基于压电马达的触觉响应解决方案


发布时间:

2021-08-24

使用压电马达实现触觉反馈是一种比较有前景的方法,在少数消费类设备中已经使用了多年。 压电触觉反馈具有许多优点,包括:响应速度快、外观超薄、功耗低,以及大量可用的压电马达和组装工艺。

  使用压电马达实现触觉反馈是一种比较有前景的方法,在少数消费类设备中已经使用了多年。 压电触觉反馈具有许多优点,包括:响应速度快、外观超薄、功耗低,以及大量可用的压电马达和组装工艺。

压电马达

 压电马达特性及比较

  压电马达材料有各种形状、尺寸、厚度、电压范围、力和额定电容,并可加工成特定形状以满足特殊应用和包装的需要,可提供单层和多层结构。 多个压电马达可以实现强烈的触觉反馈和多种不同的触感。

  在谐振点或附近运行的压电马达应用包括:

  振动激发、微型泵、微型雕刻系统、钻孔/雕刻/解剖/计量

  在共振点以下工作的应用包括:

  触觉响应、图像稳定、自动对焦系统、光纤校准、结构变形、磨损补偿
  压电马达工作原理

  当低于谐振频率时,可以简单地用电容器模拟压电电机。当对压电马达两端施加直流电压时,不同结构和物理形状的压电电机会产生不同的变形。

  当给压电马达施加电压时,电容也会因距离的变化而变化。压电马达位移与电场强度成正比,电场强度是电压和距离的函数。 施加的电压与压电电机产生的力保持合理的比例关系。

  在大多数压电马达的运动范围内,压电马达等效电容的电荷和位移保持近似的比例关系。如果等效电容没有漏电流,即使断开电压源,位移仍能保持。
  位移和力以及施加的电压

  该力与施加到压电马达上的电压成正比。力是影响触觉响应的主要因素,它决定着用户的感觉,使用多层压电体可以提高位移量。

  压电马达阻抗和频率

  压电马达可以工作在谐振频率,以满足固定频率自激振荡的需要。 然而,用于触觉反馈的压电马达通常工作在远低于谐振频率的位置。

  对于音频应用,效率是一个问题,而触觉反馈则不同。触觉反馈的关键问题不是效率,而是人性化。超过几百MHz的振动不仅无法提供良好的触觉反馈,而且会消耗不必要的功率。超过几毫秒的振动会产生强烈的触感,但也会产生令人不快的咔嗒声。

  从上面的讨论中可以得出很多结论。显然,基于多种考虑,单层(非多层)压电马达是目前比较有吸引力的设计方案:
成本低,供货渠道多,量产,定制化设计,可安装在LCD背面或侧面。数据显示,触觉反馈电路的功耗需要详细计算。波形的幅度、类型和持续时间会影响功耗和触觉响应的大小。