CN211264128U

CN211264128U - 一种基于振动的触感电路

Info

Publication number: CN211264128U
Application number: CN202020009863.6U
Authority: CN
Inventors: 刘亨铭; 葛乃成; 方圆圻; 聂宇本; 尹凡; 费正明
Original assignee: Zhejiang Landi Power Technology Co ltd; Sgcc East China Branch
Current assignee: Zhejiang Landi Power Technology Co ltd; Sgcc East China Branch
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2030-01-03

Abstract

本实用新型公开了一种基于振动的触感电路，包括：电源、电源管理电路、主控电路、蓝牙通讯电路和振动模块，电源管理电路与所述电源相连，用于电源充电与电压控制；电源管理电路分别与主控电路和蓝牙通讯电路相连，用于对主控电路和蓝牙通讯电路供电；主控电路与振动模块相连，用于处理上位机下达的振动信息，并控制振动模块动作；蓝牙通讯电路与主控电路相连，用于主控电路与上位机之间的数据传送。本实用新型可以广泛应用于体感交互设备，在以往视觉、听觉的体验基础上，增加触觉体验，该触感电路的应用将大幅度提升用户的沉浸式交互体验。

Description

一种基于振动的触感电路

技术领域

本实用新型属于电路设计技术领域，更具体的说是涉及一种基于振动的触感电路。

背景技术

虚拟现实技术由于其良好的体验效果在各类培训中得到了广泛应用。目前主流的体感交互设备以增强视觉、听觉为主，缺少真实的触感和力反馈交互体验，如操作手柄模拟操作过程、电子手套抓取物体等，这导致体验者在虚拟场景中经常由于无法感受到动作的触感造成动作失败，造成系统体验效果不良。因此，如何通过触觉反馈等功能，为用户提供最真实的触感交互体验，已成了虚拟现实技术发展的关键技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于振动的触感电路，可以广泛应用于体感交互设备，在以往视觉、听觉的体验基础上，增加触觉体验，该触感电路的应用将大幅度提升用户的沉浸式交互体验。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于振动的触感电路，包括：电源、电源管理电路、主控电路、蓝牙通讯电路和振动模块，其中，

所述电源管理电路与所述电源相连，用于电源充电与电压控制；

所述电源管理电路分别与所述主控电路和所述蓝牙通讯电路相连，用于对所述主控电路和所述蓝牙通讯电路供电；

所述主控电路与所述振动模块相连，用于处理上位机下达的振动信息，并控制振动模块动作；

所述蓝牙通讯电路与主控电路相连，用于主控电路与上位机之间的数据传送。

所述电源管理电路包括：电源管理芯片U2、滤波模块、照明电路和电量显示模块，其中，所述电源管理芯片U2的引脚1与滤波模块相连；所述电源管理芯片U2的引脚2连接有蓄电池，所述电源管理芯片U2的引脚3与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与所述电源管理芯片U2的引脚2相连；所述电源管理芯片U2的引脚4接地；所述电源管理芯片U2的引脚5与所述照明电路相连；所述电源管理芯片U2的引脚6连接电源VCC；所述电源管理芯片U2的7引脚和8引脚与所述电量显示模块相连。

优选的，所述滤波模块包括并联的电容C1、电容C2、电容C3，所述电容C1、所述电容C2和电容C3的一端均与所述电源管理芯片U2的引脚1相连，另一端接地。

优选的，所述照明电路包括LED灯L2、电阻R7和按键开关Key1，所述LED灯L2和所述电阻R7的一端均与所述电源管理芯片U2的引脚5相连，所述LED灯L2的另一端接地，所述电阻R7的另一端与所述按键开关Key1相连，所述按键开关Key1的另一端接地。

优选的，所述电源VCC与并联的电阻R6、电容C6、电容C7的一端相连，所述电容C6和所述电容C7的另一端均接地，所述电阻R6的另一端串联电容C5后接地。

优选的，所述电量显示模块包括LED灯L3、LED灯L4、LED灯L6和LED灯L7，所述电源管理芯片U2的引脚7与所述LED灯L4的正极相连，与所述LED灯L6的负极相连；所述电源管理芯片U2的引脚8与所述LED灯L3的正极相连，与所述LED灯L7的负极相连；所述LED灯L6和所述LED灯L7的正极与所述电源管理芯片U2的引脚2相连；所述LED灯L3和所述LED灯L4的负极均接地。

