二维阻性传感器阵列的快速读出电路及其读出方法_2

文档序号:9665073阅读:来源:国知局
出端接通而与第二电压反馈电路的输入端断 开;同时,扫描控制器控制行多路选择器,使得第一组行线中的一条行线与测试电压输入端 接通,第二组行线中的一条行线与第一电压反馈电路的输入端接通,其余行线均与第二电 压反馈电路的输出端接通;然后利用以下公式得到与测试电压输入端接通的行线与当前扫 描列相交处的阻性传感器的电阻值R1,以及与第一电压反馈电路的输入端接通的行线与当 前扫描列相交处的阻性传感器的电阻值R2:
[0017]
[0018] 式中,%为测试电压输入端输入的测试电压,VS1为第一电压反馈电路的输入端电 压,VS2为第二电压反馈电路的输入端电压,Rs为所述采样电阻的电阻值。
[0019] 根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案:
[0020] 一种传感系统,包括共用行线和列线的二维阻性传感器阵列,以及用于读出二维 阻性传感器阵列中各传感器的电阻值的读出电路,所述读出电路为如上任一技术方案所述 快速读出电路。
[0021] 相比现有技术,本发明具有以下有益效果:
[0022] 本发明针对阻性传感阵列的检测需要,可在不破坏阻性传感器阵列结构及不中断 该传感阵列正常工作的前提下,对任一列上的两个待测传感器同时进行检测,检测次数由 MXN次减少为MXN/2次,使检测速度最多能够提高一倍。
[0023] 本发明巡检速度提高,周期缩短,可以有效减小时间对阻性传感器阵列带来的影 响,同时,对于物理量敏感的待测器件,当物理属性快速变化时,本发明电路能够更快察觉 其变化,完成变化量的测量。
[0024] 对于阻性传感器阵列某些需要高频率检测的待测单元,本发明能够通过更改扫描 控制器的编程,实现对阵列中某一或某些待测传感器高频率地多次检测,在完成所有其他 待测传感器检测的同时还能保证较高的扫描速度。
[0025] 本发明采用双电压反馈驱动电路,在确保测量精度的前提下,减少了器件间连线 的数量,在一定程度上降低了电路的实现成本。
【附图说明】
[0026] 图1是共用行线和列线的二维阻性传感器阵列结构示意图;
[0027] 图2是本发明传感系统一个具体实施例的电路示意图;
[0028] 图3是检测待测传感器时阻性传感器阵列的区域划分示意图;
[0029] 图4是本发明检测时待测传感器所在列的电路示意图;
[0030] 图5是本发明检测时待测传感器所在行的电路示意图;
[0031] 图6是本发明检测时非选定行非选定列传感器的电路示意图;
[0032] 图7是本发明检测时的简化电路示意图。
[0033] 图中各标号含义如下:
[0034] 1、二维阻性传感器阵列,2、行多路选择器,3、列多路选择器,4、扫描控制器,5、电 压反馈电路,6、电压反馈电路。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
[0036] 本发明的思路是针对现有传感器阵列一次只能读取单个传感器数据的问题,基于 双电压反馈法,设计了一种用于共用行线和列线的二维阻性传感器阵列的快速读取电路, 一次可以读取两个传感器数据,理想情况下可以将阻性传感器阵列阻值测量的速度提高一 倍,大幅提高了检测效率。
[0037] 图1显示了共用行线和列线的二维阻性传感器阵列的结构。如图1所示,该传感 器阵列包括分别作为共用行线和共用列线的两组正交线路及按照MXN的二维结构分布的 物理量敏感电阻(即阻性传感器)阵列,阵列中的各个物理量敏感电阻一端连接相应的行 线,另一端连接相应的列线,阵列中的每个电阻都有唯一的行线与列线的组合,处于第i行 第j列的电阻用h表示,其中,Μ为行数,N为列数。采用该种结构可使得按照MXN的二 维结构分布的阵列,只需要Μ+Ν根连线数目即可保证任何一个特定的电阻元件可以通过控 制行线和列线的相应组合被访问,因此所需连线数大幅减少。
[0038] 对于共用行线和列线的二维阻性传感器阵列,传统的数据读出方式也仅能一次读 取一个传感器阻值。为了提高数据读出速率,本发明提出了以下技术方案:
[0039] 本发明的快速读出电路包括:行多路选择器、列多路选择器、扫描控制器、第一电 压反馈电路、第二电压反馈电路、采样电阻、测试电压输入端;采样电阻一端接地,另一端连 接第一电压反馈电路的输入端;所有行线被分为两组;对于第一组行线,行多路选择器可 在扫描控制器控制下使得其中任一行线与测试电压输入端接通而与第二电压反馈电路的 输出端断开,或者与第二电压反馈电路的输出端接通而与测试电压输入端断开;对于第二 组行线,行多路选择器可在扫描控制器控制下使得其中任一行线与第一电压反馈电路的输 入端接通而与第二电压反馈电路的输出端断开,或者与第二电压反馈电路的输出端接通而 与第一电压反馈电路的输入端断开;列多路选择器可在扫描控制器控制下使得任一列线与 第二电压反馈电路的输入端接通而与第一电压反馈电路的输出端断开,或者与第一电压反 馈电路的输出端接通而与第二电压反馈电路的输入端断开。
[0040] 上述快速读出电路的读出方法具体如下:
[0041] 扫描控制器控制列多路选择器,使得当前扫描的列线与第二电压反馈电路的输入 端接通而与第一电压反馈电路的输出端断开,其余列线与第一电压反馈电路的输出端接通 而与第二电压反馈电路的输入端断开;同时,扫描控制器控制行多路选择器,使得第一组行 线中的一条行线与测试电压输入端接通,第二组行线中的一条行线与第一电压反馈电路的 输入端接通,其余行线均与第二电压反馈电路的输出端接通;然后利用以下公式得到与测 试电压输入端接通的行线与当前扫描列相交处的阻性传感器的电阻值R1,以及与第一电压 反馈电路的输入端接通的行线与当前扫描列相交处的阻性传感器的电阻值R2 :
[0042]
[0043] 式中,%为测试电压输入端输入的测试电压,VS1为第一电压反馈电路的输入端电 压,VS2为第二电压反馈电路的输入端电压,Rs为所述采样电阻的电阻值。
[0044] 其中,行线的分组可根据实际需要灵活选取,显然,两组行线的数量差越小,则扫 描效率越高,最好将行线基本等分为两组(根据Μ是奇数还是偶数决定,如Μ为偶数,则可 等分,如为奇数,则两组行线数量差为1),可以按行线序号的奇偶采用交错分组的方式,也 可以采用上下部分等分的方式。
[0045] 为了便于公众理解,下面以一个具体实施例来对本发明技术方案进行详细说明。
[0046] 图2显示了本实施例的传感系统的电路图。如图2所示,该传感系统包括共用行 线和列线的二维阻性传感器阵列1、行多路选择器2及列多路选择器3、扫描控制器4、电压 反馈驱动电路5及电压反馈驱动电路6。所述二维阻性传感器阵列1包括分别作为共用行 线和共用列线的两组正交线路及按照ΜΧΝ的二维结构分布的物理量敏感电阻阵列,阵列 中的各个物理量敏感电阻一端连接相应的行线,另一端连接相应的列线,处于第i行第j列 的电阻用表示,其中,Μ为行数,N为列数。
[0047] 为了简化电路,降低成本,本实施例中的行多路选择器2及列多路选
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