觸覺控制器及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型論述了觸覺控制器及其系統(tǒng)。在一示例中，觸覺控制器可包括一種具有可配置的輸出阻抗的有源終端驅(qū)動器。該有源終端驅(qū)動器可被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對該觸覺傳感器的反電動勢EMF進(jìn)行處理，以提供所述觸覺傳感器的動作反饋。在一示例中，觸覺控制器可包括處理器，該處理器為有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用觸覺傳感器的動作反饋來確定該觸覺設(shè)備的諧振頻率。
【專利說明】觸覺控制器及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]除其他之外，本申請論述了用于傳感器驅(qū)動器的裝置和方法，特別是用于諧振觸覺設(shè)備的改進(jìn)控制的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]除其他之外，觸覺再現(xiàn)指的是，例如在手指觸摸顯示器時能夠提供相應(yīng)的觸覺的技術(shù)。觸覺可通過與該顯示器或是該顯示器一部分相關(guān)聯(lián)的某種物理效應(yīng)提示的控制而產(chǎn)生。
[0003]觸覺再現(xiàn)能夠為電子人機交互提供物理反饋。消費類電子產(chǎn)品中的觸覺響應(yīng)可提高用戶體驗。例如，對顯示器按鈕的物理觸覺響應(yīng)可以為用戶提供顯示器的按鈕被激活的保證，而不需要視覺指示或聽到激活態(tài)的音頻指示。
實用新型內(nèi)容
[0004]除其他情況之外，本實用新型論述了用于控制觸覺傳感器的裝置和方法。在一個示例中，觸覺控制器可包括具有可配置的輸出阻抗的有源終端驅(qū)動器。該有源終端驅(qū)動器可被配置為驅(qū)動觸覺傳感器并處理觸覺傳感器的反電動勢(EMF)以提供觸覺傳感器的動作反饋。在一個示例中，觸覺控制器可包括處理器，其為有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用觸覺傳感器的動作反饋來確定觸覺設(shè)備的諧振頻率。
[0005]本申請?zhí)峁┝?一種觸覺控制器，包括:有源終端驅(qū)動器，其具有可配置的輸出阻抗，所述有源終端驅(qū)動器可被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對該觸覺傳感器的反電動勢EMF進(jìn)行處理，以提供所述觸覺傳感器的動作反饋；以及處理器，其為所述有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用所述觸覺傳感器的所述動作反饋來確定所述觸覺設(shè)備的諧振頻率。
[0006]本申請進(jìn)一步提供了一種系統(tǒng)，包括:諧振觸覺傳感器；以及觸覺控制器，其被配置為連接到所述諧振觸覺傳感器上，所述觸覺控制器包括:有源終端驅(qū)動器，其被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對反電動勢EMF進(jìn)行處理，以提供所述觸覺傳感器的動作反饋；以及處理器，其為所述有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用所述觸覺傳感器的所述動作反饋來確定所述觸覺設(shè)備的諧振頻率。
[0007]本概要旨在提供本實用新型主題的總體概述，而非提供本實用新型排他性或窮盡性說明。【具體實施方式】中將提供有關(guān)本專利申請的進(jìn)一步信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在附圖(其不一定按比例繪制)中，相似的附圖標(biāo)記可在不同的視圖中描述相似的部件。具有不同字母后綴的相似附圖標(biāo)記可表示同類部件的不同例子。附圖以示例而非限制的方式大體上示出了本申請中所論述的各個實施例。
[0009]圖1大體示出了包括處理器、有源終端驅(qū)動器和諧振觸覺傳感器的示例性觸覺控制器；[0010]圖2大體示出了示例性的有源終端驅(qū)動器；以及
[0011]圖3大體示出了包括負(fù)阻抗變換器的示例實施方式的示例性有源終端驅(qū)動器102。
【具體實施方式】
[0012]發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到用于提供諧振觸覺設(shè)備的改進(jìn)控制的裝置和方法。圖1大體上示出了示例性的觸覺控制器100，其包括處理器101、有源終端驅(qū)動器102和諧振觸覺傳感器(resonant haptic transducer) 103。在某些不例中，處理器101可為電子器件的一部分，該電子器件包括但不限于計算機或移動電子器件。處理器101可接收用戶輸入或應(yīng)用輸出并可為有源終端驅(qū)動器102提供指令信號以驅(qū)動諧振觸覺傳感器103。有源終端驅(qū)動器102可響應(yīng)指令信號并提供驅(qū)動信號以使諧振觸覺傳感器103加速、減速或保持被命令的動作。在某些示例中，有源終端驅(qū)動器102可包括放大器和第二有源器件，該第二有源器件可被配置為提供有源終端驅(qū)動器102的預(yù)設(shè)的輸出阻抗。在某些示例中，諧振觸覺傳感器103可包括偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量或線性諧振致動器。
[0013]圖2大體上示出了示例性的有源終端驅(qū)動器102。在某些示例中，有源終端驅(qū)動器102可包括放大器204和負(fù)阻抗變換器205。在某些示例中，放大器可接收來自處理器(未示出)的指令信號(Vin)并可為觸覺傳感器203提供驅(qū)動信號(VOTT)。在一些示例中，增益電阻器(Rmn)和反饋電阻器(Rfb)可被匹配以為觸覺傳感器203提供適當(dāng)?shù)恼穹盘?。在一些示例中，處理器可為?fù)阻抗變換器205提供阻抗指令，以調(diào)節(jié)有源終端驅(qū)動器102的輸出阻抗。在某些示例中，調(diào)節(jié)有源終端驅(qū)動器輸出的阻抗可改善處理器確定觸覺傳感器203的諧振頻率的能力。在一些示例中，調(diào)節(jié)有源終端驅(qū)動器輸出的阻抗可提供對觸覺傳感器203的額外制動控制。
[0014]就確定觸覺傳感器203的諧振頻率而言，如果已知觸覺傳感器203的實際諧振頻率，則可保持觸覺傳感器203的諧振頻率更為穩(wěn)健而有效的控制。在大多數(shù)情況下，觸覺傳感器203的標(biāo)稱諧振頻率是已知的。但是，環(huán)境條件(例如，溫度和濕度)可影響觸覺傳感器203的諧振頻率。處理器可執(zhí)行對觸覺傳感器203進(jìn)行驅(qū)動的方法，例如，以標(biāo)稱諧振頻率或接近標(biāo)稱諧振頻率來驅(qū)動觸覺傳感器203，進(jìn)而對觸覺傳感器203的動作進(jìn)行監(jiān)控以確定實際的諧振頻率。在某些示例中，觸覺傳感器203的反電動勢(EMF)可被監(jiān)控。在某些示例中，負(fù)阻抗變換器205可對觸覺傳感器203的反EMF進(jìn)行濾波并放大，以提供對觸覺傳感器203諧振頻率的更為穩(wěn)健的測量乃至更為準(zhǔn)確的確定。在一示例中，處理器可以標(biāo)稱頻率驅(qū)動觸覺傳感器203，該處理器或有源終端驅(qū)動器102可進(jìn)而對觸覺傳感器203的產(chǎn)生動作的經(jīng)放大的反EMF的最大峰值和最小峰值(例如，使用峰值檢測器)進(jìn)行測量。經(jīng)放大的反EMF的最大峰值和最小峰值進(jìn)而可用于確定觸覺傳感器203諧振頻率的周期。在一些示例中，最大峰值和最小峰值之間的定時可用于確定諧振頻率。在一些示例中，最大峰值和最小峰值可為零交叉檢測器提供門限零交叉值以確定諧振頻率的周期。在一些示例中，零交叉值可為約在最大峰值和最小峰值之間的中間值。在一些示例中，與觸覺傳感器的反EMF的兩個連續(xù)零交叉檢測相關(guān)的定時信息可提供觸覺傳感器諧振頻率的周期的指示。
[0015]就提供額外的制動控制而言，在某些示例中，處理器可為負(fù)阻抗變換器205提供指令(例如，數(shù)字指令)以改變有源終端驅(qū)動器輸出的阻抗，進(jìn)而允許觸覺傳感器203更快地減速。在某些示例中，負(fù)阻抗變換器可提供電流反饋(Ifb)以通過觸覺傳感器203協(xié)助校準(zhǔn)或配置有源終端驅(qū)動器102的操作。
[0016]圖3大體上示出了示例性的有源終端驅(qū)動器102，其包括用于驅(qū)動觸覺傳感器303的負(fù)阻抗變換器205的示例性實施。在某些示例中，有源終端驅(qū)動器102包括功率放大器304、增益電阻器(Rmn)和反饋電阻器(Rfb)。功率放大器304可連接至負(fù)阻抗變換器205上。負(fù)阻抗變換器205可包括兩組可編程電流源，基于PMOS的電流源307和基于NMOS的電流源308?；贜MOS的電流源308詳細(xì)示出且可包括數(shù)個晶體管(Ptl,P1,…，Pn)和相應(yīng)的開
