【电赛练习】手写绘图板 2013电赛G题
手写绘图板 2013年电赛真题
一、题目内容
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二、理论基础
基于覆铜板制作手写绘图板，基本思路是通过板面金属层的微电阻来建立模型。
覆铜板上左下角为恒流源地，恒流源输出作为表笔在覆铜板上接触，这样就会以接触点为中心形成电压等势面，通过测量其余三角的电压值，确定接触点的坐标。
恒流源正极接表笔，负极接覆铜板的一角，测量其余3个角的电压，能够大致得到平面电阻分布的走势线，用matlab进行多项式拟合，输出的拟合平面如下图所示：
三、硬件方案
3.1 同相反相放大电路
三端输出电压信号经初步测量为几十uV，考虑到输出要的是直流电压因此并不需要对运放的增益带宽积进行要求,因此选取低带宽运放OP07构成恰当的通频带,可直接滤去高频噪声。信号先经过同相放大40倍，再经反向放大50倍，此时为一个放大2000倍的负电压，再经10 HZ的低通滤波器，滤去交流信号的同时将负电压转为正电压，供ADC采样。
3.2 低通滤波电路
低通滤波器采用二阶无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器，采用查表法设计
R1=R2=38K,R3=60K,C=10C1=1,K=10。
四、数学建模
下图为制作过程中某一次测量的数据，黄色部分为高精度区，橘色为中心点
在实际测试中，A、B、C三点电压随着表笔位置的变化基本符合理论
| A | B | C |
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于是基于ABC三点之间的差值数据拟合，建立X-Y坐标值计算模型
五、软件编程
5.1 滤波算法
由于涉及到微小电阻测量，放大倍数和阶数较多，容易造成误差和动态干扰。采取一阶滞后+去除粗大值算数平均，对周期性干扰和随机皆具有良好的抑制作用；缺点是牺牲了测量速度。
5.2 位置校准
覆铜板的电阻分布较为均匀，不同时间测试时基本没有突出变化，偏差以固定的整体浮动为主。不一定符合理论但是做出来的效果确实是这样。于是只做了基于中心点的校准，记录差值整体去除。
六、实际测试
去年做的题目，没留下测试时候的照片，效果基本实现，点坐标测量准确度达到±1mm。
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本文仅作为解题和制作思路的记录。
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