CN203849678U - 基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，包括外框、振动面板、振动支架、X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子，外框中间设有振动面板，外框与振动面板之间设有振动支架，所述振动支架包括卡接部，卡接部上方设有振子安装槽，振动支架与振子安装槽相反的一侧设有隔板，卡接部、振子安装槽和隔板为一体式结构；隔板上方与振动面板固定连接，隔板下方设有Z方向压电振子，所述振子安装槽中设有直线排列的Y方向压电振子或X方向压电振子。通过特殊结构设计，将压电振子与振动面板组合在一起，实现中大尺寸红外触摸屏的三维振动反馈，结构小巧紧凑，设计合理，振动驱动功率大，振动反馈效果更好。

Description

基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置

技术领域

本实用新型涉及一种振动反馈装置，具体涉及一种基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置。

背景技术     

红外触摸屏一般由电路板、LED灯、钢化玻璃、滤光条、结构面板等组成。LED灯焊接在电路板上，滤光条档在LED前面，玻璃在滤光条下面，结构面板将钢化玻璃，电路板，滤光条包起来。它作为一种人机交互触摸设备，可感知触摸物体的触摸操作和触摸位置信息。但触摸操作有效性必须当应用软件收到触摸信息后，产生显示信息，操作者看到该信息才能判断触摸操作是否有效。这种操作缺乏人体的感知响应，使操作者感受度差，容易操作失误，操作时人的视线不能离开显示设备等缺陷。

   目前，在一些小尺寸显控设备（一般在7英寸以下）, 新型触摸型智能手机等产品上已经配备了振动传感器，当有屏幕上触摸时，通过安装的振子带动设备的振动。上述装置，只是简单的振动，反馈体验不够丰富，而且不能应用于大尺寸显控设备。市面主流产品手机的触摸屏，例如PADS，其触摸屏尺寸都在10.4以下，振动器振动功率都不大，如果在超过10.4英寸的大屏，需要较大的驱动功率。目前中大尺寸显控设备（10.4英寸~32英寸），很多都采用红外触控设备，红外触控设备多运用在超过10.4英寸的主要应用在军工，工控行业，红外触控设备目前尚没有增加振动反馈的案例，而普通触摸屏上的振动器结构根本无法运用在中大尺寸红外触摸屏上。

    如何设计一种能够应用在中大尺寸红外触控设备，使红外触控设备也可以有振动反馈的功能，并且使振动反馈效果更好，增强用户对触摸屏的感知、鼓励交互、可提高用户的信心。

发明内容

针对上述情况，本实用新型提供一种基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，通过特殊结构设计，将压电振子与振动面板组合在一起，实现中大尺寸红外触摸屏的三维振动反馈。将红外触摸屏电路与振动驱动电路集成为一块PCB，利用红外触摸屏电路上的主控芯片通过I2C接口连接振动驱动电路，振动驱动电路驱动振动器振动，结构小巧紧凑，设计合理，振动驱动功率大，振动反馈效果更好。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，包括外框、振动面板、振动支架、X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子，外框中间设有振动面板，外框与振动面板之间设有振动支架，所述振动支架包括卡接部，卡接部上方设有振子安装槽，振动支架与振子安装槽相反的一侧设有隔板，卡接部、振子安装槽和隔板为一体式结构；隔板上方与振动面板固定连接，隔板下方设有Z方向压电振子，所述振子安装槽中设有直线排列的Y方向压电振子或X方向压电振子。

所述振动支架与外框之间有间隙，间隙的距离在0.1~2毫米之间。

优选的，振动支架与外框之间的间隙为1.7毫米。

基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置还包括阻尼板，阻尼板设于外框与卡接部之间，由于阻尼板具有形变特性，当振动支架受力时，会带动阻尼板产生相应的形变，振动支架和外框能产生相应的位移，作用在振动支架的力消失时，阻尼板回复原形。当振动支架振动时，外框不会随之振动，只带动振动板振动。

