触觉反馈控制器制造技术

本发明专利技术描述一种用于移动装置的触觉反馈元件控制器和一种控制移动装置的触觉反馈元件的方法。所述触觉反馈元件包括具有处理器输出端、第一处理器输入端和第二处理器输入端的处理器，具有输出端的控制状态模块，所述输出端耦合到所述第二处理器输入端，并被配置成确定触觉反馈元件和触觉反馈元件放大器中的至少一个的至少一个操作状态参数；其中所述处理器被配置成根据所述至少一个操作状态参数来更改所述第一处理器输入端上接收到的输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以及将处理后的信号输出到触觉反馈元件放大器，所述触觉反馈元件放大器具有用于耦合到触觉反馈元件的输出端。在不减少所述触觉反馈元件的寿命的情况下，所述触觉反馈元件控制器可将驱动信号最大化到机械和热限度。

【技术实现步骤摘要】
触觉反馈控制器
本专利技术涉及一种移动装置的触觉反馈元件控制器和一种控制移动装置的触觉反馈元件的方法。
技术介绍
许多移动装置(例如移动电话)将触觉电机用作产生振动警告或更复杂的触觉模式的触觉反馈元件，以增强人-装置的交互。用于移动电话的触觉电机通常利用AC驱动的线性谐振致动器(LRA)或DC驱动的偏心旋转质量(ERM)电机。LRA和ERM两者都使用操作的电动原理来工作。对于LRA来说，磁场通常由音圈产生，所述音圈与连接到“质量块”的磁体交互，所述质量块通常由金属形成，它们悬置在弹簧上。当磁场随着所施加的驱动信号变化时，磁体和质量块在与弹簧交互时上下移动。相对于其中移动的锥体(或膜)产生声压波的扬声器，移动的质量块产生振动。LRA弹簧和质量块之间的交互产生谐振行为。谐振频率通常在150Hz和250Hz之间的范围内，250Hz是人体皮肤敏感度频率的峰值。所感知的触觉力取决于驱动信号水平，其在谐振频率下通常是正弦波。ERM通常由包括电感线圈或音圈的DC电机构成，所述电感线圈或音圈产生使电机轴旋转的磁场。通常由金属形成的偏心质量块连接到电机轴。因为质量块是偏心地安装在电机轴上，所以旋转将产生振动。用于移动装置的ERM电机通常在高于10,000RPM的频率下旋转，并通常在约3伏的固定DC电压下操作。
技术实现思路
在所附权利要求书中限定本专利技术的各个方面。在第一方面中，限定用于移动装置的触觉反馈元件控制器，其包括具有处理器输出端、第一处理器输入端和第二处理器输入端的处理器，以及具有输出端的控制状态模块，所述输出端耦合到第二处理器输入端，并被配置成确定触觉反馈元件和触觉反馈元件放大器中的至少一个的至少一个操作状态参数，其中所述处理器被配置成根据所述至少一个操作状态参数来更改第一处理器输入端上接收到的输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以及将处理后的信号输出到触觉反馈元件放大器，所述触觉反馈元件放大器具有用于耦合到触觉反馈元件的输出端。触觉反馈控制器可基于触觉反馈元件操作状态参数和/或触觉反馈元件放大器操作状态来处理输入驱动信号。处理器可被配置成通过将相应的操作状态参数状态保持在安全限度内，保护触觉反馈元件放大器和/或触觉反馈元件或触觉电机。在实施例中，处理器可被配置成响应于至少一个操作状态参数小于第一预定值来增加输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以及响应于至少一个操作状态参数大于第二预定值来减小输入信号的一个或多个频率分量的幅度。处理器可通过将输入信号增强到操作状态参数中的一者或多者达到它们相应的安全限度来最大化触觉反馈元件输出和/或触觉反馈元件放大器输出。处理器可施加时变增益或频率依赖增益。在不减少触觉反馈元件的寿命的情况下，触觉反馈元件控制器可将驱动信号最大化到机械和热限度。在实施例中，触觉反馈元件控制器可另外包括耦合到处理器的带宽扩展模块，其中带宽扩展模块被配置成扩展触觉反馈元件的有效通带，以包括高于和低于触觉反馈元件的谐振频率的频率。在触觉反馈元件控制器的实施例中，带宽扩展模块可另外被配置成响应于触觉反馈元件的谐振频率的改变来适应有效通带。