KR20020033630A

KR20020033630A - 진동 발생 장치 및 그것을 이용한 휴대 전화기

Info

Publication number: KR20020033630A
Application number: KR1020017015085A
Authority: KR
Inventors: 고바야시고이치; 사카타시게미치; 스즈키미노루
Original assignee: 추후제출; 이와키 덴시 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-05-07
Also published as: US20030107336A1; WO2001072435A1; EP1199111A4; TW487605B; EP1199111A1; CN1365303A

Abstract

본 발명에 따르면, 항상 기계적 공진점을 추종하여 동작하는 진동 발생 장치가 제공된다. 스프링 부재(12)에 의해 부유하여 고정된 자석(11)과 전자 코일(13)을 갖춰 이루어지는 진동 발생부(2)를 구비하고, 상기 전자 코일(13)을 방형파 구동하여 진동력을 얻도록 한 진동 발생 장치(1)를 구성한다. 이 진동 발생 장치(1)는 전자 코일(13)의 구동 전압을 일정 기간마다 검출하여, 그 구동 전압의 유도 전압 파형이 우측 상승일 때에는 전자 코일(13)의 구동 주파수를 높게 하는 동시에, 유도 전압 파형이 좌측 상승일 때에는 전자 코일(13)의 구동 주파수를 낮게 하는 제어를 축차 행하는 구동 제어부(10)를 구비하고 있다. 이에 따라, 전자 코일(13)의 구동 주파수를 진동 발생부(2)의 공진 주파수로 이행할 수 있으므로, 전자 코일의 구동을 항상 기계적 공진점에 추종시킬 수 있어, 큰 진동력을 얻을 수 있다.

Description

진동 발생 장치 및 그것을 이용한 휴대 전화기{VIBRATION-GENERATING DEVICE AND PORTABLE TELEPHONE COMPRISING THE SAME}

종래에는 이런 종류의 진동 발생 장치로 소형 모터의 출력축에 고비중 금속으로 이루어지는 분동(分銅)을 편심(偏心)하게 부착하여, 이 분동의 중심(重心)이 모터의 회전과 함께 이동함으로써 진동하는 것을 이용한 구조의 것이 대부분이다. 이러한 진동 발생 장치를 휴대 전화기에 내장한 경우에는 호출음을 발하는 대신에 분동에 의해 진동을 발생시킴으로써, 예컨대, 사람이 혼잡하거나 한창 회의중이더라도 타인이 알게 하지 않고서 수신을 확인할 수 있으며, 또, 게임기에서는 상기 진동 발생 장치를 조작부에 내장함으로써, 예컨대, 카 레이스 게임이나 전투 게임 등에서는 적절하게 장면에 따라서 조작부를 진동시킴으로써 조작자에게 현장감을 줄 수 있다. 따라서, 이러한 사용 효과를 보다 현저하게 발휘하려면 고진폭이며 고에너지인 진동을 발생시킬 필요가 있어, 이러한 고효율의 진동 발생 장치의 출현이 요구되고 있다.

그러나, 상기 구조의 진동 발생 장치에 있어서는 고진폭과 고에너지 진동을얻기 위해서는 분동의 편심 중량이나 동작 용량을 높일 필요가 있어 구동 모터도 자연히 대형화되는 점과 고비중인 금속의 분동이 고가인 점 등에서 최근 기기의 소형화나 저가격화에 대해 장해가 되고 있었다.

또, 진동 발생 장치는 통상, 구동원으로서 직류 모터가 사용되고 있기 때문에, 모터 구동시에 정류 브러시로부터 전자 노이즈가 발생하여, 주변 회로에 악영향을 미치게 한다고 하는 문제점도 있어, 이 전자 노이즈를 어떻게 억제할지가 중요한 문제가 되고 있다.

한편, 노이즈 발생이 적은 진동 발생 장치로서, 모터를 사용하지 않고 스프링 부재로 부유하여 고정된 자석을 전자 코일의 흡착 작용에 의해 진동시키도록 한 것도 알려져 있다. 이 방식은 비교적 구조가 간단하고 저비용이라고 하는 장점이 있는 반면에, 진동부의 기계계(스프링 질량계나 자석의 중량)에서 결정되는 공진 주파수에 의해 전자 코일을 구동하지 않으면 효율적으로 큰 진동력을 얻을 수 없다고 하는 어려움이 있어, 현재로서는 기계적 공진점에 따라 항상 추종할 수 있는 적합한 구동 방법을 발견할 수 없기 때문에, 제조상의 변동이나 시간에 따른 변화 등에 의해 기계계의 공진점이 틀어지기 쉬워, 아직 실용화에 이르고 있지 못하다.

본 발명은 휴대 전화기, 페이저(무선 호출기)나 게임기 등에 사용하기에 적합한 진동 발생 장치 및 그것을 이용한 휴대 전화기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 진동 발생 장치에 관련된 구동 제어부를 도시하는 회로 구성도이다.

도 2의 (a) 내지 도 2의 (h)는 도 1의 구동 제어부에 있어서의 각 부의 파형을 도시한 도면이다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 도 1에 도시된 구동 제어부에 있어서의 도 2의 (a) 내지 도 2의 (h)와는 별개 부분의 파형을 도시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 진동 발생부의 예를 도시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 진동 발생 장치에 관련된 구동 제어부를 도시하는 회로 구성도이다.

