用于提供触感反馈的电子设备和电路制造技术

用于控制至少一个压电致动器（１４２）的电路（８００）包括生成结点（８０４）处的还被称为Ｖｏｕｔ的单向电压驱动信号的压电驱动电路（８０２）。压电致动器驱动电路（８０２）包括升压开关电路或充电电路（８０６）、降压开关电路或脉冲电流汲入放电电路（８０８）和从例如键盘处理器或其他适当的处理器（６０４）接收指出设备已请求利用压电致动器（１４２）生成触觉反馈的输入控制信号（８１２）的控制信号生成电路（８１０）。控制信号生成电路（８１０）提供至少两个脉冲宽度调制控制信号，一个用于控制充电电路并且一个用于控制放电电路以产生单向电压驱动信号，该单向电压驱动信号在一个示例中是升余弦驱动信号（９０４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电子设备，并且更具体地，涉及具有触感反馈的便携式通信设备。
技术介绍
变体用户接口将是关于下一代便携式电子设备的重要的设计考虑。“变体用户接口”是外观随设备的用途改变(例如，从电话变为相机、从相机变为音乐播放器、从音乐播放 器变为电话灯)而改变的接口。由于在任何给定的时间仅显示与上下文相关的功能，与当 前上下文无关的接口元素是不活跃的和隐藏的，因此该输入接口使用起来是更简单和更直 观的。变体用户接口的概念还优选地包括，当用户接触在当前用户接口上下文中是隐藏的 和不活跃的用户接口元素时，完全没有对用户的反馈。传统上，已使用机械圆顶开关来在用户按压键时提供触觉(触感)反馈。然而，圆 顶开关不能与变体图形用户接口一起良好地工作；因此，触觉或活跃反馈变为关键的启动 者。回转或线性振动马达可以通过最优化的驱动算法提供各种各样的触感反馈，但是它们 的类似蜂鸣的振动形态与圆顶开关的锐利的机械喀哒声极为不同。另一方面，压电致动器 可以产生更逼真的喀哒声感觉，提供用户按压真实的物理键的感受。该逼真的喀哒声可应 用于单独的表面，产生与震动整个设备的振动马达的“全局的”响应相反的更加“局部的”响 应(如圆顶开关)。可替选地可被称为“局部化触觉”的该局部化触感反馈借助于手持设备的一部分 或者其部分表面的移动向用户发送触感反馈。局部致动的触摸屏和导航键是局部化触觉的 两个示例。在蜂窝电话的情况中，反馈可以限于电话的导航键、触摸屏或者握持表面上的按 钮，例如，侧带。在美国专利6，710，518中描述了一种类型的触觉反馈。电机械换能器产生机械能 量脉冲，该机械能量脉冲通过装配凸缘传播到整个设备。该机构适用于提供使整个设备振 动的“呼叫警报”，但是不允许针对单独输入位置(键、按钮、箭头等)的选择性反馈。美国专利公布2006/0050059和2006/0052143提出了另一类型的触觉反馈。一个 或多个压电致动器被典型地安放在需要被致动的输入设备(例如，键盘或触敏显示器)下 面的角处。在施加电压时，压电致动器变形，在给定方向中推动或拉动整个输入设备。作为 该移动的结果，设备对在输入设备处操作的用户的手或手指给出触感响应。用于该目的的 最广泛使用的压电致动器是单晶片或双晶片致动器(还被称为“弯曲器(bender)”)。单 晶片致动器由与金属垫片接合的单个压电陶瓷元件制成，而双晶片致动器包括接合在两个压电陶瓷元件之间的金属垫片。单晶片致动器的弯曲运动来自在施加的电场下与来自金 属垫片的机械约束相对的压电陶瓷元件的面内收缩或扩张的趋势。在双晶片致动器的情况 中，两个压电陶瓷元件被驱动为，在它们各自的平面内，一个压电陶瓷元件在另一个压电陶 瓷元件扩张时收缩，引起弯曲运动。弯曲器被典型地安放为将圆形弯曲器的边缘或者带状 弯曲器的两端锚定在基部结构上。如美国专利公布2006/0050059和2006/0052143中说明 的，具有最大移位的圆形弯曲器的中心或者带状弯曲器的中央通常用于驱动机械负载。值 得注意的是，单独的压电陶瓷不能生成这些相对高的移位；相反地，压电陶瓷元件(多个) 和金属垫片的接合结构使得该高的移位成为可能。 使用于手持设备的压电致动器驱动电路最优化面临挑战。该电路必须能够使用 低的供电电压(例如，3V 5V)以受控的电压的上升和下降以及时间将相当大的电容负载 (例如，100纳法)驱动到100伏或更高的峰值电压。用于驱动压电致动器(例如，一个或多个压电元件)的已知电路可以利用短的低 电压控制脉冲控制和整形压电致动器的驱动信号，以便使针对致动器的输出近似为电压正 弦曲线。