基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置及其控制方法，包括:电源电路、控制电路、n个电机驱动电路、触摸屏、n个振动电机；n为大于1的自然数电源电路分别给控制电路、电机驱动电路、触摸屏供电，控制电路分别连接电机驱动电路和触摸屏，振动电机放置在触摸屏背面，并与电机驱动电路对应连接。本发明专利技术结构简单，操作方便，利用多个振动电机在触摸屏背部的震动叠加，控制触摸屏振动，能够获得多样的振动方式，根据不同的指端运动方式，获得真实的触感。

Haptic feedback device based on Touch Screen multi-point vibration mode and its control method

The invention discloses a tactile feedback device based on multi-point vibration mode of touch screen and a control method thereof, which comprises a power supply circuit, a control circuit, n motor driving circuits, a touch screen and N vibration motors; a natural number power supply circuit with n greater than 1 supplies power to the control circuit, a motor driving circuit and a touch screen respectively, and a control circuit. The vibration motor is placed on the back of the touch screen and connected with the motor driving circuit. The invention has the advantages of simple structure and convenient operation. By using the vibration superposition of multiple vibration motors on the back of the touch screen to control the vibration of the touch screen, various vibration modes can be obtained, and real touch can be obtained according to different fingertip movement modes.

【技术实现步骤摘要】
基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置及其控制方法
本专利技术涉及触觉反馈技术，尤其涉及一种基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置及其控制方法。
技术介绍
目前,虚拟现实和增强现实的场景重建主要围绕人的视觉和听觉感官展开,缺乏更高维度上的信息反馈和交互。随着多人交互、人机交互等技术的发展,对触觉感知的需求与日俱增。触觉反馈技术为虚拟对象与人之间的力学相互作用搭建了一座桥梁,能够使人与虚拟环境的交互更加自然。在我们的日常生活中，触觉反馈广泛应用于手机、平板、照相机等触屏，为我们带来全新的用户使用体验和乐趣。触觉反馈的重要性不仅仅体现为它令触摸屏的使用更加简单并充满乐趣，还因为它能增加全新的功能。通过为用户提供反馈让他们感知与器件操作有关的信息，从而使用户能够更好地控制和改进对与信息安全息息相关的应用的使用。振动刺激再现触觉感知是目前模拟触觉感知最为常见和普遍再现模式，目前,虚拟现实的触觉反馈技术还处于触觉感知里的振动反馈阶段,对其他触觉类型的感知还停留在实验室的原型机阶段,触觉反馈技术方面的参数、标准尚未成熟,还没有成熟的消费级产品。一般触摸反馈装置采用单个振动电机，触摸感的种类不丰富。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置及其控制方法方法，可以克服现有技术触感种类不丰富、只有单个振动电机等问题。技术方案：基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置，包括电源电路、控制电路、n个电机驱动电路、触摸屏、n个振动电机，n为大于1的自然数；所述电源电路分别给控制电路、电机驱动电路、触摸屏供电，所述控制电路分别连接电机驱动电路和触摸屏，所述振动电机放置在触摸屏背面，并与电机驱动电路对应连接；装置通电后，控制电路控制电机驱动电路工作且控制显示屏显示，电机驱动电路驱动振动电机工作从而使触摸屏振动。进一步的，所述电机驱动电路采用DRV2603芯片，该芯片的9号管脚和6号管脚连接振动电机的正负极。进一笔的，所述触摸屏为10寸，所述触摸屏通过一个MAX3232芯片与控制电路连接，触摸屏接收信号与发送信号的管脚与MAX3232芯片的14号、15号管脚连接。进一步的，所述控制电路采用STM32F103芯片，与触摸屏之间的通讯方式采用232串口通讯。进一步的，所述振动电机粘贴在触摸屏的背面。如上所述的基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置的控制方法：通过改变振动电机的数量和在触摸屏背后的位置来得到不同的触感。