도 6의 (a) 내지 도 6의 (g)는 도 5에 도시된 구동 제어부에 있어서의 각 부의 파형을 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 진동 발생 장치의 회로 구성을 도시한 도면이다.

도 8은 도 7에 있어서의 진동 발생 장치에 있어서의 진동 발생부의 개략 구성을 도시한 도면이다.

도 9의 (a) 내지 도 9의 (f)는 도 7에 도시된 진동 발생 장치에 있어서의 구동 제어부의 각 부의 파형을 도시한 도면이다.

발명을 실시하기 위한 바람직한 실시형태

(실시예 1)

이하, 도 1 내지 도 4a 및 도 4b에 기초하여, 본 발명의 제1 실시예에 의한 진동 발생 장치에 관해서 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 진동 발생 장치(1)는 스프링 부재(12)에 의해 유동(遊動) 가능하게 고정된 가동부[영구 자석(11)]와 전자 코일(13)을 구비하는 진동 발생부(2)와, 이 전자 코일(13)을 기계적 공진 주파수에 의해 방형파 구동하는 구동 제어부(10)로 구성되어 있다.

이하, 상기 구동 제어부(10)의 상세한 회로 구성을 설명한다.

도 1에 있어서, 부호 3은 코일 구동 전압의 중첩 파형(유도 전압 파형)의 변화(우측 상승, 좌측 상승 또는 균등한 산과 같은 형상)를 검출하는 파형 검출 회로, 제어 신호(A)에 의해 온/오프 가능한 게이트 회로(U1)(아날로그 스위치)와 그 출력에 접속된 충전용의 컨덴서(C1)로 구성되는 샘플링 회로와, 비교기(U2)와, 제어 신호(B)에 의해 온/오프 가능한 게이트 회로(U3)(아날로그 스위치)로 구성되어 있다. 또한, 이 파형 검출 회로(3)의 마이너스(-) 입력에는 상기 전자 코일(13)을 구성하는 2개의 권선(L1, L2)의 중점이 접속되어 있고, 또한 코일 중점은 저항(R7)을 통해 구동 전원(Vcc)에 접속되어 있다.

부호 4는 상기 파형 검출 회로(3)의 출력(Vo)을 평활하여 제어 전압(VC2)을 발생하는 적분 회로(평활 회로)로, 저항(R1)과 컨덴서(C2)로 구성된다. 또한, 저항(R2, R3)은 상기 게이트 회로(U3)의 오프시에 컨덴서(C2)에 소정 전위를 부여하는 바이어스 회로로, 전원(Vcc)의 중간 전위를 얻을 수 있도록 각 저항치가 설정되어 있다.

부호 5로 나타내어지는 방형파 발진 회로는 상기 적분 출력을 발진 제어 전압으로 하는 전압 제어 발진기(VCO)(U4)와, 저항(R4∼R6) 및 컨덴서(C3) 등의 외부 장착 부품으로 구성된다. 이 전압 제어 발진기(U4)는 제어 전압(VC2)에 의해 발진 주파수를 일정 범위 내에서 자유롭게 가변할 수 있는 것으로, 덧붙여서 말하면, 제어 전압(VC2)이 낮아지면 발진 주파수는 높아지고, 제어 전압(VC2)이 높아지면 발진 주파수가 낮아지는 식으로 동작한다. 또한, 이 전압 제어 발진기(U4)의 출력은 드라이버(U5, U6) 등을 통해 각각 권선(L1, L2)에 접속되어 있다.

다음에, 도 2의 (a) 내지 도 2의 (h), 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하여 상기 구성의 구동 제어부(10)의 일련의 동작을 설명한다.

도 1에 도시된 전압 제어 발진기(U4)에서 발진한 방형파는 드라이버(U5, U6)를 통해서 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시된 타이밍에 각 권선(L1, L2)을 구동한다. 이 경우, 권선(L1)과 권선(L2)은 소정 타이밍(즉, 방형파 구동에 있어서의 플러스/마이너스 인가 전압시)에 교대로 통전된다. 예컨대, 권선(L1)에 전류가 흐르면 자석(11)은 전자 코일측으로 끌어 당겨지고, 권선(L2)에 전류가 흐르면 반대로 자석(11)을 밀어내는 식으로 동작한다. 이 반복 동작으로 자석(11)을 소정의 구동 주파수에 의해 진동시킨다.

이 때, 자석의 진동에 의한 유도 전압으로 전자 코일(13)의 구동 전압(Vd)에는 도 2의 (f) 내지 도 2의 (h)에 도시한 바와 같이 구동 주파수에 따른 특징 있는 파형이 중첩된다. 또한, 도 2의 (f) 내지 도 2의 (h)는 구동 전압(Vd)의 중첩 파형 부분을 나타내고 있다. 즉, 전자 코일(13)의 구동 주파수가 진동 발생부(2)의 공진 주파수보다 높은 경우에는, 중첩 파형은 도 2의 (f)와 같이 우측 상승의 파형이 되고, 공진 주파수보다 낮은 경우에는 도 2의 (g)와 같이 좌측 상승의 파형이 된다. 또한, 공진시에는 도 2의 (h)와 같이 균등한 산과 같은 형상의 파형이 나타난다.

