电容式触觉传感器微电容检测电路设计

发布时间：2025-05-11 02:48

　　 电容式触觉传感器在进行触觉压力检测时,传感器的电容变化值为pF和fF数量级,变化较快,难以准确检测。为了实现对电容式触觉传感器微弱电容的准确测量,分别采用电容数字转换芯片AD7746和运算放大电路设计了2种电容式触觉传感器微电容检测电路,然后分别对它们的性能指标进行实验对比测试。实验结果表明:选用AD7746芯片设计的微电容检测电路的性能指标优于运算放大器设计的微电容检测电路的性能指标,且电路简单、体积小、便于集成化,为电容式触觉传感器信号的读取提供参考。

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【部分图文】：

图3 T型电阻网络电路原理图

为了提高电容检测电路的灵敏度,电容转换单元电路中的反馈电阻Rf1和Rf2要求为MΩ数量级。根据热动力学理论可知,电阻的阻值越大,由其引入的噪声就越大,将会影响电路的测量精度[10]。为了解决这个问题,可以采用T型电阻网络组成的电路来代替反馈电阻Rf1和Rf2,其电路原理图如图3所....

图4 被测电容与输出电压差关系图

为了验证电路的可行性,取0.01～12pF的电容进行仿真实验。信号发生器产生频率为50kHz,幅度为5V,相位差为180°的两路脉冲信号加载给电容转换单元电路,取反馈电阻Rf1和Rf2阻值为1MΩ,当被测电容值发生变化时,uo1和uo2的电压差将发生变化。用multisi....

图5 脉冲信号发生器电路原理框图

由公式(9)可知,脉冲信号频率f的稳定性,对被测电容的测量结果至关重要,因此选用DDS芯片AD9834和SN7414芯片来产生脉冲信号,其电路原理框图如图5所示[11]。通过微控制器ATxmega128A1给AD9834输送频率控制字来改变脉冲的频率值。2.1.3数据采集处理电....

图6 电容转换芯片AD7746电路框图

电容转换芯片AD7746检测电路由AD7746芯片电路、微控制器和上位机组成,其电路组成框图如图6所示。AD7746是24位电容数字转换芯片[12],该芯片的电容检测范围为-4～+4pF,线性度为0.01%,精度为4fF,分辨率为4aF,具有双线式I2C接口,方便与微控制器....

本文编号：4044731