專(zhuān)利名稱(chēng)：振動(dòng)發(fā)生器和使用此振動(dòng)發(fā)生器的便攜式電話(huà)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種振動(dòng)發(fā)生器，它特別適合用于便攜式電話(huà)，尋呼機(jī)，個(gè)人手持電話(huà)系統(tǒng)，電子游戲機(jī)等等，還提供了一種采用這種振動(dòng)發(fā)生器的便攜式電話(huà)。
背景技術(shù)：
大多數(shù)公知的常規(guī)振動(dòng)發(fā)生器都具有這樣一種結(jié)構(gòu)，在一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)的輸出軸上偏心地設(shè)置一個(gè)由高比重金屬制成的重塊(或是配重)，讓重塊的重心隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而出現(xiàn)偏移或位移，從而產(chǎn)生振動(dòng)。如果將這種振動(dòng)發(fā)生器安裝在便攜式電話(huà)中，則重塊產(chǎn)生的振動(dòng)代替呼叫音的產(chǎn)生，通過(guò)振動(dòng)讓用戶(hù)能夠注意到接收呼叫或是消息，而不會(huì)被會(huì)議或是人群中的其它人發(fā)現(xiàn)。另外，對(duì)于諸如賽車(chē)游戲機(jī)或者是作戰(zhàn)游戲等采用振動(dòng)發(fā)生器的游戲機(jī)來(lái)說(shuō)，在操作部分提供振動(dòng)能讓游戲機(jī)用戶(hù)感受到虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲的樂(lè)趣。因此，如果想要游戲機(jī)的使用效果更加明顯，就需要產(chǎn)生更高振幅和更高能量的振動(dòng)，這樣就需要一種能夠提供更高效率的有效振動(dòng)發(fā)生器。
然而，為了提供高振幅/高能量振動(dòng)，上文所述結(jié)構(gòu)的振動(dòng)發(fā)生器就需要顯著增加重塊的偏心重量和操作性能。這樣就必然要導(dǎo)致大型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，而且除高比重金屬的重塊的高價(jià)格問(wèn)題之外，這對(duì)于裝置的小型化和價(jià)格降低的市場(chǎng)需求就會(huì)構(gòu)成障礙。
一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)發(fā)生器采用的驅(qū)動(dòng)源是DC電動(dòng)機(jī)，整流電刷會(huì)使它產(chǎn)生電磁噪聲，而有關(guān)的電路會(huì)受到電磁噪聲的有害影響。這樣，如何限制電磁噪聲就成了一個(gè)突出的問(wèn)題。
除了采用電動(dòng)機(jī)的上述振動(dòng)發(fā)生器以外還有其它類(lèi)型的低噪聲振動(dòng)發(fā)生器，它們可以采用彈簧元件代替使用電動(dòng)機(jī)，借助于電磁線(xiàn)圈的吸附/分離操作來(lái)振動(dòng)一個(gè)浮動(dòng)磁鐵。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，所以這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是降低成本，然而，另一方面，它無(wú)法提供足夠大的振動(dòng)，除非能夠以設(shè)備中振動(dòng)部分的機(jī)械特征(諸如彈簧的質(zhì)量和磁鐵的重量等等)所確定的諧振頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈。因此，由于迄今為止還沒(méi)有找到一種能夠始終跟隨機(jī)械諧振點(diǎn)的有效的驅(qū)動(dòng)方法，所以機(jī)械系統(tǒng)的諧振點(diǎn)很容易由于制造偏差和老化變形等發(fā)生變化。因此，用彈簧元件作為振動(dòng)發(fā)生器的嘗試尚未達(dá)到實(shí)用的水平。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，本發(fā)明的著眼點(diǎn)是要克服現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)發(fā)生器所固有的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的之一是提供一種新式的振動(dòng)發(fā)生器，迫使電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)頻率始終跟隨機(jī)械諧振頻率，從而產(chǎn)生高振幅和高能量的振動(dòng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種采用這種振動(dòng)發(fā)生器的小型廉價(jià)的便攜式電話(huà)。
按照權(quán)利要求1所限定的本發(fā)明的第一方面，提供了一種振動(dòng)發(fā)生器1，它具有由一個(gè)彈簧件12以可浮動(dòng)方式固定的運(yùn)動(dòng)部分11和一個(gè)帶電磁線(xiàn)圈13的振動(dòng)發(fā)生部分2，這種振動(dòng)發(fā)生器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分10，它按照一個(gè)預(yù)定的恒定間隔檢測(cè)電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)，如果驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向右增加型(也就是驅(qū)動(dòng)電壓隨時(shí)間過(guò)去而增大)，就增大電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率，如果驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向左增加型(也就是驅(qū)動(dòng)電壓隨時(shí)間過(guò)去而減小)，就通過(guò)控制來(lái)降低電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率，從而使電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分2的諧振頻率上。
