CN117881488A - 使用电流测量值的振动触觉致动器感测和控制 - Google Patents

使用电流测量值的振动触觉致动器感测和控制 Download PDF

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Abstract

一种振动触觉设备，包括：第一致动器通道，该第一致动器通道具有振动触觉致动器和定位于振动触觉致动器的输入处的具有预定电阻的电阻器；处理器，该处理器被配置为输出用于驱动振动触觉致动器的驱动信号；以及电压传感器，该电压传感器被配置为测量跨电阻器的电压降。由振动触觉致动器汲取的电流根据施加到振动触觉致动器的负载而变化并且穿过电阻器。处理器被配置为从电压传感器接收电压降测量数据，基于测量值的电压降来检测施加到振动触觉致动器的负载，并且基于检测到的负载来控制驱动信号。

Description

使用电流测量值的振动触觉致动器感测和控制
背景技术
振动触觉致动器通常用于电子设备和诸如智能电话和手表的可穿戴附件中以提供触觉反馈。致动器的行为可以根据施加到致动器的负载而改变。负载可能受到一系列因素的影响，诸如致动器与用户之间的接触面积、与致动器接触的组织或材料的类型以及施加到致动器的压力的量。
为了感测所施加的负载的大小，致动器通常采用反电动势(反EMF)感测。然而，反EMF感测具有要求致动器与周围电子器件电断开以便可靠地测量反EMF的缺点。这又需要附加的开关和具有大量通道的多路复用器来控制反EMF传感器的连接和断开，这增加了致动器的部件的尺寸、重量和数量。
发明内容
本公开使用电流感测设计而不是反EMF感测，以便确定施加到致动器的负载。
在本公开的一个方面，振动触觉设备包括：第一致动器通道，其包括振动触觉致动器和定位于振动触觉致动器的输入处的具有预定电阻的电阻器，其中由振动触觉致动器汲取的电流根据施加到振动触觉致动器的负载而变化；并且其中由振动触觉致动器汲取的电流穿过电阻器；处理器，其被配置为输出用于驱动振动触觉致动器的驱动信号；负载传感器，其被配置为测量跨电阻器的电压降，其中处理器进一步被配置为：从负载传感器接收电压降测量值数据；基于测量的电压降检测施加到振动触觉致动器的负载；以及基于检测到的负载控制驱动信号。
在一些示例中，驱动信号可以是脉冲宽度调制(PWM)信号，并且第一致动器通道可以进一步包括被配置为对驱动信号进行滤波的低通滤波器和电流放大器。负载传感器可以包括被配置为放大电压降测量值的电流放大器和对放大的电压降测量值进行滤波的低通抗混叠滤波器。处理器可以包括被配置为接收经滤波的电压降测量值的模数转换器(ADC)。处理器可以被配置为检测电压降测量值数据中的峰值，并且基于峰值的高度来确定施加到振动触觉致动器的负载量。
在一些示例中，该设备可以进一步包括存储器，该存储器被配置为存储：包括在第一致动器通道中的振动触觉致动器的类型，以及一个或多个电流-负载对应映射，每个映射指示多个电流水平与给定类型的振动触觉致动器的对应负载之间的关系。处理器可以被配置为基于与振动触觉致动器的类型相关联的当前负载对应映射来检测施加到振动触觉致动器的负载。
在一些示例中，设备可以进一步包括：多个致动器通道，包括第一致动器通道，每个致动器通道包括相应的振动触觉致动器和定位在对应的振动触觉致动器的输入处的相应的电阻器；以及多路复用器，包括连接到多个致动器通道的多个输入和连接到负载传感器的输出。处理器可以被配置为针对每个致动器通道：接收电压降测量值数据；检测施加到致动器通道的振动触觉致动器的负载；以及基于对应的检测到的负载来控制输出到致动器通道的驱动信号。驱动信号可以是PWM信号。处理器可以被配置为针对每个致动器通道基于由致动器通道的电压降测量值数据指示的负载量来确定施加到致动器通道的PWM信号的脉冲宽度。附加地或可替代地，处理器可以被配置为：确定在振动触觉致动器中的哪些振动触觉致动器处检测到负载；致动检测到负载的振动触觉致动器；以及关闭未检测到负载的振动触觉致动器。附加地或可替代地，每个致动器通道可以进一步包括相应的功率门控开关，该功率门控开关被配置为控制致动器通道的输入与处理器的输出之间的连接，并且处理器可以被配置为控制所述功率门控开关中的每个功率门控开关以循环地激活多个致动器通道。
