為了完全模擬人體**,迫切需要能夠同時定量檢測壓力和溫度訊號的觸覺感測器。 根據感測器單元和轉換原理的不同,壓力和溫度感測器分為兩種型別:(1)雙引數感測器;(2)整合雙峰感測器。 雙引數感測器是一種可以將壓力和溫度雙峰刺激轉換為單獨訊號的感測器。 整合雙峰感測器被定義為整合到乙個畫素中的兩個獨立感測器,可以將壓力和溫度雙峰刺激轉換為單獨的訊號。
1)雙引數感測器。
實現雙峰壓力和溫度感測器的一種簡單方法是開發一種雙引數感測器,該感測器可以通過單個感測器將壓力和溫度刺激作為單獨的訊號做出響應。 這種觸覺感測器的主要優點是製造工藝簡單,讀出機制簡單。 在以前的文獻中,已經普遍報道了兩種型別的壓阻式熱電阻和壓阻式熱電。 僅使用一種活性材料來檢測壓力和溫度訊號。
(2)整合雙峰感測器。
另一種方法是將兩個獨立的感測器整合到乙個畫素中,每個感測器都響應特定的刺激。 從理論上講,如果將壓力感測器的種類數量乘以溫度感測器的數量,則可以有多種雙峰感測器的組合。 例如,壓阻式和熱阻式;電容式RTD;壓阻式熱電;壓電式熱電壓力和溫度雙峰感測器。
觸覺感測器的整合:電源、無線通訊和訊號處理電路。
除了上述原理和分類外,將壓力和溫度觸覺感測器與其他電氣元件(如電源、無線通訊、讀出電路上的訊號處理等)整合在一起也很重要,這將確保準確性和真實性。 時間訊號處理和資料傳輸甚至需要靈活的觸覺感測器在不需要電池的情況下自供電。 為了保證訊號的連續監測和資料傳輸,感測器和訊號處理電路與無線通訊的整合也得到了廣泛的開展。
電源:能量收集和儲能技術。
傳統的觸覺感測器通常由笨重的鋰電池供電,需要經常充電。 然而,由於對輕量化、靈活性和自主連續操作的迫切需求,它嚴重限制了下一代觸覺感測器的發展。 因此,需要直接從周圍環境中提取能量並將其轉化為電能的能量收集技術以及儲能技術。 如能量收集技術:光伏、熱電、壓電和摩擦電;儲能技術:電池和超級電容器。
訊號處理電路:壓阻式感測器陣列通常採用改進的電氣接地電路來消除串擾和寄生效應。 壓電感測器陣列使用偏置放大電路來轉換訊號。 對於電容式感測器陣列,需要乙個差分電路來檢測電容的低差異。