按照上述結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率上的重疊波形的變化進(jìn)行檢測(cè)和校正，將驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到諧振頻率上，這樣就能校正制造中的波動(dòng)或偏差以及由于隨時(shí)間劣化造成的諧振點(diǎn)變化，這樣就能使振動(dòng)發(fā)生部分始終在諧振點(diǎn)上振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高振幅和高能量的振動(dòng)發(fā)生。
按照權(quán)利要求2所限定的本發(fā)明的第二方面，驅(qū)動(dòng)控制部分10具有一個(gè)波形檢測(cè)電路3，用來(lái)檢測(cè)感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))人字型，還具有一個(gè)積分電路用于對(duì)波形檢測(cè)電路3的輸出積分后產(chǎn)生一個(gè)控制電壓(VC2)，以及一個(gè)方波振蕩電路，它通過(guò)控制電壓(VC2)來(lái)控制振蕩頻率。
按照上述結(jié)構(gòu)，與驅(qū)動(dòng)頻率相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電壓波形的變化被接連地轉(zhuǎn)換成DC電壓(控制電壓VC2)的變化，這樣就能利用例如電壓控制振蕩器(VCO)作為方波振蕩電路而便利地實(shí)現(xiàn)頻率控制。進(jìn)而還能夠簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。
按照權(quán)利要求3所限定的本發(fā)明的第三方面，波形檢測(cè)電路3被用來(lái)提供對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)前端采樣，將其保持電壓與驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)相比較，從而檢測(cè)出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))人字型。
按照上述結(jié)構(gòu)就能獲得在圖3(a)，3(b)和3(c)中用虛線(xiàn)表示的作為比較的參考電壓的保持電壓，并且能夠獲得相應(yīng)的檢測(cè)輸出。
按照權(quán)利要求4所限定的本發(fā)明的第四方面，波形檢測(cè)電路3被用來(lái)提供對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)前端和后端采樣，將其保持電壓相互比較，從而檢測(cè)出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))人字型。
按照這一結(jié)構(gòu)，如果驅(qū)動(dòng)電壓的前端比它的后端小，就能確定感應(yīng)電壓波形是向右增加型(也就是諧振點(diǎn)位于低位)，如果前端比它的后端大，就能確定該波形是向左增加或向右減小型(也就是諧振點(diǎn)位于高位)。如果前端等于后端，就能確定感應(yīng)電壓波形是對(duì)稱(chēng)人字型(也就是諧振點(diǎn))。這樣就能夠修改本發(fā)明第四方面的波形檢測(cè)電路，讓它能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)電壓的前端與其后端相比較。
按照權(quán)利要求5所限定的本發(fā)明的第五方面，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的檢測(cè)是在在方波驅(qū)動(dòng)中施加正/負(fù)電壓時(shí)執(zhí)行的。
如果用方波來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈，通過(guò)磁鐵振動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，如圖2所示特殊波形就會(huì)重疊在線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電壓上。換句話(huà)說(shuō)，如果線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)頻率比振動(dòng)發(fā)生部分的機(jī)械諧振頻率高，要重疊的感應(yīng)電壓波形就會(huì)如圖2中(f)所示向右增加，而如果驅(qū)動(dòng)頻率比諧振頻率低，電壓波形就會(huì)如圖2中(g)所示向左增加。另外，在諧振時(shí)就會(huì)獲得如圖2中(h)所示的對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))人字型。
按照權(quán)利要求6所限定的本發(fā)明的第六方面，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的檢測(cè)是在方波驅(qū)動(dòng)中施加負(fù)電壓時(shí)執(zhí)行的。
與第五方面中在施加正負(fù)電壓時(shí)感應(yīng)的電壓波形不同，本發(fā)明的第六方面僅僅檢測(cè)在施加負(fù)電壓時(shí)感應(yīng)的電壓波形，用于校正驅(qū)動(dòng)頻率(參見(jiàn)圖6)。在這種情況下能夠簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)控制部分的電路結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明的第一到第六方面可以制成小型的振動(dòng)(振蕩)發(fā)生器并且提供高振幅和高能量的振動(dòng)，這種發(fā)生器最適合作為便攜式電話(huà)等設(shè)備的振動(dòng)源，能夠?qū)Ρ銛y式電話(huà)等設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)上的小型化和成本降低有所貢獻(xiàn)。