파형 검출 회로(3)에서는, 이 구동 전압(Vd)이 게이트 회로(U1)를 통해 제어 신호(A)의 타이밍에 소정 기간 샘플링되고, 그 앞 가장자리의 전압이 컨덴서(C1)에 충전(홀드)된다. 이 때의 홀드 전압(VC1)이 비교기(U2)의 기준 전압이 된다. 비교기(U2)는 이 홀드 전압(VC1)과 마이너스(-) 단자에 입력된 전자 코일(13)의 구동전압(Vd)을 비교하여, 도 2의 (f) 내지 도 2의 (h)의 점선으로 나타내는 기준 전압(VC1)보다 구동 전압(Vd)이 높으면 L 전압을 출력하고, 반대로 구동 전압(Vd)이 낮아지면 H 전압을 출력한다. 게이트 회로(U3)에는 제어 신호(B)가 접속되어 있고, 권선(L1)이 구동되어 있는 기간에만 게이트가 개방하도록 제어된다.

여기서, 구동 주파수가 공진 주파수보다 높을 때에는, 도 3a와 같이, 비교기(U2)의 출력은 거의 L 출력이므로, 제어 전압(VC2)은 낮아지고, 전압 제어 발진기(U4)의 발진 주파수는 높은 쪽으로 천이한다. 또한, 구동 주파수가 공진 주파수보다 낮을 때에는, 도 3b와 같이, 비교기(U2)의 출력은 거의 H 출력이므로, 제어 전압(VC2)은 높아져, 전압 제어 발진기(U4)의 발진 주파수는 낮은 쪽으로 천이한다. 발진 주파수가 공진 주파수의 극 근방에 도달하면, 도 3c와 같이, 비교기(U2)의 출력은 H와 L이 절반씩인 상태가 되어, 제어 전압(VC2)은 그 때의 전위를 유지하고, 따라서 발진 주파수도 그 때의 주파수를 유지한다.

또한, 제어 전압(VC2)은 게이트 회로(U3)가 오프일 때, 즉 권선(L2)이 구동되고 있는 기간, 저항(R2, R3)에 의해 전원(Vcc)의 중간 전위에 바이어스되므로, 전압 제어 발진기(U4)의 발진 주파수는 항상 공진 주파수의 근방으로 설정되게 되고, 이에 의해서 주파수 보정의 응답 속도를 빠르게 할 수 있다.

또, 파형 검출의 수단으로는, 상기한 회로 구성에 한정되지 않고, 도시하지 않았지만, 구동 전압(Vd)의 앞 가장자리 및 뒤 가장자리를 소정 시간 샘플링하여 각각의 홀드 전압을 비교함으로써, 그 유도 전압 파형의 우측 상승, 좌측 상승 또는 균등을 검출하는 것도 가능하다. 이 경우, 각 홀드 전압이 앞 가장자리<뒤 가장자리이면 유도 전압 파형은 우측 상승(공진점이 낮은 곳에 있음), 앞 가장자리>뒤 가장자리이면 좌측 상승(공진점이 높은 곳에 있음) 및 앞 가장자리 = 뒤 가장자리이면 균등한 산과 같은 형상(공진점)으로 판단된다.

(실시예 2)

다음에, 도 5 및 도 6의 (a) 내지 도 6의 (g)에 기초하여 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 구동 제어부(10)를 설명한다.

상기 제1 실시예에서는 코일 구동시의 중첩 파형의 검출 타이밍을 방형파 구동에 있어서의 플러스/마이너스 인가 전압시로 했지만, 이 제2 실시예에서는 중첩 파형의 검출 타이밍을 마이너스 인가 전압시[코일 구동 오프(OFF)일 때]만으로 했다.

구동 제어부(10)의 회로 구성은 도 1과 거의 마찬가지이지만, 이 제2 실시예의 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 전자 코일(13)은 단일 권선(L)으로 구성되고, 이 권선(L)의 일단이 구동 전원(Vcc)에, 타단이 드라이버(U6)의 출력과 파형 검출 회로(3)의 마이너스(-) 입력에 접속되어 있는 점이 상이하다.

상기 구성에서는, 전압 제어 발진기(U4)에서 발진한 방형파는 드라이버(U6)를 통해서 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시하는 타이밍에 권선(L)을 구동한다. 이 때, 전자 코일(13)의 구동 전압(Vd)에는 코일 구동 오프(OFF)의 타이밍에, 도 6의 (e) 내지 도 6의 (f)에 도시한 바와 같은 파형이 중첩된다. 이 중첩 파형은 제1 실시예와 같이 전자 코일(13)의 구동 주파수가 진동 발생부(2)의 공진 주파수보다 높은 경우에는, 도 6의 (e)와 같이 우측 상승의 파형이 되고, 공진 주파수보다 낮은경우에는 도 6의 (f)와 같이 좌측 상승의 파형이 된다. 또한, 공진시에는 도 6의 (g)와 같이 균등한 산과 같은 형상의 파형이 나타난다. 이후의 처리에도 또한 제1 실시예와 마찬가지이므로, 여기서는 동작 설명을 생략한다.

