专利名称：一种力传感器的信号获取电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种力传感器的信号获取电路。
背景技术：
众所周知，搬运机器人的力度控制性能是搬运机器人的关键性能，它直接决定了搬运的对象范围、调试维护速度以及搬运工作效率。力度控制的关键在于能否将搬运机器人的力传感器的力信号连续的、高灵敏度和高精度的传输，只有这样，才能使搬运机器人的控制系统高速运算和控制搬运机器人的力度。为此，现在迫切需要研发一种用于跟踪力传感器的力信号的电路，以满足搬运机器人的力度控制要求。
实用新型内容为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种力传感器的信号获取电路，以达到足够大的线性动态跟踪范围，并为力传感器的信号传输提供良好的灵敏度和精度性能，从而提高搬运机器人各个力度的控制精度。本实用新型所述的一种力传感器的信号获取电路，它包括一连接在一外部电源与地之间的力传感取样电路、与该力传感取样电路依次连接的一积分电路、一比较电路、一复合脉冲电路、一脉冲放大电路和一滤波电路，其中，所述力传感取样电路接收一外部输入的压力信号，所述积分电路还与所述外部电源连接，所述比较电路还接收一外部输入的阈值电压信号，所述复合脉冲电路还接收一外部输入的载波脉冲，所述滤波电路输出一脉冲数字信号。在上述的力传感器的信号获取电路中，所述力传感取样电路包括一由首尾相连的第一至第四取样电阻组成的电桥，其中，所述第一、第二取样电阻的相连端与所述外部电源连接，所述第一、第三取样电阻的相连端接收所述压力信号，所述第三、第四取样电阻的相连端接地；所述积分电路包括一所述外部电源连接的第一运算放大器，该第一运算放大器的一输入端通过一第五电阻连接至所述第二、第四取样电阻的相连端，其另一输入端通过一第一电容与该第一运算放大器的输出端相连；所述比较电路包括一第二运算放大器，该第二运算放大器的一输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述阈值电压信号；所述复合脉冲电路包括一与门，该与门的一输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述载波脉冲；所述脉冲放大电路包括一达林顿管、一第一二极管和一变压器，且该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，所述达林顿管的基极与所述与门的输出端连接，其射极接地， 其集电极与所述第一二极管的正极连接，所述变压器的初级线圈的两端分别连接在所述第一二极管的正负两极；所述滤波电路包括一第二二极管和一与之并联的第六电阻，所述第二二极管的正负两极分别连接在所述变压器的次级线圈的两端，且该第二二极管的正极接地。在上述的力传感器的信号获取电路中，所述第一至第四取样电阻的阻值均相等。由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型通过力传感取样电路实施连续的力传感器的压力信号跟踪，并依次经过积分电路、比较电路、复合脉冲电路、脉冲放大电路和滤波电路，将与力传感器的压力信号对应的电压信号的模拟量转换成与力传感器隔离的脉冲数字信号，以保证大范围的跟踪线性度，并使力传感器的压力信号跟踪测量精度提高，从而使搬运机器人各个力度的控制精度提高，缩短调试时间，大大提高整体搬运速度和工作效率。
图1是本实用新型一种力传感器的信号获取电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施例进行详细说明。如图1所示，本实用新型，即一种力传感器的信号获取电路，包括依次连接的力传感取样电路1、一积分电路2、一比较电路3、一复合脉冲电路4、一脉冲放大电路5和一滤波电路6，其中，力传感取样电路1包括一由首尾相连的第一至第四取样电阻Rl至R4组成的电桥，其中，第一、第二取样电阻R1、R2的相连端与一外部电源VCC连接，第一、第三取样电阻 RU R3的相连端一外部输入的压力信号，第三、第四取样电阻R3、R4的相连端接地，且第一至第四取样电阻Rl至R4的阻值均相等，即Rl = R2 = R3 = R4(在本实施例中，设定第一至第四取样电阻Rl至R4的阻值均为100 Ω)，通过电桥可以在A点处形成与压力信号一一对应的电压信号；积分电路2包括一与外部电源VCC连接的第一运算放大器Al，该第一运算放大器 Al的一输入端通过一第五电阻R5连接至第二、第四取样电阻R2、R4的相连端，其另一输入端通过一第一电容Cl与该第一运算放大器Al的输出端相连，并在B点处形成滤波后的电压信号，在本实施例中，设定由第五电阻R5和第一电容Cl组成的积分常数τ =R5XCl = anS，远大于信号干扰的带宽，以滤除电压信号中的全部扰动；比较电路3包括一第二运算放大器A2，该第二运算放大器A2的一输入端与第一运算放大器Al的输出端连接，其另一输入端接收一外部输入的阈值电压信号Vf，即第二运算放大器A2将B点处的电压信号与阀值电压信号Vf (在本实施例中，设定Vf = 5V)比较，并在其输出端，即C点处形成一脉冲宽度与压力信号成正比的PWM脉冲波形；复合脉冲电路4包括一与门F，该与门F的一输入端与第二运算放大器A2的输出端连接，其另一输入端接收一外部输入的载波脉冲Fe，即与门F将C点处形成的PWM脉冲波形与载波脉冲Fc (在本实施例中，设定Fc = IOKHz)合成，并在其输出端，即D点处形成一载波PWM脉冲；脉冲放大电路5用于将D点处的载波PWM脉冲驱动放大，并隔离输出，它包括一达林顿管BG、一第一二极管Dl和一变压器T，且变压器T包括一初级线圈Tl和一次级线圈 T2，达林顿管BG的基极与与门F的输出端连接，其射极接地，其集电极与第一二极管Dl的正极连接，变压器T的初级线圈Tl的两端分别连接在第一二极管Dl的正负两极；滤波电路6用于将载波PWM脉冲转换成E点处的与力传感器隔离的脉冲数字信号，它包括一第二二极管D2和一与之并联的第六电阻R6(在本实施例中，设定第六电阻R6 =ΙΩ)，第二二极管D2的正负两极分别连接在变压器T的次级线圈T2的两端，且该第二二极管D2的正极接地。综上所述，本实用新型通过实施连续的力传感器的压力信号跟踪，将与力传感器的压力信号对应的电压信号的模拟量转换成与力传感器隔离的脉冲数字信号，以保证大范围的跟踪线性度，并使力传感器的压力信号跟踪测量精度提高，从而使搬运机器人各个力度的控制精度提高，缩短调试时间，大大提高整体搬运速度和工作效率。以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种力传感器的信号获取电路，其特征在于，所述获取电路包括一连接在一外部电源与地之间的力传感取样电路、与该力传感取样电路依次连接的一积分电路、一比较电路、 一复合脉冲电路、一脉冲放大电路和一滤波电路，其中，所述力传感取样电路接收一外部输入的压力信号，所述积分电路还与所述外部电源连接，所述比较电路还接收一外部输入的阈值电压信号，所述复合脉冲电路还接收一外部输入的载波脉冲，所述滤波电路输出一脉冲数字信号。
2.根据权利要求1所述的力传感器的信号获取电路，其特征在于，所述力传感取样电路包括一由首尾相连的第一至第四取样电阻组成的电桥，其中，所述第一、第二取样电阻的相连端与所述外部电源连接，所述第一、第三取样电阻的相连端接收所述压力信号，所述第三、第四取样电阻的相连端接地；所述积分电路包括一与所述外部电源连接的第一运算放大器，该第一运算放大器的一输入端通过一第五电阻连接至所述第二、第四取样电阻的相连端，其另一输入端通过一第一电容与该第一运算放大器的输出端相连；所述比较电路包括一第二运算放大器，该第二运算放大器的一输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述阈值电压信号；所述复合脉冲电路包括一与门，该与门的一输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，其另一输入端接收所述载波脉冲；所述脉冲放大电路包括一达林顿管、一第一二极管和一变压器，且该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，所述达林顿管的基极与所述与门的输出端连接，其射极接地，其集电极与所述第一二极管的正极连接，所述变压器的初级线圈的两端分别连接在所述第一二极管的正负两极；所述滤波电路包括一第二二极管和一与之并联的第六电阻，所述第二二极管的正负两极分别连接在所述变压器的次级线圈的两端，且该第二二极管的正极接地。
3.根据权利要求1或2所述的力传感器的信号获取电路，其特征在于，所述第一至第四取样电阻的阻值均相等。
专利摘要本实用新型涉及一种力传感器的信号获取电路，它包括一连接在一外部电源与地之间的力传感取样电路、与该力传感取样电路依次连接的一积分电路、一比较电路、一复合脉冲电路、一脉冲放大电路和一滤波电路。本实用新型通过实施连续的力传感器的压力信号跟踪，将与力传感器的压力信号对应的电压信号的模拟量转换成与力传感器隔离的脉冲数字信号，以保证大范围的跟踪线性度，并使力传感器的压力信号跟踪测量精度提高，从而使搬运机器人各个力度的控制精度提高，缩短调试时间，大大提高整体搬运速度和工作效率。
文档编号G01L1/00GK202092805SQ20112006144
公开日2011年12月28日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者李菲 申请人:上海方伴自动化设备有限公司