[实用新型]基于电容式接近传感器的碰撞检测系统

说明书

本实用新型属于传感器检测领域，具体涉及一种基于电容式接近传感器的碰撞检测系统，包括振荡及信号处理PCB电路板，碰撞检测极板以及接触导体，所述碰撞检测极板通过连接线与振荡及信号处理PCB电路板相连；其中，当发生碰撞时，接触导体发生形变并靠近碰撞检测极板，使得碰撞检测极板与接触导体间的电容值增大，同时振荡及信号处理PCB电路板中频率产生变化，进而通过信号处理将变化频率转换为开关信号输出。仅需要粘贴铜箔便能使用，极大的缩减了结构的复杂度，系统可靠性得到加强，实际测试电容检测的有效检测距离超过10mm，提高了安装的容错率，更利于实际生产，后续信号处理电路使得整个电路抗干扰能力更强，更加有利于较长距离的信号传输。

技术领域

本实用新型属于传感器检测领域，具体涉及一种基于电容式接近传感器的碰撞检测系统。

背景技术

碰撞检测主要针对机器人运行过程中遇到其他防碰撞传感器无法检测到的地面矮小障碍物进行避障设计，从而避免对机器人底盘或者其他部件造成损坏。

当机器人运动时，突然遇到的地面凸起，或者运动来的小物体等等，都需要进行预防性的对机器人保护。现有的技术方案采用较多的有两种示意图如图1所示：一是使用行程开关，即通过机器人自身底部的活动检测机构与低矮物体发生接触，进而触发行程开关以实现物体的检测；二是使用光电开关的方式，其通过安装于机器人底部活动件上的挡片检测是否发生碰撞。两种方式的机械机构都比较复杂且对结构安装精度的要求较高；行程开关采用纯机械式触发，其寿命周期有限且长时间使用易产生机械疲劳；光电开关虽采用非接触式检测，但其对碰撞活动检测机构的安装精度要求较高，现有碰撞检测传感器方案结构复杂，对机械结构安装精度要求高，所采用行程开关使用寿命不长，容易机械疲劳造成误触发。

实用新型内容

为克服以上现有技术的不足，本实用新型公开了一种基于电容式接近传感器的碰撞检测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：提供一种基于电容式接近传感器的碰撞检测系统，包括振荡及信号处理PCB电路板，碰撞检测极板以及接触导体，所述碰撞检测极板通过连接线与振荡及信号处理PCB电路板相连；

其中，当发生碰撞时，接触导体发生形变并靠近碰撞检测极板，使得碰撞检测极板与接触导体间的电容值增大，同时振荡及信号处理PCB电路板中频率产生变化，进而通过信号处理将变化频率转换为开关信号输出。

进一步地，所述振荡及信号处理PCB电路板包括多谐振荡电路以及信号处理电路、所述信号处理电路包括低通滤波器以及整形比较电路，其中，所述多谐振荡电路输入端连接有检测极板，其输出端依次连接低通滤波器以及整形比较电路，所述整形比较电路的输出端连接到主控制器。

进一步地，所述多谐振荡电路的第一三极管的集电极一方面接电源，另一方面连接到第一电阻后接回基极，第一三极管的基极连接到第二三极管的发射极；第二三极管的发射极接第六电阻后接地；第一三极管的发射极一方面接第二电阻后连接到第二三极管的基极，另一方面连接第三电阻后接地；第二三极管的基极一方面连接第四电阻后接地，另一方面连接到第一电容的一端，其另一端与第五电阻并联后连接到第三电容的一端连接到第二电容的一端，第二电容的另一端连接到多谐振荡电路的输出端。

进一步地，所述信号处理电路的输入端连接到第七电阻的一端，第七电阻的另一端一方面连接第四电容后接地，另一方面连接到第一运放的反相端，第一运放的同相端连接到第八电阻后接回第一运放的输出端；第九电阻和第十电阻并联后连接到第一运放的同相端；第一运放的输出端连接到第二运放的反相端；第二运放的同相端连接第五电容后接地；第二运放的输出端连接到第十一电阻的一端，第十一电阻的另一端一方面连接到第十二电阻后接地，另一方面连接到第三三极管的基极；第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极开漏输出到主控制器。

进一步地，所述第七电阻和第四电容构成低通滤波电路，用于将多谐振荡电路输出的振荡信号处理为平缓的直流信号。