[发明专利]面向触觉感知的高动态阵列式电容测量电路及其测量方法

权利要求书

1.一种面向触觉感知的高动态阵列式电容测量电路，其特征在于：包括模拟开关电路、激励源式电容传感芯片和FPGA；阵列式电容主要有多个电容以行列阵列布置而成，模拟开关电路包括多个选择开关，每一行的电容的一端连接在一起后均经一个选择开关连接到激励源式电容传感芯片的正向电容输入通道，每一列的电容的另一端连接在一起后连接到激励源式电容传感芯片的负向电容输入通道，激励源式电容传感芯片和FPGA连接。

2.根据权利要求1所述的一种面向触觉感知的高动态阵列式电容测量电路，其特征在于：所述的选择开关为多选一开关，输入端设有一个端口，输出端设有n个端口，一行的电容的一端连接在一起后和选择开关的输入端连接，选择开关的输出端的n个端口分别和激励源式电容传感芯片的n个正向电容输入通道各自连接，通过选择开关选通输出端其中仅一个端口和输入端的一个端口连通。

3.根据权利要求1所述的一种面向触觉感知的高动态阵列式电容测量电路，其特征在于：各列电容的另一端连接在一起后连接到激励源式电容传感芯片各自对应的一个负向电容输入通道。

4.根据权利要求1所述的一种面向触觉感知的高动态阵列式电容测量电路，其特征在于：还包括时钟芯片、储存卡、缓存DDR、USB3.0芯片、显示屏；所述的FPGA分别和时钟芯片、储存卡、缓存DDR、USB3.0芯片、显示屏连接。

5.应用于权利要求4所述电路的一种测量方法，其特征在于：方法步骤如下：针对n*n阵列布置的阵列式电容，通过FPGA控制激励源式电容传感芯片按照扫描方式进行选通，每次沿平行于对角线方向的斜线规律选通n个电容连接到激励源式电容传感芯片的电容输入通道，且满足每行和每列均每次选择一个电容连接，重复进行n次测量采集获得阵列式电容中所有n*n电容的电容数值，并存储于FPGA中的n*n的浮点数组。

6.根据权利要求5所述的一种测量方法，其特征在于：预先在FPGA内部定义一个n*n的浮点数组，每次采集获得n个电容的电容数值赋值到与电容位置对应的浮点数组中的元素处。

7.根据权利要求5所述的一种测量方法，其特征在于：所述的每次沿平行于对角线方向的斜线规律选通n个电容连接到激励源式电容传感芯片的电容输入通道，具体为：将阵列式电容按照沿平行于对角线方向进行划分，划分为多组电容斜线组，每组电容斜线组是由沿同一平行于对角线方向的斜线上的多个电容构成；每次扫描选通时，选通不位于阵列式电容对角线上的成互补关系的两组电容斜线组或者位于阵列式电容对角线上的仅一组电容斜线组上的各个电容进行连接，成互补关系的两组电容斜线组是指两组电容斜线组中各个电容所在行互不重叠且行总数和阵列式电容的行总数相同，同时两组电容斜线组中各个电容所在列互不重叠且列总数和阵列式电容的列总数相同；进而电容斜线组上的每个电容通过各自所在行的选择开关连接到激励源式电容传感芯片的一个电容输入通道，进行电容数值的测量。

8.根据权利要求6所述的一种测量方法，其特征在于：针对电容斜线组上的每个电容，电容在列方向的一端直接连接到激励源式电容传感芯片上对应的一个负向电容输入通道，电容在行方向的一端经自身所在行的选择开关选通到与自身所连接激励源式电容传感芯片上负向电容输入通道对应的正向电容输入通道。

9.根据权利要求5所述的一种测量方法，其特征在于：在FPGA获取到n*n的浮点数组作为阵列式电容的各个电容数值后，将浮点数组和时间信息存放到储存卡中，同时驱动显示屏，将浮点数组包含的各个电容数值绘制成梯度图进行实时显示，并通过USB3.0芯片将数据发送到电脑端，实现高带宽下的数据传输。