본 구성에서는 제1 실시예와 비해 회로 구성을 간략화할 수 있어, 부품 갯수를 적게 할 수 있으므로 소형화에 대하여 유효하다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에서는 각 구동 주파수에 있어서의 전자 코일의 유도 전압 파형의 변화에 착안하여, 구동 제어부(10)의 제어하에, 유도 전압 파형이 우측 상승일 때에는 구동 주파수를 높게 하는 동시에, 유도 전압 파형이 좌측 상승일 때에는 구동 주파수를 낮게 함으로써, 구동 주파수를 진동 발생부(2)의 기계적 공진 주파수로 축차 이행할 수 있다. 이에 따라, 제조에 관계되는 기계계(예컨대, 스프링 질량계 및 자석의 중량 등)의 변동이나 시간에 따른 변화에 의한 기계계의 변동이 보정되어, 전자 코일의 구동을 항상 공진점을 따라가게 할 수 있기 때문에, 진동 발생부(2)로부터 고진폭이고 고에너지 진동력을 효율적으로 얻을 수 있다.

여기서, 본 발명을 적용할 수 있는 진동 발생부(2)의 개략 구성예를 도시하면 도 4a 및 도 4b와 같다.

도 4a에 도시하는 진동 발생부(2)는 전자 코일(13)을 통형상 요크(13) 내에 수납하고, 코일 권심 내에 영구 자석(11)을 유동(遊動) 가능하게 삽입 관통하는 동시에, 그 일단측에 코일 용수철(12)을 부착하여 상기 자석(11)을 전자 코일(13)측으로 압박하도록 한 구성이다. 또한, 도 4b에 도시하는 진동 발생부(2)는 U자형의판 스프링(12)의 선단부에 요크(14)에 수납된 전자 코일(13)을 하향으로 고정하고, 그 하부에 영구 자석(11)을 배치·고정한 구성이다. 이들 예는 모두 본 발명에 관계되는 구동 제어부(10)에 의해 구동 제어 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 진동 발생 장치(1)는 모터와 분동을 이용한 종래 형태의 진동 발생 장치에 비해 소형이며, 또한, 고진폭이며 고에너지인 진동를 얻을 수 있으므로, 휴대 전화기의 진동원으로서 최적이며, 최근의 휴대 전화기의 소형화 및 저가격화 경향에 충분히 기여할 수 있는 것이다.

(실시예 3)

다음에, 도 7 내지 도 9의 (a) 내지 도 9의 (f)에 기초하여 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 진동 발생 장치에 관해서 설명한다.

이 실시예의 진동 발생 장치(21)는 스프링 부재(32)로 탄성 장판을 U자형으로 가공한 판 스프링을 이용하여, 이 U자형의 판 스프링(32)의 하단부에 영구 자석(30)을 부착하는 동시에, 이 영구 자석(30)과 소정의 틈을 두고 대향하도록 판 스프링(32)의 타단측에 여자 코일(33)을 부유하여 고정하여 구성되어 있고, 상기 영구 자석(30)의 하측(A)부는 피진동체에 고정되는 구조이다. 또, 상기 구성에서, 영구 자석(30)과 여자 코일(33)의 배치를 상하를 바꾸어 영구 자석(30)을 판 스프링(32) 단부에 부유하여 고정하는 식의 구조로 하는 것도 가능하다.

또한, 이 실시예에서는 여자 코일(33)에 인접하는 판 스프링(32)의 선단부에 여자 전류를 효율적으로 진동 에너지로 반환하기 위한 추(진자)(34)가 장착되어 있고, 또한, 판 스프링(32)의 U자형 내측의 흔들리는 부분에 매우 접근하여 상기 흔들리는 부분의 진동을 검출하는 센서(23)가 배치되어 있다. 이 센서(23)는, 예를 들어 진폭 1 mm 정도인 근소한 진동을 검출하는 것이므로, 시판되는 스위치류를 사용하지 않더라도, 도선성이 좋은 철편 등을 검출용 접점으로서 이용한 단순 구조로 하는 것도 가능하다 다음에, 도 7, 도 8 및 도 9의 (a) 내지 도 9의 (f)를 참조하여 상기 구동 제어부(40)의 회로 구성 및 그 동작을 설명한다.

방형파 발진 회로(25)의 출력은 드라이버(U2)를 통해 진동 발생부(22)의 여자 코일(33)에 접속되어 있다. 이 발진 회로(25)는 슈미트 트리거형의 2입력 NAND 게이트 회로(U1)와, 이것에 접속된 저항기(R3)와, 컨덴서(C2)에 의한 적분형의 루프 회로로 구성되어 있고, 전원 투입시에 상기 진동 발생부(22)의 기계계[영구 자석(30)과, 추(34)와 전자 코일(33)의 총 중량 및 판 스프링(32)의 탄성 강도]로 결정되는 공진 주파수의 근방 주파수로 자려 발진하도록 시상수가 설정되어 있다.

부호 23으로 나타내는 진동 검출용의 센서는 그 접점부가 프린트 기판 상에 배치되어 저항기(R1)에 의해 전원(Vcc)으로 풀업(pull up)되어 있다. 또한, 이 센서(23)에 근접하는 판 스프링(32)의 고정측(A)은 접지에 풀다운되어 있다.

저항기(R2)와 컨덴서(C1)로 이루어지는 적분형의 지연 회로(24)는 접점 신호(S0)의 위상이 거의 90° 지연되도록 시상수(time constant)가 설정되어 있다.

상기 구성에 있어서, 구동 제어부(40)에 전원이 투입되면, 우선, 발진 회로(25)가 도 9의 (c) 및 도 9의 (d)의 타이밍을 통하여 자기 발진(sefl-oscillating)하고, 그 발진 출력(S3)이 드라이버(U2)를 통해 여자 코일(33)을 방형 구동하며, 진자(34)를 진동시킨다. 이 때의 진자(34)의 흔들림 상태를 도 9의 (a)에 도시한다.

진자(34)가 진동하면, 그 때까지 개방 상태였던 센서(23)의 접점이 진동에 동기하여 온/오프(ON/OFF) 동작을 반복한다. 이 회로 구성의 경우, 접점 신호(S0)는 도 9의 (e)에 도시한 바와 같이, 비동작시 혹은 전자 코일(33)과 영구 자석(30)이 서로 반발했을 때에는 오프 상태(접점 개방 상태)가 되고, 서로 끌어 당길 때에는 온 상태(접점 단락 상태)가 된다. 또한, 도 9의 (a) 내지 도 9의 (f)는 공진 주파수로 구동 제어된 경우의 각 부 파형을 나타내고 있고, 도시한 것으로부터 분명한 바와 같이 구동 신호(S4)와 접점 신호(S0)는 거의 90°의 위상차를 가지고 있으므로, 전원 투입시에, 아직 전자 코일(33)의 구동 주파수가 공진 주파수로 이행하지 않은 상태에서는 도시하지 않지만, 접점 신호(S0)와 구동 신호(S4)의 위상 관계에는 편차가 발생하고 있고, 또한, 판 스프링(32)의 진동도 매우 작다.

여기서, 발진 회로(25)에 의한 발진 주파수가 공진 주파수보다 높은 경우의 동작 제어를 설명하면, 접점 신호(S0)는 도 9의 (a) 내지 도 9의 (f)에 도시한 타이밍보다 지연되고 있고, 그 지연 신호(S1)는 게이트 입력(S2)보다 지연되어 게이트(U1)에 입력된다. 이 때문에, 게이트 입력(S2)은 온(ON) 기간의 앞 가장자리가 지연되는 형태의 신호가 되어, 결과적으로 여자 코일(33)의 구동 전류를 그 만큼 지연시키게 되어 발진 주파수는 낮아지므로, 발진 주파수는 보다 공진 주파수에 근접하게 되고, 최종적으로 공진 주파수의 매우 근방으로 이행된다.

또, 반대로 발진 주파수가 공진 주파수보다도 낮은 경우, 접점 신호(S0)는 도 9의 (a) 내지 도 9의 (f)에 나타낸 타이밍보다 빠르게 되어, 그 지연 신호(S1)는 게이트 입력(S2)보다 빨리 게이트(U1)에 입력된다. 이 때문에, 게이트 출력(S3)은 펄스 신호의 뒤 가장자리가 빨라지는 형태의 신호가 되어, 결과적으로 그 만큼 여자 코일(33)의 구동 전류를 선행시키게 되어 발진 주파수는 높아지므로, 발진 주파수는 보다 공진 주파수에 근접하여, 최종적으로 매우 공진 주파수에 가까운 발진 주파수로 이행한다.

이상 설명한 구동 제어부(40)의 동작에 의해, 이 실시예의 진동 발생 장치(21)에 있어서는 제조상의 변동이나 시간에 따른 변화, 혹은 외적 환경 변화 등에 의한 기계계의 공진점의 편차를 자동 보정하여, 항상 공진점 근방에서 구동하게 되므로, 효율적으로 큰 진동력을 얻을 수 있다. 또한, 이 구동 제어부(40)는 통상의 보정 제어계에서 이용되는 복잡한 피드백 제어 구성을 채용하지 않고 있으므로, 회로 구성은 매우 심플하며, 따라서, 저렴하고 고진동의 진동 발생 장치의 실현이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 진동 발생 장치에서는 전자 코일의 구동 전압을 일정 기간마다 검출하여, 그 때의 유도 전압의 파형이 우측 상승일 때에는 전자 코일의 구동 주파수를 높게 하는 동시에, 유도 전압 파형이 좌측 상승일 때에는 전자 코일의 구동 주파수를 낮게 하는 제어를 축차 행함으로써 전자 코일의 구동 주파수를 진동 발생부의 기계적 공진 주파수로 이행하도록 했기 때문에, 제조에 관계되는 기계계의 변동이나 시간에 따른 변화에 의한 기계계의 변동이 축차 보정되어, 전자 코일의 구동을 항상 공진점에 따라가게 할 수 있기 때문에, 고진폭, 또한, 고에너지의 진동을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 진동 발생 장치(1)를 휴대 전화기에 사용하면, 휴대 전화기의 소형화 및 저가격화에 충분히 기여할 수 있는 것이다.

