一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法及系统，在振动波形结束后，同时对LRA的F0和Q值进行检测，利用检测到的信息与目标值的偏差，调整下一次播放波形的频率和过驱、刹车信号的幅度，对短振信号的振感一致性有显著的提升。由于是对预设的过驱、刹车波形的频率、幅度进行校准，并非基于过零开窗检测或霍尔传感器的闭环控制，因此具有噪声低、实现简单、成本低等优点。成本低等优点。成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法及系统


[0001]本专利技术实施例涉及线性谐振马达控制
，具体涉及一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法及系统。

技术介绍

[0002]线性谐振马达(Linear resonant actuator，LRA)通常用于在便携终端上提供触觉反馈效果。LRA包括弹簧、线圈和振子等构成部件。由LRA驱动芯片提供驱动。驱动芯片在线圈上施加励磁电流，产生磁场，推动带有磁性的振子往某个方向移动。当励磁电流方向发生改变时，磁场和推动力也发生改变。因此，若在驱动芯片在线圈上施加周期电压信号，其产生的周期励磁电流，就会推动振子发生往返振动，达到触觉反馈的效果。由于LRA的谐振特性，振子震动的幅度随驱动信号频率呈现带通特性，当驱动信号频率处于振子的固有频率(F0)时，振子震动的幅度达到最高，震动效率最佳。
[0003]在手机游戏的应用场景中，LRA驱动芯片通过播放短振波形，能够模拟出如“撞击”、“枪击”等特殊的触觉反馈效果。这类短振波形的启停时间往往较短，LRA马达的振动效果更为短促、尖锐，可以给玩家带来更好的游戏体验。
[0004]对于一些Q值较高的LRA，其启停时间较慢，影响振感的尖锐程度。因此需要驱动芯片在驱动波形的前段提供高于额定电压的过驱波形、以及在驱动波形结束后提供高于额定电压的反向刹车波形。过驱波形和刹车波形的频率、幅值、长度与LRA的F0与Q值相关。若LRA的F0和Q值存在偏差，短振波形的效果也会大打折扣。通过芯片对LRA的反向电动势(Back electromagnetic flux,BEMF)进行检测，根据实测结果对过驱波形和刹车波形的频率，包络进行校准，可以提升短振驱动波形的效果和一致性。
[0005]现有的短振波形一致性增强技术包括：基于开窗BEMF检测的闭环控制技术、基于霍尔传感器的闭环控制技术、基于IV检测的BEMF闭环控制技术、基于F0检测的一致性校准技术、基于归一化BEMF的一致性校准技术。
[0006]基于开窗BEMF检测的闭环控制技术在振动波形的过零点开窗检测BEMF，获得振子的加速度和方向信息，闭环调节驱动波形幅度和相位，以提升LRA振动效果的一致性。在过零点期间，由于芯片停止驱动电路，会造成额外谐波分量，产生音频噪声大等问题。
[0007]基于霍尔传感器的闭环控制技术，利用集成在LRA马达中的霍尔传感器，检测振子的速度和方向信息，闭环调节驱动波形的幅度和相位，提升LRA振动效果的一致性。该技术需要在LRA中集成霍尔传感器，成本较高。
[0008]基于IV检测的BEMF闭环控制技术，需要在马达振动的同时，采集马达两端的电压和电流信号，通过芯片计算BEMF的实时测量值。由于需要额外增加一路电流检测电路和ADC，实现较为复杂，成本较高。
[0009]基于F0检测的一致性校准技术，在振动波形播放完成后，检测余震阶段BEMF波形的频率，根据检测到的频率调节振动波形的频率，解决LRA的F0偏差带来的振动幅度一致性不佳的问题。该方案对于长振的振感一致性效果较好。而但对于短振波形，即使相同F0的
LRA，若Q值存在偏差，若其启停时间也会出现偏差，造成峰值振动强度和振感的偏差。因此该技术对于短振波形的一致性校准效果不佳。
[0010]基于归一化BEMF的一致性校准技术需要芯片在额定输出电压下检测BEMF的幅度和目标值进行比较，调节驱动波形的增益，实现BEMF的幅度归一化至同一目标幅度，以此改善LRA的BL值的偏差带来的振感一致性问题。该方案同样对长振效果较好，无法解决短振的启停时间的一致性问题。