關(guān)(S1, S2,..., SnXS1, S2,..., §n)以對由基于NMOS的電流源308提供的電流進(jìn)行調(diào)
節(jié)。在某些示例中，可使用觸覺系統(tǒng)的處理器對開關(guān)(S1, S2,..., SnXS1, S2,…，SJ進(jìn)行控制，以將有源終端驅(qū)動器102調(diào)諧至驅(qū)動觸覺傳感器303、放大驅(qū)動觸覺傳感器303的反EMF來確定諧振頻率，或?qū)τ|覺傳感器303的動作進(jìn)行制動。
[0017]附加注釋
[0018]在示例I中，一種觸覺控制器可包括:有源終端驅(qū)動器，其具有可配置的輸出阻抗，該有源終端驅(qū)動器可被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對該觸覺傳感器的反電動勢(EMF)進(jìn)行處理，以提供觸覺傳感器的動作反饋；以及處理器，其為有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用觸覺傳感器的動作反饋來確定觸覺設(shè)備的諧振頻率。
[0019]在示例2中，示例I的有源終端驅(qū)動器可選地包括被配置為提供可配置的輸出阻抗的有源元件。
[0020]在示例3中，示例I至2中任何一個或多個示例的有源元件可選地包括負(fù)阻抗變換器。
`[0021]在示例4中，示例I至3中任何一個或多個示例的負(fù)阻抗變換器可選地被配置為提供經(jīng)放大的電壓，經(jīng)放大的電壓表示所述反EMF。
[0022]在示例5中，示例I至4中任何一個或多個示例的負(fù)阻抗變換器可選地被配置為從所述處理器接收數(shù)字輸出，并基于所述數(shù)字輸出來提供負(fù)阻抗。
[0023]在示例6中，示例I至5中任何一個或多個示例的處理器可選地被配置為使用負(fù)反饋變換器來調(diào)節(jié)觸覺傳感器的制動速率。
[0024]在示例7中，示例I至6中任何一個或多個示例的觸覺控制器可選地包括:峰值檢測器，其被配置為檢測反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一個峰值；以及零交叉檢測器，其被配置為向所述處理器提供定時信息，所述定時信息與所述反EMF大約穿過所述反EMF的所述最小峰值和所述最大峰值之間的中間值的電壓值有關(guān)。
[0025]在示例8中，一種操作觸覺傳感器控制器的方法，可包括:在有源終端驅(qū)動器處接收來自處理器的指令信號，使用有源終端驅(qū)動器和指令信號來驅(qū)動觸覺傳感器，使用所述有源終端驅(qū)動器來對觸覺傳感器的反EMF進(jìn)行處理以提供觸覺傳感器的動作反饋，以及使用觸覺傳感器的動作反饋來確定所述觸覺傳感器的諧振頻率。
[0026]在示例9中，示例I至8中任何一個或多個示例的對所述反EMF進(jìn)行處理可選地包括使用負(fù)阻抗變換器來對所述觸覺傳感器的反EMF進(jìn)行放大，以提供動作反饋。
[0027]在示例10中，示例I至9中任何一個或多個示例的方法可選地包括使用負(fù)阻抗變換器對觸覺傳感器的諧振運動進(jìn)行制動。[0028]在示例11中，示例I至10中任何一個或多個示例的對諧振運動進(jìn)行制動可選地包括:在負(fù)阻抗變換器處接收來自處理器的阻抗信息，并使用阻抗信息來調(diào)節(jié)負(fù)阻抗變換器的負(fù)阻抗。
[0029]在示例12中，示例I至11中任何一個或多個示例的阻抗信息可選地包括數(shù)字阻
抗信息。
[0030]在示例13中，示例I至12中任何一個或多個示例的確定諧振頻率可選地包括使用觸覺傳感器的動作反饋來對諧振頻率的周期進(jìn)行檢測。
[0031]在示例14中，示例I至13中任何一個或多個示例的對周期進(jìn)行檢測可選地包括:將有源終端驅(qū)動器的輸出進(jìn)行驅(qū)動至預(yù)設(shè)值，并使用零交叉檢測器來檢測反EMF的兩個連續(xù)零交叉。
[0032]在示例15中，示例I至14中任何一個或多個示例的檢測周期可選地包括:使用峰值檢測器來檢測反EMF的最大峰值，使用該峰值檢測器來檢測反EMF的最小峰值，并使用零交叉檢測器來檢測最小峰值和最大峰值之間的中間值的反EMF的兩個連續(xù)交叉點。
