一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及校正技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯傳感器是一種通過形變來改變自身電阻值的材料，其輕薄柔軟、可塑性強(qiáng)，對(duì)形變反應(yīng)靈敏，成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)制造。因此基于石墨烯傳感器具有的上述優(yōu)點(diǎn)，石墨烯傳感器被得到廣泛應(yīng)用，例如將其應(yīng)用到跑步姿勢(shì)識(shí)別、脈搏識(shí)別等應(yīng)用場(chǎng)景。
[0003]石墨烯傳感器的本征電阻為石墨烯傳感器沒有發(fā)生任何形變時(shí)，石墨烯傳感器表現(xiàn)出來的電阻。
[0004]在包括石墨烯傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)中，需要同時(shí)包括與石墨烯傳感器連接的壓電轉(zhuǎn)換電路，以及與壓電轉(zhuǎn)換電路連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其中，所述壓電轉(zhuǎn)換電路用于將石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(電信號(hào)即模擬信號(hào))，進(jìn)而將該電信號(hào)發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至后續(xù)電路，以使得后續(xù)電路進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。
[0005]然而在實(shí)際應(yīng)用過程中，不同的石墨烯傳感器的本征電阻不同，當(dāng)不同的石墨烯傳感器應(yīng)用到同一應(yīng)用系統(tǒng)中時(shí)，壓電轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值不能保證均處在正確的電壓值上，一般正確的電壓值指的是電源電壓值的一半，或一個(gè)預(yù)設(shè)電壓值范圍內(nèi)的值，該預(yù)設(shè)電壓值范圍包括該電源電壓值的一半的值。那么當(dāng)壓電轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值沒有處在正確的電壓值上時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍降低，這樣就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)存在以下問題:
[0006]1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍降低，使得數(shù)據(jù)容易溢出，從而導(dǎo)致后續(xù)電路的處理過程發(fā)生錯(cuò)誤。
[0007]2、當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)工作點(diǎn)沒有處于正確的電壓值上時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的線性度就會(huì)降低，從而導(dǎo)致模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果誤差增大，使得后續(xù)電路處理數(shù)據(jù)的精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法保證壓電轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值均在正確的電壓值上，從而導(dǎo)致的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍降低使得數(shù)據(jù)容易溢出，從而導(dǎo)致后續(xù)電路的處理過程發(fā)生錯(cuò)誤，以及當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)工作點(diǎn)沒有處于正確的電壓值上時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的線性度降低，從而導(dǎo)致模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果誤差增大，使得后續(xù)電路處理數(shù)據(jù)的精度降低的問題。技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明提供一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)，包括電源、石墨烯傳感器、用于將所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的壓電轉(zhuǎn)換電路、用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及微控制器；其中，
[0010]所述壓電轉(zhuǎn)換電路的一端同時(shí)連接所述電源和所述微控制器，另一端同時(shí)連接所述石墨烯傳感器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端；
[0011]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微控制器連接，并同時(shí)與后續(xù)電路連接；
[0012]所述微控制器的一端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，另一端與所述壓電轉(zhuǎn)換電路連接，用于依據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)控制調(diào)節(jié)所述壓電轉(zhuǎn)換電路的阻值大小，以控制調(diào)節(jié)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)滿足閾值條件。
[0013]優(yōu)選地，所述壓電轉(zhuǎn)換電路包括一組電阻陣列，所述電阻陣列中的各個(gè)電阻分別通過一開關(guān)并聯(lián)連接；
[0014]所述微控制器具體用于，依據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)控制所述電阻陣列中的開關(guān)閉合或斷開，以控制調(diào)節(jié)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)滿足閾值條件。
[0015]優(yōu)選地，所述微控制器包括:
[0016]依據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，計(jì)算當(dāng)前所述石墨烯傳感器的電阻值的計(jì)算電路；
[0017]依據(jù)計(jì)算得到的當(dāng)前所述石墨烯傳感器的電阻值，控制所述電阻陣列中的開關(guān)閉合或斷開的控制電路。
[0018]優(yōu)選地，所述微控制器還包括:
[0019]設(shè)置于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述計(jì)算電路之間，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過濾，以濾除掉所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)的濾波電路。
[0020]優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)滿足閾值條件包括:
[0021]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)表征的電壓值等于所述電源輸出的電源電壓值的一半；
[0022]或所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)表征的電壓值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0023]應(yīng)用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)包括電源、石墨烯傳感器、用于將所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的壓電轉(zhuǎn)換電路、用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及微控制器。其中壓電轉(zhuǎn)換電路的一端同時(shí)連接所述電源和所述微控制器，另一端同時(shí)連接所述石墨烯傳感器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微控制器連接，并同時(shí)與后續(xù)電路連接，微控制器的一端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，另一端與所述壓電轉(zhuǎn)換電路連接，用于依據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)控制調(diào)節(jié)所述壓電轉(zhuǎn)換電路的阻值大小，以控制調(diào)節(jié)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)滿足閾值條件。因此本發(fā)明提供的基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)中包括一條由壓電轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微控制器構(gòu)成的反饋電路，當(dāng)微控制器依據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)獲知當(dāng)前模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值不滿足閾值條件時(shí)，控制調(diào)節(jié)所述壓電轉(zhuǎn)換電路的阻值大小，以實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值滿足閾值條件，從而保證將壓電轉(zhuǎn)換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)校正到正確的電壓值(如電源電壓值的一半)上，保證了模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有最大的動(dòng)態(tài)范圍，那么也就最大程度地保證了數(shù)據(jù)的正確性，防止數(shù)據(jù)溢出的發(fā)生。同時(shí)，本發(fā)明還保證了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)工作點(diǎn)處于正確的電壓值(如電源電壓值的一半)上，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有最好的線性度，由此保證了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度，從而提高了后續(xù)電路中各種算法計(jì)算結(jié)果的精度，即提高了后續(xù)電路處理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中包括石墨烯傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明提供的一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明提供的一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明中微控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明提供的一種基于石墨烯傳感器的自校正系統(tǒng)的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]現(xiàn)有技術(shù)中包括石墨烯傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其包括石墨烯傳感器10、壓電轉(zhuǎn)換電路20、模數(shù)轉(zhuǎn)換器30和后續(xù)電路40。
[0032]其中，壓電轉(zhuǎn)換電路20用于將石墨烯傳感器10發(fā)生形變的形變信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器30。模數(shù)轉(zhuǎn)換器30將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而發(fā)送至后續(xù)電路40，后續(xù)電路40依據(jù)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)的處理。
[0033]然而在實(shí)際應(yīng)用過程中，不同的石墨烯傳感器10的本征電阻不同，當(dāng)不同的石墨烯傳感器10應(yīng)用到同一應(yīng)用系統(tǒng)中時(shí)，壓電轉(zhuǎn)換電路20輸出的電壓值不能保證均處在正確的電壓值上。本發(fā)明中所述正確的電壓值指的是電源電壓值的一半，或一個(gè)預(yù)設(shè)電壓值范圍內(nèi)的值，該預(yù)設(shè)電壓值范圍包括該電源電壓值的一半的值。為了便于說明，本發(fā)明以正確的電壓值為電源電壓值的一半為例來說。
[0034]當(dāng)石墨烯傳感器10的本征電阻不同時(shí)，壓電轉(zhuǎn)換電路20輸出的電壓值可能不等于