本公开的另一方面涉及一种便携式设备，该便携式设备包括壳体和振动触觉设备，如本文的任何实施例所述。振动触觉设备可以设置在壳体内部。
在一些示例中，便携式设备可以是手持设备。每个振动触觉致动器可以设置在手持设备的左侧或右侧中的任一个上。处理器可以被配置为基于设备左侧上的任何振动触觉致动器的电压降测量值数据是否指示检测到的负载来向设备左侧提供触觉反馈，并且基于设备右侧上的任何振动触觉致动器的电压降测量值数据是否指示检测到的负载来向设备右侧提供触觉反馈。
在一些示例中，便携式设备可以进一步包括被配置为检测手持设备的取向的一个或多个取向检测电路。处理器可以被配置为：从一个或多个取向检测电路接收手持设备的取向的指示；以及响应于接收到的手持设备的取向的指示，将至少一个振动触觉致动器分配给设备的左侧并且将至少一个振动触觉致动器分配给设备的右侧。
在一些示例中，便携式设备可以包括可围绕用户的手腕穿戴的带。振动触觉致动器可以沿着带的长度定位，以在带被穿戴时周向地围绕用户的手腕。
本公开的又一方面涉及一种方法，该方法包括：由处理器输出用于驱动振动触觉致动器的驱动信号；由处理器接收指示定位于振动触觉致动器的输入处并且具有预定电阻的电阻器上的电压降的电压测量值；由处理器基于电压测量值和电阻器的预定电阻来计算由振动触觉致动器汲取的电流量；以及由处理器基于所计算的电流量来控制驱动信号。
在一些示例中，该方法可以进一步包括由处理器控制到多个振动触觉通道中的每一个的连接。一次只有一个振动触觉通道可以连接到处理器。在一些示例中，计算由振动触觉致动器汲取的电流量可以进一步包括使用非对称平滑滤波器确定峰值电流水平，并且计算由振动触觉致动器汲取的电流量以等于所确定的峰值电流。
在一些示例中，计算由振动触觉致动器汲取的电流量可以进一步包括确定均方电流水平并且计算由振动触觉致动器汲取的电流量以等于均方电流水平。
在一些示例中，该方法可以进一步包括：由处理器访问指示多个电流量的电流-负载对应数据，每个电流量与对应的所施加的负载相关联；以及由处理器基于所计算的电流量和电流-负载对应数据来确定施加到振动触觉致动器的负载的大小。在一些示例中，该方法可以进一步包括由处理器确定所计算的电流量是否大于或等于阈值电流量，并且响应于所计算的电流量大于或等于阈值电流量，由处理器向振动触觉致动器输出一个或多个触觉反馈信号。
附图说明
图1是根据本公开的一方面的示例设备的电路图。
图2是示出在图1的设备中在一段持续时间内测量的电流的曲线图。
图3是根据本公开的一方面的另一示例设备的电路图。
图4是根据本公开的一方面的手持设备的图。
图5是根据本公开的一方面的可穿戴设备的图。
图6是根据本公开的一方面的示例例程的流程图。
具体实施方式
概述
本公开使用电流感测设计而不是反EMF感测，以便确定施加到致动器的负载。致动器马达的速度是马达消耗的电流量的函数，由此电流量的变化对应于速度的改变。这意味着致动器上的负载的改变对应于电流的改变。例如，马达速度的增加可以对应于电流的增加和所施加的负载的增加。为了测量电流，在致动器的输入处包括具有预定电阻的电阻器。然后在负载传感器处放大、低通滤波和测量跨电阻器的电压降。由致动器消耗的电流量可以根据跨电阻器的滤波电压降来计算。然后可以从计算出的电流中推导出致动器处的负载量。
本公开可以在具有单个致动器的设备中或在包括多个致动器的设备中实现。对于具有多个致动器的设备，可以通过为每个致动器通道提供分开的电阻器并通过多路复用器将所有致动器通道连接到负载传感器来分开地确定每个致动器的负载。多路复用器可以被配置为循环通过多个致动器，从而一次将一个致动器连接到负载传感器，并且在前进到下一个致动器之前测量该致动器的电阻器的电压降。
对于具有多个致动器的设备，可以利用电流感测来检测哪些致动器与用户接触。这是因为与用户接触的致动器处的负载不同于不与用户接触的致动器处的负载。电流感测设备可以针对致动器中的每个致动器重复地循环通过电流感测操作，并且基于感测到的电流来确定用户当前正在使用致动器中的哪一个。该确定进而可以用于节省设备处的能量，诸如通过仅致动被确定为与用户接触的那些致动器。
