二维阻性传感器阵列的快速读出电路及其读出方法_3

文档序号:9665073阅读:来源:国知局
择器3分别 米用Μ个、Ν个二选一双向模拟开关构建,各二选一双向模拟开关的控制端与扫描控制器连 接。由于每一个二选一双向模拟开关均包括一个公共输入/输出端和两个独立输入/输出 端,为便于描述起见,将列多路选择器3中第j(j= 1,2,…,Ν)个二选一双向模拟开关的 公共输入/输出端和两个独立输入/输出端分别用x#a。,、b。,表示,将行多路选择器2中 第i(i= 1,2,…,M)个二选一双向模拟开关的公共输入/输出端和两个独立输入/输出 端分别用y"、a"、b"表示。如图2所示,物理量敏感电阻R^的一端通过第i条行线与行多 路选择器2的端相连接,另一端通过第j条列线与列多路选择器3的X端连接,列多路 选择器3的bd、b、…、端口与电压反馈驱动电路5的输出端相连,列多路选择器3的 ···、&#端口与电压反馈驱动电路6的输入端相连,行多路选择器2的aH、art、…、a^M1)(奇数行)端口与测试电压义相连,行多路选择器2的arf、art、…、aril(偶数行)端 口和行多路选择器2的bH、、…、υ (奇数行)端口与第二电压反馈驱动电路6的输 出端相连,行多路选择器2的brt、brt、…、(偶数行)端口与电压反馈驱动电路5的输入 端相连;扫描控制器4输出扫描控制信号,行控制信号控制行多路选择器2,列控制信号控 制列多路选择器3。行多路选择器2根据扫描控制器4输出的行控制信号,控制端与a" 端或是与b"端相连冽多路选择器3根据扫描控制器4输出的列控制信号,控制y端与 a。,端或是与b^端相连。
[0048] 如图2所示,本实施例中的电压反馈驱动电路5包括运算放大器1与驱动电路1, 运算放大器1的同相输入端作为电压反馈驱动电路5的输入端,并且,电压反馈驱动电路5 的输入端与采样电阻Rs的一端相连,采样电阻Rs的另一端接地,电压反馈驱动电路5的输 出端与运算放大器1的反相输入端相连,同时电压反馈驱动电路5的输出端连接驱动电路 1的输入端以及ADC1外接显示电路;电压反馈驱动电路6包括运算放大器2与驱动电路2, 运算放大器2的同相输入端作为电压反馈驱动电路6的输入端,其反相输入端连接输出端 形成反馈,同时,运算放大器2的输出端连接驱动电路2的输入端以及ADC2外接显示电路。
[0049] 二维阻性传感器阵列1中的物理量敏感电阻可将各自所处位置的待测物理量的 变化转换为相应电阻阻值变化。当待测电阻&和Rn]同时被选定,其同处于阵列的第j列, 分别位于阵列的第m行(奇数行)和第η行(偶数行),扫描控制器4输出扫描控制信号, 列控制信号控制列多路选择器3的第j列的X。,端与a。,端相连,a。,端与电压反馈驱动电路 6的输入电压Vs2相连,而其他列与反馈跟随电压VF1相连,行控制信号控制行多路选择器2 的第m行(奇数行)的端与a"端相连,am端与测试电压V:相连,其他奇数行的yη与 b"相连,b"连接反馈跟随电压VF2,行多路选择器2第η行(偶数行)的ym端与b"端相 连,brn端与采样电压Vsl相连,其他偶数行的yri端与ari相连,&"连接第二反馈跟随电压 VF2。此时待测电阻心和Rn]被同时选定,图2中即是以Rn和Μ乍为被选中待测电阻为例。
