KR20100125941A - 진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법 - Google Patents

진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 검출된 진동 정보를 기반으로 피드백 제어를 수행하여 보다 정밀한 진동 제어가 가능하며, 유휴(idle) 상태에서는 상기 진동 발생 장치에 가해지는 충격을 감지하여 장치의 파손을 방지하는 적절한 명령을 실행할 수 있다.
진동 발생 장치, 진동 정보, 피드백 제어

Description

진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법{Apparatus for generating vibration and method for controlling vibration thereof}
본 발명은 진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법에 관한 것이다.
진동 발생 장치는 이동 단말기의 착신을 알리는 등의 목적으로 널리 사용되고 있으며, 근래 들어서는 게임 장치에도 장착되어 사용자에게 게임의 진행 상태를 알리기 위한 목적으로 그 사용이 늘고 있다.
최근 출시되는 이동 단말기는 사용자의 입력에 반응하여 음성 또는 진동을 출력함으로써 사용자에게 입력에 응답하는 피드백을 제공하는 기능을 구비하고 있다. 특히, 햅틱(haptic) 기술이 적용된 휴대용 단말기의 경우, 사용자의 여러 가지 입력에 반응하여 다양한 촉각 피드백을 제공하기 위해 다양한 형태의 진동을 발생하는 진동 발생 장치의 연구가 한창 진행되고 있다.
본 발명은 발생된 진동에 대한 진동 정보를 검출하고, 상기 검출된 진동 정보를 기반으로 피드백 제어를 수행하는 진동 발생 장치 및 그 진동 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치는 구동 전원을 인가받아 전자기력을 생성하는 구동부; 상기 전자기력을 이용하여 진동을 발생하는 진동부; 상기 진동부를 지지하여 상기 진동을 외부로 전달하는 지지부; 상기 진동의 진동 정보를 검출하는 진동 정보 검출부; 및 상기 검출된 진동 정보를 기반으로 상기 진동에 대해 피드백 제어를 수행하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 제어 방법은 구동 전원을 인가받아 전자기력을 생성하는 단계; 상기 전자기력을 이용하여 진동을 발생하는 단계; 상기 진동의 진동 정보를 검출하는 단계; 상기 검출된 진동 정보를 기반으로 상기 진동에 대해 피드백 제어를 수행하는 단계;를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치는 이동 단말기에 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 검출된 진동 정보를 기반으로 피드백 제어를 수행하여 보다 정밀한 진동 제어가 가능하며, 유휴(idle) 상태에서는 상기 진동 발생 장치에 가해지는 충격을 감지하여 장치의 파손을 방지하는 적절한 명령을 실행할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 구조를 설명하는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치(1)는 구동 전원을 인가받아 진동을 발생하는 진동 발생부(10), 상기 진동의 진동 정보를 검출하는 진동 정보 검출부(15) 및 상기 검출된 진동 정보를 기반으로 상기 진동에 대해 피드백 제어를 수행하는 제어부(16)를 포함한다.
상기 진동 발생부(10)는 구동 전원을 인가받아 전자기력을 생성하는 구동부(11), 상기 전자기력을 이용하여 진동을 발생하는 진동부(12,13), 및 상기 진동부를 지지하여 상기 진동을 외부로 전달하는 지지부(14)를 포함할 수 있다.
도 1에서는 상기 진동부(12,13)가 두 개로 도시되지만, 이에 제한되지 않고 상기 진동 발생부(10)는 하나 또는 둘 이상의 진동부를 포함할 수 있다.
상기 진동부가 다수 개인 경우, 상기 진동부(12,13)의 공진 주파수가 서로 다르면 상기 구동부(11)에 인가되는 구동 전원의 주파수에 따라 서로 다른 다수의 진동 주파수를 발생할 수 있다. 예를 들어, 제 1 진동부(12)의 공진 주파수가 f1이고 제 2 진동부(13)의 공진 주파수가 f2인 경우, 상기 구동부(11)에 인가되는 구동 전원의 주파수가 f1이면 상기 제 1 진동부(12)가 공진하여 진동 주파수 f1의 진동을 발생할 수 있다.