总之，本公开的振动触觉致动器设计提供优于使用反EMF感测的替代设计的若干益处。首先，反EMF感测可能不适用于一些应用，诸如需要同时负载感测和致动的应用，诸如用于提供恒定的触觉响应。其次，电流感测设计需要更少的部件，这又减少了传感器的成本、尺寸和重量，尤其是对于多通道系统。减少可穿戴设备中的传感器尺寸和重量是特别有益的，因为用户可能不希望穿戴大并且重的附件。最后，电流感测设计可以被连续地操作，而由于需要停用和断开反EMF传感器以便完成每个传感器读数，反EMF设计只能被零星地操作。
示例系统
图1示出了包括控制器110、致动器通道120和负载传感器130的设备100。
控制器110可以是可以处理、接收、传送指令和操作信号或其任何组合的任何电子处理器，包括但不限于微处理器或微计算机。控制器110还可包括用于存储可由设备100利用的电子数据的存储器装置或与其通信。这样的电子数据可以包括但不限于操作系统数据、指令、预设数据设置和可以由处理器执行的软件应用，诸如向设备100的用户提供内容，诸如音频文件、文档文件、校准信息、用户设置等。软件应用可以进一步控制向用户提供与所提供的内容相关联或分开的触觉反馈。触觉反馈设置可以进一步基于预设数据。存储器可以包括但不限于易失性存储装置，诸如随机存取存储器、非易失性存储装置，诸如只读存储器、闪存、磁存储介质、光存储介质、可擦除可编程存储器或其任何组合。另外，存储器可以嵌入控制器中或与控制器分离，可以是可移动或不可移动存储设备，或其任何组合。
致动器通道120可以包括一个或多个振动触觉致动器122。在图1的示例中，仅示出了一个致动器，但是在其他布置中，可以在单个致动器通道中提供多个致动器。致动器122可以包括壳体、负载敏感元件和振动元件，该振动元件被配置为响应于施加到负载敏感元件的负载而提供触觉反馈。本公开的示例性致动器122可以被配置为响应于施加到致动器的负载而汲取可变量的电流。可以利用的示例致动器包括但不限于音圈、线性谐振致动器(LRA)和线性磁性闸板(LRM)。致动器122被配置为接收由控制器110的信号发生器112输出的驱动信号。在图1的示例中，信号发生器是脉冲宽度调制(PWM)发生器，并且驱动信号是PWM信号，由此可以调整PWM信号的占空比以控制由致动器122的振动元件提供的振动大小，从而向设备100的用户提供触觉效果。在其他示例中，可以使用其他类型的信号发生器。例如，控制器110可以包括数模转换器(DAC)以将PWM输出转换成模拟信号，由此信号发生器112可以有效地是模拟信号发生器。
致动器通道120可以进一步包括用于连接到负载传感器130的电路系统，以用于感测施加到致动器122的或负载，诸如由设备100的用户施加的力。在图1的示例中，电路系统可以包括串联连接在信号发生器112的正输出和致动器122的输入的端子之间的电阻器124。由于由致动器汲取的电流量作为施加到致动器122的负载的函数而变化，所以流过电阻器124的电流量也作为施加到致动器122的负载的函数而变化。由于跨电阻器的电压降与流过电阻器的电流近似线性地成比例，因此可以基于跨电阻器124的电压降或跨电阻器124流动的电流中的任一个来确定施加到致动器的负载。电阻器124可以被适当地设定尺寸以测量致动器通道120的跨最大电流范围的电压降。例如，电阻器124可以具有约0.25欧姆的电阻。
致动器通道120可以进一步包括用于增强跨电阻器124的负载感测的附加电路系统。例如，在图1中，致动器120包括低通滤波器126，以便从驱动信号中过滤伪影和噪声。在图1的示例中，低通滤波器126是包括串联连接在信号发生器112的正输出和电阻器124之间的两个RC电路的二阶滤波器。同样在图1的示例中，致动器通道120包括用于放大输入到致动器122的驱动信号的放大器128。
