[发明专利]使用半桥荷重元的多维方向检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用半桥荷重元的多维方向检测器，尤指一种适用于检测物体位置所使用半桥荷重元的多维方向检测器。

背景技术

传统的荷重元(load cell)常应用于重量测量，如图1所示，为现有技术用于例如电子体重计的荷重元电路图，其中应变片(strain gage)C1、C2、T1和T2形成一全桥荷重元(惠斯顿电桥)，惠斯顿电桥施加有一外加电压源(E+，E-)，并组装于应变产生器上，当应变产生器在应变感测面积上的荷重元感测一应变产生，应变片C1和C2的电阻值以及应变片T1和T2的电阻值会以彼此相反的方向改变，其全桥荷重元产生输出电压Vo+和Vo-，其电压会运用于运算放大器91的反相输入端和非反相输入端，再经由讯号处理后，可以根据其输出值对应其应变力的大小。

如果以上述荷重元用在检测多维方向的系统中，一般可以采用一颗或是多颗全桥荷重元(Full Bridge Load Cell)，以个别读取方式，来测量每一维(Dimension)的数值大小，但是当系统需要检测更多维量时，整个系统不仅变得更加复杂而且昂贵，同时在校正上也需要消耗更多的时间。

发明内容

本发明的目的在提供一种使用半桥荷重元的多维方向检测器，其利用成本较低与结构简单的半桥荷重元，通过切换电路的切换而可检测物体所在的位置等维量，而有效降低多维方向检测器的成本及提高多维方向检测器的效能。

依据本发明的一特色，本发明提出一种使用半桥荷重元的多维方向检测器，用以检测物体在每一维度的维量，其包括：模拟数字转换器，其将一模拟信号转换为一数字信号；多个半桥荷重元，每一半桥荷重元为两个负载元件相互连接所组成，且任两半桥荷重元可组成一全桥荷重元，用以检测对应该物体的测量值；多工装置，其多工装置将两个半桥荷重元相互连接，构成完整的一全桥荷重元，并将全桥荷重元上代表测量值的模拟信号传送至模拟数字转换器；以及中央处理单元，控制多工装置由多个半桥荷重元中分别选择两个半桥荷重元来组成多个全桥荷重元，而检测对应物体的多个测量值，并由模拟数字转换器将代表物体的测量值的模拟信号转换为数字信号，中央处理单元依据数字信号对应的多个测量值而判读物体的所有维量。

依据本发明的另一特色，本发明提出一种使用半桥荷重元的多维方向检测器，用以检测一物体的位置及所受重力等三维度的维量，其包括：模拟数字转换器，其将一模拟信号转换为一数字信号；第一至第三半桥荷重元，每一第一至第三半桥荷重元分别为两个负载元件相互连接所组成；多工装置，其分别将第一及第二半桥荷重元相互连接而构成完整的一第一全桥荷重元，以检测对应物体的第一受力测量值，将第二及第三半桥荷重元相互连接而构成完整的第二全桥荷重元，以检测对应物体的第二受力测量值，及将第一及第三半桥荷重元相互连接而构成完整的第三全桥荷重元，以检测对应物体的一第三受力测量值，多工装置并将第一至第三全桥荷重元上代表第一至第三受力测量值的模拟信号传送至模拟数字转换器，以将之转换为数字信号；以及中央处理单元，其依据该数字信号对应的第一至第三受力测量值而判读该物体的位置及所受重力。

依据本发明的再一特色，本发明提出一种使用半桥荷重元的多维方向检测器，用以检测一物体的位置及所受重力等三维度的维量，其包括：模拟数字转换器将一模拟信号转换为一数字信号；第一至第四半桥荷重元，每一第一至第四半桥荷重元为两个负载元件相互连接所组成；多工装置分别将该第一及第二半桥荷重元相互连接而构成完整的一第一全桥荷重元，以检测对应物体的一第一受力测量值，同时将第三及第四半桥荷重元相互连接而构成完整的一第二全桥荷重元，用以检测对应该物体的一第二受力测量值，检测到第一及第二受力测值后，再将第一及第四半桥荷重元相互连接而构成完整的一第三全桥荷重元，用以检测对应物体的一第三受力测量值，及同时将第二及第三半桥荷重元相互连接而构成完整的一第四全桥荷重元，用以检测对应物体的一第四受力测量值，多工装置并将第一至第四全桥荷重元上代表该第一至第四受力测量值的模拟信号传送至该模拟数字转换器，以将之转换为数字信号；以及中央处理单元，其依据数字信号对应的第一至第四受力测量值而判读物体的位置及所受重力。

附图说明

图1为现有技术的全桥荷重元的电路图。

图2(a)为本发明的系统架构图。

图2(b)为M个半桥荷重元1构成M(M-2)/2个维量的示意图。

图3为本发明使用半桥荷重元的多维方向检测器，用以检测一物体的位置及所受重力等三维度的维量的架构图。

图4(a)至(d)为3个半桥荷重元件的运作示意图。