如上所述的基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置的控制方法：通过改变位移，速度和加速度来改变振动的幅度，从而得到不同的触感，电机振动的加速度，速度和位移满足以下关系：v(t)＝d'(t)a(t)＝d”(t)d(t)＝∫v(t)dt其中d(t)为振动位移，v(t)为振动速度，a(t)为振动加速度；假设瞬时位移为d(t)＝DMcos(2πft)，则：v(t)＝d'(t)＝-2πfDMsin(2πft)＝2πfDMcos(2πft+π/2)＝VMcos(2πft+π/2)a(t)＝d”(t)＝v'(t)＝-2πfVMcos(2πft+π)＝(2πf)2DMcos(2πft+π)＝AMcos(2πft+π)得到：VM＝(1/2πf)AM(1)DM＝(1/2πf)2AM(2)其中DM,VM,AM分别为瞬时振动的位移，速度，加速度的最大值，根据式(1)和(2)可以看出在高频范围内，振动位移、速度与加速成正比，所以加速越大振动触感越强；本专利技术的电机正常工作下振动频率为2KHZ，属于高频范围，所以振动以加速度为参数，可以通过调节PWM波的占空比，来控制驱动电压，从而达到控制加速度的大小。有益效果：本专利技术结构简单制作成本低，利用多个振动器在触摸屏背部的振动叠加，控制触摸屏振动，并且可以更具需求改变振动方式，能够获得真实的触感。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图2为本专利技术的触摸屏与振动电机的粘贴位置示意图，图3是本专利技术的电源电路，图4是本专利技术的控制电路，图5是本专利技术的第一电机驱动电路，图6是本专利技术的第二电机驱动电路，图7是本专利技术的第三电机驱动电路，图8是本专利技术的第四电机驱动电路，图9是本专利技术的第五电机驱动电路，图10是本专利技术的触摸屏连接图。附图标记说明：图中1.触摸屏；2、3、4、5、6.振动电机。具体实施方式构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。如图1-2所示，电源电路连接控制电路、电机驱动电路和触摸屏，控制电路与电机驱动电路和触摸屏连接，电机驱动电路连接振动电机，振动电机2，3，4，5，6分别粘贴在触摸屏1的各个位置。如图3所示，电源电路采用AMS1117芯片，电源电路的输入回路外接+5v直流电源，+5V直流电源并联一个有极性的电容C14，C4与电容C13并联，C13一端的管脚连接AMS1117芯片的3号管脚，另一端接地；AMS1117芯片的2号管脚与有极性电容C16的正极连接，C16的负极与AMS1117芯片的1号管脚连接，AMS1117芯片的1号管脚接地，C16与电容C15并联，C15连接电阻R9的一端，电阻R9的另外一端与发光二极管D3的正极连接，电容C15的另外一端连接发光二极管的负极并接地。电路中所有3.3V和5V电压均由电源电路提供。如图4所示，控制电路采用STM32F103芯片，STM32F103芯片的6号脚连接二极管D2的负极，D2的正极连接电源的正极，电源的负极接地，D2的正极同时连接二极管D1的负极，D1的正极连接电容C17，电容C17另外一端接地，在电容C17上并联C18、C19、C20、C21。STM32F103芯片的8号和9号管脚之间连接一个晶体振荡器Y1，晶体振荡器Y1的一端与电容C8连接，晶体振荡器Y1另外一端与电容C9连接，电容C8与电容C9接地；STM32F103芯片的12，13号管脚之间连接晶体振荡器Y2，Y2的一端与电容C10连接，另外一端连接电容C11，电容C10和C11接地；STM32F103芯片的10号管脚接地，11号管脚连接电阻R8，电阻R8与电容C12串联，电容C12的另外一端接地，STM32F103芯片的14号管脚连接在电阻R8与电容C12之间；STM32F103芯片的19、20、27、49、74、99号管脚均接地，STM32F103芯片的28、50、75、100号管脚接3.3V电压。电机驱动电路采用DRV2603芯片，本实施列采用5个振动电机，所以使用5个DRV2603芯片，如图5所示，第一DRV2603芯片U1的1、2、3号管脚与控制电路的STM32F103芯片60、59、58号管脚连接，第一DRV2603芯片的5、10号管脚接地，第一DRV2603芯片的7号管脚连接+5V电源，并与去耦电容C1连接，C1另外一端接地，第一DRV2603芯片的8号管脚接地；第一DRV2603芯片的9号管脚连接第一振动电机的正极，6号管脚连接第一振动电机的负极。如图6所示，第二DRV2603芯片U2的1、2、3号管脚连接控制电路的STM32F103芯片的57、56、55号管脚，第二DRV2603芯片的5、10号管脚接地，第二DRV2603芯片的7号管脚连接+5V电源，并与去耦电容C2连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置，其特征在于:包括电源电路、控制电路、n个电机驱动电路、触摸屏、n个振动电机，n为大于1的自然数；所述电源电路分别给控制电路、电机驱动电路、触摸屏供电，所述控制电路分别连接电机驱动电路和触摸屏，所述振动电机放置在触摸屏背面，并与电机驱动电路对应连接；装置通电后，控制电路控制电机驱动电路工作且控制显示屏显示，电机驱动电路驱动振动电机工作从而使触摸屏振动。

【技术特征摘要】
1.基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置，其特征在于:包括电源电路、控制电路、n个电机驱动电路、触摸屏、n个振动电机，n为大于1的自然数；所述电源电路分别给控制电路、电机驱动电路、触摸屏供电，所述控制电路分别连接电机驱动电路和触摸屏，所述振动电机放置在触摸屏背面，并与电机驱动电路对应连接；装置通电后，控制电路控制电机驱动电路工作且控制显示屏显示，电机驱动电路驱动振动电机工作从而使触摸屏振动。2.如权利要求1所述的基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置，其特征在于：所述电机驱动电路采用DRV2603芯片，该芯片的9号管脚和6号管脚连接振动电机的正负极。3.如权利要求1所述的基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置，其特征在于：所述触摸屏为10寸，所述触摸屏通过一个MAX3232芯片与控制电路连接，触摸屏接收信号与发送信号的管脚与MAX3232芯片的14号、15号管脚连接。4.如权利要求1所述的基于触摸屏多点振动模式的触觉反馈装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭，陆威，解天祺，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32