반대로, 구동부(11)에 인가되는 구동 전원의 주파수가 f2이면 상기 제 2 진동부(13)가 공진하여 진동 주파수 f2의 진동을 발생할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 구동부(11)에 주파수 f1과 f2가 중첩된 구동 전원이 인가되는 경우, 상기 제 1 및 2 진동부(12,13)가 동시에 진동할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부(11)는 상기 구동 전원을 인가받아 자속을 생성하는 코일(111) 및 상기 자속과 상호작용하여 상기 전자기력을 생성하는 자성체(112,113)를 포함할 수 있다.
도 1에는 상기 구동부(11)가 두 개의 자성체(112,113)를 포함하는 것으로 도시되지만, 이에 제한되지 않고, 하나 또는 둘 이상의 자성체를 포함할 수 있다.
상기 코일(111)에 구동 전원이 인가되는 경우, 상기 코일(111)이 감긴 축 방향으로 자속이 생성되며, 상기 생성된 자속은 상기 자성체(112,113)가 형성하는 자기장과 상호작용하여 인력 또는 척력의 전자기력을 생성한다.
상기 생성된 전자기력은 상기 진동부(12,13)에 외력으로 작용하여 진동을 발생시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동부(12,13)는 상기 전자기력을 작용받아 진동하는 탄성체(121,131) 및 상기 탄성체에 부착되어 진동하는 웨이트(weight)(122,132)를 포함할 수 있다.
상기 탄성체(121,131)의 스프링 상수 k와 상기 웨이트(122,132)의 질량 m에 의해 상기 진동부(12,13)의 공진 주파수가 형성된다.
실시예에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 자성체(112,113)가 상기 웨 이트(122,132)의 일면에 부착되어 상기 코일(111) 및 자성체(112,113)의 상호작용으로 발생한 전자기력이 상기 진동부(12,13)로 전달될 수 있다.
상기 진동 정보 검출부(15)는 상기 발생된 진동의 진동 정보를 검출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 정보는 진동량, 진동 진폭 및 진동 주파수 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 제어부(16)는 상기 검출된 진동 정보를 기반으로 상기 진동에 대해 피드백 제어를 수행하여, 보다 정밀하게 진동을 제어한다.
예를 들어, 상기 진동 정보 검출부(15)가 발생된 진동의 진동량을 검출한 경우, 상기 검출된 진동량이 요구되는 진동량에 미치지 못하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 진폭을 증가시켜 보다 큰 진동량이 발생되도록 제어할 수 있다.
반대로, 상기 진동 정보 검출부(15)가 검출한 진동량이 요구되는 진동량을 초과하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 진폭을 감소시켜 보다 작은 진동량이 발생되도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 진동 정보 검출부(15) 및 제어부(16)는 진동 발생부(10)와 폐루프(closed-loop)를 형성하여 closed-loop 제어를 구현할 수 있다.
이하, 진동 발생부(10)의 예시적인 구조 및 진동 정보 검출부(15)의 진동 정보 검출 과정의 다양한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생부(10)의 사시도, 분해 사시도 및 평면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생부(10)는 구동 전원을 인가받아 자속을 생성하는 코일(111), 상기 자속과 상호작용하여 상기 전자기력을 생성하는 자성체(112,113), 상기 전자기력을 작용받아 진동하는 탄성체(121,131), 상기 탄성체(121,131)에 부착되어 진동하는 웨이트(122,132) 및 상기 탄성체(121,131)를 지지하여 상기 진동을 외부로 전달하는 지지부(14)를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 탄성체(121,131) 및 웨이트(122,132)를 포함하는 진동부(12,13)는 상기 코일(111)을 공유하고, 상기 코일(111)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 코일(111)은 내부에 자속 밀도를 증가시키는 코어(114)를 포함할 수 있다.
