Eine 12-Bit-Hochpräzisions-Mikrocontroller-Einheit (MCU) verwaltet 126 Sensorknoten durch einen hochentwickelten Prozess des Zeitmultiplexings. Anstatt jeden Knoten einzeln zu verdrahten, erstellt die MCU ein Gitter, in dem sie zyklisch 16 horizontale Elektroden mit Strom versorgt und gleichzeitig Daten von 8 vertikalen analogen Kanälen liest.
Die Kernlogik dieses Systems beruht auf der schnellen Isolierung spezifischer Schnittpunkte des Sensorgitters. Indem nur eine horizontale Leitung gleichzeitig mit Strom versorgt wird, verhindert die MCU elektrische Übersprechung zwischen benachbarten Knoten und stellt so sicher, dass die resultierenden Plantardruck-Wärmekarten präzise und zuverlässig sind.
Die Architektur des Sensorgitters
Die Matrixstruktur
Um eine hohe Dichte von 126 Knoten zu verwalten, ohne 126 separate Eingänge zu benötigen, nutzt das System eine Matrixarchitektur.
Dieses Layout besteht aus 16 horizontalen Elektroden und 8 vertikalen analogen Kanälen.
Zyklische Stromversorgung (Die Treiberphase)
Die MCU versorgt nicht alle Sensoren gleichzeitig mit Strom.
Stattdessen führt sie eine zyklische Stromversorgung durch und aktiviert die 16 horizontalen Elektroden nacheinander in einer schnellen Sequenz.
Gleichzeitiges Lesen (Die Erfassungsphase)
Während eine einzelne horizontale Leitung mit Strom versorgt wird, führt die MCU ein gleichzeitiges Lesen der 8 vertikalen Kanäle durch.
Dies erfasst die Druckdaten für diese spezifische Zeile, bevor das System sofort zur nächsten horizontalen Leitung übergeht.
Gewährleistung von Genauigkeit und Präzision
Beseitigung von elektrischer Übersprechung
Eine große Herausforderung bei dichten Sensorarrays ist "Ghosting" oder Übersprechung, bei der Signale von einem Sensor in einen anderen übergehen.
Die Zeitmultiplexing-Strategie löst dieses Problem, indem sie sicherstellt, dass benachbarte horizontale Knoten niemals gleichzeitig aktiv sind. Dies garantiert die Sensorunabhängigkeit jedes Knotens.
12-Bit-Hochpräzision
Die Angabe "12-Bit" bezieht sich auf die Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (ADC) der MCU.
Dies ermöglicht es dem System, zwischen 4.096 verschiedenen Druckstufen an jedem Knoten zu unterscheiden, was zu hochdetaillierten und glatten Plantardruck-Wärmekarten anstelle von binären "Ein/Aus"-Daten führt.
Verständnis der Kompromisse
Abtastrate vs. Knotenanzahl
Während das Zeitmultiplexing die Verdrahtungskomplexität spart, führt es zu einem Zeitaufwand.
Da die MCU 16 Zyklen durchlaufen muss, um einen vollständigen Daten-"Frame" zu erstellen, ist die Gesamtauffrischungsrate niedriger, als wenn alle Sensoren parallel gelesen würden.
Verarbeitungsaufwand
Dieser Ansatz erfordert, dass die MCU eine präzise Timing-Logik besitzt, um die Treiber- und Lesephasen zu synchronisieren.
Jede Desynchronisation in der zyklischen Stromversorgungssequenz führt zu beschädigten Datenkarten und erfordert einen robusten und hochpräzisen Controller.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Hardware-Einfachheit liegt: Die 16x8-Multiplexing-Architektur reduziert die Pinanzahl und die physische Verdrahtungskomplexität im Vergleich zur direkten Zuordnung erheblich.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Datenintegrität liegt: Die 12-Bit-Auflösung in Kombination mit der Verhinderung von Übersprechung stellt sicher, dass die Druckwärmekarten für medizinische oder biomechanische Analysen genau genug sind.
Durch die Balance zwischen sequenziellem Scannen und hochauflösender Konvertierung liefert diese Architektur professionelle Sensorik in einem kompakten Formfaktor.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Spezifikation/Methode |
|---|---|
| Sensorarchitektur | 16x8 Matrix (16 horizontal, 8 vertikal) |
| Scanmethode | Zeitmultiplexing (zyklische Stromversorgung) |
| Auflösung | 12-Bit-ADC (4.096 verschiedene Druckstufen) |
| Signalintegrität | Übersprechungsunterdrückung durch Knotenisolierung |
| Wichtigstes Ergebnis | Hochauflösende Plantardruck-Wärmekarten |
Partnerschaft mit 3515 für Hochleistungs-Schuhwerk-Lösungen
Als groß angelegter Hersteller, der globale Distributoren und Markeninhaber bedient, bietet 3515 umfassende Produktionskapazitäten für alle Schuharten. Ob Sie intelligente Schuhe mit hochpräzisen Sensoren entwickeln oder eine zuverlässige Massenproduktion suchen, wir bieten die Expertise, um Ihre Vision zu verwirklichen.
Unser umfangreiches Portfolio wird von unserer Flaggschiff-Serie Sicherheitsschuhe angeführt und umfasst alles von Arbeits- und taktischen Stiefeln bis hin zu Outdoorschuhen, Trainingsschuhen, Sneakern sowie Dress- & Formalschuhen. Wir liefern die Skalierbarkeit und Qualität, die erforderlich sind, um vielfältige Marktanforderungen zu erfüllen.
Bereit, Ihre Produktlinie mit einem Fertigungsführer zu verbessern? Kontaktieren Sie uns noch heute, um Ihre Großbestellungen und kundenspezifischen Schuhwünsche zu besprechen!
Referenzen
- Shubham Gupta, Arnab Chanda. Diabot: Development of a Diabetic Foot Pressure Tracking Device. DOI: 10.3390/j6010003
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .