用于驱动换能器的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:26227596 阅读:9 留言:0更新日期:2020-11-04 11:08
根据本文所描述的实施方案,提供了用于向换能器提供驱动信号的方法和装置,其中驱动信号由放大器输出。一种方法,包括:接收对驱动信号的电压和电流的指示;基于所述换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对所述换能器的估计电气响应进行估计,所述估计电气响应代表换能器中质量的移动;将所述估计电气响应与一个期望电气响应进行比较;以及,基于所述比较来控制所述驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动换能器的方法和装置
本文所描述的实施方案涉及用于驱动换能器特别是触觉换能器的方法和装置,使得可以补偿换能器的加速时间和/或减速时间。
技术介绍
线性共振致动器(LRA)是可用于刺激人体的振动触觉感测系统从而以编程方式引发触觉的设备。人类触觉系统对100Hz至400Hz范围内频率的振动特别敏感。LRA可用于通过受控的振动直接地刺激触觉系统。这些振动可以通过由一个弹簧或一组弹簧保持对小质量施加机电力来实现。可以通过向LRA施加输入电压(通常是振荡的输入电压)来引发机电力,这会使LRA的内部质量移动。LRA可被设计为具有150Hz至200Hz范围内的共振频率(F0)。在大多数情况下,此共振特性意味着相对大的加速上升时间。如图1a和图1b中所例示的,在LRA质量开始运动之后,移除输入电压可能不会使质量的运动立即停止。代替的是,质量可能继续振荡且缓慢衰减。图1a例示了触觉换能器中的示例电压输入。图1b例示了触觉换能器对图1a中所例示的电压信号的相应响应。如可以看到的,2V电压输入在时间0s开始,但是触觉换能器直至时间0.05s才能达到最大加速度。此外,当2V输入在时间0.175s处被移除时,触觉换能器的加速度开始衰减,但是直至至少0.3s才达到零。触觉应用可以寻求以接近共振频率驱动触觉换能器,从而获得每单位输入功率的最高振动幅度(即,加速度)。通过以共振频率驱动触觉换能器,应用可以节省能量消耗,或者可以引起用户的更强烈的振动刺激。此外,在不包括接近共振致动的其他应用中,触觉换能器的共振频率仍可能约束触觉换能器的响应的上升时间和停止时间。因此,可能有益的是,控制触觉换能器加速和减速所花费的时间。
技术实现思路
根据本文所描述的实施方案,提供了一种用于向换能器提供驱动信号的方法,其中所述驱动信号由放大器输出。所述方法包括:接收对驱动信号的电压和电流的指示;基于所述换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对换能器的估计电气响应(estimatedelectricalresponse)进行估计,所述估计电气响应代表换能器中质量的移动;将所述估计电气响应与一个期望电气响应进行比较;以及,基于所述比较来控制驱动信号。根据一些实施方案,提供了一种控制器,该控制器用于控制至换能器的驱动信号,其中所述驱动信号由所述放大器输出。所述控制器包括估计块,所述估计块被配置为:接收对驱动信号的电压和电流的指示;以及,基于换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对换能器的估计电气响应进行估计,所述估计电气响应代表换能器中质量的移动。所述控制器还包括比较块,所述比较块被配置为将所述估计电气响应与一个期望电气响应进行比较;其中所述控制器被配置为基于所述比较来控制驱动信号。根据一些实施方案,提供了一种电子装置。所述电子装置包括触觉换能器以及集成电路。所述集成电路包括:放大器,所述放大器被配置为向触觉换能器输出驱动信号;以及,控制器,包括:估计块,所述估计块被配置为接收对驱动信号的电压和电流的指示,以及基于换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对换能器的估计电气响应进行估计,所述估计电气响应代表换能器中质量的移动;比较块,被配置为将所述估计电气响应与一个期望电气响应进行比较;其中所述控制器被配置为基于所述比较来控制驱动信号。附图说明为了更好地理解本公开内容的实施方案,且为了示出可以如何有效地实施本本公开内容,现在将仅通过实施例的方式参考附图,在附图中:图1a例示了触觉换能器中的示例输入电压;图1b例示了根据现有技术的触觉换能器对图1a中所例示的电压信号的相应响应;图2例示了被建模为线性系统的线性共振致动器(LRA)的实施例;图3例示了被建模为纯电气系统的线性共振致动器(LRA)的实施例;图4例示了根据一些实施方案的用于向触觉换能器401提供驱动电压VD的控制器400的实施例;图5a是例示触觉换能器中的期望电气响应的实施例的图表;图5b是例示用于驱动触觉换能器的驱动信号的实施例的图表;图5c是例示触觉换能器中的实际电气响应的实施例的图表;图5d是例示根据一些实施方案的用于驱动触觉换能器的受控驱动信号的实施例的图表;图6是例示根据一些实施方案的用于向换能器提供驱动信号的方法的流程图。具体实施方式下文的描述阐述了根据本公开内容的示例实施方案。其他的示例实施方案和实施方式对于本领域普通技术人员来说将是明显的。此外,本领域普通技术人员将认识到,可以应用多种等同技术代替下文所讨论的实施方案或者多种等同技术可以与下文所讨论的实施方案结合应用,且所有这样的等同物应被认为被本公开内容所包含。多种电子设备或智能设备可以具有换能器、扬声器或任何声学输出换能器,例如用于将合适的电气驱动信号转换为声学输出(例如,声压波或机械振动)的任何换能器。例如,许多电子设备可以包括一个或多个扬声器或扩音器,用于生成声音,例如,用于回放音频内容、语音通信和/或用于提供可听通知。这样的扬声器或扩音器可以包括电磁致动器(例如,音圈马达),该电磁致动器被机械地耦合至柔性隔膜(例如,常规的扬声器锥体),或者被机械地耦合至设备的表面(例如,移动设备的玻璃屏幕)。一些电子设备还可以包括能够生成超声波的声学输出换能器,从而例如在接近度检测类型的应用和/或机器对机器的通信中使用。许多电子设备可以附加地或替代地包括更专业化的声学输出换能器(例如,触觉换能器),所述声学输出换能器被定制以向用户生成振动,用于触觉控制反馈或通知。附加地或替代地,电子设备可以具有连接器(例如,插座),用于与附件装置的相应连接器进行可移除的配合连接,且电子设备可以被布置成向该连接器提供驱动信号,从而在连接附件装置时,驱动附件装置的上面所提及的一种或多种类型的换能器。因此,这样的电子设备将包括通过合适的驱动信号来驱动主机设备或所连接的附件的换能器的驱动电路。对于声学换能器或触觉换能器,驱动信号通常将是模拟时变电压信号,例如时变波形。图2例示了被建模为线性系统的线性共振致动器(LRA)的实施例。LRA是非线性部件,LRA的行为可能根据例如所施加的电压电平、操作温度和操作频率而不同。然而,在某些条件下,这些部件可以被建模为线性部件。在此实施例中,LRA被建模为具有电气元件和机械元件的三阶系统。替代地,LRA可以被建模为如图3中所例示的纯电路,其中并联连接的电阻器Res、电感器Les和电容器Ces代表LRA中的移动质量(movingmass)的运动的机械属性。可以为每一个体触觉换能器的Res、Ces和Les的值建模。例如,可以利用测试频率来确定具体触觉换能器的模型的每一参数(Le、Re、Res、Ces、Les)的值。应理解,图3中所例示的电气模型是一个示例电气模型,且在本文所描述的实施方案中,可以使用触觉换能器的其他类型的模型。电容器Ces两端的电压代表换能器中的反电动势电压VB。可以将此电压建模为与换本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于向换能器提供驱动信号的方法,其中通过放大器输出所述驱动信号,所述方法包括:/n接收对驱动信号的电压和电流的指示;/n基于所述换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对所述换能器的估计电气响应进行估计,所述估计电气响应代表换能器中质量的移动;/n将所述估计电气响应与一个期望电气响应进行比较;以及/n基于所述比较来控制所述驱动信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180322 US 62/646,563;20181203 US 16/207,3401.一种用于向换能器提供驱动信号的方法,其中通过放大器输出所述驱动信号,所述方法包括:
接收对驱动信号的电压和电流的指示;
基于所述换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对所述换能器的估计电气响应进行估计,所述估计电气响应代表换能器中质量的移动;
将所述估计电气响应与一个期望电气响应进行比较;以及
基于所述比较来控制所述驱动信号。