또한, 청구항 제7항에 기재된 본 발명은 전자 코일(33)을 구동하기 위한 발진 회로와, 상기 진동 발생부의 진동을 검출하는 센서와, 상기 센서 출력의 위상을 거의 90° 지연하기 위한 지연 회로를 구비하고, 상기 지연 회로의 출력에 의해 상기 발진 회로의 발신 주파수를 상기 진동 발생부의 공진 주파수로 이행하는 구동 제어부를 갖추는 구성으로 함으로써, 제조상의 변동이나 시간에 따른 변화, 혹은 외적 환경 변화 등에 의한 기계계의 공진점의 어긋남이 자동 보정되어, 항상 효율적으로 큰 진동력을 얻을 수 있다.

또, 청구항 제8항에 기재된 진동 발생 장치에 있어서는, 상기 진동 발생부(22)는 일단을 고정한 U자형의 판 스프링(31)을 통하여, 소정의 틈을 두고 대향 배치된 영구 자석(30)과 전자 코일(33)로 구성하기 때문에, 판 스프링을 U자형으로 하여 흔들리는 부분의 실질 길이를 길게 할 수 있고, 이에 따라 공진 주파수를 낮게 할 수 있으므로, 구동 제어부에 의한 공진점으로의 이행 제어도 비교적 용이하게 행할 수 있다.

또한, 청구항 제9항에 기재된 진동 발생 장치에 있어서는, 상기 발진 회로는 게이트 회로와 이 게이트 회로의 출력과 입력을 접속하는 저항기와, 상기 입력과 접지 사이에 접속된 컨덴서로 구성했기 때문에, 회로 구성을 심플한 것으로 할 수 있고, 또한 항상 공진점에 추종시키는 제어가 가능해지기 때문에, 저렴하고 효율적인 진동 발생 장치의 실현이 가능해진다.

이상, 본 발명이 적합한 실시예에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이들 구체적인 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구범위 란에 기재의 범위 내에서, 여러 가지 변경이 가능하다.

본 발명은 상기한 종래의 진동 발생 장치의 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적의 하나는 전자 코일의 구동 주파수를 항상 진동 발생부의 기계적 공진 주파수에 추종시킴으로써, 고진폭이며 고에너지인 진동을 발생시키는 진동 발생 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 이 진동 발생 장치를 이용한 소형이고 저렴한 휴대 전화기를 제공하는 것이다.

즉, 청구항 제1항에 기재된 발명은, 스프링 부재(12)에 의해 부유하며 고정된 가동부(11)와 전자 코일(13)로 이루어지는 진동 발생부(2)를 갖고, 상기 전자 코일(13)을 방형파(方形波) 구동하여 진동력을 얻도록 한 진동 발생 장치(1)에 있어서, 상기 전자 코일(13)의 구동 전압(Vd)을 일정 기간마다 검출하여, 그 구동 전압(Vd)의 유도 전압 파형(induced voltage waveform)이 우측 상승일 때에는 상기 전자 코일(13)의 구동 주파수를 높게 하는 동시에, 유도 전압 파형이 좌측 상승일 때에는 상기 전자 코일(13)의 구동 주파수를 낮게 하는 제어를 축차(逐次) 행함으로써, 상기 전자 코일(13)의 구동 주파수를 상기 진동 발생부(2)의 공진 주파수로 이행(shift)하는 구동 제어부(10)를 갖추는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 구성에서는 각 구동 주파수에 있어서의 중첩 파형의 변화를 검출하여, 각각에 따라 구동 주파수를 공진 주파수로 축차 이행(shift)하도록 보정하면, 제조상의 변동이나 시간에 따른 변화에 의한 공진점의 편차(discrepancy)를 보정할 수 있어, 진동 발생부를 항상 공진점에서 진동시킬 수 있다. 이에 따라, 고진폭이며 고에너지인 진동을 발생시킬 수 있다.

또, 청구항 제2항에 기재된 발명은, 상기 구동 제어부(10)는 일정 기간마다 상기 유도 전압 파형이 우측 상승인지 좌측 상승인지 또는 균등한 산과 같은 형상인지를 검출하는 파형 검출 회로(3)와, 이 파형 검출 회로(3)의 출력을 적분하여 제어 전압(VC2)을 발생하는 적분 회로(4)와, 이 제어 전압(VC2)에 의해 발진 주파수를 제어할 수 있는 방형파 발진 회로(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성에서는, 구동 주파수에 따른 유도 전압 파형의 형상 변화가 축차 직류 전압[제어 전압(VC2)]의 변화로서 변환되므로, 예컨대, 방형파의 발진 회로로서 전압 제어 발진기(VCO)를 이용함으로써 주파수 제어도 간단하게 되어, 회로 구성도 간단히 구성할 수 있다.