상기 코일(111)에 구동 전원이 인가되는 경우, 상기 코일(111)을 따라 흐르는 전류의 방향에 따라 자속이 형성된다. 상기 자속의 방향은 오른손 법칙을 따른다. 생성된 자속은 상기 자성체(112,113)와 상호작용을 통해 전자기력을 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 각각의 진동부(12,13)는 일면에 상기 자성체(112,113)를 부착하고, 전자기력을 작용받아 진동 운동하는 웨이트(weight)(122,132) 및 일단은 지지부(14)에 부착되고 타단은 상기 웨이트(122,132)를 부착하며, 상기 일단과 상기 타단 사이에는 두 개의 벤딩부를 구비하는 탄성체(121,131)를 포함할 수 있다.
상기 자성체(112,113)는 양극인 N극과 S극이 상기 코일의 중심축 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 자성체(112,113)는 상기 코일(111)과 일직선으로 배치되며, 상기 자성체(112,113)의 N극 및 S극은 모두 상기 코일(111)의 중심축 상에 배치될 수 있다. 그 결과, 상기 코일(111)이 생성하는 자기력선의 방향과 상기 자성체(112,113)가 생성하는 자기력선의 방향은 일치 또는 평행할 수 있다.
따라서, 상기 자성체(112,113)는 상기 코일(111)이 생성하는 자속과 상호 작용하여 전자기력을 생성하며, 상기 생성된 전자기력은 상기 자성체(112,113)의 양극의 배치, 상기 코일(111)을 따라 흐르는 전류의 방향 및 상기 코일(111)이 코어(112)에 감기는 방향에 따라 인력 또는 척력으로 작용할 수 있다.
상기 웨이트(122,132)는 일면에 상기 자성체(112,113)을 부착할 수 있다. 따라서, 상기 웨이트(122,132)는 상기 자성체(112,113)가 상기 코일(111)과 상호 작용하여 발생시킨 전자기력을 외력으로 작용받을 수 있다.
상기 웨이트(122,132)는 상기 탄성체(121,131)의 단부에 부착되어 진동 운동을 하게 된다. 즉, 상기 웨이트(122,132)는 상기 탄성체(121,131)를 이용한 진동 운동에서 매스(mass) 역할을 하며, 상기 웨이트(122,132)의 질량, 형상 등에 따라 발생되는 진동의 진동량을 조절할 수 있다.
상기 웨이트(122,132)는 상기 지지부(14) 내에서 상기 코일(111)이 차지하는 공간 외의 나머지 공간을 차지하도록 구성될 수 있다. 다만, 상기 웨이트(122,132)와 상기 지지부(14) 사이 그리고 상기 웨이트(122,132)와 상기 코일(111) 사이에는 상기 웨이트(122,132)의 진동 운동을 위해 필요한 여유 공간이 확보되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이트(122,132)는 상기 지지부(14)의 일면과 대향하는 면이 상기 지지부(14)의 일면과 평행하지 않고, 상기 지지부(14)의 일면에 대해 경사를 형성할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 웨이트(122,132)의 일면 중 상기 지지부(14)의 일면과 대향하는 면은 상기 지지부(14)의 일면과 평행하지 않고, 상기 지지부(14)의 일면에 대해 경사를 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 웨이트(122,132)는 진동 운동 시 상기 지지부(14)와 충돌하지 않고, 최대 진폭으로 진동할 수 있다.
상기 웨이트(122,132)의 일면이 상기 지지부(14)의 일면에 대해 형성하는 경사의 정도는 상기 웨이트(122,132)의 최대 진폭에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이트(122,132)의 최대 진폭이 커질수록 상기 웨이트의 일면이 형성하는 경사는 커지고, 최대 진폭이 작아질수록 그 경사는 작아질 수 있다.
상기 탄성체(121,131)는 일단이 상기 지지부(14)에 부착되고 타단은 상기 웨이트(122,132)를 부착한다. 그 결과, 상기 탄성체(121,131)는 상기 생성된 전자기력을 외력으로 작용받아 운동하는 상기 웨이트(122,132)에 복원력을 가할 수 있다. 즉, 상기 웨이트(122,132)는 상기 생성된 전자기력과 상기 탄성체(123)가 제공하는 복원력을 이용하여 진동 운동을 하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성체(121,131)는 판 스프링 또는 코일 스프링일 수 있다. 상기 탄성체(121,131)가 판 스프링인 경우, 상기 탄성체(121,131)는 상기 일단과 상기 타단 사이에 두 개의 벤딩부를 구비할 수 있다.