技术实现思路

[0011]为此，本专利技术实施例提供一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法及系统，以解决现有技术中的上述技术问题。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0013]根据本专利技术实施例的第一方面，本申请实施例提供了一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，所述方法包括：
[0014]利用初始驱动信号驱动线性谐振马达，当振幅达到额定振幅，停止驱动，使所述线性谐振马达进入余震阶段；
[0015]采集所述线性谐振马达余震阶段的反向电动势波形；
[0016]根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的反向电动势频率信息、Q值和衰减因子λ；
[0017]利用所述衰减因子λ和预设的过驱波形启停系数λ
od
构建过驱包络滤波器传递函数H
od
(z1)；以及利用所述衰减因子λ和预设的刹车波形启停系数λ
brk
构建刹车包络滤波器传递函数H
brk
(z2)；
[0018]在振动波形播放开始时，将过驱使能信号拉高，利用所述过驱包络滤波器传递函数H
od
(z1)对输入的振幅信号进行校准，结合新的驱动频率信号，生成并播放过驱信号；
[0019]在过驱信号播放结束后，将过驱使能信号拉低，利用输入的振幅信号和所述新的驱动频率信号，生成并播放正常的驱动信号；
[0020]在正常的驱动波形播放结束后，将刹车使能信号拉高，利用所述刹车包络滤波器传递函数H
brk
(z2)对输入的振幅信号进行校准，结合新的驱动频率信号，生成并播放刹车信号；
[0021]在刹车信号播放完成后，将刹车使能信号拉低。
[0022]进一步地，利用初始驱动信号驱动线性谐振马达，包括：
[0023]设置驱动信号的初始频率；
[0024]将过驱使能信号和刹车使能信号拉低，接收振幅输入信号；
[0025]利用所述振幅输入信号和所述初始频率，生成第一PWM调制输入信号；
[0026]对所述第一PWM调制输入信号进行脉冲宽度调制，生成初始驱动信号；
[0027]利用所述初始驱动信号驱动所述线性谐振马达。
[0028]进一步地，根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的反向电动势频率信息，包括：
[0029]检测所述反向电动势波形的频率信息；
[0030]计算所述频率信息和预设固有频率值之间的误差；
[0031]判断所述频率信息是否低于预设固有频率值；
[0032]如果所述频率信息低于预设固有频率值，利用所述误差减少驱动波形的频率，得到所述反向电动势频率信息；
[0033]如果所述频率信息高于预设固有频率值，利用所述误差增加驱动波形的频率，得到所述反向电动势频率信息；
[0034]将所述反向电动势频率信息作为F0信息上传至上位机。
[0035]进一步地，根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的Q值，包括：
[0036]从所述反向电动势波形中得到第N1个周期的第一幅值V1和第N2个周期的第二幅值V2；
[0037]利用所述第一幅值V1和所述第二幅值V2计算所述线性谐振马达的Q值，所述线性谐振马达的Q值的计算公式如下：
[0038][0039]其中，N2&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，其特征在于，所述方法包括：利用初始驱动信号驱动线性谐振马达，当振幅达到额定振幅，停止驱动，使所述线性谐振马达进入余震阶段；采集所述线性谐振马达余震阶段的反向电动势波形；根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的反向电动势频率信息、Q值和衰减因子λ；利用所述衰减因子λ和预设的过驱波形启停系数λ
od
构建过驱包络滤波器传递函数H
od
(z10；以及利用所述衰减因子λ和预设的刹车波形启停系数λ
brk
构建刹车包络滤波器传递函数H
brk
(z2)；在振动波形播放开始时，将过驱使能信号拉高，利用所述过驱包络滤波器传递函数H
od
(z1)对输入的振幅信号进行校准，结合新的驱动频率信号，生成并播放过驱信号；在过驱信号播放结束后，将过驱使能信号拉低，利用输入的振幅信号和所述新的驱动频率信号，生成并播放正常的驱动信号；在正常的驱动波形播放结束后，将刹车使能信号拉高，利用所述刹车包络滤波器传递函数H
brk
(z2)对输入的振幅信号进行校准，结合新的驱动频率信号，生成并播放刹车信号；在刹车信号播放完成后，将刹车使能信号拉低。2.如权利要求1所述的一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，其特征在于，利用初始驱动信号驱动线性谐振马达，包括：设置驱动信号的初始频率；将过驱使能信号和刹车使能信号拉低，接收振幅输入信号；利用所述振幅输入信号和所述初始频率，生成第一PWM调制输入信号；对所述第一PWM调制输入信号进行脉冲宽度调制，生成初始驱动信号；利用所述初始驱动信号驱动所述线性谐振马达。3.如权利要求1所述的一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的反向电动势频率信息，包括：检测所述反向电动势波形的频率信息；计算所述频率信息和预设固有频率值之间的误差；判断所述频率信息是否低于预设固有频率值；如果所述频率信息低于预设固有频率值，利用所述误差减少驱动波形的频率，得到所述反向电动势频率信息；如果所述频率信息高于预设固有频率值，利用所述误差增加驱动波形的频率，得到所述反向电动势频率信息；将所述反向电动势频率信息作为F0信息上传至上位机。4.如权利要求1所述的一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，其特征在于，根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的Q值，包括：从所述反向电动势波形中得到第N1个周期的第一幅值V1和第N2个周期的第二幅值V2；利用所述第一幅值V1和所述第二幅值V2计算所述线性谐振马达的Q值，所述线性谐振马达的Q值的计算公式如下：
其中，N2>N1；将计算出的所述线性谐振马达的Q值输出至上位机。5.如权利要求1所述的一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，其特征在于，根据所述反向电动势波形检测所述线性谐振马达的衰减因子λ，包括：从所述反向电动势波形中得到第N1个周期的第一幅值V1和第N2个周期的第二幅值V2；利用所述第一幅值V1和所述第二幅值V2计算所述线性谐振马达的衰减因子λ，所述衰减因子λ的计算公式如下：其中，N2>N1。6.如权利要求5所述的一种线性谐振马达短振波形一致性校准方法，其特征在于，所述过驱包络滤波器传递函数H
od
(z1)的函数公式具体如下：其中，z1为过驱包络滤波器传递函数H
od
(z1)在Z变换下传递函数的复变量；所述刹车包络滤波器传递函数H
brk
(z2)的函数公式具体如下：其中，z2为刹车包络滤波器传递函数H
od
(z2)在Z变换下传递函数的复变量。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：石宏霄，方政，徐晶晶，
申请(专利权)人：上海傅里叶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：