一种获取线性谐振制动器的电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种获取线性谐振制动器输出量的电路。该电路包括：第一电阻、第一电感、电容、第二电感和第二电阻；电容、第二电感和所述第二电阻相互并联形成并联谐振电路；第一电阻的一端连接输入源的正极端，第一电感的一端连接输入源的负极端，并联谐振电路的两端分别串联连接在第一电阻的另一端和第一电感的另一端之间；第一、第二电阻的电阻值，第一、第二电感的电感值以及电容值由线性谐振制动器的电学参数和运动学参数确定。本实用新型专利技术通过利用无源电器件建立获取线性谐振制动器输出量的电路，在项目的开发和调试过程中，利用所建立的电路替换直接使用物理制动器的方案，从而可以提高效率，避免对对物理制动器的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种获取线性谐振制动器的电路
本技术涉及触觉反馈
，特别涉及一种获取线性谐振制动器的电路。
技术介绍
针对人们听觉、视觉的音视频技术在过去的几十年得到充分的发展和应用。近几年，工业界开始将目光转向其它感官通道，针对触觉的力反馈、振动技术开始被开发，触觉反馈技术逐渐在消费电子、家电、工业中得到应用。从早期的寻呼机振动提示，到近期的手机、穿戴设备触控技术，基于触觉相关技术已经成为人机交互技术中的重要组成部分。触觉反馈系统中产生振动的部件是制动器(俗称马达)，制动器的振动传递给所在设备，然后传导到用户肢体、躯体的皮肤，产生振动触觉。现有方案，大多直接使用物理的制动器，进行驱动和控制算法的开发和调试。现有技术方法不但效率低，而且制动器的性能会有损耗甚至有损坏的风险。
技术实现思路
本技术提供了一种获取线性谐振制动器输出量的电路，以解决现有技术直接利用物理的制动器进行项目的开发和调试时，效率低、易损耗或损坏制动器性能的问题。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一方面，技术实施例提供了一种获取线性谐振制动器输出量的电路，该电路包括：第一电阻、第一电感、电容、第二电感和第二电阻；电容、第二电感和第二电阻相互并联形成并联谐振电路；第一电阻的一端连接输入源的正极端，第一电感的一端连接输入源的负极端，并联谐振电路的两端分别串联连接在第一电阻的另一端和第一电感的另一端之间；第一电阻和第二电阻的电阻值，第一电感和第二电感的电感值以及电容值由线性谐振制动器的电学参数和运动学参数确定。另一方面，技术实施例提供了一种获取线性谐振制动器输出量的电路，该电路包括：第一电阻、第一电感、电容、第二电感和第二电阻；电容、第二电感和第二电阻相互串联形成串联谐振电路；第一电阻的一端连接输入源的正极端，第一电感的一端连接输入源的负极端，第一电阻的另一端连接耦合器的第一输入端，第一电感的另一端连接耦合器的第二输入端；串联谐振电路的两端分别连接在耦合器的第一输出端和第二输出端之间；第一电阻和第二电阻的电阻值，第一电感和第二电感的电感值以及电容值由线性谐振制动器的电学参数和运动学参数确定。本技术实施例的有益效果是：一方面，本技术利用无源电器件建立模拟线性谐振制动器电路模型，在项目的开发和调试过程中，可用本方案替换直接使用物理制动器的方案，达到提高工作效率，避免对物理制动器的依赖，能够解决现有技术中易于损坏制动器、易于受到外界环境干扰、效率低的问题；另一方面，本技术依据线性谐振制动器的工作原理对其合理地建立模型，基于高效、简洁的电路模型进行制动器工作过程的仿真，能有效地缩短制动器的驱动和控制系统的研发周期、也能模拟触觉振动效果等；并且，电路模型还可以用于线性谐振制动器的设计阶段，在制造物理模型前预测其性能。在触觉反馈系统的设计和开发过程中，本技术具有重要的实际意义。附图说明图1为本技术一个实施例提供的获取线性谐振制动器输出量的电路结构图；图2为图1中电路的变形结构示意图；图3a为本技术另一个实施例提供的一种驱动信号的示意图；图3b为本技术另一个实施例提供的在图3a驱动信号的激励下，相应测量点输出线性谐振制动器负载电流的示意图；图3c为本技术另一个实施例提供的在图3a驱动信号的激励下，相应测量点输出线性谐振制动器反电动势电压的示意图；图3d为本技术另一个实施例提供的在图3a驱动信号的激励下，相应测量点输出线性谐振制动器振子加速度的示意图；图4为本技术另一个实施例提供的获取线性谐振制动器输出量的电路结构图；图5为图4中电路的变形结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。触觉反馈系统中的制动器(actuator)是执行控制指令、将驱动信号转换为物理振动的关键部分。制动器通常包括偏心旋转质量制动器(ERM)和线性谐振制动器(LRA)两种，本专利以线性谐振制动器为例来进行说明。线性谐振制动器的工作原理为:交变的电信号施加在线性谐振制动器的导电线圈上，从而在磁场中产生交变的力，驱动线性谐振制动器里面的可移动质量块(或简称振子)沿直线进行往返运动。基于上述线性谐振制动器的工作原理可知，线性谐振制动器是一种电磁机械系统，由于线性谐振制动器包括导电线圈，因此线性谐振制动器本身就有电阻属性和电感属性，且线性谐振制动器的谐振部分是由质量块和弹簧组成的机械结构，因此可以用电阻-电感-电容谐振电路(即RLC谐振电路)来描述。