2.根据权利要求1所述的方法,其中对所述换能器的估计电气响应进行估计的步骤包括:
基于前一估计电气响应和状态方程来估计所述换能器的估计电气响应,其中状态方程基于换能器的电气模型。


3.根据权利要求2所述的方法,还包括:
首先基于被建模的电气响应与前一估计电气响应之间的比较来更新所述前一估计电气响应,其中
基于所述驱动信号的电压和电流以及所述换能器的电气模型来确定所述被建模的电气响应。


4.根据权利要求2所述的方法,其中所述状态方程包括卡尔曼滤波器状态方程、龙伯格状态方程和滑模观测器状态方程中的一个方程。


5.根据权利要求1所述的方法,其中所述估计电气响应包括对所述换能器中的反电动势电压的估计,其中所述换能器中的所述反电动势电压代表所述换能器中质量的速度。


6.根据权利要求5所述的方法,其中所述期望电气响应包括期望反电动势电压,所述期望反电动势电压代表换能器中质量的期望速度。


7.根据权利要求1所述的方法,其中所述估计电气响应包括对所述换能器中的电感器电流的估计,其中所述换能器中的所述电感器电流代表所述换能器中质量的偏移。


8.根据权利要求7所述的方法,其中所述期望电气响应包括代表所述换能器中质量的期望偏移的期望电感器电流。


9.根据权利要求1所述的方法,其中所述比较步骤包括:
从所述期望电气响应中减去所述估计电气响应,以提供误差信号。


10.根据权利要求9所述的方法,其中所述控制步骤包括:
通过对误差信号应用增益来确定所述驱动信号。


11.根据权利要求2所述的方法,其中所述状态方程包括用于应用至所述电气响应的前一估计的状态转变模型,其中所述状态转变模型包括对所述换能器的电气模型的内部参数的估计。


12.根据权利要求1所述的方法,其中所述驱动信号的电压和电流受到预定最大值的限制。


13.根据权利要求8所述的方法,其中所述期望电气响应受到预定最大电感器电流的限制。


14.一种用于控制至换能器的驱动信号的控制器,其中通过放大器输出所述驱动信号,所述控制器包括:
估计块,所述估计块被配置为:
接收对所述驱动信号的电压和电流的指示;以及
基于所述换能器的电气模型以及所述驱动信号的电压和电流,对所述换能器的估计电气响应进行估计,所述估计电气响应代表所述换能器中质量的移动;以及
比较块,被配置为将所述估计...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·扬科H·饶C·L·斯塔尔胡榮
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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