下一代人机交互热门技术—触摸反馈

作者：电容式触摸屏时间：2013-05-06 来源：EEWORLD

[摘要]德州仪器中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理信本伟表示，以往人机交互都是通过视觉来实现，然而有些不方便看或者想体现更多交互性的场景来说，可能就需要振动反馈，作为视觉听觉交互的补充。德州仪器日前推出的DRV2605，就是这么一款触摸驱动器。

北京时间05月06日消息，中国触摸屏网讯，尽管目前大多数手机都拥有触摸震动功能，但很少有人会注意到。实际上，作为人机交互的一项重要方式，触摸震动越来越多的运用在电子设备中，包括触摸板、手机等广泛的应用中。
德州仪器中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理信本伟表示，以往人机交互都是通过视觉来实现，然而有些不方便看或者想体现更多交互性的场景来说，可能就需要振动反馈，作为视觉听觉交互的补充。

本文来自：http://www.51touch.com/hmi/news/dynamic/201305/06-21529.html

以下整理自信本伟的演讲。

什么是触摸震动？

如果你有安卓手机，仔细体验一下静音/响铃切换滑动时的震动感，或者平时操作安卓手机时的震动感，又或者玩赛车游戏撞墙时手机发出的震动，这个就是触摸震动反馈。

触摸震动的原理如下：当发生触摸后，触摸按键通过单片机传感，触发一个事件。而后通过触摸驱动器，将这一事件所对应的动作传递至执行器，从而带动手机的震动。

德州仪器日前推出的DRV2605，就是这么一款触摸驱动器，其内置免专利费Immersion触觉效果波形库达123种，几乎可以包含所有你能想到的震动反馈效果。

都有哪几种振动模式？

一般手机或平板电脑的震动模式有两种，包括偏心转子马达ERM以及线性谐振执行器LRA。两种马达都各自有各自特点。

偏心转子马达是通过偏心转子带动的震动，成本低，使用简单，而且噪声小。但其功耗相对较高，并且反应时间较长，原因是因为转子马达是有惯性的，正电压正转，负电压反向转，因此所有的震动都是缓起缓降的，震动不是很明显。另外就是由于其转动没有指向性，因此只能是本体产生震动，所以无法进行精确的震动定位。另外因为线性马达的良率不是特别好，因此有时候测试成本偏高。

而线性谐振执行器则是由弹簧和振子组成，因此指向性很好，震动体验也很好，噪声也低。不过正是由于弹簧振子，所以共振点会随着温度、湿度、位置、材质的不同而漂移，所以调试起来比较复杂。

另外还有一种马达是压电陶瓷震动片，响应时间非常快，表现力也非常好，但缺点也是很致命的。一方面压电陶瓷震动片的价格昂贵，相对于目前终端消费市场的价格战来说并不合适。另外，若想使压电陶瓷震动片的震动体验最好，就需要将震动源放到触摸屏上，而这种方案就会造成屏幕预留1mm左右的缝隙，这是所有人不能接受的。而如果将震动源放到电池后，整个的震动体验和LRA区别不大，因此推广程度并不理想。

DRV2605触觉驱动器几点特性：

1、免收专利费， Immersion公司申请了力反馈技术的专利，因此用户使用集成Immersion 123种震动方式的DRV2605后，只需从库中设置震动方式，而无须支付额外的专利费。

2、支持音频转触觉，如果在看电影时，想要感受诸如飞机飞行、坦克开炮等效果，您只需把Haptics加进去，连接到音频，它就可以很直观、简化地将电影、音乐和游戏里本身需要振动的场景体现出来。同时，对于现有游戏来说，无须升级软件，即可将游戏内置音频转为转为振动功能。

3、智能环路架构，DRV2605可以智能的针对某一事件进行判断。其中包括：

1）自动过驱动：转子马达有一个特性叫过载，在高速启动或高速制动时，一定需要一个过载的技术，在不考虑能耗的情况下这个技术是很容易做到的，但手持设备又对功耗要求非常之高。因此DRV2605具有的非常智能的架构，可以实现在完全制动的时候过载，从而缩短40%至50%的启动和制动时间。信本伟举例道：“以前1G加速度的转子马达，完成从零启动到峰值再到停止的时间大约需要1秒钟，而通过DRV2605，实现同样的动作只需要0.2秒。

通过自动过驱动，可以实现转子马达的骤起骤停。如果对比以往，过去的转子马达上升时间较长，因此如果连续两个震动发生，就会无法实现两个震动的层次感。而采用DRV2605，由于支持骤起骤停，因此可以给人瞬间的震撼力。

2）振动谐振跟踪：对于线性马达来说，需要根据摆放位置、焊接、温度、湿度、夹具以及加工工艺不同，谐振频率点也不同，因此若频率不对，马达中的弹簧盘片就不会最大幅度震动，又或者若达到统一振幅，只能加大电流。因此采用自动振动谐振跟踪技术，可以将马达功耗进一步降低。

3）自动执行器诊断和电平跟踪。大多数客户在将马达和振动器加工到PCB板上的时候总会出现几种情况，虚焊、短路或是马达转子生产时的不良，都会造成切割磁力线转速不够，也影响到终端产品的体验性。如果针对马达进行测试，则需要大量的测试费用。而有了自动诊断，通过侦测反向电动势判断马达转速，通过保护电路判断开路短路，这样则可以极大简化客户的生产测试成本。

    4、尺寸小，DRV2605只有1.5毫米×1.5毫米大小，并且外围电路只需要一个电容，因此非常节省PCB面积。

    5、低功耗，尽管DRV2605本身需要功耗，但如果考虑整个系统，通过DRV2605可以利用马达谐振，以达到节省马达的功耗，因此整体功耗可节约60%以上。

6、其他：DRV2605支持I2C、PWM、GPL、音频及Trigger接口，启动时间只有0.35ms。

比如对于GPL口来说，以往手机用转子马达想要振动幅度大就需要加压，容易烧毁马达，而采用GPL驱动则无需考虑这个问题。