또, 청구항 제3항에 기재된 본 발명은, 상기 파형 검출 회로(3)는 상기 구동 전압(Vd)의 앞 가장자리(front end)를 소정 시간 샘플링하고, 그 홀드 전압과 구동 전압(Vd)을 비교하여, 유도 전압 파형이 우측 상승인지 좌측 상승인지, 또는 균등한 산과 같은 형상인지를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 구성에서는 유도 전압 파형의 상태에 의해, 상기 도 3a 내지 도 3c에 도시된 점선으로 나타내는 홀드 전압(즉, 비교용의 기준 전압)을 얻을 수 있고, 이에 따른 검출 출력을 얻을 수 있다.

또, 청구항 제4항에 기재된 본 발명은, 상기 파형 검출 회로(3)는 상기 구동 전압(Vd)의 앞 가장자리 및 뒤 가장자리(rear end)를 소정 시간 샘플링하고, 각각의 홀드 전압을 비교하여, 유도 전압 파형이 우측 상승인지 좌측 상승인지, 또는 균등한 산과 같은 형상인지를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 구성에서는, 각 홀드 전압이 앞 가장자리 < 뒤 가장자리이면 유도 전압 파형은 우측 상승(공진점이 낮은 곳에 있음), 앞 가장자리 > 뒤 가장자리이면 좌측 상승(공진점이 높은 곳에 있음), 앞 가장자리 = 뒤 가장자리이면 균등한 산과 같은 형상(공진점)으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 파형 검출 회로는 청구항 제3항에기재된 것 외에, 구동 전압의 앞 가장자리와 뒤 가장자리만을 비교하는 회로 구성으로 하여도 좋다.

또, 청구항 제5항에 기재된 본 발명은, 상기 구동 전압(Vd)의 검출이 방형파 구동(square-wave driving)에 있어서의 플러스(+)/마이너스(-) 인가 전압시 양쪽 모두에 대해서 행해지는 것을 특징으로 하는 것이다.

전자 코일을 방형파 구동한 경우, 자석의 진동에 의한 유도 전압(induced voltage)에 의해 코일의 구동 전압에 도 2의 (a) 내지 도 2의 (h)에 도시한 특징이 있는 파형이 중첩된다. 즉, 코일의 구동 주파수가 진동 발생부의 기계적 공진 주파수보다 높은 경우에는, 중첩하는 유도 전압 파형은 도 2의 (f)와 같이 우측 상승의 파형이 되고, 구동 주파수가 공진 주파수보다 낮은 경우에는 도 2의 (g)와 같이 좌측 상승의 파형이 된다. 또, 공진시에는 도 2의 (h)와 같이 균등한 산과 같은 형상 파형이 된다.

또, 청구항 제6항에 기재된 본 발명은, 상기 구동 전압(Vd)의 검출이 방형파 구동에 있어서의 마이너스 인가 전압시에만 행해지는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 청구항 제5항에 기재된 발명에서는, 플러스/마이너스 인가 전압시의 유도 전압 파형을 검출했지만, 본 구성과 같이, 마이너스 인가 전압시의 유도 전압 파형만을 검출하여 구동 주파수의 보정을 행하는 것도 가능하다[도 6의 (a) 내지 도 6의 (g) 참조]. 이 경우, 구동 제어부의 회로 구성을 간략하게 할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 진동 발생 장치는 소형이고, 또한, 고진폭이며 고에너지인 진동을얻을 수 있으므로, 휴대 전화기의 진동원으로서 최적이며, 휴대 전화기의 소형화 및 저가격화에 충분히 기여할 수 있는 것이다.

또한, 청구항 제7항에 기재된 본 발명은, 스프링 부재(32)와, 영구 자석(30)과, 전자 코일(33)로 이루어지는 진동 발생부(22)를 갖고, 상기 전자 코일(33)을 구동하여 진동력을 얻도록 한 진동 발생 장치(21)에 있어서, 상기 전자 코일(33)을 구동하기 위한 발진 회로(25)와, 상기 진동 발생부(22)의 진동을 검출하는 센서(23)와, 상기 센서 출력의 위상을 거의 90° 지연하기 위한 지연 회로(24)를 가지고, 상기 지연 회로의 출력에 의해 상기 발진 회로(25)의 발신 주파수를 상기 진동 발생부(22)의 공진 주파수로 이행하는 구동 제어부(30)를 갖추는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치이다.

이 구성에 의해, 전자 코일을 방형파 전류로 구동한 경우, 상기 센서에 얻어지는 신호는 공진시의 구동 전류보다 거의 90° 위상이 앞서고 있음에 착안하여, 처음에 공진점 근방에서 구동하여 근소한 진동을 발생하고, 이 때 얻어지는 센서 신호를 거의 90° 지연시켜 발진 회로에 입력함으로써, 발진 주파수를 공진 주파수로 이행하도록 했다. 이에 따라, 제조상의 변동이나 시간에 따른 변화, 혹은 외적 환경 변화 등에 의한 기계계의 공진점의 편차가 자동 보정되어, 항상 효율적으로 큰 진동력을 얻을 수 있게 된다.

또, 청구항 제8항에 기재된 진동 발생 장치에 있어서, 상기 진동 발생부(22)는 일단을 고정한 U자형의 판 스프링(31)을 통하여, 소정의 틈을 두고 대향 배치된 영구 자석과 전자 코일(33)로 구성되는 것을 특징으로 하는 청구항 제7항에 기재된진동 발생 장치이다.