按照權(quán)利要求7所限定的本發(fā)明的第七方面提供了一種振動(dòng)發(fā)生器21，其振動(dòng)發(fā)生部分22具有一個(gè)彈簧件32，一個(gè)永磁體30和一個(gè)電磁線(xiàn)圈33，振動(dòng)發(fā)生器包括用來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈33的振蕩電路25，用來(lái)檢測(cè)振動(dòng)發(fā)生部分22的振動(dòng)的一個(gè)傳感器23，用來(lái)將傳感器輸出相位延遲大約90度的一個(gè)延遲電路24，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分40，用來(lái)將振蕩電路25的振蕩頻率轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分22的諧振頻率上。
利用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)用方波電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈時(shí)，用傳感器中獲得的信號(hào)在鄰近諧振點(diǎn)部位的第一位置驅(qū)動(dòng)，從而針對(duì)相位已經(jīng)提前了大約90度的情況產(chǎn)生一個(gè)小的振動(dòng)，并且將在此時(shí)刻獲得的傳感器信號(hào)以大約90度的延遲輸入到振蕩電路，從而將振蕩頻率轉(zhuǎn)移到諧振頻率上。利用這一結(jié)構(gòu)就能自動(dòng)校正由于外部環(huán)境的變化，隨時(shí)間的劣化，制造偏差等因素造成的機(jī)械系統(tǒng)諧振點(diǎn)的差異，從而獲得有效和較大的振動(dòng)力。
按照權(quán)利要求8所限定的本發(fā)明的第八方面，振動(dòng)發(fā)生部分22主要包括具有一個(gè)固定端的U形彈簧片31，永磁體30和一個(gè)電磁鐵33。
按照第八方面的結(jié)構(gòu)，彈簧片被制成U形，由此使其振動(dòng)部分的基本長(zhǎng)度加大，這樣就能使諧振頻率較低，使驅(qū)動(dòng)控制部分比較容易完成向諧振點(diǎn)的轉(zhuǎn)移控制。
按照權(quán)利要求9所限定的本發(fā)明的第九方面，振蕩電路25主要包括一個(gè)門(mén)電路(U1)，連接到門(mén)電路的輸出和輸入上的一個(gè)電阻器件(R3)，和連接在輸入與地之間的一個(gè)電容(C2)。
按照這樣的結(jié)構(gòu)能夠使電路結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，獲得一種高效低價(jià)的振動(dòng)發(fā)生器。
本發(fā)明的第十方面還提供了一種新式的便攜式振動(dòng)發(fā)生器。
附圖簡(jiǎn)介

圖1的電路圖表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的振動(dòng)發(fā)生器中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分。
圖2的示意圖表示圖1所示的驅(qū)動(dòng)控制部分中各部分的波形圖。
圖3(a)，3(b)和3(c)表示圖1所示驅(qū)動(dòng)控制部分中一個(gè)部分的波形，該部分與圖2中所示的各個(gè)部分不同。
圖4(a)和4(b)表示按照本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)生器的例子。
圖5是按照本發(fā)明第二實(shí)施例的振動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)控制部分的電路圖。
圖6的示意圖表示圖5所示的驅(qū)動(dòng)控制部分中各部分的波形圖。
圖7是按照本發(fā)明第三實(shí)施例的振動(dòng)發(fā)生器的電路圖。
圖8是圖7所示本發(fā)明第三實(shí)施例的振動(dòng)發(fā)生器的一個(gè)透視圖。
圖9的示意圖表示圖7所示振動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)控制部分中各部分的波形圖。
發(fā)明的最佳實(shí)施方式第一實(shí)施例以下參照?qǐng)D1到4來(lái)解釋本發(fā)明的第一實(shí)施例。
如圖1所示，振動(dòng)發(fā)生器1帶有一個(gè)振動(dòng)發(fā)生部分2，它具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部分(永磁體11)和一個(gè)電磁線(xiàn)圈13，以及還帶有一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分10，它采用一個(gè)機(jī)械諧振頻率的方波來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈13。
以下參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)控制部分10的細(xì)節(jié)。
