DISPOSITIVO CAPACITIVO CON VOLUMEN CAPACITIVO OPTIMIZADO.
Dispositivo capacitivo que consta al menos de un primer (2, 102,
202, 302, 402.1, 402.2) y un segundo (4, 104, 204, 304, 404) peines provistos de dedos, estando los dedos del primer y del segundo peine interdigitados, siendo dichos peines aptos para ser móviles el uno con respecto del otro según al menos una primera dirección determinada (X) según una aproximación-alejamiento de los ejes de los dedos, incluyendo al menos un dedo del primer peine (2, 102, 202, 302, 402.1, 402.2) una cara enfrentada a una cara de un dedo del segundo peine (4, 104, 204, 304, 404) caracterizado porque el eje del dedo del primer peine y el eje del dedo del segundo peine están inclinados con respecto a una plano ortogonal a la primera dirección (X) de desplazamiento de los peines, estando determinado el plano por una segunda (Y) y tercera (Z) direcciones perpendiculares a la primera dirección (X), y perpendiculares entre sí
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/063980.
Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.
Inventor/es: DESPESSE,Ghislain, CHAILLOUT,Jean-Jacques, JAGER,Thomas.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 6 de Julio de 2006.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B81B3/00S8
- G01C19/56 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01C MEDIDA DE DISTANCIAS, NIVELES O RUMBOS; TOPOGRAFIA; NAVEGACION; INSTRUMENTOS GIROSCOPICOS; FOTOGRAMETRIA O VIDEOGRAMETRIA (medida del nivel de líquidos G01F; radio navegación, determinación de la distancia o velocidad mediante la utilización de efectos de propagación, p. ej. efecto Doppler, tiempo de propagación, de ondas de radio, disposiciones análogas que utilicen otras ondas G01S). › G01C 19/00 Giróscopos; Dispositivos sensibles al giro con masas vibratorias; Dispositivos sensibles al giro sin masas móviles; Medida de velocidad angular usando efectos giroscópicos. › Dispositivos sensibles al giro con masas vibratorias, p. ej. sensores de velocidad vibratoria angular sobre la base de las fuerzas de Coriolis.
- G01P15/125 G01 […] › G01P MEDIDA DE VELOCIDADES LINEALES O ANGULARES, DE LA ACELERACION, DECELERACION O DE CHOQUES; INDICACION DE LA PRESENCIA, AUSENCIA DE MOVIMIENTO; INDICACION DE DIRECCIÓN DE MOVIMIENTO (midiendo la velocidad angular utilizando efectos giroscópicos G01C 19/00; dispositivos de medida combinados para medir dos o más variables de un movimiento G01C 23/00; medida de la velocidad del sonido G01H 5/00; medida de la velocidad de la luz G01J 7/00; medida de la dirección o de la velocidad de objetos sólidos por reflexión o reradiación de ondas radio u otras ondas basada en los efectos de propagación, p. ej. el efecto Doppler, el tiempo de propagación, la dirección de propagación, G01S; medida de la velocidad de radiaciones nucleares G01T). › G01P 15/00 Medida de la aceleración; Medida de la deceleración; Medida de los choques, es decir, de una variación brusca de la aceleración. › por medio de captadores de capacidad.
- H01G5/16 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01G CONDENSADORES; CONDENSADORES, RECTIFICADORES, DETECTORES, CONMUTADORES O DISPOSITIVOS FOTOSENSIBLES O SENSIBLES A LA TEMPERATURA, DEL TIPO ELECTROLITICO (empleo de materiales especificados por sus propiedades dieléctricas H01B 3/00; condensadores con una barrera de potencial o una barrera de superficie H01L 29/00). › H01G 5/00 Condensadores en los cuales la capacidad se varía por medios mecánicos, p. ej. por giro de un eje; Procesos para su fabricación. › con variación de la distancia entre armaduras.
Clasificación PCT:
- H01G5/16 H01G 5/00 […] › con variación de la distancia entre armaduras.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
PDF original: ES-2359732_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Ámbito técnico y técnica anterior
La presente invención se refiere principalmente a un dispositivo capacitivo con volumen capacitivo optimizado, utilizado en particular para fabricar acelerómetros, girómetros y sismómetros.
