電容式觸覺傳感器在進行觸覺壓力檢測時,傳感器的電容變化值為pF和fF數(shù)量級,變化較快,難以準確檢測。為了實現(xiàn)對電容式觸覺傳感器微弱電容的準確測量,分別采用電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7746和運算放大電路設(shè)計了2種電容式觸覺傳感器微電容檢測電路,然后分別對它們的性能指標進行實驗對比測試。實驗結(jié)果表明:選用AD7746芯片設(shè)計的微電容檢測電路的性能指標優(yōu)于運算放大器設(shè)計的微電容檢測電路的性能指標,且電路簡單、體積小、便于集成化,為電容式觸覺傳感器信號的讀取提供參考。

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【部分圖文】：

圖3 T型電阻網(wǎng)絡(luò)電路原理圖

為了提高電容檢測電路的靈敏度,電容轉(zhuǎn)換單元電路中的反饋電阻Rf1和Rf2要求為MΩ數(shù)量級。根據(jù)熱動力學理論可知,電阻的阻值越大,由其引入的噪聲就越大,將會影響電路的測量精度[10]。為了解決這個問題,可以采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)組成的電路來代替反饋電阻Rf1和Rf2,其電路原理圖如圖3所....

圖4 被測電容與輸出電壓差關(guān)系圖

為了驗證電路的可行性,取0.01～12pF的電容進行仿真實驗。信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為50kHz,幅度為5V,相位差為180°的兩路脈沖信號加載給電容轉(zhuǎn)換單元電路,取反饋電阻Rf1和Rf2阻值為1MΩ,當被測電容值發(fā)生變化時,uo1和uo2的電壓差將發(fā)生變化。用multisi....

圖5 脈沖信號發(fā)生器電路原理框圖

由公式(9)可知,脈沖信號頻率f的穩(wěn)定性,對被測電容的測量結(jié)果至關(guān)重要,因此選用DDS芯片AD9834和SN7414芯片來產(chǎn)生脈沖信號,其電路原理框圖如圖5所示[11]。通過微控制器ATxmega128A1給AD9834輸送頻率控制字來改變脈沖的頻率值。2.1.3數(shù)據(jù)采集處理電....

圖6 電容轉(zhuǎn)換芯片AD7746電路框圖

電容轉(zhuǎn)換芯片AD7746檢測電路由AD7746芯片電路、微控制器和上位機組成,其電路組成框圖如圖6所示。AD7746是24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片[12],該芯片的電容檢測范圍為-4～+4pF,線性度為0.01%,精度為4fF,分辨率為4aF,具有雙線式I2C接口,方便與微控制器....

本文編號：4044731