그 결과, 상기 탄성체(121,131)는 전체적으로 'U' 형상으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 진동 발생부(10)가 두 개의 벤딩부를 구비한 탄성체(121,131)를 포함함으로써, 상기 웨이트(122,132)가 반복적으로 진동하여도 그에 의한 응력은 상기 지지부(14)와 상기 탄성체(121,131)가 부착하는 지점에 집중되지 않고, 상기 두 개의 벤딩부 사이의 영역에 분포할 수 있다.
그 결과, 장시간 상기 웨이트(122,132)가 반복하여 진동하여도 상기 지지부(14)와 상기 탄성체(121,131)가 부착되는 지점에 피로가 발생하지 않으며, 따라서 진동량이 감소하거나 진동부(12,13)의 공진 주파수가 변하는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 벤딩부(126,127)는 직각으로 절곡될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 웨이트(122,132)는 상기 코일(111)이 생성한 자속의 경로를 설정해주는 요크(yoke)(123,133)를 더 부착할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 요크(123,133)는 상기 웨이트(122,132) 상의 자성체(112,113)이 부착된 일면과 상반되는 면인 타면에 부착될 수 있다. 즉, 도 4를 참조하면, 상기 자성체(112,113)와 상기 요크(123,133)는 상기 웨이트(122,132)를 사이에 두고 서로 마주보도록 부착될 수 있다. 상기 요크(123,133)는 강자성체인 철 또는 니켈 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코일(111)는 상기 진동부(12,13)의 진동 진폭을 제한하는 진동 정지부(115,116)를 더 포함할 수 있다.
상기 진동 정지부(115,116)는 상기 웨이트(122,132)가 진동 운동을 함에 따라, 그 진동 진폭이 상기 웨이트(122,132)와 상기 코일(111) 사이의 간격보다 더 커지는 경우 상기 진동 진폭을 상기 웨이트(122,132)와 상기 코일(111) 사이의 간격으로 제한할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 발생부(12,13)는 상기 진동 정지부(115,116)와의 접촉으로 인한 소음을 감쇠하는 완충부(124,134)를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 완충부(124,134)는 상기 진동 정지부(115,116)와 접촉하는 상기 웨이트(122,132) 상의 일 지점에 부착될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 완충부(124,134)는 상기 웨이트(122,132) 상의 일 지점이 아닌 상기 진동 정지부(115,116) 상의 일 지점에 부착되어 상기 웨이트(122,132)와의 접촉으로 인한 소음을 감쇠할 수 있다.
상기 완충부(124,134)는 충돌로 인한 충격을 완충시킬 수 있는 재질인 수지, 러버, 발포폼 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동부(12,13)는 서로 대칭된 구조로 상기 지지부(14) 내부에 마주보며 배치될 수 있다. 즉, 상기 진동 발생부(12,13)는 상기 코일(111)를 중심으로 대칭되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 지지부(14) 내부의 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 진동부(12,13)는 상기 하나의 코일(111)를 공유할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 다수의 진동부(12,13)는 상기 하나의 코일(111)를 중심으로 대칭되도록 배치되어, 상기 하나의 코일(111)가 생성하는 자속을 공유할 수 있다.
따라서, 본 발명은 각각의 진동 발생부(12,13)가 서로 다른 코일(111)를 구비할 필요 없이, 하나의 코일(111)를 구비하므로 보다 작은 지지부(14)를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 진동부(12,13)는 서로 다른 공진 주파수를 가지는 멀티 모드 진동 발생 장치일 수 있다. 상기 진동부(12,13)의 공진 주파수는 탄성체(121,131), 웨이트(122,132), 자성체(112,113) 및 요크(124,134)의 형상, 사이즈, 질량에 의해 결정될 수 있다.
