电阻-电感-电容传感器的片上谐振检测和传递函数映射制造技术

技术编号:25478697 阅读:8 留言:0更新日期:2020-09-01 23:00
一种系统可以包括:电阻‑电感‑电容传感器;驱动器,其被配置为在驱动频率下以驱动信号驱动电阻‑电感‑电容传感器;以及测量电路,其被通信地耦合到电阻‑电感‑电容传感器,并且被配置为在测量电路的校准阶段期间,测量与电阻‑电感‑电容传感器相关联的相位和幅度信息,并基于该相位和幅度信息,确定电阻‑电感‑电容传感器的谐振频率和电阻‑电感‑电容传感器的传递函数中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
电阻-电感-电容传感器的片上谐振检测和传递函数映射相关申请本公开要求于2019年2月26日提交的美国临时专利申请序列号62/810,696以及2019年6月27日提交的美国专利申请序列号16/455,437的优先权,上述专利申请的全部内容通过引用并入本文。本公开涉及2019年2月4日提交的美国临时专利申请序列号16/267,079、2018年3月29日提交的美国临时专利申请序列号62/649,857、2018年8月22日提交的美国临时专利申请序列号62/721,134和2018年10月2日提交的美国临时专利申请序列号62/740,029,这些专利申请的全部内容都通过引用并入本文。
本公开总体上涉及具有用户界面的电子装置(例如,移动装置、游戏控制器、仪表板等),并且更具体地涉及在用于移动装置和/或其它合适应用中替换机械按键的电阻-电感-电容传感器的谐振相位感测系统。
技术介绍
许多传统的移动装置(例如,移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)包括机械按键,以允许在移动装置的用户与移动装置本身之间进行交互。然而,此类机械按键容易老化、磨损和撕裂,这可能会缩短移动装置的使用寿命和/或如果发生故障可能需要大量修理。而且,机械按键的存在可能使制造防水的移动装置变得困难。因此,移动装置制造商越来越多地希望为移动装置配备虚拟按键,该虚拟按键充当人机界面,从而允许在移动装置的用户与移动装置本身之间进行交互。同样地,移动装置制造商越来越希望为移动装置配备其它虚拟界面区域(例如,虚拟滑块,除触摸屏之外的移动装置主体的界面区域等)。理想地,为了获得最佳的用户体验,此类虚拟界面区域应在用户的视觉和感觉上就像是存在机械按键或其它机械界面而不是虚拟按键或虚拟界面区域一样。当前,线性谐振致动器(linearresonantactuators,LRAs)和其它振动致动器(例如,旋转致动器、振动马达等)越来越多地用于移动装置中,以响应于用户与此类装置的人机界面的交互而生成振动反馈。通常,传感器(传统上是力或压力传感器)检测用户与装置的交互(例如,手指在装置的虚拟按键上的按下),并且响应于此,线性谐振致动器可以振动以向用户提供反馈。例如,线性谐振致动器可以响应于用户与人机界面的交互而振动,以向用户模仿机械按键点击的感觉。然而,工业上需要传感器来检测用户与人机界面的交互,其中此类传感器提供可接受水平的传感器灵敏度、功耗和大小。可以用来检测用户与人机界面的交互的一种类型的传感器是电阻-电感-电容传感器。电阻-电感-电容传感器的特性(例如,谐振频率、传递函数)可能由于制造差异、温度漂移、部件老化、机械结构变化、电磁干扰的存在和/或其它原因而变化。因此,为了确保使用电阻-电感-电容传感器进行准确和精确的测量,出于校准、确定品质因数和/或降低噪声的目的,可能需要测量和/或检测此类特性。
技术实现思路
根据本公开的教导,可以减少或消除与确定电阻-电感-电容传感器中的特性相关联的缺点和问题。根据本公开的实施例,一种系统可以包括:电阻-电感-电容传感器;驱动器,其被配置为在驱动频率下以驱动信号驱动电阻-电感-电容传感器;以及测量电路,其被通信地耦合到电阻-电感-电容传感器,并且被配置为在测量电路的校准阶段期间,测量与电阻-电感-电容传感器相关联的相位和幅度信息,并基于该相位和幅度信息,确定电阻-电感-电容传感器的谐振频率和电阻-电感-电容传感器的传递函数中的至少一个。