负载传感器130可以包括连接到电阻器124的相对侧的第一输入和第二输入中的每一个。电压降可以从第一和第二输入之间的电压差导出。负载传感器130可以进一步包括用于处理电压降的附加电路系统，诸如用于基于第一和第二输入端口之间的电压差来放大通过电阻器汲取的感测电流的电流放大器132。电流放大器132可以是D类放大器，其具有足以允许跨电阻器124的负载感测的增益，诸如20x增益。而且，电流放大器132可以具有与信号发生器112的输出相比相对高的带宽。例如，在约540kHz的PWM信号输出的情况下，电流放大器132可以被选择为具有约1.8MHz的带宽。
负载传感器130电路系统可以进一步包括低通滤波器134以向控制器110提供低阻抗输入。控制器110可以包括用于将模拟电压测量值转换为由致动器122汲取的电流的数字指示的模数转换器(ADC)。ADC样本可以具有10位分辨率。
控制器110的ADC可以以低于驱动信号的频率或者甚至比驱动信号的频率低一个或多个数量级的频率对传感器的输出电流进行采样。例如，ADC频率可以为约10-100kHz，诸如43.2kHz。在这样的情况下，低通滤波器134可以进一步被配置为取决于控制器110的驱动频率和ADC的采样频率为ADC提供抗混叠。负载传感器130可以进一步包括在抗混叠滤波器134和ADC的输入之间的放大级136。
在操作中，设备100可以对跨电阻器124的电流测量值进行采样，以便检测致动器122处的负载改变。图2是示出在一段持续时间内检测到的跨电阻器的电流的改变的曲线图。从图2可以看出，可以利用正弦波波形从运行致动器捕获检测到的电流的改变。此外，由于在电阻器处没有检测到负电流摆动，因此波形被半波整流。半波整流电流尖峰的大小可以与施加到致动器的负载的大小相关。换句话说，由于较高的负载导致致动器汲取更多的电流，因此可以预期跨电阻器流动的电流量将对应地改变。
检测电流尖峰的大小可以涉及使用峰值检测算法的控制器110。一个示例峰值检测算法可以涉及跟踪与每个获得的样本的电流大小相关联的值，并且基于所跟踪的值来检测上升和下降之间的转变。在其他示例中，代替检测最大电流值，可以检测电流的均方值，由此可以从均方值推断电流的大小。替代的已知的方法可用于确定电流大小。在任何这样的方法中，致动器上的负载量可以与检测到的电流大小相关。
图1的示例设备仅包括单个振动触觉通道。然而，在其他设备中，可能期望感测设备的不同位置处的负载并区分不同位置处感测到的负载。在这样的实例中，设备可以设置有设置在多个致动器通道中的多个致动器，并且控制器和负载传感器可以连接到多个致动器通道，以便独立地监测多个致动器处的负载。单个控制器和单个负载传感器可用于监测多个致动器通道，诸如以轮询(round-robin)方式。
图3是包括控制器310、多个致动器通道320和负载传感器330的示例设备300的框图。类似于图1的示例控制器110，图3的示例控制器310包括驱动信号发生器312，其可以是PWM发生器，具有连接到每个致动器通道320的一个或多个输出。图3所示的驱动发生器块312可以表示分开的驱动信号发生器，由此每个分开的发生器可以被配置为生成要提供给不同的相应致动器通道的分开的驱动信号。
类似于图1的示例致动器通道120，图3的每个分开的致动器通道320可以包括相应的致动器322、电阻器324、滤波器326和放大器328。图3的致动器通道320的部件可以根据与结合图1描述的相同或相似的原理来布置。由于每个致动器通道被分开评估，因此包括在不同致动器通道中的致动器322可以是不同类型的致动器。附加地或可替代地，电阻器值、滤波器值和放大器特性可以取决于所使用的致动器的类型、所使用的致动器的设置或环境或其组合而随信道变化。例如，不同的致动器可以具有不同的驱动频率范围、不同的驱动大小或两者，并且因此可以被不同地驱动。驱动频率和振幅范围和值可以在制造期间预先确定，并且控制器310的存储器可以根据预先确定的范围和值来编程有用于致动器322中的每个致动器322的设置。
图3的负载传感器330可以与图1的负载传感器110相当。例如，负载传感器330包括用于一次放大致动器通道322中的一个致动器通道322的感测电流的电流放大器332、用于滤波放大的电流信号的一阶滤波器334和用于放大滤波的信号的附加放大器336中的每一个。负载传感器330的输出可以被馈送到控制器310，以便提供来自每个致动器通道320的反馈并且基于反馈使用信号发生器312驱动通道。