공진 주파수가 서로 다른 경우, 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수에 따라 상기 진동부(12,13)의 진동 여부가 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 상측 진동 발생부(12)의 공진 주파수를 f1이라고 하고, 하측 진동 발생부(13)의 공진 주파수를 f2라고 한다.
상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수가 f1인 경우, 상기 상측 진동부(12)는 공진하여 도 4의 상하 방향으로 진동을 하지만, 하측 진동부(13)는 공진 주파수가 일치하지 않아 진동을 하지 않거나 미소한 진동만을 발생한다.
반대로, 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수가 f2인 경우, 상기 상측 진동부(12)는 진동하지 않거나 미소한 진동만을 발생하지만, 상기 하측 진동부(13)는 공진하여 도 4의 상하 방향으로 진동을 할 수 있다.
상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수가 f1+f2의 합성파인 경우에는 상기 진동부(12,13)는 둘 모두가 공진하여 진동을 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 진동부(12,13)는 동일한 공진 주파수 를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수가 상기 공진 주파수와 일치하는 경우에는 상기 진동부(12,13) 둘 모두가 진동하여 진동량이 2배가 된다.
따라서, 본 발명의 진동 발생부(10)는 상기 진동부(12,13)의 공진 주파수를 다르게 하여 멀티 모드 진동을 구현할 수 있고, 동일하게 하여 진동량을 2배로 증가시킬 수도 있다.
상기 진동 정보 검출부(15)는 발생된 진동의 진동 정보를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 정보는 진동량, 진동 진폭 및 진동 주파수 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코일(111)은 상기 지지부에 고정되고, 상기 자성체(112,113)는 상기 웨이트(122,132)에 부착되어 웨이트 및 탄성체와 함께 진동하며, 상기 진동 정보 검출부(15)는 상기 자성체의 진동으로 인해 상기 코일에 발생하는 역기전력을 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
즉, 도 4와 같이, 상기 자성체(112,113)가 상기 웨이트(122,132)의 일면에 부착되어 상하 방향으로 진동하는 경우, 상기 자성체(112,113)는 상기 코일(111)과 상호작용하여 역기전력을 생성한다. 이 경우, 상기 진동 정보 검출부(15)는 상기 생성된 역기전력을 측정하여 진동부(12,13)가 발생시킨 진동의 진동 정보를 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체의 변위 및 그에 따른 역기전력의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 5의 상부 그래프는 진동에 따른 자성체의 변위를 나타내는 그래프이며, 하부 그래프는 상기 자성체의 변위로 인해 발생되는 역기전력의 크기를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 탄성체 및 웨이트가 진동함에 따라 상기 웨이트에 부착된 자성체(112,113) 역시 상기 웨이트(122,132)와 동일한 변위로 진동한다. 즉, 자성체(112,113)의 변위는 진동으로 인한 웨이트(122,132)의 변위와 일치한다.
상기 코일(111)은 지지부(14)에 고정되고, 상기 자성체(112,113)는 도 5의 상부 그래프와 같이 진동하는 경우, 자속 역시 도 5의 상부 그래프와 같이 변화한다.
상술한 바와 같이, 역기전력은 자속변화량에 비례하므로, 도 5의 상부 그래프와 같은 자속 변화에 따른 역기전력의 크기는 도 5의 하부 그래프와 같으며, 이는 도 5의 상부 그래프를 미분한 그래프이다.
따라서, 상기 진동 정보 검출부(15)는 상기 코일(111)에 생성된 역기전력의 변화를 측정하여, 발생된 진동의 진동량, 진폭, 주파수 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 정보 검출을 설명하는 예시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 상기 자성체(112,113)의 진동으로 인해 변화하는 자기장의 세기를 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 진동 정보 검출부(151,152) 는 상기 자성체(112,113)의 진동 경로와 일직선 상에 위치하도록 상기 지지부(14)에 고정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 자성체(112,113)가 상기 웨이트(122,132)에 부착되는 경우, 상기 자성체(112,113)는 상기 웨이트(122,132)의 진동과 동일한 변위로 진동한다. 그 결과, 상기 진동 발생부(10)의 일 지점에서 측정한 자기장의 세기는 상기 자성체(112,113)의 변위로 인해 변화할 수 있다.