이 구성에 있어서, 판 스프링을 U자형으로 하여 흔들리는 부분의 실질 길이를 길게 함으로써, 공진 주파수를 낮게 할 수 있으므로, 구동 제어부에 의한 공진점으로의 이행 제어도 비교적 용이하게 된다고 하는 잇점을 갖는다.

또, 청구항 제9항에 기재된 진동 발생 장치에 있어서, 상기 발진 회로(25)는 게이트 회로(U1)와 상기 게이트 회로의 출력과 입력을 접속하는 저항기(R3)와, 상기 입력과 접지 사이에 접속된 컨덴서(C2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 청구항 제7항 또는 청구항 제8항에 기재된 진동 발생 장치이다.

이 구성에 의해, 회로 구성을 심플한 것으로 할 수 있고, 또한 항상 공진점을 추종하는 제어가 가능하게 되기 때문에, 저렴하고 효율적인 진동 발생 장치의 실현이 가능해진다.

또, 청구항 제10항에 기재된 본 발명은 청구항 제1항 또는 청구항 제7항에 기재된 진동 발생 장치를 갖춰 이루어지는 휴대 전화기이다.

Claims

스프링 부재(12)에 의해 부유하여 고정된 가동부(11)와 전자 코일(13)을 구비하여 이루어지는 진동 발생부(2)를 구비하고, 상기 전자 코일(13)을 방형파 구동하여 진동력을 얻도록 한 진동 발생 장치(1)에 있어서,

상기 전자 코일(13)의 구동 전압(Vd)을 일정 기간마다 검출하여, 그 구동 전압(Vd)의 유도 전압 파형이 우측 상승일 때에는 상기 전자 코일(13)의 구동 주파수를 높게 하는 동시에, 유도 전압 파형이 좌측 상승일 때에는 상기 전자 코일(13)의 구동 주파수를 낮게 하는 제어를 축차 행함으로써, 상기 전자 코일(13)의 구동 주파수를 상기 진동 발생부(2)의 공진 주파수로 이행(shift)하는 구동 제어부(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동 제어부(10)는

일정 기간마다 상기 유도 전압 파형이 우측 상승인지, 좌측 상승인지, 또는 균등한 산과 같은 형상인지를 검출하는 파형 검출 회로(3)와,

상기 파형 검출 회로(3)의 출력을 적분하여 제어 전압(VC2)을 발생하는 적분 회로(4)와,

상기 제어 전압(VC2)에 의해 발진 주파수를 제어할 수 있는 방형파 발진 회로(5)를 구비하는 것인 진동 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 파형 검출 회로(3)는,

상기 구동 전압(Vd)의 앞 가장자리(front end)를 소정 시간 샘플링하며, 그 홀드 전압과 상기 구동 전압(Vd)을 비교하여, 유도 전압 파형이 우측 상승인지, 좌측 상승인지, 또는 균등한 산과 같은 형상인지를 검출하는 것인 진동 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 파형 검출 회로(3)는,

상기 구동 전압(Vd)의 앞 가장자리 및 뒤 가장자리(rear end)를 소정 시간 샘플링하며, 각각의 홀드 전압을 비교하여, 유도 전압 파형이 우측 상승인지, 좌측 상승인지, 또는 균등한 산과 같은 형상인지를 검출하는 것인 진동 발생 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 전압(Vd)의 검출이 방형파 구동에 있어서의 플러스/마이너스 인가 전압시 양쪽 모두에 대해서 행해지는 것인 진동 발생 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 전압(Vd)의 검출이 방형파 구동에 있어서의 마이너스 인가 전압시에만 행해지는 것인 진동 발생 장치.
스프링 부재(32)와, 영구 자석(30)과, 전자 코일(33)로 이루어지는 진동 발생부(22)를 구비하고, 상기 전자 코일(33)을 구동하여 진동력을 얻도록 한 진동 발생 장치(21)에 있어서,

상기 전자 코일(33)을 구동하기 위한 발진 회로(25)와, 상기 진동 발생부(22)의 진동을 검출하는 센서(23)와, 상기 센서 출력의 위상을 거의 90° 지연하기 위한 지연 회로(24)를 구비하고, 상기 지연 회로의 출력에 의해 상기 발진 회로(25)의 발신 주파수를 상기 진동 발생부(22)의 공진 주파수로 이행하는 구동 제어부(30)를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
제7항에 있어서, 상기 진동 발생부(22)는 일단을 고정한 U자형의 판 스프링(31)을 통하여, 소정의 틈을 두고 대향 배치된 영구 자석(30)과 전자 코일(33)로 구성되는 것인 진동 발생 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 발진 회로(25)는 게이트 회로(U1)와 상기 게이트 회로의 출력과 입력을 접속하는 저항기(R3)와, 상기 입력과 접지 사이에 접속된 컨덴서(C2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
진동 발생 장치를 구비하는 휴대 전화기로서, 상기 진동 발생 장치는 청구항 제1항 내지 청구항 제7항에 기재된 진동 발생 장치인 것을 특징으로 하는 휴대 전화기.