另外，图3的装置300包括一个或多个开关340，用于将不同的致动器通道320电连接到负载传感器330。所提供的开关的类型的数量可以取决于包括在设备中的致动器通道的数量。在图3的示例中，提供了12个致动器通道，如将控制器310的输出连接到致动器通道320的相应输入的12个分开的线所示。在这样的布置中，可以使用具有至少两个输出和至少两倍于致动器通道的输入的单个多路复用器，因为每个通道在两个端子处连接。可替代地，可以使用多个多路复用器。多个多路复用器可以各自包括至少两个输出，并且可以共同包括至少两倍于致动器通道的输入。可替代地，如果注意将每个通道的相同对应端子连接到一组多路复用器并且将每个通道的另一对应端子连接到第二组多路复用器，则每个多路复用器可以具有少至一个输出。图3的示例开关340的两种可能的布置可以涉及提供一个32：2复用器或两个16：2复用器。
在操作中，一个或多个开关340可以逐个循环通过致动器通道320，一次将一个致动器通道连接到负载传感器。可以进一步提供功率门控开关以在不使用时完全关闭负载传感器，诸如在致动器通道之间切换期间的电流感测操作之间。这可以在包括电流放大器336的布置中完成，因为电流放大器具有静态电流，例如在约0.5mA至1.2mA之间。
开关340的定时可能受到低通滤波器334在切换到新信道时需要稳定(settle)的时间量的限制。就这一点而言，开关可以被编程为在不更频繁于低通滤波器334的稳定时间的通道之间切换，以便在通道中的每个通道处获得可靠的电流测量。在一个示例布置中，发现稳定时间为约500ms。
另外，在控制器处执行的电流检测算法可以涉及用于将检测到的电流与电路中的其他噪声分离的平滑算法。在一些示例中，可以将非对称平滑滤波器应用于采样电流值。例如，检测电流峰值并确定它们的大小的电流检测算法可以根据以下等式操作：
(1)K攻击＝1-e-1/C攻击fS
(2)K衰减＝1-e-1/C衰减fS
(3)
(4)I峰值[n]＝I峰值[n-1]+K·(I模拟-I峰值[n-1])
其中[n]是算法的当前迭代，I模拟是采样电流，C攻击和C衰减是对应于可以根据致动器的频率范围设置的攻击和衰减常数的预定固定值，并且fS是采样频率。
图1和图3的示例设备100、300可以被包括在诸如手持或可穿戴设备的另一设备内。设备100、300的致动器可以用于基于施加到致动器的感测负载来收集数据，并且至少在一些情况下响应于感测负载向用户提供触觉反馈。
在一个示例应用中，如图4所示，包括但不限于移动电话、平板电脑或膝上型电脑的手持设备400包括容纳在设备400的壳体401内的多个致动器411-418。致动器411-418中的每个致动器可以电连接到公共控制电路410，公共控制电路410可以分别与图1和图3的控制电路110或310相当。致动器411-418中的每个致动器可以定位在分开的致动器通道上，由此控制电路410可以一个接一个地从致动器中的每个致动器获得电流测量值。
在一些示例中，致动器411-418可以抵靠壳体401的内表面定位，以便提供触觉反馈。在一些示例中，致动器411-418可以策略性地定位在用户的手指或手掌通常定位的位置处。例如，致动器411-418可以定位在设备壳体401的背面，因为用户的手指通常定位在设备400的背面。进一步例如，致动器411-418可以主要沿着设备壳体401的背面的侧面定位，因为用户的手指通常将定位在那里。
在操作中，电流感测可用于确定来自用户手指的负载被施加到致动器中的哪个致动器。例如，控制器410可以访问阈值并将感测到的电流与阈值进行比较。处于或高于阈值的感测电流可以指示负载的存在，负载又可以指示用户手指的存在。可以针对不同类型的致动器存储和访问不同的阈值。感测到的电流信息可以用于确定激活致动器中的哪个致动器，从而仅使激活的致动器振动。这样的特征可以用于节省设备处的能量，因为不接触或靠近用户手指的致动器可以保持不活动。
