「半导体投资联盟」机器人触摸传感器，【专利解密】他山科技( 二 )
触摸传感器单元的电子器件布置在第三层PCB板16的下表面162上 ， 第三层PCB板的上表面161和下表面用于电子电路布线 。 在每一个多功能层对应的区域内部填充柔性绝缘材料13 ， 柔性绝缘材料使上下两层电极以及多功能层之间相互绝缘 。
那么根据上述的这种结构 ， 传感器是如何来进行物体探测以及判断物体类别以及物体的接近程度的呢 ， 主要是根据外部物体进入电容电场线分布区域时的电场线分布来确定？
文章图片
如上图所示为外部物体未进入电容C1和C2电场线分布区域时的电场线分布图 ， 4个多功能层中 ， 第一多功能层与第三多功能层构成电容C1 ， 第二多功能层与第四多功能层构成电容C2 ， 图中长虚线表示电容C1的电场分布 ， 短虚线表示电容C2的电场分布 ， 第一多功能层与第三多功能层高于第二多功能层与第四多功能层 ， 且第一多功能层与第三多功能层的中心距大于第二多功能层与第四多功能层 。
如此设置 ， 使得电容C1的电场线分布区域高于电容C2的电场线分布区域 ， 当外部物体5未进入电容C1和电容C2的电场线分布区域时 ， 电容C1和电容C2的电场线分布区域的介质均为空气 ， 电容C1和电容C2的电容值会随环境温度和湿度变化等比例变化 ， 这个等比变化的特性可以用数字差分算法消除环境温度、湿度变化的影响 。
当外部物体5进入C1和C2的电场线分布区域时 ， C1和C2的电容量的变化量同时与物体的介电常数成正比 ， 依据C1和C2的变化量和变化时间的关系可以算出外部物体的介电常数和接近距离、速度 ， 从而实现对外部物体的分类识别和接近程度判别功能 。
文章图片
在该专利提供的触摸传感器相关内容中 ， 当多个触摸传感器单元形成传感器矩阵时(用于智能仿生皮肤) ， 通过模拟开关和总线同步控制 ， 可以实现分区域屏蔽式传感器矩阵扫描功能 ， 以避免矩阵扫描时 ， 相邻传感器单元的相互串扰 。
该专利发明的分区域屏蔽式传感器矩阵如上图所示 ， SPI总线通过地址位选择测量状态的传感器单元标记为O ， 未指定地址位的传感器单元标记为X接地屏蔽 ， 因此不会对被选中的传感器单元造成串扰 。
被选中的传感器单元 ， 其4个多功能层形成2个电容 ， 用来实现触觉的功能 ， 其激励信号来自与该传感器单元的内部 。 当传感器单元作为接地屏蔽单元吋 ， 其4个多功能层同时接地 ， 屏蔽区域的大小即被接地屏蔽的单元数可以根据实际需要选择 。
当传感器单元作为接地屏蔽单元时 ， 其多功能层暂时丧失了接触觉的功能 ， 但每个多功能层内部用于三维力测量的单元仍处于正常工作状态 ， 以保证其仍具有压觉和滑觉功能 。 由于未被选中的传感器单元的4个多功能层均被接地 ， 因而不会对相邻的被选中单元造成串扰 。
以上就是他山科技发明的电容式触摸传感器 ， 借助多功能层可以完整实现触摸传感器的全部功能要求：完整实现接触觉功能要求；有效提高了三维力测量抗干扰能力；有效地避免了相邻传感器单元的串扰问题 。 从而让拥有此触摸传感器的机器人可以完成非常精密的任务！
推荐阅读
- 知叔目标直指美韩，网友：这次稳了，日本顶级半导体专家加入中国企业
- 松鼠热点独家揭秘未来全球投资重点，《全球创投风投行业年度白皮书(2020)》将于5月8日在青岛重磅发布
- 南方PLUS计划投资50亿元！塘厦有项目增补为市重大项目
- 广州美合传祺我们的成功是因为客户的成功——李真
- 中国半导体联盟笔记本电脑面世，国产CPU突破：兆芯x86
- 新投资者网 募投项目面临超大企业“挤压”，合纵医药业务难“出川”拟冲IPO
- 「马云」马云投资700亿，刘强东、李嘉诚相继布局，新购物模式在全国兴起
- 手机中国联盟集微公开课第十期笔记：微型化是半导体和MLCC共同演进的方向，
- 新华网客户端1800亿元投资发力数字新基建，广州市首批73个数字新基建重大项目签约
- 半导体投资联盟iPhone大减价背后：持续承压的供应链和“狂奔”的业绩黑马