一種力傳感器的信號獲取電路的製作方法

2023-05-03 06:49:46

專利名稱：一種力傳感器的信號獲取電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種力傳感器的信號獲取電路。
背景技術：
眾所周知，搬運機器人的力度控制性能是搬運機器人的關鍵性能，它直接決定了搬運的對象範圍、調試維護速度以及搬運工作效率。力度控制的關鍵在於能否將搬運機器人的力傳感器的力信號連續的、高靈敏度和高精度的傳輸，只有這樣，才能使搬運機器人的控制系統高速運算和控制搬運機器人的力度。為此，現在迫切需要研發一種用於跟蹤力傳感器的力信號的電路，以滿足搬運機器人的力度控制要求。

實用新型內容為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型旨在提供一種力傳感器的信號獲取電路，以達到足夠大的線性動態跟蹤範圍，並為力傳感器的信號傳輸提供良好的靈敏度和精度性能，從而提高搬運機器人各個力度的控制精度。本實用新型所述的一種力傳感器的信號獲取電路，它包括一連接在一外部電源與地之間的力傳感取樣電路、與該力傳感取樣電路依次連接的一積分電路、一比較電路、一複合脈衝電路、一脈衝放大電路和一濾波電路，其中，所述力傳感取樣電路接收一外部輸入的壓力信號，所述積分電路還與所述外部電源連接，所述比較電路還接收一外部輸入的閾值電壓信號，所述複合脈衝電路還接收一外部輸入的載波脈衝，所述濾波電路輸出一脈衝數位訊號。在上述的力傳感器的信號獲取電路中，所述力傳感取樣電路包括一由首尾相連的第一至第四取樣電阻組成的電橋，其中，所述第一、第二取樣電阻的相連端與所述外部電源連接，所述第一、第三取樣電阻的相連端接收所述壓力信號，所述第三、第四取樣電阻的相連端接地；所述積分電路包括一所述外部電源連接的第一運算放大器，該第一運算放大器的一輸入端通過一第五電阻連接至所述第二、第四取樣電阻的相連端，其另一輸入端通過一第一電容與該第一運算放大器的輸出端相連；所述比較電路包括一第二運算放大器，該第二運算放大器的一輸入端與所述第一運算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述閾值電壓信號；所述複合脈衝電路包括一與門，該與門的一輸入端與所述第二運算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述載波脈衝；所述脈衝放大電路包括一達林頓管、一第一二極體和一變壓器，且該變壓器包括一初級線圈和一次級線圈，所述達林頓管的基極與所述與門的輸出端連接，其射極接地， 其集電極與所述第一二極體的正極連接，所述變壓器的初級線圈的兩端分別連接在所述第一二極體的正負兩極；所述濾波電路包括一第二二極體和一與之並聯的第六電阻，所述第二二極體的正負兩極分別連接在所述變壓器的次級線圈的兩端，且該第二二極體的正極接地。在上述的力傳感器的信號獲取電路中，所述第一至第四取樣電阻的阻值均相等。由於採用了上述的技術解決方案，本實用新型通過力傳感取樣電路實施連續的力傳感器的壓力信號跟蹤，並依次經過積分電路、比較電路、複合脈衝電路、脈衝放大電路和濾波電路，將與力傳感器的壓力信號對應的電壓信號的模擬量轉換成與力傳感器隔離的脈衝數位訊號，以保證大範圍的跟蹤線性度，並使力傳感器的壓力信號跟蹤測量精度提高，從而使搬運機器人各個力度的控制精度提高，縮短調試時間，大大提高整體搬運速度和工作效率。