在圖1中，波形檢測(cè)電路3檢測(cè)線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電壓的重疊波形(感應(yīng)電壓波形)的變化(也就是向右增加，向左增加或是對(duì)稱(chēng)人字形)。波形檢測(cè)電路3有一個(gè)采樣電路，它包括利用控制信號(hào)A導(dǎo)通和關(guān)斷的一個(gè)門(mén)電路U1(例如是模擬開(kāi)關(guān))和連接到門(mén)電路U1輸出端的一個(gè)充電電容C1。波形檢測(cè)電路3具有一個(gè)比較器U2，利用控制信號(hào)B導(dǎo)通和關(guān)斷的一個(gè)門(mén)電路U3。波形檢測(cè)電路3的負(fù)(-)輸入端一側(cè)連接到電磁線(xiàn)圈13的兩個(gè)繞組L1，L2的中間部位，而線(xiàn)圈13的這一中間部位通過(guò)一個(gè)電阻R7連接到一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源Vcc。
主要由電阻R1和電容C2構(gòu)成的一個(gè)積分電路(平滑電路)4用來(lái)平滑波形檢測(cè)電路3的輸出Vo，產(chǎn)生一個(gè)控制電壓VC2。電阻R2和R3是用來(lái)在門(mén)電路U3關(guān)斷時(shí)提供一個(gè)預(yù)定電位的偏置電路，各個(gè)電阻的阻抗值是按照能夠獲得電源Vcc的一個(gè)中間電位的要求來(lái)設(shè)置的。
方波振蕩電路5有一個(gè)用U4表示的電壓控制振蕩器(VCO)，它以積分的輸出作為振蕩控制電壓，還包括諸如電阻R4到R6，電容C3等外圍型部分和元件?？刂齐妷篤C能夠使電壓控制振蕩器U4在預(yù)定范圍內(nèi)可選地改變振蕩頻率，并且，附帶地，如果控制電壓VC2變低，振蕩頻率就會(huì)變高。另一方面，如果控制電壓VC2變高，振蕩頻率就會(huì)變低。電壓控制振蕩器U4的輸出側(cè)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器U5，U6等連接到繞組L1和L2上。
以下要參照?qǐng)D2及圖3(a)，3(b)和3(c)來(lái)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)控制部分10的工作模式。
由圖1所示的電壓控制振蕩器U4振蕩的方波通過(guò)驅(qū)動(dòng)器U5和U6按照?qǐng)D2中(a)和(b)所示的定時(shí)驅(qū)動(dòng)各個(gè)繞組L1和L2。在這種情況下是按照預(yù)定的定時(shí)(也就是按照方波驅(qū)動(dòng)施加的正/負(fù)電壓)交替地向繞組L1和繞組L2供電。例如，如果對(duì)繞組L1提供電流，電磁線(xiàn)圈就會(huì)吸引磁鐵11，如果對(duì)繞組L2提供電流，磁鐵11就會(huì)脫離電磁線(xiàn)圈。通過(guò)繞組L1和L2的反復(fù)操作，使磁鐵11按照預(yù)定驅(qū)動(dòng)頻率振動(dòng)。
在這一時(shí)刻，由于磁鐵的振動(dòng)感應(yīng)的電壓，對(duì)應(yīng)著圖2中(f)到(h)所示的驅(qū)動(dòng)頻率的特殊波形重疊在電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)電壓Vd上。而且，圖2中(f)到(h)的波形也部分顯示出驅(qū)動(dòng)電壓Vd的重疊波形。換句話(huà)說(shuō)，如果電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率比振動(dòng)發(fā)生部分2的諧振頻率高，所構(gòu)成的重疊波形就是圖2中波形(f)所示的向右增加型，另一方面，如果它比諧振頻率低，所構(gòu)成的重疊波形就是圖2中波形(h)所示的向左增加型。另外，在諧振時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖2中波形(h)所示的大致對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))的人字形。
在波形檢測(cè)電路3中，通過(guò)門(mén)電路U1按照控制信號(hào)A的定時(shí)在預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓Vd采樣，并且其前端部分的電壓對(duì)電容C1充電(保持)。這一時(shí)刻的保持電壓成為比較器U2的參考電壓。比較器U2將保持電壓VC1與電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)電壓Vd相比較，驅(qū)動(dòng)電壓Vd被輸入到負(fù)(-)端。如果驅(qū)動(dòng)電壓Vd比圖2的波形(f)到(h)中用虛線(xiàn)表示的參考電壓VC1高，就輸出一個(gè)L(低)電壓，另一方面，如果驅(qū)動(dòng)電壓比參考電壓低，就輸出一個(gè)H(高)電壓。門(mén)電路U3連接到一個(gè)控制信號(hào)B，門(mén)電路的門(mén)僅僅在驅(qū)動(dòng)繞組L1時(shí)才導(dǎo)通。
現(xiàn)在如果驅(qū)動(dòng)頻率比諧振頻率高，比較器U2的輸出就幾乎是L(低)輸出，而控制電壓VC2就變成低，電壓控制振蕩器U4的振蕩頻率向更高頻區(qū)轉(zhuǎn)移，如圖3(a)所示。如果驅(qū)動(dòng)頻率比諧振頻率低，比較器U2的輸出就幾乎是H(高)輸出，而控制電壓VC2就變成高，電壓控制振蕩器U4的振蕩頻率向更低頻區(qū)轉(zhuǎn)移，如圖3(b)所示。另外，如果振蕩頻率達(dá)到了非常接近諧振頻率的部分，比較器U2的輸出就會(huì)進(jìn)入圖3(c)所示的H輸出和L輸出各占一半的狀態(tài)，控制電壓VC2維持在當(dāng)時(shí)的電位，這樣就會(huì)維持當(dāng)時(shí)的振蕩頻率。
當(dāng)門(mén)電路U3關(guān)斷時(shí)，也就是在驅(qū)動(dòng)繞組L2的時(shí)間段中，用電阻R2和R3將控制電壓VC2偏置到電源Vcc的中間電位，電源控制振蕩器U4的振蕩頻率始終設(shè)置在接近諧振頻率的位置，從而加快頻率校正的響應(yīng)速度。
