[發明專利]使用半橋荷重元的多維方向檢測器

無效

• 申請號: 200910007527.6
• 申請日: 2009-02-11
• 公開（公告）號: CN101799269A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 張丕烈;林達人;林仲良;龍章俊
• 申請（專利權）人: 佳士得科技股份有限公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G01G19/44
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明涉及一種使用半橋荷重元的多維方向檢測器，尤指一種適用于檢測物體位置所使用半橋荷重元的多維方向檢測器。

背景技術

傳統的荷重元(load?cell)常應用于重量測量，如圖1所示，為現有技術用于例如電子體重計的荷重元電路圖，其中應變片(strain?gage)C1、C2、T1和T2形成一全橋荷重元(惠斯頓電橋)，惠斯頓電橋施加有一外加電壓源(E+，E-)，并組裝于應變產生器上，當應變產生器在應變感測面積上的荷重元感測一應變產生，應變片C1和C2的電阻值以及應變片T1和T2的電阻值會以彼此相反的方向改變，其全橋荷重元產生輸出電壓Vo+和Vo-，其電壓會運用于運算放大器91的反相輸入端和非反相輸入端，再經由訊號處理后，可以根據其輸出值對應其應變力的大小。

如果以上述荷重元用在檢測多維方向的系統中，一般可以采用一顆或是多顆全橋荷重元(Full?Bridge?Load?Cell)，以個別讀取方式，來測量每一維(Dimension)的數值大小，但是當系統需要檢測更多維量時，整個系統不僅變得更加復雜而且昂貴，同時在校正上也需要消耗更多的時間。

發明內容

本發明的目的在提供一種使用半橋荷重元的多維方向檢測器，其利用成本較低與結構簡單的半橋荷重元，通過切換電路的切換而可檢測物體所在的位置等維量，而有效降低多維方向檢測器的成本及提高多維方向檢測器的效能。

依據本發明的一特色，本發明提出一種使用半橋荷重元的多維方向檢測器，用以檢測物體在每一維度的維量，其包括：模擬數字轉換器，其將一模擬信號轉換為一數字信號；多個半橋荷重元，每一半橋荷重元為兩個負載元件相互連接所組成，且任兩半橋荷重元可組成一全橋荷重元，用以檢測對應該物體的測量值；多工裝置，其多工裝置將兩個半橋荷重元相互連接，構成完整的一全橋荷重元，并將全橋荷重元上代表測量值的模擬信號傳送至模擬數字轉換器；以及中央處理單元，控制多工裝置由多個半橋荷重元中分別選擇兩個半橋荷重元來組成多個全橋荷重元，而檢測對應物體的多個測量值，并由模擬數字轉換器將代表物體的測量值的模擬信號轉換為數字信號，中央處理單元依據數字信號對應的多個測量值而判讀物體的所有維量。

依據本發明的另一特色，本發明提出一種使用半橋荷重元的多維方向檢測器，用以檢測一物體的位置及所受重力等三維度的維量，其包括：模擬數字轉換器，其將一模擬信號轉換為一數字信號；第一至第三半橋荷重元，每一第一至第三半橋荷重元分別為兩個負載元件相互連接所組成；多工裝置，其分別將第一及第二半橋荷重元相互連接而構成完整的一第一全橋荷重元，以檢測對應物體的第一受力測量值，將第二及第三半橋荷重元相互連接而構成完整的第二全橋荷重元，以檢測對應物體的第二受力測量值，及將第一及第三半橋荷重元相互連接而構成完整的第三全橋荷重元，以檢測對應物體的一第三受力測量值，多工裝置并將第一至第三全橋荷重元上代表第一至第三受力測量值的模擬信號傳送至模擬數字轉換器，以將之轉換為數字信號；以及中央處理單元，其依據該數字信號對應的第一至第三受力測量值而判讀該物體的位置及所受重力。

依據本發明的再一特色，本發明提出一種使用半橋荷重元的多維方向檢測器，用以檢測一物體的位置及所受重力等三維度的維量，其包括：模擬數字轉換器將一模擬信號轉換為一數字信號；第一至第四半橋荷重元，每一第一至第四半橋荷重元為兩個負載元件相互連接所組成；多工裝置分別將該第一及第二半橋荷重元相互連接而構成完整的一第一全橋荷重元，以檢測對應物體的一第一受力測量值，同時將第三及第四半橋荷重元相互連接而構成完整的一第二全橋荷重元，用以檢測對應該物體的一第二受力測量值，檢測到第一及第二受力測值后，再將第一及第四半橋荷重元相互連接而構成完整的一第三全橋荷重元，用以檢測對應物體的一第三受力測量值，及同時將第二及第三半橋荷重元相互連接而構成完整的一第四全橋荷重元，用以檢測對應物體的一第四受力測量值，多工裝置并將第一至第四全橋荷重元上代表該第一至第四受力測量值的模擬信號傳送至該模擬數字轉換器，以將之轉換為數字信號；以及中央處理單元，其依據數字信號對應的第一至第四受力測量值而判讀物體的位置及所受重力。

附圖說明

圖1為現有技術的全橋荷重元的電路圖。

圖2(a)為本發明的系統架構圖。

圖2(b)為M個半橋荷重元1構成M(M-2)/2個維量的示意圖。

圖3為本發明使用半橋荷重元的多維方向檢測器，用以檢測一物體的位置及所受重力等三維度的維量的架構圖。

圖4(a)至(d)為3個半橋荷重元件的運作示意圖。