根据本公开的这些和其它实施例,一种方法可以包括在校准阶段期间测量与在驱动频率下由驱动信号驱动的电阻-电感-电容传感器相关联的相位和幅度信息,并且在校准阶段期间并基于该相位和幅度信息,确定电阻-电感-电容传感器的谐振频率和电阻-电感-电容传感器的传递函数中的至少一个。根据本公开的实施例,主机装置可以包括外壳和与该外壳集成的谐振相位感测系统。谐振相位感测系统可以包括:电阻-电感-电容传感器;驱动器,其被配置为在驱动频率下以驱动信号驱动电阻-电感-电容传感器;以及测量电路,其被通信地耦合到电阻-电感-电容传感器,并且被配置为在测量电路的校准阶段期间,测量与电阻-电感-电容传感器相关联的相位和幅度信息,并基于该相位和幅度信息,确定电阻-电感-电容传感器的谐振频率和电阻-电感-电容传感器的传递函数中的至少一个。根据本文包括的附图、描述和权利要求,本公开的技术优点对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的要素、特征和组合来达到和实现。应当理解,前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和解释性的,并且不限制本公开中阐述的权利要求。附图说明通过参考以下结合附图的描述,可以获得对本专利技术实施例及其优点的更完整的理解,其中相同的附图标记表示相同的特征,并且在附图中:图1示出了根据本公开的实施例的示例移动装置的所选部件的框图;图2示出了根据本公开的实施例的与电感线圈间隔一定距离的机械构件;图3示出了根据本公开的实施例的可以在电感感测系统中使用的机械构件和电感线圈的模型的所选部件;图4示出了根据本公开的实施例的示例谐振相位感测系统的所选部件的图示;图5示出了根据本公开的实施例的用于执行电阻-电感-电容器传感器的片上内置自测试的示例方法的流程图;以及图6示出了根据本公开的实施例的示例图表,其描绘了在电阻-电感-电容器传感器的片上内置自测试期间获得的电阻-电感-电容传感器的输出幅度和相位。具体实施方式图1示出了根据本公开的实施例的示例移动装置102的所选部件的框图。如图1所示,移动装置102可以包括外壳101、控制器103、存储器104、机械构件105、麦克风106、线性谐振致动器107、无线电发射器/接收器108、扬声器110和谐振相位感测系统112。外壳101可以包括任何合适的外壳、壳体或用于容纳移动装置102的各种部件的其它外壳。外壳101可以由塑料、金属和/或任何其它合适的材料构造。另外,外壳101可以被适配(例如,确定大小和形状),使得移动装置102容易地在移动装置102的用户的人身上运输。因此,移动装置102可以包括但不限于智能电话、平板计算装置、手持计算装置、个人数字助理、笔记本计算机、视频游戏控制器或任何其它可以容易地在移动装置102的用户的人身上运输的装置。控制器103可以容纳在外壳101内,并且可以包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、装置或设备,并且可以包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,DSP)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit,ASIC)或被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其它数字或模拟电路系统。在一些实施例中,控制器103可以解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器104和/或控制器103可访问的其它计算机可读介质中的数据。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种系统,包括:/n电阻-电感-电容传感器;/n驱动器,其被配置为在驱动频率下以驱动信号驱动所述电阻-电感-电容传感器;以及/n测量电路,其被通信地耦合到所述电阻-电感-电容传感器,并且被配置为在所述测量电路的校准阶段期间:/n测量与所述电阻-电感-电容传感器相关联的相位和幅度信息;以及/n基于所述相位和幅度信息,确定所述电阻-电感-电容传感器的谐振频率和所述电阻-电感-电容传感器的传递函数中的至少一个。/n