따라서, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 자기장의 세기를 측정할 수 있는 센서로 구성되어, 상기 지지부(14)의 일 지점에 부착되어, 해당 지점에서 자성체(112,113)의 진동으로 인한 자기장의 세기 변화를 측정할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 자기장의 세기를 측정하는 홀 센서(hall sensor)로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 상기 자기장의 세기 변화를 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 진동 정보 검출부(151,152)가 검출한 자기장의 세기 변화가 기설정된 값을 초과하는 경우, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 발생된 진동의 진동량이 임계치를 초과한 것으로 결정할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(16)는 상기 검출된 진동량을 기반으로 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 크기를 감소시킬 수 있다.
반대로, 상기 진동 정보 검출부(151,152)가 검출한 자기장의 세기 변화가 기설정된 값 미만인 경우, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 발생된 진동의 진동량 이 임계치 미만인 것으로 결정할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(16)는 상기 검출된 진동량을 기반으로 코일(111)에 긴가되는 구동 전원의 크기를 증가시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출부(151,152)는 진동 주파수를 검출하기 위해, 상기 자기장의 세기 변화의 주기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 자기장의 세기의 피크값이 1ms 마다 측정되는 경우, 상기 자기장의 세기 변화는 1 KHz의 주파수를 가지며, 따라서 진동 주파수는 1 KHz로 결정할 수 있다.
상기 결정된 진동 주파수가 임계치를 초과하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수를 감소시킬 수 있으며, 반대로, 상기 진동 주파수가 임계치 미만인 경우, 상기 제어부(16)는 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 주파수를 증가시킬 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 정보 검출을 설명하는 예시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 진동 정보 검출부(153,154)는 상기 웨이트(122,132)의 진동으로 인해 변화하는 상기 웨이트로부터 반사되는 반사광량을 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출부(153,154)는 광을 방출하고 반사광을 수집하여 반사광의 반사광량을 측정하는 옵티컬 센서로 구성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 진동 정보 검출부(153,154)는 상기 웨이트(122,132)의 일면과 대향하는 지지부(14)의 일 지점에 부착될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출부(153,154)는 지지부(14)를 구성하는 면 중 대향되는 웨이트(122,132)의 일면과 평행한 면에 부착될 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 진동 정보 검출부(153,154)는 지지부(14) 중 대향되는 웨이트(122,132)의 일면과 평행한 지점인 도 7의 점선 영역에 부착될 수 있다.
도 8은 도 7의 점선 영역(71)을 확대한 확대도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 진동 정보 검출부(153,154)는 빛을 방출하는 발광소자(155)와 반사광을 수집하는 수광소자(156)를 포함하는 옵티컬센서(153)로 구성될 수 있다.
상기 진동 정보 검출부(153)는 지지부(14)의 일 지점에 부착될 수 있으며, 바람직하게, 상기 진동 정보 검출부(153)가 부착된 지지부(14)의 일 지점은 진동이 없는 유휴 상태에서 마주보는 웨이트(122)의 일면과 평행할 수 있다.
즉, 상기 진동 정보 검출부(153)는 지지부(14) 중 마주보는 웨이트(122)의 일면과 평행한 지점에 부착되어, 진동이 없는 유휴 상태에서 수광소자(156)에 의해 수집되는 반사광이 최대가 되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 정보 검출부(153)는 웨이트(122)의 진동으로 인해 변화하는 상기 웨이트(122)로부터 반사되는 반사광량을 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 진동 정보 검출부(153)는 발광소자(155)와 수광소자(156)을 포함하여, 상기 웨이트(122)로 광을 방출하고, 상기 웨이트(122)로부터 반사되는 반사광을 수집할 수 있다.
그리고 나서, 상기 진동 정보 검출부(153)는 상기 수집된 반사광의 광량을 측정하고, 측정된 광량을 기반으로 진동 정보를 검출할 수 있다.