带宽扩展模块可施加滤波器以增加触觉反馈元件(例如，线性谐振致动器)的有效带宽，以便重新产生更广范围的频率。滤波器可固定到或适应到(例如)LRA机械参数，例如Q因数和谐振频率。在触觉反馈元件控制器的实施例中，处理器可包括处理器声换能器输入端，并且其中处理器被配置成响应于在经由声换能器接收到的信号中检测到在触觉反馈元件的有效通带以外的频率分量来更改输入信号，所述声换能器耦合到处理器声传感器输入端。实施例可包括失真检测器，所述失真检测器具有用于从触觉反馈元件放大器接收信号的第一输入端、用于从声换能器接收信号的第二输入端，以及耦合到处理器声换能器输入端的输出端，并且其中失真检测器可操作以根据声换能器信号和触觉反馈元件放大器信号之间的比较来产生输出信号。经由声换能器(例如，麦克风或被配置成麦克风的扬声器)检测的声信号可由处理器使用，以调整滤波器响应和/或保护阈值，从而说明(例如)装置与其上放置有装置的表面的可变机械耦合。可包括失真检测器，其比较声换能器信号和触觉反馈元件放大器信号，并根据比较来产生失真信号。在实施例中，触觉反馈元件控制器可包括电压-电流传感器，其具有耦合到控制状态模块的输出端和用于感测来自触觉反馈元件放大器输出端的电压和/或电流的输入端，并且其中控制状态模块被配置成根据所感测的电压和/或电流来确定至少一个操作状态参数的值。触觉反馈元件(例如，触觉电机)的状态(例如，LRA或ERM和/或触觉反馈元件放大器状态)可根据跨越触觉电机终端作出的电测量来确定和更新。监测驱动电压和/或电流能够：根据电机的反电动势(BEMF)计算它的动生阻抗。这允许估计电机位移和对应的力、测量可用于估计音圈温度的音圈DC电阻、计算输出电流和电压以及对应的驱动功率。还可使用输入信号和(非)线性前馈模型来确定触觉电机和/或放大器状态。在此情况下，电压和电流信号可用于更新模型参数。通过利用电压和电流信号的值更新模型，模型可适应于说明制造容限、环境条件(例如，环境温度)以及老化效应。例如，对于触觉反馈元件(例如，线性谐振致动器)来说，实际谐振频率可变化(例如)10％到20％。通过更新模型，根据电压和/或电流测量，可确定精确的谐振频率，并可调整其它参数(例如，驱动信号和滤波器系数)，以说明实际谐振频率。在实施例中，至少一个操作状态参数可包括以下各者中的至少一者：触觉反馈元件谐振频率、峰值放大器电流、峰值输出电压、峰值放大器功率、平均放大器功率、触觉元件音圈温度、在触觉元件音圈中耗散的峰值功率、触觉元件质量块位移，以及施加到触觉元件质量块的力。在触觉反馈元件控制器的实施例中，控制状态模块可被配置成根据所确定的电压和/或电流来确定触觉元件质量块位移和施加到触觉元件质量块的力中的至少一个。在触觉反馈元件控制器的实施例中，控制状态模块可被配置成根据所确定的电压和/或电流来确定触觉反馈元件的音圈DC电阻，以及根据音圈DC电阻来确定音圈温度的值。在触觉反馈元件控制器的实施例中，处理器可被配置成产生恒定频率和恒定幅度信号，所述信号具有除触觉反馈元件的谐振频率以外的频率，并且其中控制状态模块被配置成根据所确定的电压和/或电流来确定触觉反馈元件的音圈DC电阻，以及根据音圈DC电阻来确定音圈温度的值。在触觉反馈元件控制器的实施例中，处理器可被配置成更改第一处理器输入端上接收到的输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以将力限制成预定的最大值。在触觉反馈元件控制器的实施例中，控制状态模块可另外包括触觉反馈元件放大器状态模块和触觉反馈元件状态模块，所述触觉反馈元件放大器状态模块被配置成确定以下各者中的至少一者的值：峰值放大器电流、峰值输出电压、峰值放大器功率和平均放大器功率，所述触觉反馈元件状态模块被配置成确定以下各者中的至少一者的值：谐振频率、音圈温度、在音圈中耗散的峰值功率、质量块位移和施加到质量块的力。在触觉反馈元件控制器的实施例中，控制状态模块可耦合到第一处理器输入端，并且另外包括触觉反馈元件和触觉反馈元件放大器中的至少一个的模型，以根据第一处理器输入端上接收到的输入信号来计算至少一个操作参数的估计值。