作为优选实施例，所述振动支架有四个，两个X方向振动支架和两个Y方向振动支架，X方向振动支架中安装有X方向压电振子，Y方向振动支架中安装有Y方向压电振子，工作时产生水平方向振动，通过多个振子同时同相振动，带动振动支架和振动面板产生水平方向振动，当用户触摸振动面板时，使用户感受到水平方向（X、Y方向）的振动反馈。Z方向压电振子设于X方向振动支架和两个Y方向振动支架下方以及振动面板下方，工作时产生竖直方向振动，通过多个振子同时同相振动，带动振动支架和振动面板产生竖直方向振动。使用户感受到水平方向（Z方向）的振动反馈。

所述X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均与振动驱动电路连接，振动驱动电路连接主控芯片。当用户的手指在红外触摸屏上做出一个动作，例如点击或者滑动，红外触摸屏的传感器会根据触摸屏定位的坐标以及触摸坐标的运动，主控芯片控制振动驱动电路来实现不同方位不同方向的压电振子的振动。

作为优选实施例，考虑到振动效果、可靠性以及尺寸，所述X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均采用压电振子PV3503，尺寸：40.4×5.62×4.2mm。

在另一优选实施例中，X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均采用胶J133直接和振动面板粘结，振动损耗小。

    参见图3，在另一优选实施例中，X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子不与振动面板粘结，而是在压电振子与振动面板之间加设振动支架，并在振动支架与振动面板、振动支架与外框之间放置泡棉来起到缓冲作用，顶层泡棉和外框顶部粘胶；振动面板与振动支架用胶刚性连接；侧边泡棉和外框侧边粘胶。这样的结构在满足产品整体要求下，加工工艺简单；同时满足多个振动方案。

当用户触摸到振动面板时，红外触摸屏主控芯片控制选择工作不同方向不同位置的压电振子工作以及各个压电振子的振动幅度和频率，可以产生振动面板在 X、Y、Z方向不同的振动组合，给用户三个方向不同组合的反馈，实现了用户触摸时三维的振动反馈。通过调整X、Y、Z方向压电振子的振动数量，可以满足各种尺寸的红外触摸屏的反馈要求。（注：该控制选择的程序为现有技术，不是本实用新型的创新点）

作为优选实施例，红外触摸屏主控芯片为STM32F103。

作为优选实施例，所述振子安装槽中的Y方向压电振子或X方向压电振子为多排，多排Y方向压电振子或X方向压电振子同时同相位工作，振动强度加大，可以带动振动面板在X方向或Y方向上有1.5G以上的加速度，振动反馈效果更好。

作为优选实施例，所述振动面板是触摸面板或玻璃面板。

本实用新型的有益效果是，通过特殊结构设计，将压电振子与振动面板组合在一起，实现中大尺寸红外触摸屏的三维振动反馈。将红外触摸屏电路与振动驱动电路集成为一块PCB，利用红外触摸屏电路上的主控芯片通过I2C接口连接振动驱动电路，振动驱动电路驱动振动器振动，结构小巧紧凑，设计合理，振动驱动功率大，振动反馈效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的压电振子分布示意图。

图2为本实用新型的结构剖面图。

图3为在另一实施例中本实用新型的结构示意图。

在图中：1、外框；2、振动面板；3、振动支架；4、X方向压电振子；5、Y方向压电振子；6、Z方向压电振子；31、卡接部；32、振子安装槽；33、隔板；7、间隙；8、阻尼板；9、顶层泡棉；91、侧边泡棉。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1~图3，基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，包括外框、振动面板、振动支架、X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子，外框中间设有振动面板，外框与振动面板之间设有振动支架，所述振动支架包括卡接部，卡接部上方设有振子安装槽，振动支架与振子安装槽相反的一侧设有隔板，卡接部、振子安装槽和隔板为一体式结构；隔板上方与振动面板固定连接，隔板下方设有Z方向压电振子，所述振子安装槽中设有直线排列的Y方向压电振子或X方向压电振子。

所述振动支架与外框之间有间隙，间隙的距离在0.1~2毫米之间。

优选的，振动支架与外框之间的间隙为1.7毫米。

基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置还包括阻尼板，阻尼板设于外框与卡接部之间，由于阻尼板具有形变特性，当振动支架受力时，会带动阻尼板产生相应的形变，振动支架和外框能产生相应的位移，作用在振动支架的力消失时，阻尼板回复原形。当振动支架振动时，外框不会随之振动，只带动振动板振动。

