM402由3个根本的单元组成：
（1）高精度的前置扩大器。其具有较大的增益调理规模，合适于不同的信号输入规模，可用于各种不同改变规模的传感器信号处理。
（2）由电压操控的电流输出级。经过调整偏置电压能够使输出电流在较宽的规模内可调。
（3）可调的参阅电压。可为传感器或许外部元件供给5V或10V的电压。
该电容式视点传感器的实践丈量电路，其间可变电容C1和C2的串联部分为电容传感器等效电路部分。
4、试验与剖析
试验规划中，依据AM402三线制输出电流的取值规模，调理电容传感器信号转化集成电路芯片CAV424的外接元件，使其输出的差分电压值为 0～200mV，即输入到电压一电流转化接口电路AM402的电压值为0～200mV，而AM402选用三线制输出方法，其输出电流规模为4～20mA．依据前述的理论推导可知，在实践使用中，视点传感器只合适取用0～2/π规模内电流输出随视点的增大而增大的线性改变区域，故在丈量过程中，只丈量0-2 /π内电流随视点改变的输出状况。经过负载的二电流输出随视点改变的丈量成果。依据最-‘b~-乘法原理，对试验数据进行曲线拟合，得到一阶最佳线性拟合曲线。
成果表明实践丈量值跟理论值根本符合，与拟合曲线十分挨近；在所测转角0～90~规模内，Iout呈线性输出。
5、评论
由试验成果能够看出：拟合曲线与实践丈量值比较，输出的初始电流值略小于4mA．这是由于试验过程中，要依据实践输出的电流值，对集成电路AM402进行调整，使其初始状况偏置电流为4mA，在调整过程中，传感器自身要遭到周围环境中存在的寄生电容的搅扰和调理过程中人体自身对传感器的影响，因而对初始值的丈量成果形成差错。并且，电容传感器信号转化为电压的电路CAV424也存在必定的环境搅扰和差错，输出的差分电压经AM402内部的前置扩大器部分扩大，会对输出电流值形成影响。
6、结束语
新式的电容式视点传感器结构简略，能够测得090~的视点改变。经过CAV424以及AM402，能够将电容的改变信号转化成工业上通用的4～20mA规范的电流输出。试验得到了比较抱负的线性输出的直流电流信号，可广泛用于实践视点丈量以及自动操控等范畴。经过对传感器自身及其外接元件采纳屏蔽办法，能够有用削减外界搅扰对体系的搅扰，然后减小丈量差错。