在一些应用中，致动器411-418可以进一步在手持设备400的两半之间划分，由此仅设备的一半上的致动器被一起致动。例如，手持设备可以包括与控制器410相同或分离的控制器——用于确定设备400的取向，诸如一个或多个加速度计、陀螺仪或两者。如果确定设备被保持在横向取向，则设备的左侧和右侧可以被分开地致动。例如，使用图4的示例布置，如果在致动器411、414、416、417和418中的每个致动器上或附近检测到用户的手指，则设备400可以确定仅向致动器411提供右侧触觉反馈并且向致动器414、416、417和418中的每个致动器提供左侧触觉反馈，并且避免激活致动器412、413、414和415以节省能量，因为用户无论如何不会感觉到来自那些致动器的触觉反馈。
在图5所示的另一示例应用中，诸如智能手表的可穿戴设备500包括壳体502，壳体502可选地包含显示器504并且进一步包含控制器510，控制器510可以分别与图1和图3的控制电路110或310相当。可穿戴设备500可以进一步包括用于围绕用户的手腕或手臂穿戴设备的带520，以及沿着带520的长度定位的多个连杆5301-530n。在一些示例中，连杆5301-530n可以构成频带520的大部分或全部。至少一些连杆可以包括致动器5401-540n，其可以嵌入在其相应的连杆5301-530n内。可以沿着带520提供致动器5401-540n与控制器510之间的一个或多个电连接，以便将致动器5401-540n电连接到控制器510。致动器5401-540n可以以与手持设备中描述的方式类似的方式操作，由此可以在每个致动器处一次一个地执行电流感测，并且可以向所有致动器5401-540n或至少由用户施加负载的那些致动器提供触觉反馈。
示例方法
图6是根据本公开的实施例的示例例程600的流程图。该例程可以由本文示例实施例的控制器中包括的一个或多个处理器执行。应当理解，根据本文公开的示例，例程的步骤可以被修改或同时或以不同的次序执行。附加地或可替代地，可以移除例程的一些步骤，并且可以添加其他步骤。
在框610处，一个或多个处理器可以输出用于驱动振动触觉致动器的驱动信号。在一些示例中，驱动信号可以是用于驱动致动器的脉冲调制信号。
在框620处，一个或多个处理器可以接收指示定位于振动触觉致动器的输入处并且具有预定电阻的电阻器上的电压降的电流测量值。电压降可以由模拟传感器测量并转换为数字电流样本，以便输入到一个或多个处理器。在一些示例中，电流测量值可以进一步涉及滤波步骤，以便向包括一个或多个处理器的控制器的ADC提供低阻抗输入。另外，电流测量值可以包括多个样本。可以在开始从致动器收集测量值之后的预定持续时间内获得多个样本，诸如至少模拟传感器中包括的滤波器的稳定时间。
在框630处，一个或多个处理器可以基于电流测量值和电阻器的预定电阻来计算由振动触觉致动器汲取的电流量。由于电阻器具有预定电阻，所以跨电阻器流动的电流的大小可以从电阻器的端部之间的电压降导出。而且，流过电阻器的电流量可以等于由致动器汲取的电流。由于由致动器汲取的电流是施加到致动器的负载的函数，所以所计算的电流量可以用于检测致动器处的负载，并且在一些实例中，检测致动器处的负载量。
所计算的电流量可以是电流峰值的大小、所测量的电流的均方或在收集电流样本的持续时间内的另一电流测量。
在框640处，一个或多个处理器可以基于所计算的电流量来控制用于驱动致动器的驱动信号。例如，在PWM模块生成驱动信号的情况下，驱动信号的占空比可以响应于所计算的电流量的增加而增加，并且可以响应于所计算的电流量的减小而减小。
可以对具有多个致动器通道的设备执行图6的例程600。在这样的示例中，一个或多个处理器可以连续地向致动器中的每个致动器输出驱动信号，而可以以轮询方式一个接一个地从每个致动器通道接收电流测量值。在这方面，可以针对每个致动器通道循环地重复框620-640的步骤。循环通过致动器通道的速率可能受到加载传感器中的滤波器的稳定时间的限制，因为传感器不能切换到下一个通道，直到已经获得当前通道处的可靠测量值。
示例例程600可以应用于包括在各种设备——诸如手持设备和可穿戴设备，包括但不限于智能电话和智能手表——中的致动器。
本文描述的示例设备和例程具有优于依赖于反EMF的现有触觉反馈系统的若干优点。首先，本公开的致动器不需要与控制器断开连接以便可靠地感测负载。其次，电流感测方法需要比反EMF感测更少的空间和更少的部件，这进而可以减少设备生产的时间和成本。最后，电流感测可以与对于反EMF感测不可能或不实用的一些应用兼容。因此，本文描述的电路布置和操作技术改善了设备成本、设备尺寸和设备可操作性的简化。
