模电是座桥，从传感器到机器人节点之路如何走？

Rose

电路话题说得够多了，好费劲。
来聊聊机器人中如何应用驻极体话筒的一个例子。
机器人系统的ROS，是一个很实用的机器人支撑系统，其中有几点很有用：
1，节点
一个机器人由很多个节点组成，每个节点与机器人的关系就是收发信息，就像一个士兵接受命令，汇报战果一样，任务由士兵自主独立完成。
当然，也可以不是独立零件而是部件，比如一个底盘小车执行移动指令时，不用汇报轮子转了几圈，轮子收发的信息与底盘互动，反映不到更高层面。
无论如何，成为有效节点，就能被“组织”，被“调用”。
一个驻极体话筒如果被集成为节点形式，那就可以用作机器人系统的采集声音、提供声音数据、声音定位，甚至语音识别(对话)。
前提是能成为节点，“路途”很遥远。
简单捋一捋。
1，驻极体话筒
一般有供电和负载电阻都要求。
目前存在的主要难题是一般电源的噪声干扰。
解决办法：


两级串接基本够用，可以让你“听不到”电源噪声。
2，信号放大
难点：即使成熟芯片，原始信号中各种噪声也是处在可忍与不可忍的边界处。
通话用信号一般进行了降噪处理，例如远近场声音取舍就很常用。
话筒阵列也常用，但成本和频宽与驻极体话筒各有千秋。
对于消费类产品来讲，驻极体话筒还有其生存空间，当然，相关厂家能活下去是很重要的因素。
同时，话筒阵列也有信号放大问题。
可选放大电路：


这是一个通用电路，差分带通放大消噪电路，附加噪声比较少，通过调整带宽，可以把温漂、电池供电波动等噪声有效抑制，实际应用中，可以用前述话筒供电电源替代电路中的Vcc/2。
这个电路可以直接把驻极体话筒信号放大到可以ADC处理的幅度。
其中，有几个RR电阻需要尽可能一致，选千分之一精度就够用了。
这是一个差分电路处理单端信号通用处理方法相关专利的实用示例，研究及小规模应用不限制，只要联系并有相关注明(内容协商)即可，产品化应用可以合作。
3，ADC转换
很多MCU都具有ADC转换功能，提示一下如果多档位放大多路采集后再数据拟合可以提高采样精度。
以ESP32为例，几微秒的AD/DA转换速度能够满足一般简单需求。
4，数字化处理
数字降噪和数据整合。
以ESP32为例，AD转换的稳定性相当于DA转换要差一些，好在采样速度允许有一定的简单滤波空间。
数据整合，数电人，套路深，不讨论。
5，ROS-node节点
node的包装与内容
ROS要运行在一定的平台上，它除了管理节点外，还要支持很多“基本”的功能，如坐标变换、地图构建、避障行走等等。
像好多小车，机器人等，都是固定的套路。
传感器或执行器厂家的工作目标之一，就是混入“套路”之中。很直白的路径，就是节点模式。
包括两点：
一是有节点的形式。
很简单，例如ESP32就可以在Arduino环境下方便地构建ROS1或ROS2的节点，通过WIFI或串口连接到ROS成为节点。
二是节点的运行
通过收发格式化的信息，与其它节点进行“互动”。
6，传感器到参与路径
采集信息-->放大处理-->ADC-->数据处理-->打包成节点-->数据收发
本帖以驻极体话筒为例，其它传感器类似。
7，可行性及成本
可行性包括技术可行性及经济可行性。
技术上，差分处理单端信号，高效直观，处理过程附加噪声少，开路处理比闭环处理在某些方面方便高效。可以采用普通通用运放就能实现基本功能，达到基本要求。
成本上，通用运放单价低至几分钱，一个运放的成本比一个精密度较高的电阻还低。
8，实现设想
传感器由厂家提供。
传感器供电及信号放大电路可芯片化。运放单元可IP化，专用运放IP，ADC到节点包装可以通过MCU如ESP32实现。
ROS有成熟的平台及应用场景。
传感器，目标就是“挤入”。
门槛似乎有点高，其实车内空荡荡。
模电信号处理，就像一座介于传感器与ADC之间的桥，看到铁路架桥机与西南大量的高速公路大桥，高铁大桥了吗？
模拟人，特别是模拟年轻人，应该有些想法，有些追求，起码要思考一下出路。
技术的更新淘汰，很迅猛，也很惨烈。
连chatGPT这种大忽悠，都被DeepSeek给放了气。
模电信号现有的一潭浑水，难道还能成为长久的“职业护城河”？
看看已经广泛集成到MCU中的温度传感器，就可以看出，模电有一扇大门，上面写着“集成”。
有两个简单的理由可以支持这个观点，一是一个通用芯片能解决的问题，何必开发专用电路，除了成本，时间呢？二是，分离元件，甚至还有很多插装件，耗时耗力耗颜值。
您说呢？

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