[0033]在示例16中，一種系統(tǒng)可包括諧振觸覺傳感器和被配置為連接到該諧振觸覺傳感器上的觸覺控制器。觸覺控制器可包括:有源終端驅(qū)動器，其被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對反電動勢(EMF)進(jìn)行處理以提供觸覺傳感器的動作反饋；以及處理器，其為有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用觸覺傳感器的動作反饋來確定觸覺設(shè)備的諧振頻率。
[0034]在示例17中，示例I至16中任何一個或多個示例的有源終端驅(qū)動器可選地包括負(fù)阻抗變換器。
[0035]在示例18中，示例I至17中任何一個或多個示例的負(fù)阻抗變換器可選地被配置為提供經(jīng)放大的電壓，經(jīng)放大的電壓表示反EMF。
[0036]在示例19中，示例I至18中任何一個或多個示例的負(fù)阻抗變換器可選地被配置為從處理器接收數(shù)字輸出并根據(jù)該數(shù)字輸出來提供負(fù)阻抗。
[0037]在示例20中，示例I至19中任何一個或多個示例的處理器可選地被配置為使用負(fù)反饋變換器來調(diào)節(jié)觸覺傳感器的制動速率。
[0038]在示例21中，示例I至20中任何一個或多個示例的觸覺控制器可選地包括:峰值檢測器，其被配置為檢測反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一個峰值；以及零交叉檢測器，其被配置為向所述處理器提供定時信息，所述定時信息與所述反EMF大約穿過所述反EMF的所述最小峰值和所述最大峰值之間的中間值的電壓值有關(guān)。
[0039]示例22可包括以下主題，或可選地與示例I至21中任何一個或多個示例的任何部分或任何部分的組合相結(jié)合以包括以下主題:可包括用于執(zhí)行示例I至21的功能中任何一種或多種功能的方案，或包括指令的機器可讀介質(zhì)，該指令當(dāng)由機器執(zhí)行時，可使機器執(zhí)行示例I至21的功能中任何一種或多種功能。
[0040]上述【具體實施方式】包括對附圖的參考，該附圖構(gòu)成【具體實施方式】的一部分。附圖以舉例說明的方式示出能夠?qū)嵤┍緦嵱眯滦偷木唧w實施例。這些實施例在本文中也被稱作“示例”。本申請所涉及到的所有出版物、專利以及專利文件全部以引用的方式并入本實用新型，盡管它們是分別加以參考的。如果本申請與參考文件之間存在使用差別，則參考文件的使用應(yīng)視為本申請使用的補充；若二者之間存在不可調(diào)和的差異，則以本申請的使用為準(zhǔn)。[0041]在本申請中，與專利申請通常使用的一樣，術(shù)語“一”或“某一”表示包括一個或兩個以上，不同于“至少一個”或“一個或多個”的其它例子或用法。在本申請中，除非另外指明，否則使用術(shù)語“或”指無排他性的或者是，“A或B”包括:“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附的權(quán)利要求中，術(shù)語“包含”和“在其中”等同于各個術(shù)語“包括”和“其中”的通俗英語而使用。而且，在下述權(quán)利要求中，術(shù)語“包含”和“包括”是開放性的，即，包括除了權(quán)利要求中這樣的術(shù)語之后所列出的那些要素以外的要素的系統(tǒng)、裝置、物品或步驟，依然視為落在該項權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。此外，在下述權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標(biāo)識，并非對其對象有數(shù)量要求。
[0042]以上實施方式旨在解釋說明而非限制。例如，上述示例(或其一個或多個方面)可以相互結(jié)合使用。而且，在上述【具體實施方式】中，各種特征可組合在一起以簡化本實用新型。這不應(yīng)理解為未要求的公開特征對任何權(quán)利要求來說是必不可少的。相反，創(chuàng)造性的主題可在于少于特定公開實施例的所有特征。因而，下述的權(quán)利要求以每個權(quán)利要求作為單獨實施例的方式并入【具體實施方式】中。本實用新型的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附的權(quán)利要求以及與這些權(quán)利要求的所屬等同的整個范圍來確定。
【權(quán)利要求】