圖1是本實用新型一種力傳感器的信號獲取電路的原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖，對本實用新型的具體實施例進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型，即一種力傳感器的信號獲取電路，包括依次連接的力傳感取樣電路1、一積分電路2、一比較電路3、一複合脈衝電路4、一脈衝放大電路5和一濾波電路6，其中，力傳感取樣電路1包括一由首尾相連的第一至第四取樣電阻Rl至R4組成的電橋，其中，第一、第二取樣電阻R1、R2的相連端與一外部電源VCC連接，第一、第三取樣電阻 RU R3的相連端一外部輸入的壓力信號，第三、第四取樣電阻R3、R4的相連端接地，且第一至第四取樣電阻Rl至R4的阻值均相等，即Rl = R2 = R3 = R4(在本實施例中，設定第一至第四取樣電阻Rl至R4的阻值均為100 Ω)，通過電橋可以在A點處形成與壓力信號一一對應的電壓信號；積分電路2包括一與外部電源VCC連接的第一運算放大器Al，該第一運算放大器 Al的一輸入端通過一第五電阻R5連接至第二、第四取樣電阻R2、R4的相連端，其另一輸入端通過一第一電容Cl與該第一運算放大器Al的輸出端相連，並在B點處形成濾波後的電壓信號，在本實施例中，設定由第五電阻R5和第一電容Cl組成的積分常數τ =R5XCl = anS，遠大於信號幹擾的帶寬，以濾除電壓信號中的全部擾動；比較電路3包括一第二運算放大器A2，該第二運算放大器A2的一輸入端與第一運算放大器Al的輸出端連接，其另一輸入端接收一外部輸入的閾值電壓信號Vf，即第二運算放大器A2將B點處的電壓信號與閥值電壓信號Vf (在本實施例中，設定Vf = 5V)比較，並在其輸出端，即C點處形成一脈衝寬度與壓力信號成正比的PWM脈衝波形；複合脈衝電路4包括一與門F，該與門F的一輸入端與第二運算放大器A2的輸出端連接，其另一輸入端接收一外部輸入的載波脈衝Fe，即與門F將C點處形成的PWM脈衝波形與載波脈衝Fc (在本實施例中，設定Fc = IOKHz)合成，並在其輸出端，即D點處形成一載波PWM脈衝；脈衝放大電路5用於將D點處的載波PWM脈衝驅動放大，並隔離輸出，它包括一達林頓管BG、一第一二極體Dl和一變壓器T，且變壓器T包括一初級線圈Tl和一次級線圈 T2，達林頓管BG的基極與與門F的輸出端連接，其射極接地，其集電極與第一二極體Dl的正極連接，變壓器T的初級線圈Tl的兩端分別連接在第一二極體Dl的正負兩極；濾波電路6用於將載波PWM脈衝轉換成E點處的與力傳感器隔離的脈衝數位訊號，它包括一第二二極體D2和一與之並聯的第六電阻R6(在本實施例中，設定第六電阻R6 =ΙΩ)，第二二極體D2的正負兩極分別連接在變壓器T的次級線圈T2的兩端，且該第二二極體D2的正極接地。綜上所述，本實用新型通過實施連續的力傳感器的壓力信號跟蹤，將與力傳感器的壓力信號對應的電壓信號的模擬量轉換成與力傳感器隔離的脈衝數位訊號，以保證大範圍的跟蹤線性度，並使力傳感器的壓力信號跟蹤測量精度提高，從而使搬運機器人各個力度的控制精度提高，縮短調試時間，大大提高整體搬運速度和工作效率。以上結合附圖實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本實用新型做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本實用新型的限定，本實用新型將以所附權利要求書界定的範圍作為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種力傳感器的信號獲取電路，其特徵在於，所述獲取電路包括一連接在一外部電源與地之間的力傳感取樣電路、與該力傳感取樣電路依次連接的一積分電路、一比較電路、 一複合脈衝電路、一脈衝放大電路和一濾波電路，其中，所述力傳感取樣電路接收一外部輸入的壓力信號，所述積分電路還與所述外部電源連接，所述比較電路還接收一外部輸入的閾值電壓信號，所述複合脈衝電路還接收一外部輸入的載波脈衝，所述濾波電路輸出一脈衝數位訊號。
2.根據權利要求1所述的力傳感器的信號獲取電路，其特徵在於，所述力傳感取樣電路包括一由首尾相連的第一至第四取樣電阻組成的電橋，其中，所述第一、第二取樣電阻的相連端與所述外部電源連接，所述第一、第三取樣電阻的相連端接收所述壓力信號，所述第三、第四取樣電阻的相連端接地；所述積分電路包括一與所述外部電源連接的第一運算放大器，該第一運算放大器的一輸入端通過一第五電阻連接至所述第二、第四取樣電阻的相連端，其另一輸入端通過一第一電容與該第一運算放大器的輸出端相連；所述比較電路包括一第二運算放大器，該第二運算放大器的一輸入端與所述第一運算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述閾值電壓信號；所述複合脈衝電路包括一與門，該與門的一輸入端與所述第二運算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述載波脈衝；所述脈衝放大電路包括一達林頓管、一第一二極體和一變壓器，且該變壓器包括一初級線圈和一次級線圈，所述達林頓管的基極與所述與門的輸出端連接，其射極接地，其集電極與所述第一二極體的正極連接，所述變壓器的初級線圈的兩端分別連接在所述第一二極體的正負兩極；所述濾波電路包括一第二二極體和一與之並聯的第六電阻，所述第二二極體的正負兩極分別連接在所述變壓器的次級線圈的兩端，且該第二二極體的正極接地。
3.根據權利要求1或2所述的力傳感器的信號獲取電路，其特徵在於，所述第一至第四取樣電阻的阻值均相等。
專利摘要本實用新型涉及一種力傳感器的信號獲取電路，它包括一連接在一外部電源與地之間的力傳感取樣電路、與該力傳感取樣電路依次連接的一積分電路、一比較電路、一複合脈衝電路、一脈衝放大電路和一濾波電路。本實用新型通過實施連續的力傳感器的壓力信號跟蹤，將與力傳感器的壓力信號對應的電壓信號的模擬量轉換成與力傳感器隔離的脈衝數位訊號，以保證大範圍的跟蹤線性度，並使力傳感器的壓力信號跟蹤測量精度提高，從而使搬運機器人各個力度的控制精度提高，縮短調試時間，大大提高整體搬運速度和工作效率。
文檔編號G01L1/00GK202092805SQ20112006144
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者李菲 申請人:上海方伴自動化設備有限公司