驱动波形调整以补偿换能器谐振频率制造技术

一种方法可以包括通过根据时间调整因子在参考驱动波形的时域中拉伸或压缩与参考致动器相关联的参考驱动波形来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，时间调整因子是基于目标致动器的谐振频率和参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。相同的或另一种方法可以包括通过根据振幅调整因子增加或减小与参考致动器相关联的参考驱动波形的振幅来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，振幅调整因子是基于目标致动器的谐振频率和参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动波形调整以补偿换能器谐振频率
本公开总体上涉及具有用户接口的电子设备(例如，移动设备、游戏控制器、仪表板等)，更具体地说，涉及在用于移动设备中机械按钮更换的系统中使用的、在用于电容式传感器的触觉反馈和/或其他合适的应用中使用的触觉系统。
技术介绍
线性谐振致动器(LRA)和其他振动致动器(例如，旋转致动器、振动电机等)正越来越多地用于移动设备(例如，移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)，以产生振动反馈用于与此类设备的用户交互。通常，力/压力传感器检测与设备的用户交互(例如，手指按下设备的虚拟按钮)并响应于此，线性谐振致动器振动以向用户提供反馈。例如，线性谐振致动器可能会响应力而振动，以向用户模仿机械按钮点击的感觉。LRA可包括质量(mass)弹簧系统，其具有能够对质量施加力的电动致动器，质量通过一个弹簧或一对弹簧在静止位置居中。质量可能在其内嵌入了一个或多个永磁体。一个或多个电线线圈可以对磁体施加电磁力，从而移动质量。施加在一个或多个电线线圈上的电流可能导致质量相对于其外壳移动，并在其中振动。在典型的用途中，向线圈端子施加交流电压，在线圈中产生交流电流，从而对质量产生交变力，并且质量响应所施加的力而移动。外壳还可以包括止动块或其他阻尼结构，以限制偏移并防止损坏，如果驱动力过大的话。当质量在外壳内振动时，弹簧和电动驱动产生的反作用力可能被持有LRA或包括LRA的移动设备的人作为触觉感觉而感受到。综合起来，LRA的质量和弹簧构成了机械谐振系统。对于给定的驱动电压，当驱动振荡频率等于质量弹簧固有频率或谐振频率时，可以实现最大质量振动。换言之，谐振操作可以在每个能量输入下产生最高的振动加速度。因此，可以通过使驱动信号与LRA质量运动同步来产生谐振蜂鸣声。这种同步驱动方式可以通过以下来完成：在起始频率施加驱动电压，通过感应反电动势(反-EMF)来检测质量的移动，并调整驱动频率以匹配质量弹簧固有谐振频率。这种驱动LRA的方法被称为闭环谐振驱动。在闭环谐振驱动中建立的LRA谐振频率可以被存储，并且系统可以被配置成以存储的谐振频率向LRA电驱动电压波形。这种驱动LRA的替代方法可以被称为开环谐振驱动。LRA的谐振频率f0由以下关系式给出：其中，f0是谐振频率，k是弹簧常数，其被表示为单位距离的力，以及m是移动质量的质量。LRA制造操作通常会尝试生产具有设备之间最小变化的设备，但一些变化是不可避免的。单元间弹簧常数的变化是LRA的谐振频率f0变化的典型原因。可测量典型的LRA，并将其谐振频率用作校准值，随后可将校准值应用于所有类似单元。虽然这样的解决方案可能很简单，但它不适应单元到单元的谐振频率变化。可替换地，可以测量每个单独LRA的谐振频率，为每个LRA建立校准后的谐振频率。该测量可在专用校准步骤期间进行，或在LRA生命期间定期进行谐振校准测量。无论采用哪种方式进行校准，都会建立用于特定LRA的代表性谐振频率，并且对该频率的了解使得谐振蜂鸣式电驱动能够最适合每个LRA。许多高性能的触觉系统可以在非谐振模式下驱动LRA，使质量从静止状态快速地激励到最大能量，然后快速地将质量制动到停止状态。整个机动可能只是几个周期的总和，永远不会达到正弦稳态。这种短波形驱动可被称为“碰撞”或“点击”。通常，如果用于LRA的控制系统试图在触觉效果结束时移除所有存储的LRA机械能，消除或最小化后振铃，则触觉效果的主观感觉可能会最大化。可通过对LRA特性应用校准波形来实现后振铃的抑制，其旨在以零速度和零位移、在中心位置终止LRA质量。以这种方式与LRA匹配的波形可以被描述为最佳的。最佳的波形通常是从理论和实验的结合中获得的。瞬态LRA驱动波形通常以在其允许的偏移限制内激励LRA质量并确保干净的振动终止为主要目标进行调谐。可能没有单一的最佳波形，并且可以生成具有导致期望的触觉印象的特性或特性组合(诸如触觉效果的强度和脆度)的多个最佳波形。LRA驱动波形可被分类为激励、持续和制动阶段。在激励阶段期间，能量从驱动放大器传送到LRA，并且振动增加。在持续阶段期间，LRA质量振动保持在恒定水平，使得由于摩擦和电阻而损失的能量被放大器代替，并且振动振幅不变。在制动阶段期间，驱动放大器从移动质量中提取能量，并且振动振幅减小。短时瞬态波形可包括激励和制动阶段，但可能仅在持续振动中运行很短一段时间，或根本不进入持续状态，在这种情况下，驱动过渡直接从激励阶段到制动阶段。在瞬态LRA激励的过程中，其质量的振动状态可以从零能量持续变化到最大能量再回到零。瞬态驱动波形可能不是在一个固定频率下产生的，而是频率可以在整个波形中变化。此外，在任何时刻，驱动可能由频率组合组成，因此瞬态波形不能被表征为具有特定频率。最佳瞬态驱动波形的波形状可以生成，并与LRA共同调节，以产生强触觉效果，然后制动并在波形末端完成能量提取，以防止后振铃。如果将最佳瞬态驱动波形校准到第一LRA，然后应用于具有不同谐振频率的第二LRA，则电压波形可能是非最佳的，并且通常一旦驱动波形终止就会使LRA留有残余的后振铃振动。这种情况可能是不可取的。理想情况下，对于生产线中的每个LRA，最佳瞬态驱动波形将被共同开发以与之匹配。然而，为了进行这种波形调谐，有必要对振动进行精确测量，测量通常用加速度计完成。在大容量生产线中，包括加速度计测量步骤和波形调谐过程可能是不实际的。
技术实现思路
根据本公开的教导，可以减少或消除与移动设备中的触觉反馈相关联的缺点和问题。根据本公开的实施例，一种方法可以包括通过根据时间调整因子在参考驱动波形的时域中拉伸或压缩与参考致动器相关联的参考驱动波形来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，时间调整因子是基于目标致动器的谐振频率和参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括通过根据振幅调整因子增加或减小与参考致动器相关联的参考驱动波形的振幅来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，振幅调整因子是基于目标致动器的谐振频率和参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。根据本公开的这些和其他实施例，一种系统可以包括：数字信号处理器，其被配置成通过根据时间调整因子在参考驱动波形的时域中拉伸或压缩与参考致动器相关联的参考驱动波形来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，时间调整因子是基于目标致动器的谐振频率和参考致动器的谐振频率之间的差来确定的；和放大器，其被通信地耦合到数字信号处理器并被配置成根据电驱动波形来驱动目标致动器。根据本公开的这些和其他实施例，一种系统可包括：数字信号处理器，其被配置成通过根据振幅调整因子增加或减小与参考致动器相关联的参考驱动波形的振幅来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，振幅调整因子是基于目标致动器的谐振频率和参考致动器的谐振频率之间的差来确定的；和放大器，其被通信地耦合到数字信号处理器并被配置成根据电驱动波形来驱动目标致动器。根据本公开的这些和其他实施例，一种制造的物品可以包括非暂时性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n通过根据时间调整因子在参考驱动波形的时域中拉伸或压缩与参考致动器相关联的参考驱动波形，生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，所述时间调整因子是基于所述目标致动器的谐振频率和所述参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180322 US 62/646,653;20180827 US 16/113,7651.一种方法，包括：
通过根据时间调整因子在参考驱动波形的时域中拉伸或压缩与参考致动器相关联的参考驱动波形，生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，所述时间调整因子是基于所述目标致动器的谐振频率和所述参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间调整因子等于以下算术比：其等于所述参考致动器的谐振频率除以所述目标致动器的谐振频率。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标致动器是线性谐振致动器。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，生成与所述目标致动器相关联的所述电驱动波形还包括：根据振幅调整因子增加或减小与所述参考致动器相关联的所述参考驱动波形的振幅，其中，所述振幅调整因子是基于所述目标致动器的谐振频率和所述参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述振幅调整因子等于提高到0和1之间的指数幂的算术比的倒数。