尽管已经参考特定实施例描述了本文的技术，但是应当理解，这些实施例仅说明本技术的原理和应用。例如，尽管本文描述的一些实施例讨论了“app(应用)”的参数，但是这仅仅是说明性的，并且应当认识到，相同的原理可以应用于由多个用户使用的其他程序，即使这样的程序通常不被认为是“app”。因此，应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本技术的精神和范围的情况下，可以对说明性实施例进行多种修改并且可以设计其他布置。
前述可替代示例中的大多数不是相互排斥的，而是可以以各种组合来实现以实现独特的优点。由于可以在不脱离由权利要求限定的主题的情况下利用以上讨论的特征的这些和其他变型和组合，因此应当通过说明而不是通过限制由权利要求限定的主题来理解实施例的前述描述。作为示例，不必以上述精确次序执行前述操作。相反，各种步骤可以以不同的次序处理，诸如颠倒或同时处理。除非另有说明，否则也可以省略步骤。另外，本文描述的示例的提供以及表述为“诸如”、“包括”等的句子不应被解释为将权利要求的主题限制于特定示例；相反，示例旨在示出许多可能的实施例中的仅一个。此外，不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

Claims (20)

1.一种振动触觉设备，包括：
第一致动器通道，所述第一致动器通道包括振动触觉致动器和定位于所述振动触觉致动器的输入处的具有预定电阻的电阻器，其中，由所述振动触觉致动器汲取的电流根据施加到所述振动触觉致动器的负载而变化；并且其中，由所述振动触觉致动器汲取的所述电流穿过所述电阻器；
处理器，所述处理器被配置为输出用于驱动所述振动触觉致动器的驱动信号；
负载传感器，所述负载传感器用于测量跨所述电阻的电压降，其中，所述处理器进一步被配置为：
从所述负载传感器接收电压降测量数据；
基于所测量的电压降检测施加到所述振动触觉致动器的负载；以及
基于所检测到的负载控制所述驱动信号。
2.根据权利要求1所述的振动触觉设备，其中，所述驱动信号是脉冲宽度调制PWM信号，并且其中，所述第一致动器通道进一步包括被配置为对所述驱动信号进行滤波的低通滤波器和电流放大器。
3.根据权利要求2所述的振动触觉设备，其中，所述负载传感器包括被配置为放大所述电压降测量值的电流放大器和对所放大的电压降测量值进行滤波的低通抗混叠滤波器，并且其中，所述处理器包括被配置为接收经滤波的电压降测量值的模数转换器(ADC)。
4.根据权利要求3所述的振动触觉设备，其中，所述处理器被配置为检测所述电压降测量值数据中的峰值，并且基于所述峰值的高度来确定施加到所述振动触觉致动器的负载量。
5.根据权利要求1所述的振动触觉设备，进一步包括存储器，所述存储器被配置为存储：
包括在所述第一致动器通道中的所述振动触觉致动器的类型；以及
一个或多个电流-负载对应映射，每个映射指示给定类型的振动触觉致动器的多个电流水平和对应负载之间的关系，
其中，所述处理器被配置为基于与所述振动触觉致动器的所述类型相关联的电流-负载对应映射来检测施加到所述振动触觉致动器的所述负载。
6.一种便携式设备，包括：
壳体；以及
根据权利要求1所述的振动触觉设备，其中，所述振动触觉设备被设置在所述壳体内部。
7.根据权利要求1所述的振动触觉设备，进一步包括：
包括所述第一致动器通道的多个致动器通道，每个致动器通道包括相应的振动触觉致动器和定位在所述对应的振动触觉致动器的所述输入处的相应电阻器；以及
多路复用器，所述多路复用器包括连接到所述多个致动器通道的多个输入和连接到所述负载传感器的输出；
其中，所述处理器被配置为针对每个致动器通道：
接收电压降测量值数据；
检测施加到所述致动器通道的所述振动触觉致动器的负载；以及
基于对应的所检测的负载来控制输出到所述致动器通道的所述驱动信号。