[0050] 通过对扫描控制器4编程,可以控制行多路选择器2和列多路选择器3,实现对所 有待测单元的快速巡检扫描,假设该阻性传感器阵列为ΜΧΝ,即Μ行Ν列,扫描从第1列开 始,每次选取该列的一个奇数行和一个偶数行的两个物理量敏感电阻同时作为待测电阻, 该列的电阻按行标记为1、2、…、M-l、Μ,若Μ为偶数,则对该列电阻的扫描顺序为(1、2), (3、4),(5、6)…(Μ_1、Μ),若Μ为奇数,贝lj对该列电阻的扫描顺序为(1、2),(3、4),(5、6)··· (M-2、M-1),(M、2)。当第1列上的所有电阻扫描完成,接着扫描第2列上的电阻,对该列的 扫描顺序和对第1列电阻的扫描顺序相同,以此类推,直至第N列上的所有电阻扫描完成, 结束一轮完整的扫描。
[0051] 图3为检测待测电阻时阻性传感器阵列的区域划分示意图。该图仍以Rn和Μ乍 为待测电阻为例,待测电阻Rn的一端yη与行多路选择器的aΗ端相连,另一端X与列多 路选择器的h端相连,此时Rn被选中,待测电阻R21的一端y与行多路选择器的b端相 连,另一端Xd与列多路选择器的a&端相连,此时Μ皮选中,本发明检测电路对这两个待测 电阻同时进行扫描。通过待测电阻Rn和R21可将整个传感器阵列分为5个区域:
[0052] 1)I区:待测电阻Rn和R21,此时电阻Rn所在行1的yrl端与a^端相连,a^端的 电压值为%,电阻Rn所在列1的^端与^端相连,的电压值为Vs2,此时电阻Rn被 选定,电阻R21所在行2的yr2端与b^端相连,br2端的电压值为Vsl,电阻R21所在列1的X 端与相连,端的电压值为Vs2,此时电阻R21被选定;
[0053] 2)11区:位于待测电阻Rn和R21所在列1的非待测的相邻行电阻,共(M-2)个器 件,由于二维电阻阵列共用行线和列线,该(M-2)个非待测的相邻行电阻共用列线为待测 电阻Rn和R21的列线,列1的^端与^端相连,的电压值为Vs2,由于这些器件的行 线未被选中,对于未被选中的奇数行的行线,将其表不为行P,对应的5%端与bq端相连,b0 端的电压值为VF2,对于未被选中的偶数行的行线,将其表示为行q,对应的端与aq端相 连,端的电压值为VF2;
[0054] 3)111区:位于待测电阻Rn所在行1的非待测的相邻列电阻,共(N-1)个器件,由 于二维电阻阵列共用行线和列线,该(N-1)个非待测的相邻列电阻共用行线为待测电阻Rn 的行线,行1的hi端与aη端相连,aH端的电压值为V:,由于这些器件的列线未被选中,将 这些未选中的列线表示为列,因而其电阻所在列的X。/端与b。/端相连,b。/端 的电压值为VF1;
[0055] 4)IV区:位于待测电阻R21所在行2的非待测的相邻列电阻,共(N-1)个器件,由 于二维电阻阵列共用行线和列线,该(N-1)个非待测的相邻列电阻共用行线为待测电阻R21 的行线,行2的端与b端相连,b端的电压值为Vsl,由于这些器件的列线未被选中,将 这些未选中的列线表示为列,因而其电阻所在列的X。/端与b。/端相连,b。/端 的电压值为VF1;
[0056] 5)V区:行线与列线均未被选中的电阻区域,共(M-2)X(N-1)个器件,由于这些电 阻的行线与列线均未被选中,其电阻所在列的/端与b。/端相连,b。/端的电压值 为VF1,其电阻所在奇数行p的端与bq端相连,bq端的电压值为VF2,其电阻所在偶数行 q的yq端与aq端相连,aq端的电压值为VF2。
[0057] 仍以Rn和R21作为待测电阻为例,图4显示了检测时待测电阻所在列的电路示意 图。由图4可知,Rn和1?21所在列的电压为Vs2,Rj/f在第1行的行电压为Vp1?21所在第2 行的行电压为Vsl,其余非选定行的行电压为VF2,其中,VF2=Vs2,在电路工作时,位于选定列 但非选定行的电阻两端由于无电势差,所以没有电流流过,即II区的所有电阻上的电流都 为0,I区的待测电阻L和
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