作为优选实施例，所述振动支架有四个，两个X方向振动支架和两个Y方向振动支架，X方向振动支架中安装有X方向压电振子，Y方向振动支架中安装有Y方向压电振子，工作时产生水平方向振动，通过多个振子同时同相振动，带动振动支架和振动面板产生水平方向振动，当用户触摸振动面板时，使用户感受到水平方向（X、Y方向）的振动反馈。Z方向压电振子设于X方向振动支架和两个Y方向振动支架下方以及振动面板下方，工作时产生竖直方向振动，通过多个振子同时同相振动，带动振动支架和振动面板产生竖直方向振动。使用户感受到水平方向（Z方向）的振动反馈。

所述X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均与振动驱动电路连接，振动驱动电路连接主控芯片。当用户的手指在红外触摸屏上做出一个动作，例如点击或者滑动，红外触摸屏的传感器会根据触摸屏定位的坐标以及触摸坐标的运动，主控芯片控制振动驱动电路来实现不同方位不同方向的压电振子的振动。

作为优选实施例，考虑到振动效果、可靠性以及尺寸，所述X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均采用压电振子PV3503，尺寸：40.4×5.62×4.2mm。

在另一优选实施例中，X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均采用胶J133直接和振动面板粘结，振动损耗小。

    参见图3，在另一优选实施例中，X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子不与振动面板粘结，而是在压电振子与振动面板之间加设振动支架，并在振动支架与振动面板、振动支架与外框之间放置泡棉来起到缓冲作用，顶层泡棉和外框顶部粘胶；振动面板与振动支架用胶刚性连接；侧边泡棉和外框侧边粘胶。这样的结构在满足产品整体要求下，加工工艺简单；同时满足多个振动方案。

当用户触摸到振动面板时，红外触摸屏主控芯片控制选择工作不同方向不同位置的压电振子工作以及各个压电振子的振动幅度和频率，可以产生振动面板在 X、Y、Z方向不同的振动组合，给用户三个方向不同组合的反馈，实现了用户触摸时三维的振动反馈。通过调整X、Y、Z方向压电振子的振动数量，可以满足各种尺寸的红外触摸屏的反馈要求。（注：该控制选择的程序为现有技术，不是本实用新型的创新点）

作为优选实施例，红外触摸屏主控芯片为STM32F103。

作为优选实施例，所述振子安装槽中的Y方向压电振子或X方向压电振子为多排，多排Y方向压电振子或X方向压电振子同时同相位工作，振动强度加大，可以带动振动面板在X方向或Y方向上有1.5G以上的加速度，振动反馈效果更好。

作为优选实施例，所述振动面板是触摸面板或玻璃面板。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，包括外框、振动面板，其特征在于，还包括振动支架、X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子，外框中间设有振动面板，外框与振动面板之间设有振动支架，所述振动支架包括卡接部，卡接部上方设有振子安装槽，振动支架与振子安装槽相反的一侧设有隔板，卡接部、振子安装槽和隔板为一体式结构；隔板上方与振动面板固定连接，隔板下方设有Z方向压电振子，所述振子安装槽中设有直线排列的Y方向压电振子或X方向压电振子。

2.根据权利要求1所述的基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，其特征在于，所述振动支架与外框之间有间隙，间隙的距离在0.1~2毫米之间。

3.根据权利要求1所述的基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，其特征在于，还包括阻尼板，阻尼板设于外框与卡接部之间。

4.根据权利要求1所述的基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，其特征在于，所述振动支架有四个：两个X方向振动支架和两个Y方向振动支架，X方向振动支架中安装有X方向压电振子，Y方向振动支架中安装有Y方向压电振子。

5.根据权利要求1所述的基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，其特征在于，所述X方向压电振子、Y方向压电振子、Z方向压电振子均与振动驱动电路连接，振动驱动电路连接主控芯片。

6.根据权利要求1所述的基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，其特征在于，所述振子安装槽中的Y方向压电振子或X方向压电振子为多排同相位分布。

7.根据权利要求1所述的基于中大尺寸红外触摸屏的振动反馈装置，其特征在于，所述振动面板是触摸面板或玻璃面板。