基于此，为了在触觉反馈系统的研发阶段前期减少对物理制动器的依赖，提高研发效率，降低研发成本，本技术一个实施例提供了一种获取线性谐振制动器输出量的电路。图1为本技术一个实施例提供的获取线性谐振制动器输出量的电路结构图，该电路包括：第一电阻Rs、第一电感Ls、电容Cp、第二电感Lp和第二电阻Rp；电容Cp、第二电感Lp和第二电阻Rp相互并联形成并联谐振电路；第一电阻Rs的一端连接输入源的正极端，第一电感Ls的一端连接输入源的负极端，并联谐振电路的两端分别串联连接在第一电阻Rs的另一端和第一电感Ls的另一端之间。其中，第一电阻Rs和第二电阻Rp的电阻值，第一电感Ls和第二电感Lp的电感值以及电容值Cp由线性谐振制动器的电学参数和运动学参数确定；输入源可以为电压源或电流源，输入源的驱动信号可以根据需要进行选择，例如可选择短时脉冲信号、一个或多个周期的方波、正弦波、脉宽调制(PWM)信号等。由于线性谐振制动器振子振动过程中，振子受到三种力的作用，分别为根据振子加速度与振子质量的乘积计算得到的牛顿力、根据振子振动过程中所受摩擦系数与振子速度的乘积计算得到阻碍力，以及根据振子弹性系数与振子位移的乘积计算得到的弹力，这三种力的合力即为振子合力。在利用图1中的电路模拟线性谐振制动器时，可以用电路中并联的RLC谐振电路模拟振子的振动过程，由于RLC谐振电路的总电流分别为流经第二电阻Rp的电流、第二电感Lp的电流和电容Cp的电流的和。那么在设计过程中，可以将振子合力与RLC谐振电路的总电流建立对应关系，对于振子振动过程中形成的振子加速度、振子速度和振子位移，以振子速度为基准值，通过对振子速度进行微分运算即可得到振子加速度，通过对振子速度进行积分运算即可得到振子位移；而在RLC谐振电路中，通过对作用在第二电阻Rp上的电压进行除法运算即可得流经第二电阻Rp的电流值，通过对作用在第二电感Lp上的电压进行积分运算即可得到流经第二电感Lp的电流值，通过对作用在电容Cp上的电压进行微分运算即可得到流经电容Cp的电流值，通过分析可以将涉及微分运算的振子加速度与RLC谐振电路中流经电容Cp的电流建立对应关系，将涉及积分运算的振子位移与RLC谐振电路中流经第二电感Lp的电流建立对应关系，将不涉及积分运算也不涉及微分运算的振子速度与RLC谐振电路中流经第二电阻Rp的电流建立对应关系。基于此，在利用第一电阻Rs、第一电感Ls、电容Cp、第二电感Lp和第二电阻Rp建立图1所述的电路后，即可确定各个无源电器件的参数值。其中，第一电阻值Rs的电阻值和第一电感值Ls的电感值分别为线性谐振制动器导电线圈的电阻值和电感值；第二电阻Rp的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取线性谐振制动器输出量的电路，其中，所述电路包括：第一电阻、第一电感、电容、第二电感和第二电阻；所述电容、所述第二电感和所述第二电阻相互并联形成并联谐振电路；所述第一电阻的一端连接输入源的正极端，所述第一电感的一端连接输入源的负极端，所述并联谐振电路的两端分别串联连接在所述第一电阻的另一端和所述第一电感的另一端之间；第一电阻和第二电阻的电阻值，第一电感和第二电感的电感值以及电容值由线性谐振制动器的电学参数和运动学参数确定。

【技术特征摘要】
1.一种获取线性谐振制动器输出量的电路，其中，所述电路包括：第一电阻、第一电感、电容、第二电感和第二电阻；所述电容、所述第二电感和所述第二电阻相互并联形成并联谐振电路；所述第一电阻的一端连接输入源的正极端，所述第一电感的一端连接输入源的负极端，所述并联谐振电路的两端分别串联连接在所述第一电阻的另一端和所述第一电感的另一端之间；第一电阻和第二电阻的电阻值，第一电感和第二电感的电感值以及电容值由线性谐振制动器的电学参数和运动学参数确定。2.如权利要求1所述的电路，其中，所述第一电阻的电阻值和所述第一电感的电感值分别为所述线性谐振制动器导电线圈的电阻值和电感值；所述第二电阻的电阻值、所述电容值和所述第二电感的电感值由所述线性谐振制动器导电线圈的电阻值和电感值及其工作电流、工作电压，以及所述线性谐振制动器振子的谐振频率和频率带宽计算得到。3.如权利要求1所述的电路，其中，所述电路还包括：与所述第一电阻的一端或所述第一电感的一端相连接的第一电流传感器；和/或，与所述第二电阻连接第一电感的一端相连接的第二电流传感器；和/或，与所述第二电感连接第一电感的一端相连接的第三电流传感器；和/或，与所述电容连接第一电感的一端相连接的第四电流传感器；和/或，与所述电容并联的电压传感器。4.如权利要求3所述的电路，其中，所述电路还包括：与所述第一电流传感器相连接的第一转换器；和/或，与所述第二电流传感器相连接的第二转换器；和/或，与所述第三电流传感器相连接的第三转换器；和/或，与所述第四电流传感器相连接的第四转换器。5.如权利要求4所述的电路，其中，所述第一转换器的转换系数为所述线性谐振制动器的电磁参数Km；所述第二转换器的转换系数由所述线性谐振制动器的电磁参数Km和所述第二电阻的电阻值计算得到；所述第三转换器的转换系数由所述线性谐振制动器的电磁参数Km和所述第二电感的电感值计算得到；所述第四转换器的转换系数由所述线性谐振制动器的电磁参数Km和所述电容的电容值计算得到。6.一种获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇强，吴立德，李波，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37