电容式触觉传感器信号检测系统的设计_孙一心
【系统】基于电容感应触摸式传感器设计
【关键字】系统基于电容感应触摸式传感器的设计摘要：电容感应防疲劳安全驾驶系统采用先进的电容感应触摸式传感器，通过微处理器判断驾驶员的注意力集中程度，通过音乐系统播放不同类型的音乐刺激司机，缓解驾驶员的压力，使其集中注意力。
关键词：电容感应触摸式传感器The design of capacitance sensor touch sensorsAbstract: capacitive sensing anti fatigue safe driving system adopts advanced capacitive sensing touch sensor, through the microprocessor to determine the driver's attention degree, played by music system of different types of music stimulate driver, alleviate the pressure of the driver, make its focus.Keywords: capacitive sensing touch sensors1引言随着社会经济的发展，商用长途货物运输车越来越多，随着人们生活水平提高，私家轿车数量与日俱增。
注意力不集中是许多司机经常遇到的一个问题，注意力分散的司机对驾驶环境的识别缓慢，产生相应驾驶操作需要较长的时间，这样带来较高的行车危险性。
防疲劳安全驾驶系统设计基于电容感应触摸式传感器设计，旨在使注意力分散驾驶的司机能随时通过系统发觉自己的驾驶状态，通过此系统刺激驾驶员集中注意力，降低道路伤害对国家社会经济造成的损害。
自主创新是当今社会的另一大主题。
防疲劳安全驾驶系统采用先进的电容感应触摸式传感器，通过微处理器判断驾驶员的注意力集中程度，通过音乐系统播放不同类型的音乐或语音来刺激警示司机，缓解驾驶员的压力，使其集中注意力。
电容式触觉传感器工作原理
电容式触觉传感器工作原理朋友们！今天咱们来聊聊一个挺神奇的玩意儿——电容式触觉传感器。
这东西啊，就像是给咱们的设备装上了一双能“感受”的手，让它们也能体验到这个世界的“触感”。
那它到底是怎么工作的呢？且听我细细道来。
首先啊，咱们得知道电容是个啥。
想象一下，电容就像是一个小小的“能量仓库”，它能储存电荷。
它由两个极板组成，中间隔着一层绝缘材料。
当给这两个极板加上电压的时候，电荷就会在极板上聚集起来，就好像人们往仓库里放东西一样。
电容的大小呢，和极板的面积、极板之间的距离以及中间绝缘材料的性质有关。
这就好比仓库的大小和它的布局、材料有关一样。
电容式触觉传感器就是利用了电容的这个特性来工作的。
当咱们用手或者其他物体去触摸传感器的时候，就相当于改变了电容的一些参数。
比如说，咱们的手就像是一个“调皮的小捣乱”，它会让极板之间的距离发生变化。
因为咱们的手会对极板施加一定的压力，让极板稍微变形或者移动，这样极板之间的距离就不像原来那么固定啦。
根据电容的计算公式，极板距离一变，电容的值也就跟着变了。
还有啊，咱们的手本身也有一定的介电常数。
介电常数就像是一种“个性标签”，不同的物质有不同的介电常数。
当手接触到传感器的时候，就相当于在极板中间插入了一种新的介质，这也会影响电容的大小。
就好比在仓库中间放了一些新的东西，仓库的“容量”就会受到影响一样。
传感器里面有一些聪明的电路，它们就像是一群细心的“小管家”，时刻关注着电容的变化。
一旦电容的值发生了改变，这些电路就能检测到这个变化，并且把它转换成相应的电信号。
这些电信号就像是“小信使”，它们会带着触摸的信息跑到设备的“大脑”——处理器那里去。
处理器接到这些信号后，就会开始分析。
它会根据信号的大小、变化的速度等等来判断到底发生了什么样的触摸。
比如说，是轻轻的触碰，还是用力的按压；是短暂的接触，还是长时间的按住。
然后，根据这些判断，设备就会做出相应的反应。
比如说，手机屏幕上的电容式触觉传感器，当咱们轻轻点击屏幕的时候，它就知道咱们是想选择某个图标或者功能，然后就会执行相应的操作；当咱们在屏幕上滑动手指的时候，它也能准确地识别出来，让屏幕上的内容跟着滚动。
《新型MEMS电容式加速度传感器检测电路的设计与研究》国家自然基金申请书
国家自然科学基金申请书( 2 0 1 4 版)资助类别：面上项目亚类说明：附注说明：项目名称：新型MEMS电容式加速度传感器检测电路的设计与研究申请人：电话依托单位：中北大学通讯地址：山西省太原市学院路3号邮政编码：单位电话电子邮箱：申报日期：2014年5月23日国家自然科学基金委员会项目组主要参与者（注: 项目组主要参与者不包括项目申请人）说明: 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请人负责填报（含申请人），总人数由各分项自动加和产生。
经费申请表（金额单位：万元）申请者在撰写报告正文时，请遵照以下要求：1、请先选定"项目基本信息"中的"资助类别"，再填写报告正文；2、在撰写过程中，不得删除系统已生成的撰写提纲（如误删可点击“查看报告正文撰写提纲”按钮，通过"复制/粘贴"恢复）；3、请将每部分内容填写在提纲下留出的空白区域处；4、对于正文中出现的各类图形、图表、公式、化学分子式等请先转换成JPG格式图片，再粘贴到申请书正文相应位置；5、本要求将作为申请书正文撰写是否规范的评判依据，请遵照要求填写。
报告正文（一）立项依据与研究内容1．项目的立项依据1.1项目的研究目的、意义以及研究现状制造业是国家工业发展的基石,在保证经济建设、教育进步、科技发展及国家安全中都有着重要的战略地位，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》以及863计划战略目标均明确地将先进制造技术列为重点攻关领域。
精密位移检测技术与仪器作为制造业中的基础技术与部件，决定了整个制造业的制造精度,可以说是基袖中的基础,其重要性不言而喻,制造业想要腾飞，精密位移检测技术势必需先行一步随着先进制造技术的不断发展与进步，尤其在批量工业生产应用中的不断增加，现代精密位移检测技术的特点发生了深刻变化：在保证检测的高精度、高分辨率的同时,对于大行程、多自由度、小体积、高可靠性、低成本的要求也逐渐增强。
电容式和触觉传感器及相关感测方法[发明专利]
![电容式和触觉传感器及相关感测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e98b610c6294dd88d1d26b45.png)
专利名称：电容式和触觉传感器及相关感测方法专利类型：发明专利
发明人：鲍哲南,M·R·卡特科斯基,J·咸
申请号：CN201980057701.X
申请日：20190710
公开号：CN112673338A
公开日：
20210416
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：各种实施例的多个方面涉及传感器装置及其方法。
一种示例传感器装置包括电容器和传感器电路系统。
电容器包括具有第一电极的第一基板、具有第二电极的第二基板、以及电介质层。
电介质层具有布置成图案的多个孔，第一电极和第二电极被电介质层隔开并且相对于彼此具有重叠区域。
传感器电路系统被耦合到电容器，并且被配置成且被布置成用于基于从以下至少一项导出的电容的变化来检测施加于传感器装置的法向力和剪切力：第一电极与第二电极之间的距离、以及第一电极和第二电极的重叠区域。
申请人：小利兰·斯坦福大学托管委员会
地址：美国加利福尼亚州
国籍：US
代理机构：上海专利商标事务所有限公司
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电容式柔性触觉传感器设计
电容式柔性触觉传感器设计易艺;宋爱国;李会军;冷明鑫;徐波【摘要】为了实现对机器人指端触觉压力的检测,设计了一种电容式柔性触觉传感器.以PORON聚氨酯材料作为电容式触觉传感器电极间的弹性绝缘介质,导电膜在空间上呈垂直分布,分别交叉粘贴于PORON聚氨酯材料上、下表面构成电容式触觉传感器的上、下电极,一起组成柔性电容传感单元.该触觉传感器制备工艺简单,材料成本低廉.测试结果表明,该触觉传感器及其信号采集与处理系统能够检测0～20 N的触觉压力,曲线拟合最大误差为6.44％,重复性误差为6.29％,能够实现触觉压力的检测,为在机器人指端实现触觉压力的检测提供一种参考.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2019(032)008【总页数】7页(P1123-1129)【关键词】柔性触觉传感器;PORON聚氨酯;电容式;传感器标定装置;传感信息获取【作者】易艺;宋爱国;李会军;冷明鑫;徐波【作者单位】东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;桂林电子科技大学信息科技学院,广西桂林541004;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京210096;国网江西省电力有限公司检修分公司,南昌330096【正文语种】中文【中图分类】TP212触觉传感器是一种将触觉信号转换为电信号的器件或装置,它作为机器人获取外界环境信息的非视觉传感技术之一,对机器人的智能决策与控制至关重要[1]。
柔性触觉传感器是触觉传感器的一种[2],它可以覆盖在机器人或义肢的表面,类似于人类的皮肤,为机器人或穿戴义肢的残疾人感知外界的环境信息[3],在智能机器人、可穿戴电子设备、医疗检测和智能义肢等领域具有潜在的应用前景[4-5]。
随着微电子技术、制造技术、3D打印技术、纳米技术的发展和各种新型材料的出现,如何设计出具有灵敏度高、分辨率高、成本低、结构简单,且接近人类皮肤性能的电容式柔性触觉传感器成为科研工作者研究的热点问题[6]。
电容式触觉传感器信号检测系统的设计_孙一心
Fig． 4
图 4 传感器单个触元的坐标系 Coordinate system of single tactile element of the sensor array
中都存在较大的寄生电容，所以上述方法只能求得单 个触元电容的近似解．
2 信号检测系统的设计
2. 1 阵列触元的等效模型 图 5 所示为本文所用的电容式触觉传感器的等效
电容式触觉传感器信号检测系统的设计
孙一心，钟 莹，王向鸿，李醒飞
（ 精密测试技术及仪器国家重点实验室（ 天津大学） ，天津 300072）
摘 要： 信号检测系统对电容式触觉传感器的分辨力、稳定性和信噪比都有重要影响． 设计了一种基于 PCap01 电
容数字转换芯片的电容式触觉传感器的信号检测系统，采用 FPGA 控制多路开关选通电容式触觉传感器的触觉单
元并进行阵列式扫描，通过 SPI 通信读取 PCap01 的测量结果后通过 USB 通信将数据传输给上位机，在上位机中以
三维柱状图和曲面图动态显示电容式触觉传感器表面的受力情况，系统的采样速率可达 15 帧 / 秒． 实验结果表明，
设计的信号检测系统可以满足电容式触觉传感器的需求，通过采集的数据可以获取电容式触觉传感器表面的受力
Fig． 3
图 3 电容式触觉传感器实物照片 Photograph of the designed capacitive tactile sensor array
·30·
纳米技术与精密工程
第 13 卷 第 1 期
1. 2 传感器的理论分析 当传感器表面触点受力时，上电极层发生形变，且
形变量与厚度相比不能忽略，所以本文使用大挠度理 论［14］建立物理模型，进行传感器电容输出值与受力输 入值的理论分析． 首先对传感器的单个触元建立如图 4 所示的坐标系．
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。