用于驱动换能器的方法和装置制造方法及图纸

本文中所描述的实施方案涉及用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的方法和装置。所述方法包括：基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反电动势EMF电压，所述反电动势EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；将从所述端子电压所导出的电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较；以及，基于所述比较，调整所述输出信号的频率或相位，其中所述驱动信号从所述输出信号导出，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。

【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
本文中所描述的实施方案涉及用于以换能器(例如，触觉换能器)的共振频率来驱动换能器的方法和装置。
技术介绍
振动触觉换能器(例如，线性共振致动器(LRA))被广泛用于便携式设备(诸如，移动电话)，以向用户生成振动反馈。多种形式的振动触觉反馈为用户的皮肤产生不同的触感，且可能在现代设备的人机交互中起越来越重要的作用。LRA可以被建模为质量弹簧机电振动系统。当被适当设计或控制的驱动信号驱动时，LRA可以生成某些期望形式的振动。例如，用户手指上的清晰且明确的振动模式可以被用于产生模仿机械按钮单击的感觉。然后，此明确的振动可以被用作虚拟开关，以代替机械按钮。图1例示了设备100中的振动触觉系统的一个实施例。该设备包括控制器101，该控制器101被配置以控制施加至放大器102的信号。然后，放大器102基于该信号来驱动触觉换能器103。控制器101可以被触发器触发，以输出该信号。触发器可以例如包括设备100的屏幕上的压力传感器或力传感器。在多种形式的振动触觉反馈中，持续时间的音调振动(tonalvibration)可能起到重要的作用，以通知某些预定事件(诸如，呼入或传入消息、紧急警报和计时器警告等)的设备的用户。为了有效地生成音调振动通知，可能期望的是，以触觉致动器的共振频率来操作该触觉致动器。触觉换能器的共振频率f0可以被近似估计为：其中，C是弹簧系统的顺应性，M是等效移动质量，该等效移动质量可以基于触觉换能器中的实际移动部分以及夹持触觉换能器的便携式设备的质量这二者来确定。由于个体触觉换能器中的样本之间的变化、移动设备组件振动的变化、由老化所导致的时间部件的改变以及使用条件(诸如，用户握持设备的多种不同的强度)，触觉换能器的振动共振会间或地变化。图2例示了被建模为线性系统的线性共振致动器(LRA)的一个实施例。LRA是根据例如所施加的电压电平、操作温度以及操作频率而表现不同的非线性部件。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。特别地，Re和Le分别是线圈-磁铁系统的DC电阻和线圈电感；以及，Bl是线圈的磁力因子。驱动放大器输出具有输出阻抗RO的电压波形V(t)。可以在触觉换能器的端子两端感测端子电压VT(t)。质量弹簧系统201以速度u(t)移动。
技术实现思路
因此，根据一些实施方案，提供了一种用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的方法。所述方法包括：基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反电动势EMF电压，所述反电动势EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；将从所述端子电压所导出的电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较；以及，基于所述比较，调整输出信号的频率和/或相位，其中从所述输出信号导出所述驱动信号，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。提供了一种用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的共振频率跟踪器，所述共振频率跟踪器包括：反电动势EMF建模模块，所述反电动势EMF建模模块被配置为基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反EMF电压，所述反EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；以及，控制电路，所述控制电路被配置为：接收从所述端子电压所导出的电压信号；将所述电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较；以及，基于所述比较，调整由所述控制器所输出的输出信号的频率和/或相位，其中所述驱动信号从所述控制器的输出导出，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。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，共振频率跟踪器，所述共振频率跟踪器包括：反电动势EMF建模模块，所述反电动势EMF建模模块被配置为基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反EMF电压，所述反EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；以及，控制器，所述控制器被配置为：接收从所述端子电压所导出的电压信号；将所述电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较，且基于所述比较，调整由所述控制器所输出的输出信号的频率和/或相位，其中所述驱动信号从所述控制器的输出导出，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。附图说明为了更好地理解本公开内容的实施方案，且为了示出如何实施本公开内容的实施方案，现在仅以实施例的方式参考附图，在附图中：图1例示了根据现有技术的设备中的振动触觉系统的一个实施例；图2例示了根据现有技术被建模为线性系统的线性共振致动器(LRA)的一个实施例；图3例示了根据本公开内容的一些实施方案的用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的共振频率跟踪器的一个实施例；图4例示了根据本公开内容的一些实施方案的用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的共振频率跟踪器的一个实施例；图5例示了根据本公开内容的一些实施方案的用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的共振频率跟踪器的一个实施例；图6是例示根据本公开内容的一些实施方案的用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的方法的流程图。具体实施方式下面的描述阐述了根据本公开内容的示例实施方案。对于本领域普通技术人员而言，其他示例实施方案和实施方式将是显而易见的。此外，本领域普通技术人员将认识到，可以代替下面所讨论的实施方案或与下面讨论的实施方案相结合地应用多种等同技术，且所有这样的等同物应被认为是本公开内容所涵盖的。多种电子设备或智能设备可以具有换能器、扬声器、任何声学输出换能器，例如任何用于将合适的电驱动信号转换成声学输出(诸如，声压波或机械振动)的换能器。例如，许多电子设备可以包括一个或多个扬声器或扩音器，以用于声音生成(例如，用于音频内容的回放)、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。如先前所提及的，以共振频率驱动触觉换能器对于某些类型的触觉应用可能是有用的。参考图2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的方法，所述方法包括：/n基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反电动势EMF电压，所述反电动势EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；/n将从所述端子电压所导出的电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较；以及/n基于所述比较，调整输出信号的频率或相位，其中从所述输出信号导出所述驱动信号，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 US 62/647,003;20181203 US 16/207,5471.一种用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的方法，所述方法包括：
基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反电动势EMF电压，所述反电动势EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；
将从所述端子电压所导出的电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较；以及
基于所述比较，调整输出信号的频率或相位，其中从所述输出信号导出所述驱动信号，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整的步骤包括利用锁相环来将所述输出信号的频率收敛至经估计的反EMF电压的共振频率。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
感测所述端子电压；以及
将所述端子电压延迟，以生成所述电压信号。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述输出信号的波形进行整形，以控制用于驱动所述触觉换能器的所述驱动信号的形状。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将低频导频音调添加至所述输出信号，使得所述驱动信号包括低频导频音调。


