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。


 

    DRV2605非常小,几乎不会增加板上的任何负担

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