6.权利要求4所述的方法，还包括通过所述振幅调整因子禁用或减少所述参考驱动波形的振幅的增加，以防止所述目标致动器的过度偏移。


7.一种方法，包括：
通过根据振幅调整因子增加或减小与参考致动器相关联的参考驱动波形的振幅，生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，所述振幅调整因子是基于所述目标致动器的谐振频率和所述参考致动器的谐振频率之间的差来确定的。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述振幅调整因子等于提高到0和1之间的指数幂的算术比，其中，所述算术比等于所述目标致动器的谐振频率除以所述参考致动器的谐振频率。


9.权利要求7所述的方法，还包括通过所述振幅调整因子禁用或减少所述参考驱动波形的振幅的增加，以防止所述目标致动器的过度偏移。


10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述目标致动器是线性谐振致动器。


11.一种系统，包括：
数字信号处理器，其被配置成通过根据时间调整因子在参考驱动波形的时域中拉伸或压缩与参考致动器相关联的所述参考驱动波形来生成与目标致动器相关联的电驱动波形，其中，所述时间调整因子是基于所述目标致动器的谐振频率和所述参考致动器的谐振频率之间的差来确定的；和
放大器，其被通信地耦合到所述数字信号处理器，并被配置成根据所述电驱动波形来驱动所述目标致动器。


12.根据权利要求11所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦迪姆·康拉迪，卡尔·伦纳特·斯塔尔，胡荣，
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