6.根据权利要求2所述的方法，其中所述调整的步骤包括通过以下步骤来调整所述输出信号的频率处于大约静态频率或中心频率：
将所述静态频率或中心频率的初始值设置为与所述触觉换能器相关联的一个预定值；以及
根据所述驱动信号的经平滑的瞬时频率来适配所述静态频率或中心频率。


7.根据权利要求6所述的方法，其中自适应静态频率或中心频率被限制在一个预定频率范围内，所述预定频率范围表示所述触觉换能器的共振频率的预期范围。


8.一种用于利用驱动信号来驱动触觉换能器的共振频率跟踪器，所述共振频率跟踪器包括：
反电动势EMF建模模块，被配置为基于通过所述触觉换能器的电流以及所述触觉换能器两端的端子电压来估计反EMF电压，所述反EMF电压表示所述触觉换能器中的质量的速度；
控制器，被配置为：
接收从所述端子电压所导出的电压信号；
将所述电压信号的相位与经估计的反EMF电压的相位进行比较，以及
基于所述比较，调整由所述控制器所输出的输出信号的频率或相位，其中所述驱动信号从所述控制器的输出导出，使得所述驱动信号的频率收敛至所述触觉换能器的共振频率。


9.根据权利要求8所述的共振频率跟踪器，其中所述控制器包括锁相环PLL模块，所述锁相环PLL模块被配置为将所述输出信号的频率收敛至经估计的反EMF电压的共振频率。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡榮，J·苏，
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