然而，现有技术中的该解决方案典型地被设计用于双向(即从大的负电压到大的 正电压)驱动压电元件。因此，对于生成用于模拟键喀哒感觉所需的正电压波形，这些电路 不是最优的。它们实现起来过于复杂并且成本过高，而且如果在足够高的电压下被驱动，它 们甚至可能使压电元件去极化并且因此使压电单晶片致动器失效。此外，已提出了如下解 决方案，其中基于用户输入运用诸如锯齿、正弦、半正弦和脉冲的任意的预定义的波形以产 生特定的触觉效果；然而，该解决方案未教授生成该信号的方法并且未教授生成在足够高 的电压下驱动压电单晶片致动器的该信号的适当方法。因此，需要提供具有类似喀哒声的触感反馈的电子设备，该触感反馈是通过低成 本的薄的压电设备提供的，通过非常简单的和低成本的且高度柔性的驱动电路驱动的。结 合附图和本
技术介绍
，通过以下详细描述和所附权利要求，本专利技术的其他所需特征和特性 将变得明显。
技术实现思路
一种电子设备提供了触感反馈，该触感反馈是通过给出模仿类似喀哒声的感觉的 触感反馈的低成本的薄的压电设备提供的。安置在壳体中的电子电路响应用户激活输入设 备来驱动压电致动器(多个)。在感测用户输入之后，该电路提供用于激活一个或多个压电 致动器的电压波形，该电压波形使底盘板和输入设备挠曲以模仿类似喀哒声的感觉。附图说明下面将结合附图描述本专利技术，其中相同的附图标记表示相同的元素，并且图1是根据示例性实施例的蜂窝电话的分解视图；图2是在未向其中包含的压电致动器施加电力的情况下，沿图1的线2-2截取的 部分截面；图3是在向压电致动器施加电力的情况下，沿图1的线2-2截取的部分截面；图4是在未向其中包含的压电致动器施加电力的情况下的第二示例性实施例的 部分截面；图5是在向压电致动器施加电力的情况下的第二示例性实施例的部分截面；图6是说明机械圆顶开关相对示例性实施例的压电致动器的加速度的比较的曲线图；图7是图1中示出的蜂窝电话的框图；图8是说明根据示例性实施例的用于控制至少一个压电致动器的电路的一个示例的电路图；图9和10说明了对应于控制信号的时序图和可通过诸如图8所示的电路提供的单向电压驱动信号的一个示例；图11是说明用于控制至少一个压电致动器的电路的另一示例性实施例的电路 图；以及图12是用于控制至少一个压电致动器的电路的实施例的另一示例，该示例是图 11中所示概念的实践最优化。具体实施例方式以下本专利技术的详细描述在本质上仅是示例性的并且不应限制本专利技术或者本专利技术 的应用和用途。而且，不应受到前述
技术介绍
或以下具体实施方式中提出的任何理论的限 制。用于控制至少一个压电致动器的电子电路包括压电致动器驱动电路，该压电致动 器驱动电路包括在操作中响应第一脉冲宽度调制控制信号的脉冲电感升压充电电路，和在 操作中响应第二脉冲宽度调制控制信号的脉冲恒定电流汲入放电电路。脉冲宽度调制控制 信号可以使得，占空周期保持恒定，或者占空周期可以根据时间变化。脉冲电感升压电路可 控地向压电致动器添加预定的电荷“包”，并且脉冲恒定电流汲入放电电路可控地从充电的 压电致动器移除预定的电荷包。压电致动器驱动电路向压电致动器施加预定的单向电压波 形(例如，高于驱动电路的DC供电电压)，该压电致动器向用户提供触觉反馈。在另一示例中，来自充电的压电致动器(或元件)的能量被再循环以例如，对诸如 可充电电池元件(例如，电容器或其他适当的充电元件)的电压源充电，或者如果需要，可 以用作另一电路的电压源。在一个示例中，在升压开关和降压开关电路中使用多个电感器。 在另一实施例中，使用公共的单个电感器和其他配置来减少零件数目、成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制压电致动器的电路，包括：压电致动器驱动电路，所述压电致动器驱动电路在操作中生成单向电压驱动信号，所述压电致动器驱动电路包括：充电电路，所述充电电路在操作中响应于第一脉冲宽度调制控制信号；以及，脉冲电流汲入放电电路，所述脉冲电流汲入放电电路在操作中响应于第二脉冲宽度调制控制信号并且在操作中从充电的压电致动器可控地抽取电荷包。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔J扎德勒，戴维B克兰菲尔，迈克尔F奥莱，埃里克V塔沙科尔，丹尼尔H瓦格纳，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]