Los dispositivos capacitivos constan al menos de dos peines capacitivos interdigitados que forman un condensador, siendo generalmente uno fijo y el otro móvil. Cada peine consta de unos dedos que se insertan, dejando una holgura, entre los dedos del otro peine. Los dedos de cada peine tienen generalmente forma rectangular y se insertan entre dos dedos del otro peine que delimitan un espacio también de forma rectangular. La distancia que separa dos dedos inmediatamente vecinos, se denomina entrehierro. Un dispositivo de este tipo se describe en el documento WO 02/ 19 509.
Estos dispositivos permiten la conversión de una energía mecánica, el desplazamiento relativo de los peines el uno respecto del otro, por ejemplo por vibración, en una energía eléctrica. Estos dispositivos también permiten la conversión de una energía eléctrica en energía mecánica, por efecto electrostático. De este modo, al aplicar una diferencia de potencial entre los dedos de dos peines diferentes, se induce el desplazamiento de un peine con respecto al otro.
Resulta particularmente interesante reducir el tamaño de este tipo de dispositivos, ya que esto permite aumentar la capacidad específica de la estructura de conversión.
Sin embargo, la reducción del tamaño del dispositivo entraña una disminución del desplazamiento relativo entre los peines, lo que, en el caso de la recuperación de energía mecánica de vibración, implica una reducción de la energía recuperable.
En la actualidad, las estructuras electrostáticas que utilizan la variación de entrehierro entre dos elementos que tienen un movimiento relativo sensiblemente según una dirección rectilínea, incluyen generalmente unos dedos ortogonales en la dirección de desplazamiento. Ahora bien, las posibilidades de aumentar la capacidad específica de este tipo de estructura manteniendo una amplitud de desplazamiento importante son limitadas. Se pueden afinar los dedos de cada peine, pero este adelgazamiento debe tener en cuenta la resistencia al esfuerzo de los dedos, generado por la fuerza electrostática o la propia fuerza de inercia de los dedos.
Es por consiguiente un objetivo de la presente invención ofrecer un dispositivo capacitivo que tenga una capacidad específica aumentada para un volumen y una amplitud de desplazamiento dados.
Exposición de la invención
El objetivo ya mencionado se consigue gracias a un dispositivo capacitivo que consta al menos de un primer y un segundo peines que incluyen unos dedos cuyas superficies enfrentadas están inclinadas con respecto a un plano ortogonal en la dirección de desplazamiento del o de los peines.
De este modo, las superficies enfrentadas están aumentadas, lo que, para un mismo desplazamiento, permite obtener al mismo tiempo un aumento de la capacidad específica y un aumento de la fuerza electrostática para una tensión dada.
La presente invención permite reducir de manera ventajosa la influencia de las capacidades parásitas paralelas exteriores procedentes, por ejemplo, de la electrónica de gestión, gracias a una mayor capacidad del dispositivo.
La presente invención tiene por lo tanto como principal objetivo un dispositivo capacitivo tal y como se define en las características de la reivindicación 1, constando este dispositivo al menos de un primer y un segundo peines, provistos respectivamente de dedos interdigitados, dichos peines siendo aptos para ser móviles el uno con respecto al otro según al menos una primera dirección determinada, al menos un dedo del primer peine incluyendo una cara enfrentada a una cara de un dedo del segundo peine caracterizado porque la cara del dedo del primer peine y la cara del dedo del segundo peine están inclinadas con respecto a un plano ortogonal en la primera dirección de desplazamiento de los peines, estando el plano determinado por una segunda y una tercera direcciones perpendiculares a la primera dirección, y perpendiculares entre sí.
En un primer modo de realización, las caras de los dedos se extienden según unos planos paralelos a un plano que contiene la tercera dirección.
En un segundo modo de realización, las caras de los dedos están inclinadas con respecto a la segunda y la tercera direcciones. En otras palabras, las caras de los dedos se extienden según unos planos que no contienen ni la segunda, ni la tercera dirección.
Las caras de los dedos pueden extenderse también según unos planos paralelos a un plano que contiene la segunda dirección. En otras palabras, las caras de los dedos se extienden según unos planos que no contienen la tercera dirección.