也可以采用許多其他方法和裝置代替上述的電路結(jié)構(gòu)來(lái)檢測(cè)波形。例如，盡管圖中沒(méi)有表示，但對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓Vd的前端和后端都可以在預(yù)定時(shí)間內(nèi)采樣，以比較各個(gè)保持電壓并且檢測(cè)其感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))型。在這種情況下，如果驅(qū)動(dòng)電壓前端的各個(gè)保持電壓比后端的保持電壓小，這種波形就被確定為向右增加型(也就是諧振點(diǎn)位于較低頻部分)，如果驅(qū)動(dòng)電壓前端的保持電壓比后端的保持電壓大，這種波形就被確定為向右增加型(也就是諧振點(diǎn)位于較高頻部分)，如果前端的保持電壓與后端的保持電壓相等，這種波形就被確定為對(duì)稱(chēng)人字型(也就是諧振點(diǎn))。
第二實(shí)施例以下參照?qǐng)D5和6來(lái)解釋關(guān)于驅(qū)動(dòng)控制部分10的本發(fā)明第二實(shí)施例。
在上述的第一實(shí)施例中，在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈時(shí)對(duì)重疊波形的檢測(cè)定時(shí)是被確定在施加正/負(fù)電壓的時(shí)刻做出。然而，在第二實(shí)施例中，重疊波形的檢測(cè)定時(shí)僅僅在施加負(fù)電壓時(shí)(也就是線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)被關(guān)斷時(shí))做出。
在第二實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制部分10的電路結(jié)構(gòu)與圖1類(lèi)似，唯一的區(qū)別是驅(qū)動(dòng)控制部分10的電磁線(xiàn)圈13是由單個(gè)繞組L構(gòu)成的，它的一端連接到驅(qū)動(dòng)電源Vcc，另一端連接到驅(qū)動(dòng)器U6的輸出和波形檢測(cè)電路3的負(fù)(-)輸入端。
在上述結(jié)構(gòu)中，由電壓控制振蕩器U4振蕩的方波被用來(lái)按照?qǐng)D6中(a)和(b)的定時(shí)驅(qū)動(dòng)繞組L。在這個(gè)時(shí)刻，如圖6中(e)到(f)所示的波形按照線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)被關(guān)斷的定時(shí)重疊在電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)電壓Vd上。與第一實(shí)施例相似，如果電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率比振動(dòng)發(fā)生部分2的諧振頻率高，重疊的波形是向右增加型，如圖6中的(e)所示。同樣，如果電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率比這一諧振頻率低，重疊的波形變成向左增加型，如圖6中的(f)所示。在諧振時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖6(g)所示的對(duì)稱(chēng)或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)的人字形波形。然后的處理大致與上文中本發(fā)明第一實(shí)施例所述的相同，無(wú)需進(jìn)一步解釋。
第二實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)是一種更加簡(jiǎn)單的形式，部件和元件數(shù)量比第一實(shí)施例要少，更加有效于小型化目的。
按照本發(fā)明，注意在各個(gè)驅(qū)動(dòng)頻率上電磁線(xiàn)圈的感應(yīng)電壓的改變或變化，使得當(dāng)處在驅(qū)動(dòng)控制部分10控制下的感應(yīng)電壓波形是向右增加型時(shí)，驅(qū)動(dòng)頻率就會(huì)變高，同樣，如果感應(yīng)電壓波形是向左增加型，驅(qū)動(dòng)頻率就會(huì)變低，這樣就能將驅(qū)動(dòng)頻率接連地轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分2的機(jī)械諧振頻率上。這樣就能校正由機(jī)械偏移和不規(guī)則(例如是彈簧質(zhì)量和磁鐵重量的偏移)引起的機(jī)械變化以及隨時(shí)間的劣化，讓電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)始終跟隨諧振點(diǎn)，這樣就能用振動(dòng)發(fā)生部分2有效地提供高振幅和高能量的振動(dòng)力。
圖4(a)和(b)表示按照本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)生部分2的優(yōu)選示例。
在圖4(a)中，振動(dòng)發(fā)生部分2具有固定在管狀軛14上的一個(gè)電磁線(xiàn)圈13，移動(dòng)插入線(xiàn)圈繞組中的一個(gè)永磁體11，以及固定在永磁體11一端的線(xiàn)圈彈簧12，令磁鐵朝著電磁線(xiàn)圈13偏置。在圖4(b)中，振動(dòng)發(fā)生部分2具有一個(gè)U形彈簧片12，固定在軛14中并且固定在U形彈簧片尖部的一個(gè)電磁線(xiàn)圈13，電磁線(xiàn)圈向下突出，而圖示的永磁體11固定在電磁線(xiàn)圈13的下部。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)控制部分10可以采用圖4(a)和4(b)所示的結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)生器1可以做得比采用電動(dòng)機(jī)和重塊的常規(guī)結(jié)構(gòu)要小，并且能夠有效地獲得高振幅和高能量的振動(dòng)，它特別適合作為便攜式電話(huà)的振動(dòng)源。另外，它還有利于便攜式電話(huà)的小型化和成本降低。
第三實(shí)施例以下參照?qǐng)D7，8和9來(lái)解釋本發(fā)明的第三實(shí)施例。
