[发明专利]一种适用于薄膜压力传感器阵列的解耦方法及其应用

说明书

本发明提出了一种适用于薄膜压力传感器阵列的解耦方法，通过读取薄膜压力传感器阵列中各个压力传感器的阻值，反推出薄膜压力传感器阵列上的压力分布；读取压力传感器阵列中各个压力传感器的阻值包括以下步骤：按一定时间间隔Ts1依次选中m行中的其中一行，设该行为第i行，将该行连接至DAC的输出端，选中该行后再按时间间隔Ts2依次选中n列中的其中一列，设该列为第j列，将该列连接至运算放大器的反向输入端；将运算放大器设计成反向运算放大器，则DAC的输出端电压即该反向运算放大电路的输入端，选中的第i行第j列的传感器即该反向运算放大电路的输入电阻，已知反馈电阻，输入电压，读取该反向放大电路的输出电压，即可推算出输入电阻的大小。

技术领域

本发明属于电子电路设计领域，涉及一种适用于薄膜压力传感器阵列的解耦方法及其应用。

背景技术

在人们日常的工作场景和学习场景中，坐姿是最为常见的姿势。如今人们的伏案时间普遍较长，不正确的坐姿则会对人们的身体产生极大的危害。坐姿数据是生物识别中的行为特征的一种，随着人工智能，机器学习等领域的发展，通过提取坐姿数据的特征可以反映更多信息。例如根据坐姿数据特征判断坐姿是否正确，如果用户是学生，还可以将坐姿数据结合具身认知理论判断座位上学生的学习状态等。在进行相关应用之前，首先需要提取坐姿数据。

目前坐姿数据的提取方法有摄像头拍摄，感光纸感应，压力传感器阵列感应等，其中摄像头拍摄的方法成本较高，同时受光线影响较大，并且从保护隐私的角度来说，摄像头方案可能会让用户有些不适；感光纸造价低，但其是一次性的，使用并不方便；基于压力传感器阵列的坐姿信息提取方法，可以较好控制成本的同时稳定多次提取坐姿数据，但其存在传感器数据耦合的问题，故需要对传感器进行解耦合处理。

目前针对薄膜压力传感器的解耦电路大多是利用运算放大器的虚短虚断特性进行解耦，该方法需要在传感器阵列的每一路输出后加一个运算放大器。随着传感器数量的增加，该方法所需的运放数量也随之增加，因此整个坐姿信息采集装置的电路复杂度以及成本也随之上升。

本发明提出了一种适用于薄膜压力传感器阵列的解耦方法，可在实现解耦功能的同时有效降低解耦电路的复杂度以及装置的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于薄膜压力传感器阵列的解耦方法及其应用。

相比目前针对薄膜压力传感器阵列的解耦方案电路，本发明能够以较低的电路复杂度达到相同的效果。

所述薄膜压力传感器为压敏电阻，其阻值与压力大小呈反比关系，所述薄膜压力传感器阵列由m行n列的薄膜压力传感器构成，即薄膜压力传感器阵列网络有m*n个传感器。

一种适用于薄膜压力传感器阵列的解耦方法，通过读取薄膜压力传感器阵列中各个压力传感器的阻值，反推出薄膜压力传感器阵列上的压力分布；其中，

采用行列动态扫描的方式读取压力传感器阵列中各个压力传感器的阻值，包括以下步骤：

步骤1：按一定时间间隔Ts1依次选中m行中的其中一行，设该行为第i行，将该行连接至DAC的输出端，选中该行后再按时间间隔Ts2依次选中n列中的其中一列，设该列为第j列，将该列连接至运算放大器的反向输入端；

步骤2：将所述运算放大器设计成反向运算放大器，则所述DAC的输出端电压即该反向运算放大电路的输入端，所述选中的第i行第j列的传感器即该反向运算放大电路的输入电阻，已知反馈电阻，输入电压，读取该反向放大电路的输出电压，即可推算出输入电阻的大小。

所述一定时间间隔Ts1和Ts2为1-2ms。

利用开关二极管的单向导通性，将二极管的阳极连接至压力传感器的右端点，将二极管的阴极连接至运算放大器的输入端，从而控制电流的方向。

每一个传感器均配合一个开关二极管解耦。