优选的，所述主控电路包括MCU主控单元，所述MCU主控单元的VIN引脚与所述电源管理芯片U2的1引脚相连，所述MCU主控单元的GND引脚接地；所述MCU主控单元RXD引脚和TXD引脚均与所述蓝牙通讯电路相连。

优选的，所述MCU主控单元的D11引脚、D10引脚、D9引脚、D6引脚、D5引脚、D3引脚、A0引脚、A1引脚、A2引脚、A3引脚和A6引脚与振动模块相连，输出PWM波形对振动模块进行输出控制。

优选的，所述蓝牙通讯电路包括蓝牙模块U3和稳压芯片U4；所述稳压芯片U4的输入端与所述电源管理芯片U2的1引脚相连，输出端与所述蓝牙模块U3的12引脚相连；电阻R19与电容C8并联后与所述蓝牙模块U3的12引脚相连，所述电阻R19的另一端分别与稳压芯片U4的GND引脚和电阻R20相连，所述电阻R20的另一端接地，所述电容C8的另一端接地；所述蓝牙模块U3的1引脚通过电阻R111与所述MCU主控单元的RXD引脚相连；所述蓝牙模块U3的2引脚通过电阻R112与所述MCU主控单元的TXD引脚相连。

优选的，所述蓝牙模块U3的15引脚依次连接电阻R9、二极管L5后接地。

本实用新型的有益效果在于：

为了使体验者在虚拟环境中体验到动作执行过程中的触感，本实用新型采用电源、电源管理电路、主控电路、蓝牙通讯电路来控制振动模块的振动，使体验者感受到各种操作动作的触感，可以广泛应用于体感交互设备，在以往视觉、听觉的体验基础上，增加触觉体验，该触感电路的应用将大幅度提升用户的沉浸式交互体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型的电路原理图。

图2附图为本实用新型电源管理电路的电路原理图。

图3附图为本实用新型主控电路的电路原理图。

图4附图为本实用新型蓝牙通讯电路的电路原理图。

图5附图为本实用新型应用的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图1，本实用新型提供了一种基于振动的触感电路，包括：电源、电源管理电路、主控电路、蓝牙通讯电路和振动模块，其中，电源采用锂电池供电，实现长时间续航；电源管理电路与电源相连，用于电源充放电与电压控制；电源管理电路分别与主控电路和蓝牙通讯电路相连，用于对主控电路和蓝牙通讯电路供电；主控电路与振动模块相连，用于处理上位机下达的振动信息，并控制振动模块动作；蓝牙通讯电路与主控电路相连，用于主控电路与上位机之间的数据传送。为了使体验者在虚拟环境中体验到动作执行过程中的触感，本实用新型采用通过控制振动模块的振动使体验者感受到各种操作动作的触感，同时通过动作的反馈信息达到确保动作可靠的目的。

本实用新型通过以上各个电路不同功能的相互连接，形成一个完整的闭环电路，实现在虚拟环境中体感的需求；电源是整个电路的能量来源，用于给整个电路供电。电源与电源管理电路相连，用于实现对电源的充放电管理，给整个电路提供稳定持续的电流、电压，使整个电路能够持续稳定的工作。主控电路是整个电路的核心，用于采集、接收和输出的一款微处理器。主控电路分别与蓝牙通讯电路、振动模块相连，对于物体的触碰，上位机通过蓝牙通讯电路将振动数据发送给主控电路，主控电路对接收到的信息进行解析，并将解析的信息发送给执行振动模块，振动模块控制振动电机震动，上位机发送的数据不同，不同振动电机的振动强度也不同。

参阅附图2，电源管理电路包括：电源管理芯片U2、滤波模块、照明电路和电量显示模块，其中，电源管理芯片U2的引脚1与滤波模块相连，经滤波模块滤波后作为输出端；电源管理芯片U2的引脚2连接有蓄电池，电源管理芯片U2的引脚3与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电源管理芯片U2的引脚2相连；电源管理芯片U2的引脚4接地；电源管理芯片U2的引脚5与照明电路相连；电源管理芯片U2的引脚6连接电源VCC；电源管理芯片U2的7引脚和8引脚与电量显示模块相连。电源管理电路结构简单，使用方便，安全性能高，能够实现蓄电池充电与电压转换，实现对蓄电池充放电控制，并完成对触感电路中各模块的可靠供电，给整个触感电路提供稳定持续的电流、电压，使整个触感电路能够持续稳定的工作。