En un ejemplo de realización, las caras enfrentadas de los dedos son paralelas entre sí.
Los dedos pueden presentar una sección sensiblemente rectangular o una sección sensiblemente trapezoidal según un plano paralelo a un plano determinado por la primera y segunda direcciones.
Además, el primer y el segundo peines pueden constar de un cuerpo principal al que se unen, por un extremo, los dedos del primer y del segundo peines respectivamente, extendiéndose de este modo los cuerpos, por ejemplo, al menos en parte sensiblemente según un eje paralelo a la primera dirección de desplazamiento.
En un segundo ejemplo de realización, el primer peine consta de un marco sensiblemente rectangular que incluye unos dedos que se extienden oblicuamente hacia el interior del marco y en el que el segundo peine consta de un brazo principal que se extiende según la primera dirección, los dedos del segundo peine extendiéndose oblicuamente al brazo principal.
El segundo peine puede constar también de un brazo secundario perpendicular al brazo principal y que se extiende sensiblemente en la segunda dirección, extendiéndose los dedos del segundo peine también oblicuamente a partir del brazo secundario.
De manera ventajosa, el dispositivo consta de un plano de simetría que contiene la primera dirección y de un plano de simetría que contiene una segunda dirección perpendicular a la dirección.
Además, en reposo, el segundo peine puede estar descentrado con respecto al primer peine.
De manera ventajosa, los peines presentan un desplazamiento relativo según la segunda dirección.
Además, el dispositivo de acuerdo con la presente invención puede incluir unos medios de guía que permiten el desplazamiento del segundo peine con respecto al primer peine según la primera dirección de desplazamiento.
Los medios de guía pueden, por ejemplo, unir unos extremos del brazo principal del segundo peine al marco del primer peine.
En un ejemplo de realización, el marco consta, a la altura de una parte mediana de sus costados largos, de un dedo que presenta la forma de un triángulo y el brazo secundario del segundo peine consta en cada uno de sus extremos de dos dedos inclinados el uno respecto del otro de modo que determina un espacio, con forma triangular, de recepción del dedo del marco, enfrentado.
En un ejemplo de realización, los dedos se extienden según dos planos de modo que forman unas espigas.
En una variante de realización, el segundo peine consta de unos dedos que se extienden por una y otra parte del cuerpo principal, los dedos del segundo peine estando interdigitados con los dedos de los primeros peines situados a uno y otro lado del cuerpo, y unos espejos electrostáticos están insertados de manera ventajosa entre unos dedos del primer peine y unos dedos del segundo peine de tal modo que permiten un desplazamiento del segundo peine con respecto al primer peine según un sentido y su sentido opuesto.
De manera ventajosa, el primer peine es fijo y el segundo peine es móvil con respeto al primer peine.
Además, el primer peine está, de preferencia, aislado eléctricamente del segundo peine, por ejemplo utilizando un soporte aislante con el que son solidarios el primer y el segundo peines.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá mejor con la ayuda de la siguiente descripción y de los dibujos anexos, en los que:
- la figura 1 es una vista esquemática de la parte superior de un primer ejemplo de un dispositivo... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Dispositivo capacitivo que consta al menos de un primer (2, 102, 202, 302, 402.1, 402.2) y un segundo (4, 104, 204, 304, 404) peines provistos de dedos, estando los dedos del primer y del segundo peine interdigitados, siendo dichos peines aptos para ser móviles el uno con respecto del otro según al menos una primera dirección determinada (X) según una aproximación-alejamiento de los ejes de los dedos, incluyendo al menos un dedo del primer peine (2, 102, 202, 302, 402.1, 402.2) una cara enfrentada a una cara de un dedo del segundo peine (4, 104, 204, 304, 404) caracterizado porque el eje del dedo del primer peine y el eje del dedo del segundo peine están inclinados con respecto a una plano ortogonal a la primera dirección (X) de desplazamiento de los peines, estando determinado el plano por una segunda (Y) y tercera (Z) direcciones perpendiculares a la primera dirección (X), y perpendiculares entre sí.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las caras de los dedos (6, 8, 108, 106, 208, 206) se extienden según unos planos paralelos a un plano que contiene la tercera dirección (Z).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las caras de los dedos se extienden según unos planos paralelos a un plano que contiene la segunda dirección (Y).
