[發(fā)明專利]改進(jìn)的二維電阻陣列快速讀出電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611144736.1
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106595721B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: G01D5/165
• 分類號: G01D5/165
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發(fā)明提供一種改進(jìn)的二維電阻陣列快速讀出電路，包括控制器、共用行線和列線的二維電阻陣列、被測單元測量電路、標(biāo)準(zhǔn)電阻行及輔助測量電路，所述二維電阻陣列包括分別作為共用行線和共用列線的兩組正交線路及按照M×N的二維結(jié)構(gòu)分布的電阻單元陣列，控制器為電阻陣列的每一列提供列驅(qū)動信號，被測單元測量電路測量當(dāng)前列的被測單元電阻值，輔助測量電路測量被選定標(biāo)準(zhǔn)電阻值。利用該電路，不僅可以同時讀出所測二維電阻陣列的一列電阻值，還可以有效減小二維電阻陣列中除當(dāng)前被測電阻單元以外的其它電阻單元、控制器導(dǎo)通電阻和控制器電壓變化對測量結(jié)果的干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的二維電阻陣列快速讀出電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機(jī)器人觸覺是機(jī)器人非視覺傳感系統(tǒng)(觸覺、力覺、滑覺、接近覺、熱覺等)中最重要的一種,它可以測量物體表面的輪廓、紋理、硬度、粗糙度等對目標(biāo)身份識別有重要價值的參數(shù)。觸覺還可以為視覺等其他傳感系統(tǒng)提供輔助信息,以提高機(jī)器人整體的環(huán)境感知能力。機(jī)器人觸覺的研究起步較晚,觸覺傳感器的設(shè)計與制造技術(shù)尚不完善,與此相應(yīng)觸覺信息的處理方法也受到了忽視。國外從20世紀(jì)80年代初對觸覺傳感器及其信息處理方法開始了系統(tǒng)研究,我國在90年代也展開了研究工作。以往觸覺信息的處理方法大多從信號降噪的角度出發(fā),對觸覺單元信息之間的關(guān)聯(lián)性研究較少,而研究這種關(guān)聯(lián)性的內(nèi)在規(guī)律對觸覺系統(tǒng)性能提高有著重要意義。

陣列式傳感技術(shù)作為一種高選擇性、測試方法靈活、易于實(shí)現(xiàn)儀器微型化和集成化的分析技術(shù)，具有對大尺寸物體表面特性進(jìn)行識別和檢測的優(yōu)點(diǎn)。陣列式傳感器已取得了一系列的研究成果，但是在理論和技術(shù)仍有許多問題尚未解決，例如，陣列式傳感器的陣列之間的交叉干擾、傳感器的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性等問題都有待進(jìn)一步解決。

阻性傳感陣列的分辨率是需要通過增加陣列中傳感器的數(shù)量來提高的，當(dāng)傳感器陣列的規(guī)模增大，對所有元器件的信息采集和信號處理就變得困難。一般情況下，要對一個M×N規(guī)模的陣列傳感器進(jìn)行逐個檢測，每個傳感器有兩個端口，共需要2×M×N根連接線。共用行線與列線的二維陣列可以降低器件互連的復(fù)雜性，但同時陣列網(wǎng)絡(luò)的互串效應(yīng)和多路選擇器對檢測精度帶來了不確定性；將掃描控制器與電阻采樣電路和多路選擇器結(jié)合，雖然可以實(shí)現(xiàn)被測阻性傳感器的單個選定檢測，但是這僅僅是理想狀態(tài)下的與陣列中其他阻性傳感器的虛擬隔離，如果想屏蔽掉待測阻性傳感器所在公共行線與列線的多路選擇器內(nèi)阻以及其他相鄰阻性傳感器引起的干擾，就需要在陣列的每一行每一列都設(shè)置掃描控制器和電阻采樣電路，因此僅僅在掃描控制器與電阻采樣電路的控制下，阻性傳感陣列的檢測電路無法同時達(dá)到較低的器件互連復(fù)雜度與較高的傳感器檢測精度。

圖1所示，是基于共用行線與列線的二維電阻陣列傳統(tǒng)讀出電路的示意圖。包括列多路選擇器(1)、共用行線和列線的二維電阻陣列(2)、行多路選擇器(3)、掃描控制器(4)及被測單元測量電路(5)。所述二維電阻陣列(2)包括分別作為共用行線和共用列線的兩組正交線路及按照M×N的二維結(jié)構(gòu)分布的電阻單元陣列，陣列中的各個電阻單元一端連接相應(yīng)的行線，另一端連接相應(yīng)的列線，處于第i行、第j列的電阻單元用R_ij(i＝1…M,j＝1…N)表示，其中，M為行數(shù)，N為列數(shù)，電阻單元R_ij的一端與行多路選擇器(3)的y_ri端相連接，電阻單元R_ij的另一端與列多路選擇器(1)的x_cj端連接，行多路選擇器(3)的b_r1、b_r2、…、b_rM端口與被測單元測量電路(5)中運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，被測單元測量電路(5)中運(yùn)算放大器的同相輸入端接地線，掃描控制器(4)輸出行、列掃描控制信號，列掃描控制信號控制列多路選擇器(1)，行掃描控制信號控制行多路選擇器(3)。

圖1采用的一般零電勢法電路中，由于被測電阻單元所在列多路選擇器內(nèi)阻和基準(zhǔn)電壓變化會導(dǎo)致被測單元兩端的電壓與理想基準(zhǔn)電壓不一致，從而導(dǎo)致被測單元測量電路中采樣電阻上的電流與理想電流不一致，因此將引入額外誤差。