在实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动装置的触觉反馈元件控制器，其特征在于，包括：具有处理器输出端、第一处理器输入端和第二处理器输入端的处理器，具有输出端的控制状态模块，所述输出端耦合到所述第二处理器输入端，并被配置成确定触觉反馈元件和触觉反馈元件放大器中的至少一个的至少一个操作状态参数；其中所述处理器被配置成根据所述至少一个操作状态参数来更改所述第一处理器输入端上接收到的输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以及将处理后的信号输出到触觉反馈元件放大器，所述触觉反馈元件放大器具有用于耦合到触觉反馈元件的输出端。

【技术特征摘要】
2015.12.10 EP 15199089.21.一种用于移动装置的触觉反馈元件控制器，其特征在于，包括：具有处理器输出端、第一处理器输入端和第二处理器输入端的处理器，具有输出端的控制状态模块，所述输出端耦合到所述第二处理器输入端，并被配置成确定触觉反馈元件和触觉反馈元件放大器中的至少一个的至少一个操作状态参数；其中所述处理器被配置成根据所述至少一个操作状态参数来更改所述第一处理器输入端上接收到的输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以及将处理后的信号输出到触觉反馈元件放大器，所述触觉反馈元件放大器具有用于耦合到触觉反馈元件的输出端。2.根据权利要求1所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，所述处理器另外被配置成响应于所述至少一个操作状态参数小于第一预定值来增加输入信号的一个或多个频率分量的幅度，以及响应于所述至少一个操作状态参数大于第二预定值来减小输入信号的一个或多个频率分量的幅度。3.根据任一前述权利要求所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，另外包括耦合到所述处理器的带宽扩展模块，其中所述带宽扩展模块被配置成扩展所述触觉反馈元件的有效通带，以包括高于和低于所述触觉反馈元件的谐振频率的频率。4.根据权利要求3所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，所述带宽扩展模块另外被配置成响应于所述触觉反馈元件的谐振频率的改变来适应所述有效通带。5.根据权利要求3或4所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，所述处理器另外包括处理器声换能器输入端，并且其中所述处理器被配置成响应于在经由声换能器接收到的信号中检测到在所述触觉反馈元件的所述有效通带以外的频率分量来更改所述输入信号，所述声换能器耦合到所述处理器声换能器输入端。6.根据权利要求5所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，另外包括失真检测器，所述失真检测器具有用于从触觉反馈元件放大器接收信号的第一输入端、用于从声换能器接收信号的第二输入端，以及耦合到所述处理器声换能器输入端的输出端，并且其中所述失真检测器可操作以根据声换能器信号和所述触觉反馈元件放大器信号之间的差值来产生输出信号。7.根据任一前述权利要求所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，另外包括电压-电流传感器，所述电压-电流传感器具有耦合到所述控制状态模块的输出端和用于感测来自触觉反馈元件放大器输出端的电压和/或电流的输入端，并且其中所述控制状态模块被配置成根据所述所感测的电压和/或电流来确定所述至少一个操作状态参数的值。8.根据任一前述权利要求所述的触觉反馈元件控制器，其特征在于，所述至少一个操作状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·马库斯，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL