CN111030412A - 一种振动波形的设计方法及振动马达 - Google Patents

一种振动波形的设计方法及振动马达 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种振动波形的设计方法及振动马达，其中，振动波形的设计方法，包括步骤：根据需求频率，确定N+1个分段信号的时间长度；确定每段所述分段信号的起始时刻与终止时刻的幅值，所述分段信号的波形曲线均为二阶可导曲线；依次连接N+1个所述分段信号得到基于需求频率的振动波形；其中，第N个所述分段信号终止时刻的幅值与所述第N+1个所述分段信号起始时刻的幅值相等。本发明为设计者提供了一种高效合理的设计框架，该框架下能够严格的指定振动信号的频率，且可以通过调节框架下定义内容的参数来匹配任意马达，本发明设计的振动波形与实际振动波形相似，在马达能力一定情况下，大大提高设计的振动信号的可行性。

Description

一种振动波形的设计方法及振动马达
技术领域
本发明涉及振动马达技术领域，尤其涉及一种振动波形的设计方法及振动马达。
背景技术
振感体验作为一种新型的辅助效果体验，在游戏沉浸式体验，触摸反馈、信息提醒等方面快速的普及运用。且对于不同的应用场景，需要有多种不同的振动波形来提供多种振感。振动波形包括：位移波形、速度波形、加速度波形。振动波形主要由三个决定因素：振动信号的强度、振动信号的频率及振动信号的时长。其中，振动信号的频率对振感体验有着重要的影响，因此通过生成多种不同频率的振动信号即可实现多种振感体验的设计。
马达作为提供振动触感的发生器，在实际运用中受到硬件的限制，如电压限制，功率限制等，目前还没有一种有效的振动波形设计方法，设计出的振动波形与马达实际振动波形较为相似。
因此，现有技术还有待发展。
申请内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种振动波形的设计方法、马达电信号制作方法及振动马达，旨在解决“目前还没有一种有效的振动波形设计方法，使设计出的振动波形与马达实际振动波形较为相似”的问题。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种振动波形的设计方法，包括以下步骤：
根据需求频率，确定N+1个分段信号的时间长度，其中，N为正整数；
确定每段所述分段信号的起始时刻与终止时刻的幅值，所述分段信号的波形曲线均为二阶可导曲线；
依次连接N+1个所述分段信号得到基于需求频率的振动波形；
其中，第N个所述分段信号终止时刻的幅值与所述第N+1个所述分段信号起始时刻的幅值相等。
进一步地，相邻所述分段信号结束时刻的幅值为正负不同的实数。
进一步地，所述振动波形的起始时刻的幅值为0。
进一步地，每段所述分段信号的波形曲线在起始时刻与终止时刻处的斜率均为0。
进一步地，第N个所述分段信号的波形曲线的斜率先增大后减小，第N+1个所述分段信号的波形曲线的斜率先减小后增大。
进一步地，第N个所述分段信号的波形曲线的斜率先减小后增大，第N+1个所述分段信号的波形曲线的斜率先增大后减小。
进一步地，第一个所述分段信号的波形曲线的斜率先增大后减小。
进一步地，所述分段信号的波形曲线为正弦波或类方波。
进一步地，所述振动波形的第一个分段信号的时间长度为0.25/fn，从第二个分段信号开始，每一个分段信号的时间长度为0.5/fn，其中，fn为所述需求频率。
一种振动马达，采用如上所述的设计方法设计的振动波形进行激励。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明根据需求频率设定振动波形的每一个分段信号的时间长度、幅值以及曲线形式。其中幅值及曲线形式定义，在马达实现的可行上起决定性作用，每段分段信号的时间长度定义对振动信号频率的单一性起决定性作用。本发明为设计者提供了一种高效合理的设计框架，该框架下能够严格的指定振动信号的频率，且可以通过调节框架下定义内容的参数来匹配任意马达，本发明设计的振动波形与实际振动波形相似，在马达能力一定情况下，大大提高设计的振动信号的可行性。
附图说明
图1是一种振动波形的设计方法实施例的流程图。
图2是本发明的一种振动波形实施例图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了方便描述，以下在没有特别说明的情况下，振动波形默认为加速度波形。
本发明提供了一种振动波形的设计方法的实施例，参照图1，包括以下步骤：
S101、根据需求频率，确定N+1个分段信号的时间长度，其中，N为正整数。
将振动波形分为N+1个分段信号，分别进行定义，每段分段信号的时间长度的设定取决于需求特定频率fn，具体地，将振动波形分为从起始点依次连接波峰、波谷、波峰，…，终止点，或者从起始点依次连接波谷、波峰、波谷，…，终止点的N+1个分段信号，图2为一种振动波形实例，第1个分段信号为振动波形起始点t0时刻至第1个分段信号结束t1时刻(波峰)；第2个分段信号为第1个分段信号结束t1时刻至第2个分段信号结束t2时刻(波谷)，第3个分段信号为第2个分段信号结束t2时刻至第3个分段信号结束t3时刻(波峰)。t1时刻也可以是波谷，后续的则对应为波峰、波谷……。本发明依据该模型进行振动波形的设计，根据需求频率fn设定振动波形的每一个分段信号的时间长度。