第三實(shí)施例的振動(dòng)發(fā)生器21有一個(gè)U形彈簧片構(gòu)成的彈簧件，它是由彎折一個(gè)彈性長(zhǎng)條板制成的，還有固定在U形彈簧片32下部的一個(gè)永磁體30，以及在與永磁體30成相隔面對(duì)關(guān)系的彈簧片32的另外一端部“浮動(dòng)安裝”(或者是以浮動(dòng)方式安裝)一個(gè)激勵(lì)線(xiàn)圈33，讓U形彈簧片32另一端部上的激勵(lì)線(xiàn)圈33能夠在彈簧片本身的彈性作用下相對(duì)于彈簧片32的另一端部彈性移動(dòng)。永磁體30的下部A被安裝在一個(gè)接收振動(dòng)的振動(dòng)體上。在本發(fā)明中，位于圖8下部的永磁體30與位于圖8上部的激勵(lì)線(xiàn)圈30之間的位置關(guān)系可以通過(guò)將永磁體30放在上部和將激勵(lì)線(xiàn)圈33放在下部來(lái)顛倒改變，使永磁體30浮動(dòng)安裝在U形彈簧片32的上端部。
按照本發(fā)明的第三實(shí)施例，一個(gè)重塊或擺錘34被安裝在靠近激勵(lì)線(xiàn)圈33部位的彈簧片32的一個(gè)端部，用重塊或擺錘34將激勵(lì)電流有效地轉(zhuǎn)換成振動(dòng)能量。在U形彈簧片32內(nèi)側(cè)靠近振動(dòng)部分的位置還設(shè)有一個(gè)傳感器23以便檢測(cè)振動(dòng)。傳感器23可以檢測(cè)到小的振動(dòng)(例如是1.0mm左右的振幅)，這樣就能采用一個(gè)導(dǎo)電材料零件作為檢測(cè)觸點(diǎn)來(lái)使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而不用使用市場(chǎng)上出售的開(kāi)關(guān)。
以下參照?qǐng)D7，8和9來(lái)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)控制部分40及其工作模式。方波振蕩電路25的輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)器U2連接到振蕩發(fā)生部分的激勵(lì)線(xiàn)圈33。振蕩電路25有一個(gè)施密特觸發(fā)器式的二輸入端NAND門(mén)電路U1，連接到NAND門(mén)電路U1的一個(gè)電阻R3，以及具有一個(gè)電容C2的積分環(huán)路。相對(duì)于振蕩電路25，時(shí)間常數(shù)是這樣設(shè)置的，使得在提供電源時(shí)，讓振蕩電路25在接近由振蕩發(fā)生部分22的機(jī)械因素(諸如永磁體30，重塊34和電磁線(xiàn)圈33的總重量，以及彈簧片32的彈性強(qiáng)度或彈力)所確定的諧振頻率的頻率上自我振蕩。
振動(dòng)檢測(cè)傳感器23具有設(shè)置在一個(gè)基底上的接觸部分，并且該部分由電阻R1上拉(連接)到電源Vcc。彈簧片32的位置靠近傳感器23的固定側(cè)A被下拉(連接)到地。
由電阻R2和電容C1構(gòu)成的一個(gè)積分延遲電路24的時(shí)間常數(shù)是這樣設(shè)置的，使得接觸信號(hào)S0的相位延遲大約90度。
按照上述的結(jié)構(gòu)，如果為驅(qū)動(dòng)控制部分40提供電源，振蕩電路25就會(huì)按照?qǐng)D9(c)和(d)的定時(shí)自我振蕩，并且用其振蕩輸出S3通過(guò)驅(qū)動(dòng)器U2驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線(xiàn)圈33，使重塊或擺錘34振動(dòng)。圖9(a)表示重塊或擺錘34的振動(dòng)。
在擺錘34振動(dòng)時(shí)，已經(jīng)被打開(kāi)的傳感器23的觸點(diǎn)也與振動(dòng)同步，反復(fù)地驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通/關(guān)斷。對(duì)于這種電路結(jié)構(gòu)，接觸信號(hào)S0在不操作時(shí)或者說(shuō)電磁線(xiàn)圈33和永磁體30相互排斥時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)(觸點(diǎn)打開(kāi)狀態(tài))，而在元件33和30相互吸引時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)(觸點(diǎn)短路狀態(tài))。圖9表示在按照諧振頻率執(zhí)行驅(qū)動(dòng)控制操作時(shí)各部分的波形。如圖9所示，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)S4和接觸信號(hào)S0之間有大約90度的相位差，但是，在剛剛接通電源時(shí)，以及在驅(qū)動(dòng)頻率尚未充分轉(zhuǎn)移到諧振頻率上的狀態(tài)下，接觸信號(hào)S0和驅(qū)動(dòng)信號(hào)S4之間的相位關(guān)系有一個(gè)間隙或是偏移(未示出)，另外，彈簧片23的振動(dòng)是極小的。
以下要解釋振蕩電路25的振蕩頻率比諧振頻率高時(shí)的操作控制。接觸信號(hào)S0相對(duì)于圖9所示的定時(shí)被延遲了，并且其延遲信號(hào)S1相對(duì)于門(mén)電路輸入S2被延遲(按照一定的延遲)地輸入門(mén)電路U1。這樣，門(mén)電路輸入S2就變成了在導(dǎo)通周期的前(最前)端被延遲的波形信號(hào)，其結(jié)果會(huì)使激勵(lì)線(xiàn)圈33的驅(qū)動(dòng)電流出現(xiàn)和導(dǎo)通周期前端的延遲一樣多的延遲，這樣就能降低振蕩頻率。因而就能使振蕩頻率更近地移向諧振頻率，最終轉(zhuǎn)移到非常接近諧振頻率的部分。
另一方面，如果振蕩頻率比諧振頻率低，接觸信號(hào)S0就會(huì)比圖9所示的定時(shí)提前，并且其延遲信號(hào)S1比門(mén)電路輸入S2更早地輸入到門(mén)電路U1。這樣，門(mén)電路輸出S3就會(huì)變成這樣一個(gè)波形信號(hào)，其脈沖信號(hào)的后端向前移動(dòng)。結(jié)果，激勵(lì)線(xiàn)圈33的驅(qū)動(dòng)電流就會(huì)比振蕩頻率高于諧振頻率的上述情況下超前，使得振蕩頻率變高。這樣就能使振蕩頻率更接近諧振頻率，并且轉(zhuǎn)移到非常接近諧振頻率的振蕩頻率。