【技术特征摘要】
20190226 US 62/810696;20190627 US 16/4554371.一种系统,包括:
电阻-电感-电容传感器;
驱动器,其被配置为在驱动频率下以驱动信号驱动所述电阻-电感-电容传感器;以及
测量电路,其被通信地耦合到所述电阻-电感-电容传感器,并且被配置为在所述测量电路的校准阶段期间:
测量与所述电阻-电感-电容传感器相关联的相位和幅度信息;以及
基于所述相位和幅度信息,确定所述电阻-电感-电容传感器的谐振频率和所述电阻-电感-电容传感器的传递函数中的至少一个。


2.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路还被配置为在所述校准阶段期间,使用所述电阻-电感-电容传感器的所述谐振频率和所述电阻-电感-电容传感器的所述传递函数中的至少一个监控所述电阻-电感-电容传感器的健康状况。


3.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路还被配置为在所述校准阶段期间,使用所述电阻-电感-电容传感器的所述谐振频率和所述电阻-电感-电容传感器的所述传递函数中的至少一个作为修改所述系统的一个或多个操作参数的基础。


4.根据权利要求3所述的系统,其中所述一个或多个操作参数包括所述驱动频率。


5.根据权利要求3所述的系统,其中所述一个或多个操作参数包括所述谐振频率。


6.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路还被配置为在所述校准阶段期间,从所述相位和幅度信息中确定以下中的至少一项:
所述电阻-电感-电容传感器的相位对于频率的斜率;
所述电阻-电感-电容传感器的品质因数;
所述电阻-电感-电容传感器的相位对于频率曲线;
所述电阻-电感-电容传感器的幅度对于频率曲线;
所述电阻-电感-电容传感器的初级和次级谐振;
所述电阻-电感-电容传感器的最大幅度和发生最大幅度的频率;以及
所述电阻-电感-电容传感器的交流阻抗对于频率曲线。


7.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路还被配置为在所述校准阶段期间,在所述驱动信号的多个频率下测量所述相位和幅度信息。


8.根据权利要求7所述的系统,其中所述测量电路还被配置为在所述校准阶段期间,在所述驱动信号的多个幅度下测量所述相位和幅度信息。


9.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路还被配置为在所述校准阶段期间,在从所述测量电路绕过所述电阻-电感-电容传感器的同时,在所述驱动信号的多个频率下测量所述相位和幅度信息。


10.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路被配置为响应于进入所述校准阶段的事件的发生而启动所述校准阶段。


11.根据权利要求10所述的系统,其中所述事件包括以下中的至少一个:
检测到与所述电阻-电感-电容传感器相关联的错误;
在预期范围之外检测到所述电阻-电感-电容传感器的测量值;
经过周期性的持续时间;
由所述电阻-电感-电容传感器进行的测量在所述校准阶段之外发生;
电阻-电感-电容传感器外部的一个或多个传感器的测量数据在相应的预期范围之外;以及
进入所述校准阶段的命令。


12.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路响应于对所述相位和幅度信息的测量,引起对响应于所述电阻-电感-电容传感器的品质因数、相位斜率或所述传递函数的一个或多个参数在相应的预期范围之外的错误的声明。


13.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路响应于对所述相位和幅度信息的测量,引起对所述系统的一个或多个参数的修改,以减小在所述电阻-电感-电容传感器的次级谐振处或附近发生的噪声。


14.根据权利要求1所述的系统,其中所述测量电路被配置为在所述测量电路的测量阶段期间:
测量与所述电阻-电感-电容传感器相关联的相位信息;以及
基于所述相位信息,确定机械构件相对于所述电阻-电感-电容传感器的位移,其中所述机械构件的所述位移引起所述电阻-电感-电容传感器的阻抗变化。


15.一种方法,包括:
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【专利技术属性】
技术研发人员:塔甲斯维·德斯思德哈斯·马路马修·比尔兹沃斯布鲁斯·E·杜尔威尔迈克尔·A·考斯特
申请(专利权)人:思睿逻辑国际半导体有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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