其中电源管理芯片U2的型号采用TP4366。

滤波模块包括并联的电容C1、电容C2、电容C3，电容C1、电容C2和电容C3的一端均与电源管理芯片U2的引脚1相连，另一端接地，从而实现了输出电压的滤波作用。

照明电路包括LED灯L2、电阻R7和按键开关Key1，LED灯L2和电阻R7的一端均与电源管理芯片U2的引脚5相连，LED灯L2的另一端接地，电阻R7的另一端与按键开关Key1相连，按键开关Key1的另一端接地。电源管理芯片U2的引脚5可以驱动LED灯L2用于手电筒照明，电源管理芯片U2的引脚5同时也是按键开关脚，如果长按按键开关Key1两秒，手电筒打开，再次长按按键开关Key1两秒手电筒输出关闭。

在另一种实施例中，电源VCC与并联的电阻R6、电容C6、电容C7的一端相连，电容C6和电容C7的另一端均接地，电阻R6的另一端串联电容C5后接地。如果充电时输入的电源VCC大于6.5V，电源管理芯片U2将会关闭充电电路以尽量保护芯片安全，当电源VCC降低到5.8V以下再恢复正常充电。

电量显示模块包括LED灯L3、LED灯L4、LED灯L6和LED灯L7，电源管理芯片U2的引脚7与LED灯L4的正极相连，与LED灯L6的负极相连；电源管理芯片U2的引脚8与LED灯L3的正极相连，与LED灯L7的负极相连；LED灯L6和LED灯L7的正极与电源管理芯片U2的引脚2相连；LED灯L3和LED灯L4的负极均接地。放电时，LED灯L3、LED灯L4、LED灯L6和LED灯L7根据电池电压指示当前电量，当电池电压低于3.0V时，LED灯L3会以2HZ频率快闪进行低电报警提示。

在另一种实施例中，蓄电池通过电容C4接地，保证了蓄电池电压输入的稳定性。

电源管理芯片U2输出稳定的5V电压及1A电流，同时电源管理芯片U2也具有给蓄电池充电的作用，当蓄电池电压低于于2.9V，为了保护蓄电池，电源管理芯片U2工作在涓流充电模式，此时充电电流为100mA；当蓄电池电压达到2.9V以后，电源管理芯片U2进入恒流充电模式，充电电流为0.8A；当蓄电池电压达到4.2V后，电源管理芯片U2工作在恒压充电模式，充电电流逐渐减小，当充电电流减小为100mA时，充电过程结束，充电电流降为零。充电时LED灯L3以1Hz频率闪烁，电池充饱后LED灯L3常亮。

参阅附图3，主控电路主要是用来处理整个系统的数据，包括MCU主控单元，MCU主控单元的VIN引脚与电源管理芯片U2的1引脚相连，用于给MCU主控单元提供5V电源，MCU主控单元的GND引脚接地；MCU主控单元RXD引脚和TXD引脚均与蓝牙通讯电路相连。MCU主控单元的A4引脚接SDA，A5引脚接SCL，用于扩展MCU主控单元使用功能。

MCU主控单元的D11引脚、D10引脚、D9引脚、D6引脚、D5引脚、D3引脚、A0引脚、A1引脚、A2引脚、A3引脚和A6引脚与振动模块相连，输出PWM波形对振动模块进行输出控制。

主控电路还包括晶体振荡器和外设驱动电路，晶体振荡器和外设驱动电路主要是给MCU主控单元提供稳定的电压和所需的时间周期。

参阅附图4，蓝牙通讯电路主要是用来接收和发送数据，包括蓝牙模块U3和稳压芯片U4；稳压芯片U4的输入端与电源管理芯片U2的1引脚相连，用于给稳压芯片U4提供5V电压，且稳压芯片U4的输入端通过电容C9接地；输出端与蓝牙模块U3的12引脚相连；电阻R19与电容C8并联后与蓝牙模块U3的12引脚相连，电阻R19的另一端分别与稳压芯片U4的GND引脚和电阻R20相连，电阻R20的另一端接地，电容C8的另一端接地，用来给蓝牙模块U3提供所需要的3.3V标准电压使其工作更稳定可靠；蓝牙模块U3的1引脚通过电阻R111与MCU主控单元的RXD引脚相连；蓝牙模块U3的2引脚通过电阻R112与MCU主控单元的TXD引脚相连；蓝牙模块U3的15引脚依次连接电阻R9、二极管L5后接地。其中，稳压芯片U4为型号为LDO1117的电源转换芯片。