通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制部分40的上述操作，就能夠在本實(shí)施例的振動(dòng)發(fā)生器21中自動(dòng)校正或調(diào)節(jié)由于制造偏差，隨時(shí)間的劣化或者是外部環(huán)境變化而引起的機(jī)械系統(tǒng)中諧振點(diǎn)的間隙或偏移，使得在靠近諧振點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)這種裝置，這樣就能有效地獲得大的振動(dòng)。另外，驅(qū)動(dòng)控制部分40沒(méi)有采用通常在校正控制系統(tǒng)或機(jī)械中使用的復(fù)雜的反饋控制機(jī)制，這樣就能極大地簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，并且能實(shí)現(xiàn)一種高振動(dòng)的價(jià)格低廉的振動(dòng)發(fā)生器。
本發(fā)明是按照預(yù)定的間隔檢測(cè)電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)電壓，如果感應(yīng)電壓的波形在此時(shí)是向右增加型，就提高電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)頻率，如果感應(yīng)電壓的波形是向左增加型，就降低電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)頻率。這種控制方式能使電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)頻率向振動(dòng)發(fā)生部分的機(jī)械諧振頻率轉(zhuǎn)移，并且能夠校正由于機(jī)械系統(tǒng)的偏差和不規(guī)則以及隨時(shí)間的劣化而產(chǎn)生的機(jī)械變化，讓電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)始終跟隨諧振點(diǎn)，這樣就能用振動(dòng)發(fā)生部分2有效地提供高振幅和高能量的振動(dòng)力。
本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)生器1可以用于便攜式電話(huà)，有助于便攜式電話(huà)的小型化和成本降低。
另外，如權(quán)利要求7所述，本發(fā)明提供的一種振動(dòng)發(fā)生器包括用于驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈的振蕩電路，用于檢測(cè)振動(dòng)發(fā)生部分的振動(dòng)的傳感器，用于將傳感器的輸出相位延遲大約90度的延遲電路，以及用于將振蕩電路的振蕩頻率轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分的諧振頻率上的一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分。利用這種結(jié)構(gòu)，機(jī)械系統(tǒng)中由于外部環(huán)境變化，隨時(shí)間的劣化，制造偏差等等造成的諧振點(diǎn)差異會(huì)得到自動(dòng)校正，從而獲得有效并更大的振動(dòng)力。
在本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)生器中，按照權(quán)利要求8所述，振動(dòng)發(fā)生部分22主要包括具有一個(gè)固定端的一個(gè)U形彈簧片31，一個(gè)永磁體30和一個(gè)電磁鐵33。彈簧片被制成U形，以便由此加長(zhǎng)其振動(dòng)部分的基本長(zhǎng)度，這樣就能降低諧振頻率，使驅(qū)動(dòng)控制部分比較容易完成向諧振點(diǎn)的轉(zhuǎn)移控制。
按照權(quán)利要求9所限定的本發(fā)明，振蕩電路主要包括一個(gè)門(mén)電路，連接到門(mén)電路的輸出和輸入上的一個(gè)電阻器件，和連接在輸入與地之間的一個(gè)電容。這樣就能使電路結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，并且能夠進(jìn)行控制以跟隨諧振點(diǎn)，獲得一種高效低價(jià)的振動(dòng)發(fā)生器。
盡管本發(fā)明僅僅是參照著最佳實(shí)施例來(lái)描述的，但是應(yīng)該意識(shí)到在權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)還可以有許多修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)發(fā)生器1，它具有由一個(gè)彈簧件12以浮動(dòng)方式固定的運(yùn)動(dòng)部分11和一個(gè)帶電磁線(xiàn)圈13的振動(dòng)發(fā)生部分2，這種振動(dòng)發(fā)生器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分10，它按照一個(gè)預(yù)定的恒定間隔檢測(cè)電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)，如果驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向右增加型(也就是驅(qū)動(dòng)電壓隨時(shí)間過(guò)去而增大)，就增大電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率，如果驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向左增加型(也就是驅(qū)動(dòng)電壓隨時(shí)間過(guò)去而減小)，就通過(guò)控制來(lái)降低電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率，從而使電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分2的諧振頻率上。