8.根据权利要求7所述的振动触觉设备，其中，所述驱动信号是PWM信号，并且其中，所述处理器被配置为针对每个致动器通道，基于由所述致动器通道的所述电压降测量值数据指示的负载量来确定施加到所述致动器通道的所述PWM信号的脉冲宽度。
9.根据权利要求7所述的振动触觉设备，其中，所述处理器被配置为：
确定在所述振动触觉致动器中的哪些振动触觉致动器处检测到所述负载；
致动检测到所述负载的所述振动触觉致动器；以及
关闭未检测到所述负载的所述振动触觉致动器。
10.根据权利要求7所述的振动触觉设备，其中，每个致动器通道进一步包括相应的功率门控开关，所述功率门控开关被配置为控制所述致动器通道的输入与所述处理器的输出之间的连接，其中，所述处理器被配置为控制所述功率门控开关中的每个功率门控开关以循环地激活所述多个致动器通道。
11.一种便携式设备，包括：
壳体；以及
根据权利要求7所述的振动触觉设备，其中，所述振动触觉设备被设置在所述壳体内部。
12.根据权利要求11所述的便携式设备，其中，所述便携式设备是手持设备，并且其中，每个振动触觉致动器被设置在所述手持设备的左侧或右侧中的任一个上，并且其中，所述处理器被配置为基于所述设备的左侧上的所述振动触觉致动器中的任何振动触觉致动器的电压降测量值数据是否指示检测到的负载来向所述设备的所述左侧提供触觉反馈，并且基于所述设备的所述右侧上的所述振动触觉致动器中的任何振动触觉致动器的所述电压降测量值数据是否指示检测到的负载来向所述设备的所述右侧提供触觉反馈。
13.根据权利要求12所述的便携式设备，进一步包括被配置为检测所述手持式设备的取向的一或多个取向检测电路，其中，所述处理器被配置为：
从所述一个或多个取向检测电路接收所述手持设备的所述取向的指示；以及
响应于所接收到的所述手持设备的所述取向的指示，将至少一个振动触觉致动器分配给所述设备的所述左侧，并且将至少一个振动触觉致动器分配给所述设备的所述右侧。
14.根据权利要求11所述的便携式设备，其中，所述便携式设备包括可围绕用户的手腕穿戴的带，并且其中，所述振动触觉致动器沿着所述带的长度定位，以在穿戴所述带时周向地围绕所述用户的手腕。
15.一种方法，包括：
由处理器输出用于驱动振动触觉致动器的驱动信号；
由所述处理器接收指示定位于所述振动触觉致动器的输入处并且具有预定电阻的电阻器上的电压降的电压测量值；
由所述处理器基于所述电压测量值和所述电阻器的所述预定电阻来计算由所述振动触觉致动器汲取的电流量；以及
由所述处理器基于所计算的电流量来控制所述驱动信号。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
由所述处理器控制与多个振动触觉通道中的每个振动触觉通道的连接，其中，一次仅一个振动触觉通道连接到所述处理器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，计算由所述振动触觉致动器汲取的所述电流量进一步包括：
使用非对称平滑滤波器确定峰值电流水平；以及
计算由所述振动触觉致动器汲取的所述电流量以等于所确定的峰值电流。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，计算由所述振动触觉致动器汲取的所述电流量进一步包括：
确定均方电流水平；以及
计算由所述振动触觉致动器汲取的所述电流量以等于所述均方电流水平。
19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
由所述处理器访问指示多个电流量的电流-负载对应数据，每个电流量与对应的所施加的负载相关联；
由所述处理器基于所计算的电流量和所述电流-负载对应数据来确定施加到所述振动触觉致动器的负载的大小。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
由所述处理器确定所计算的电流量是否大于或等于阈值电流量；以及
响应于所计算的电流量大于或等于所述阈值电流量，由所述处理器向所述振动触觉致动器输出一个或多个触觉反馈信号。
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