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las caras de los dedos están inclinadas con respecto a la segunda y tercera direcciones (Y, Z).
5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las caras de los dedos enfrentados son paralelas entre sí.
6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los dedos presentan una sección sensiblemente rectangular según un plano paralelo a un plano determinado por la primera (X) y segunda
(Y) direcciones.
7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los dedos (206, 208) presentan una sección sensiblemente trapezoidal según un plano paralelo a un plano determinado por la primera
(X) y segunda (Y) direcciones.
8, Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el primer (2) y el segundo
(4) peines constan de un cuerpo principal (10, 11) al que se unen por un extremo los dedos (6, 8) del primer (2) y del segundo (4) peines respectivamente.
9. Dispositivo de acuerdo con la anterior reivindicación, en el que los cuerpos (10, 11) se extienden al menos en parte sensiblemente según un eje paralelo a la primera dirección (X) de desplazamiento.
10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el primer peine (102, 202) consta de un marco (105, 205) sensiblemente rectangular que incluye unos dedos (106, 206) que se extienden oblicuamente hacia el interior del marco y en el que el segundo peine (104, 204) consta de un brazo principal (126, 207) que se extiende según la primera dirección (X), los dedos (108, 208) del segundo peine (104, 204) del segundo peine extendiéndose oblicuamente al brazo principal.
11. Dispositivo de acuerdo con la anterior reivindicación, en el que el segundo peine (104) también consta de un brazo secundario (128) perpendicular al brazo principal (126) y que se extiende sensiblemente según la segunda dirección (Y), los dedos (108) del segundo peine (104) extendiéndose también oblicuamente a partir del brazo secundario (128).
12. Dispositivo de acuerdo con la anterior reivindicación, que consta de un plano de simetría que contiene la primera dirección (X) y de un plano de simetría que contiene una segunda dirección (Y) perpendicular a la primera dirección (X).
13. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que en reposo el segundo peine está descentrado con respecto al primer peine.
14. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los peines (102, 104) presentan un desplazamiento relativo en la segunda dirección (Y).
15. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que consta de unos medios de guía (138, 206) que permiten el desplazamiento del segundo peine (104, 204) con respecto al primer peine (102, 202) según la primera dirección (X) de desplazamiento.
16. Dispositivo de acuerdo con la anterior reivindicación en combinación con la reivindicación 10, 11 o 12, en el que los medios de guía (138, 216) unen unos extremos del brazo principal (126, 207) del segundo peine (104,
204) al marco (105, 205) del primer peine (102, 202).
17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, 11 o 12, en el que el marco (105) consta, a la altura de una parte mediana de sus costados largos, de un dedo (110') que tiene la forma de un triángulo, y en el que el brazo secundario (128) del segundo peine (104) consta en cada uno de sus extremos de dos dedos inclinados el uno respecto del otro de tal modo que se determina un espacio de recepción del dedo de forma triangular (110') del marco (105) , enfrentado.
18. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los dedos (306, 308) se extienden según dos planos (R1, R2) de tal modo que forman unas espigas.
19. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el segundo peine
(404) consta de unos dedos (408) que se extienden a un y otro lado del cuerpo principal (410), los dedos del segundo peine estando interdigitados con los dedos (406.1, 406.2) de los primeros peines (402.1, 402.2), dispuestos a uno y otro lado del cuerpo (410).
20. Dispositivo de acuerdo con la anterior reivindicación, que consta de unos espejos (414) electrostáticos insertados entre los dedos (406.1, 406.2) del primer peine (402.1, 402.2) y de los dedos (408) del segundo peine
(404) de tal modo que permite un desplazamiento del segundo peine con respecto al primer peine según un sentido (412) y su sentido opuesto (413).
21. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer peine está fijo y el segundo peine es móvil con respecto al primer peine.
22. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer peine está aislado eléctricamente del segundo peine.
23. Dispositivo de acuerdo con la anterior reivindicación, en el que el primero y segundo peines son solidarios con un soporte aislante.
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