参阅附图5，工作流程为：

1、上电后，设备启动，电源指示灯亮起；

2、系统初始化，包括IO模式初始化、串口初始化；

3、等待接收上位机信息；

4、当接收到上位机信息，利用算法对信息进行解析；

5、进行PWM脉冲输出到振动电机，电机振动；

6、延时1-2s；

7、回到等待接收上位机信息中。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于振动的触感电路，其特征在于，包括：电源、电源管理电路、主控电路、蓝牙通讯电路和振动模块，其中，

2.根据权利要求1所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述电源管理电路包括：电源管理芯片U2、滤波模块、照明电路和电量显示模块，其中，所述电源管理芯片U2的引脚1与滤波模块相连；所述电源管理芯片U2的引脚2连接有蓄电池，所述电源管理芯片U2的引脚3与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与所述电源管理芯片U2的引脚2相连；所述电源管理芯片U2的引脚4接地；所述电源管理芯片U2的引脚5与所述照明电路相连；所述电源管理芯片U2的引脚6连接电源VCC；所述电源管理芯片U2的7引脚和8引脚与所述电量显示模块相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述滤波模块包括并联的电容C1、电容C2、电容C3，所述电容C1、所述电容C2和电容C3的一端均与所述电源管理芯片U2的引脚1相连，另一端接地。

4.根据权利要求2所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述照明电路包括LED灯L2、电阻R7和按键开关Key1，所述LED灯L2和所述电阻R7的一端均与所述电源管理芯片U2的引脚5相连，所述LED灯L2的另一端接地，所述电阻R7的另一端与所述按键开关Key1相连，所述按键开关Key1的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述电源VCC与并联的电阻R6、电容C6、电容C7的一端相连，所述电容C6和所述电容C7的另一端均接地，所述电阻R6的另一端串联电容C5后接地。

6.根据权利要求2所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述电量显示模块包括LED灯L3、LED灯L4、LED灯L6和LED灯L7，所述电源管理芯片U2的引脚7与所述LED灯L4的正极相连，与所述LED灯L6的负极相连；所述电源管理芯片U2的引脚8与所述LED灯L3的正极相连，与所述LED灯L7的负极相连；所述LED灯L6和所述LED灯L7的正极与所述电源管理芯片U2的引脚2相连；所述LED灯L3和所述LED灯L4的负极均接地。

7.根据权利要求2所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述主控电路包括MCU主控单元，所述MCU主控单元的VIN引脚与所述电源管理芯片U2的1引脚相连，所述MCU主控单元的GND引脚接地；所述MCU主控单元RXD引脚和TXD引脚均与所述蓝牙通讯电路相连。

8.根据权利要求7所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述MCU主控单元的D11引脚、D10引脚、D9引脚、D6引脚、D5引脚、D3引脚、A0引脚、A1引脚、A2引脚、A3引脚和A6引脚与振动模块相连，输出PWM波形对振动模块进行输出控制。

9.根据权利要求7或8所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述蓝牙通讯电路包括蓝牙模块U3和稳压芯片U4；所述稳压芯片U4的输入端与所述电源管理芯片U2的1引脚相连，输出端与所述蓝牙模块U3的12引脚相连；电阻R19与电容C8并联后与所述蓝牙模块U3的12引脚相连，所述电阻R19的另一端分别与稳压芯片U4的GND引脚和电阻R20相连，所述电阻R20的另一端接地，所述电容C8的另一端接地；所述蓝牙模块U3的1引脚通过电阻R111与所述MCU主控单元的RXD引脚相连；所述蓝牙模块U3的2引脚通过电阻R112与所述MCU主控单元的TXD引脚相连。

10.根据权利要求9所述的一种基于振动的触感电路，其特征在于，所述蓝牙模块U3的15引脚依次连接电阻R9、二极管L5后接地。