S102、确定每段所述分段信号的起始时刻与终止时刻的幅值，所述分段信号的波形曲线均为二阶可导曲线。
本发明的一个实施例中，振动波形起始时刻t0点的幅值为0。基于该实施例，本发明的另一个实施例中，第1个分段信号结束t1时刻，幅值规定为a1；第2个分段信号结束t2时刻，幅值规定为a2；第3个分段信号结束t3时刻，幅值规定为a3，以此类推。较佳地，这里的幅值a1、a2、a3…为正负不同的实数。这样保证振动波形的波峰与波谷正负交替，保证了马达振子在平衡位置附近的来回运用，最大化的发挥马达的性能。
S103、依次连接N+1个所述分段信号得到基于需求频率的振动波形；其中，第N个所述分段信号终止时刻的幅值与所述第N+1个所述分段信号起始时刻的幅值相等。
具体的，采用二阶可导光滑曲线依次连接N+1个分段信号的起始点与终止点，所述光滑曲线可以是正弦波或类方波。
本发明根据需求频率设定振动波形的每一个分段信号的时间长度、幅值以及曲线形式。其中幅值及曲线形式定义，在马达实现的可行上起决定性作用，每段分段信号的时间长度定义对振动信号频率的单一性起决定性作用。本发明为设计者提供了一种高效合理的设计框架，该框架下能够严格的指定振动信号的频率，且可以通过调节框架下定义内容的参数来匹配任意马达，本发明设计的振动波形与实际振动波形相似，在马达能力一定情况下，大大提高设计的振动信号的可行性。
本发明提供了一种更为详细的振动波形的设计方法的实施例，具体的，每一个分段信号的时间长度取决于需求的特定频率fn，在确定需求的振动频率fn后，对每一个分段信号的时间长度进行设定。本发明的一个实施例中，第1个分段信号的时间长度为0.25/fn，从第二个分段信号开始，每一个分段信号的时长为0.5/fn，第一个分段信号的时间长度较短，可以使马达能够快速起振。
对振动曲线的波峰波谷的幅值进行定义，同前述步骤S102，不再赘述。
对振动波形的每一段曲线形式进行定义：本发明的一个实施例中，第1个分段信号的波形曲线起始斜率设计为0，终止斜率为0，斜率先增大后减小，且为二阶可导的光滑曲线，例如正弦波或类方波等，这样保证马达状态的连续性，避免计算电压时的突变状况；第2个分段信号的波形曲线同样设计为起始斜率为0，终止斜率为0，斜率先减小后增大，且为二阶可导的光滑曲线；第3个分段信号的波形曲线设计为起始斜率为0，终止斜率为0，且斜率先增大后减小，为二阶可导的光滑曲线。曲线形式变化规律可以总结为：每段所述分段信号的波动曲线在起始时刻与终止时刻的斜率均为0，且所述波动曲线均为二阶可导的光滑曲线，但相邻两段内的波动曲线斜率变化趋势相反，如第奇数段内的曲线斜率变化趋势为先增大后减小，则第偶数段内的曲线斜率变化趋势为先减小后增大。分段信号的具体段数由期望的振动信号的时间长度决定。
本发明还提供了一种振动马达，采用如上所述的设计方法设计的振动波形进行激励。本发明的振动马达能够严格的指定振动信号的频率信息，且可以通过调节框架下定义内容的参数来呈现不同的振感，从而能够适应不同的应用场景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种振动波形的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据需求频率，确定N+1个分段信号的时间长度，其中，N为正整数；
确定每段所述分段信号的起始时刻与终止时刻的幅值，所述分段信号的波形曲线均为二阶可导曲线；
依次连接N+1个所述分段信号得到基于需求频率的振动波形；
其中，第N个所述分段信号终止时刻的幅值与所述第N+1个所述分段信号起始时刻的幅值相等。
2.如权利要求1所述的振动波形的设计方法，其特征在于，相邻所述分段信号结束时刻的幅值为正负不同的实数。
3.如权利要求2所述的振动波形的设计方法，其特征在于，所述振动波形的起始时刻的幅值为0。
4.如权利要求1所述的振动波形的设计方法，其特征在于，每段所述分段信号的波形曲线在起始时刻与终止时刻处的斜率均为0。
5.如权利要求3所述的振动波形的设计方法，其特征在于，第N个所述分段信号的波形曲线的斜率先增大后减小，第N+1个所述分段信号的波形曲线的斜率先减小后增大。
6.如权利要求3所述的振动波形的设计方法，其特征在于，第N个所述分段信号的波形曲线的斜率先减小后增大，第N+1个所述分段信号的波形曲线的斜率先增大后减小。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的振动波形的设计方法，其特征在于，第一个所述分段信号的波形曲线的斜率先增大后减小。
8.如权利要求1所述的振动波形的设计方法，其特征在于，所述分段信号的波形曲线为正弦波或类方波。
9.如权利要求1所述的振动波形的设计方法，其特征在于，所述振动波形的第一个分段信号的时间长度为0.25/fn，从第二个分段信号开始，每一个分段信号的时间长度为0.5/fn，其中，fn为所述需求频率。
10.一种振动马达，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的设计方法设计的振动波形进行激励。
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