1.一種觸覺控制器，其特征在于，包括: 有源終端驅(qū)動器，其具有可配置的輸出阻抗，所述有源終端驅(qū)動器可被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對該觸覺傳感器的反電動勢EMF進(jìn)行處理，以提供所述觸覺傳感器的動作反饋；以及 處理器，其為所述有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用所述觸覺傳感器的所述動作反饋來確定所述觸覺設(shè)備的諧振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺控制器，其中，所述有源終端驅(qū)動器包括被配置為提供所述可配置的輸出阻抗的有源元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺控制器，其中，所述有源元件包括負(fù)阻抗變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸覺控制器，其中，所述負(fù)阻抗變換器被配置為提供經(jīng)放大的電壓，經(jīng)放大的電壓表示所述反EMF。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的觸覺控制器，其中，所述負(fù)阻抗變換器被配置為從所述處理器接收數(shù)字輸出，并基于所述數(shù)字輸出來提供負(fù)阻抗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺控制器，其中，所述處理器被配置為使用所述負(fù)反饋變換器來調(diào)節(jié)所述觸覺傳感器的制動速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的觸覺控制器，包括: 峰值檢測器，其被配置為檢測所述反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一個峰值；以及` 零交叉檢測器，其被配置為向所述處理器提供定時信息，所述定時信息與所述反EMF大約穿過所述反EMF的所述最小峰值和所述最大峰值之間的中間值的電壓值有關(guān)。
8.—種觸覺控制器系統(tǒng)，其特征在于，包括: 諧振觸覺傳感器；以及 觸覺控制器，其被配置為連接到所述諧振觸覺傳感器上，所述觸覺控制器包括: 有源終端驅(qū)動器，其被配置為對觸覺傳感器進(jìn)行驅(qū)動并對反電動勢EMF進(jìn)行處理，以提供所述觸覺傳感器的動作反饋；以及 處理器，其為所述有源終端驅(qū)動器提供指令信號并使用所述觸覺傳感器的所述動作反饋來確定所述觸覺設(shè)備的諧振頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺控制器系統(tǒng)，其中，所述有源終端驅(qū)動器包括負(fù)阻抗變換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸覺控制器系統(tǒng)，其中，所述負(fù)阻抗變換器被配置為提供經(jīng)放大的電壓，經(jīng)放大的電壓表示所述反EMF。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸覺控制器系統(tǒng)，其中，所述負(fù)阻抗變換器被配置為從所述處理器接收數(shù)字輸出，并基于所述數(shù)字輸出來提供負(fù)阻抗。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺控制器系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置為使用所述負(fù)反饋變換器來調(diào)節(jié)所述觸覺傳感器的制動速率。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的觸覺控制器系統(tǒng)，包括: 峰值檢測器，其被配置為檢測所述反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一個峰值；以及 零交叉檢測器，其被配置為向所述處理器提供定時信息，所述定時信息與所述反EMF大約穿過所述反EMF的所`述最小峰值和所述最大峰值之間的中間值的電壓值有關(guān)。
【文檔編號】G06F3/01GK203630716SQ201320603071
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】菲利普·J·克勞利, 馬吉德·樹世塔日安 申請人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司