2.按照權(quán)利要求1的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是驅(qū)動(dòng)控制部分10具有一個(gè)波形檢測(cè)電路3，用來(lái)檢測(cè)感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)人字型，還具有一個(gè)積分電路用于對(duì)波形檢測(cè)電路3的輸出積分以產(chǎn)生一個(gè)控制電壓(VC2)，以及一個(gè)方波振蕩電路5，它通過(guò)控制電壓(VC2)來(lái)控制振蕩頻率。
3.按照權(quán)利要求2的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是波形檢測(cè)電路3被用來(lái)提供對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)前端采樣，將其保持電壓與驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)相比較，從而檢測(cè)出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)人字型。
4.按照權(quán)利要求2的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是，波形檢測(cè)電路3被用來(lái)提供對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)前端和后端采樣，將其保持電壓相互比較，從而檢測(cè)出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對(duì)稱(chēng)(或準(zhǔn)對(duì)稱(chēng))人字型。
5.按照權(quán)利要求1到4之一的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的檢測(cè)是在方波驅(qū)動(dòng)中施加正/負(fù)電壓時(shí)執(zhí)行的。
6.按照權(quán)利要求1到4之一的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓(Vd)的檢測(cè)是在方波驅(qū)動(dòng)中施加負(fù)電壓時(shí)執(zhí)行的。
7.一種振動(dòng)發(fā)生器，其振動(dòng)發(fā)生部分22具有一個(gè)彈簧件32，一個(gè)永磁體30和一個(gè)電磁線(xiàn)圈33，其中該振動(dòng)發(fā)生器包括用來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈33的振蕩電路25，用來(lái)檢測(cè)振動(dòng)發(fā)生部分22的振動(dòng)的一個(gè)傳感器23，用來(lái)將傳感器輸出相位延遲大約90度的一個(gè)延遲電路24，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分40，用來(lái)將振蕩電路25的振蕩頻率轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分22的諧振頻率上。
8.按照權(quán)利要求7的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是振動(dòng)發(fā)生部分22主要包括具有一個(gè)固定端的U形彈簧片31，永磁體30和一個(gè)電磁鐵33。
9.按照權(quán)利要求7或8的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是振蕩電路25主要包括一個(gè)門(mén)電路(U1)，連接到門(mén)電路的輸出和輸入上的一個(gè)電阻器件(R3)，和連接在輸入與地之間的一個(gè)電容(C2)。
10.按照權(quán)利要求1或7的振動(dòng)發(fā)生器，其特征是振動(dòng)發(fā)生器被使用和安裝在一個(gè)便攜式電話(huà)中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種允許通過(guò)跟隨機(jī)械諧振點(diǎn)而工作的振動(dòng)發(fā)生器。振動(dòng)發(fā)生器1具有一個(gè)帶電磁線(xiàn)圈13的振動(dòng)發(fā)生部分2和由一個(gè)彈簧件12浮動(dòng)固定的磁鐵11。用方波驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈13以獲得振動(dòng)力。振動(dòng)發(fā)生器1包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制部分10,它按照一個(gè)預(yù)定的恒定間隔檢測(cè)電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)電壓。如果驅(qū)動(dòng)電壓的感應(yīng)電壓波形是向右增加型,驅(qū)動(dòng)控制部分10就增大電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)頻率,如果感應(yīng)電壓波形是向左增加型,就降低其驅(qū)動(dòng)頻率。這樣就能使電磁線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)頻率轉(zhuǎn)移到振動(dòng)發(fā)生部分2的諧振頻率上。因此,對(duì)電磁線(xiàn)圈13的驅(qū)動(dòng)能夠跟隨機(jī)械諧振點(diǎn),從而獲得足夠大的振動(dòng)。
文檔編號(hào)B06B1/02GK1365303SQ01800671
公開(kāi)日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月28日
發(fā)明者小林剛一, 坂田重道, 鈴木實(shí) 申請(qǐng)人:巖城電子株式會(huì)社