상기 반사광은 상기 웨이트(122)의 반사면과 지지부(14)가 형성하는 각도에 따라 광량이 달라진다. 예를 들어, 상기 웨이트(122)가 진동하여 상기 지지부(14)에 접근하는 경우, 상기 웨이트(122)의 반사면과 상기 지지부(14)가 형성하는 각은 증가하며, 그 결과, 반사광의 광량은 감소할 수 있다.
반대로, 상기 웨이트(122)가 진동하여 상기 지지부(14)로부터 멀어지는 경우, 상기 웨이트(122)의 반사면과 상기 지지부(14)가 형성하는 각은 증가하며, 그 결과 반사광의 광량은 감소할 수 있다.
이 경우, 상기 반사광의 광량은 상기 웨이트(122)의 반사면이 상기 지지부(14)와 평행 상태인 경우 최대가 되며, 상기 진동 정보 검출부(153)는 이러한 점을 이용하여 상기 웨이트(122)로부터 반사되는 반사광량을 측정하고 이를 기반으로 진동 정보를 검출할 수 있다.
예를 들어, 측정된 반사광량의 변화 폭이 기설정된 값을 초과하는 경우, 상기 진동 정보 검출부(153)는 발생된 진동의 진동량이 임계치를 초과한 것으로 결정할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(16)는 상기 검출된 진동량을 기반으로 코일(111)에 인가되는 구동 전원의 크기를 감소시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출부(153)는 진동 주파수를 검출하기 위 해, 상기 반사광의 광량의 변화 주기를 측정할 수 있다. 상기 측정된 반사광의 광량 변화 주기를 기반으로 진동 주파수를 계산하고, 상기 진동 주파수가 임계치를 초과하는 경우, 상기 제어부(16)는 구동 전원의 주파수를 감소시키고, 반대로 진동 주파수가 임계치 미만인 경우, 상기 제어부(16)는 구동 전원의 주파수를 증가시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 정보 검출을 설명하는 예시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 진동 정보 검출부(157,158)는 상기 탄성체(121,131)에 장착되어, 진동으로 인한 상기 탄성체(121,131)의 변형(strain)을 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출부(157,158)는 상기 탄성체(121,131)의 변형 정도를 측정하는 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 상기 탄성체(121,131)의 변형에 따라 저항값이 변하는 압저항체(piezo sensor)로 구성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 진동 정보 검출부(157,158)는 상기 탄성체(121,131)의 일 지점에 장착될 수 있다.
상기 진동 정보 검출부(157,158)는 진동으로 인한 상기 탄성체(121,131)의 변형을 측정하여 진동 정보를 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 진동 정보 검출부(157,158)는 진동에 따라 인장 또는 수축하는 탄성체(121,131)의 변형 정도를 측정하고, 상기 탄성체(121,131)의 변형이 기설정된 값보다 큰 경우, 발생된 진동의 진동량이 임계치를 초과하는 것으로 결정할 수 있다.
반대로, 탄성체(121,131)의 변형이 기설정된 값보다 작은 경우, 발생된 진동의 진동량이 임계치 미만인 것으로 결정할 수 있다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 진동 정보 검출부(157,158)는 상기 탄성체(121,131)의 변형 변화 주기를 측정하여, 진동 주파수를 검출할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(16)는 상기 코일(111)에 구동 전원이 인가되지 않은 상태에서 상기 진동 정보 검출부(15)에 의해 진동 정보가 검출되는 경우, 외부로부터 진동 발생 장치(1)에 충격이 가해진 상태로 결정할 수 있다.
즉, 진동 발생을 위해 코일(111)에 구동 전원이 공급되지 않은 상태에서, 진동이 검출되는 경우, 상기 제어부(16)는 외부로부터 충격이 가해진 것으로 인식하여, 상기 충격이 가해진 상태에 대응하는 소정의 명령을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 수행되는 명령은 시스템에 구비된 하드디스크의 헤드를 고정시키는 명령 또는 시스템 내 충격에 민감한 부분의 데이터를 저장하고 전원을 차단시키는 명령일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 발생 장치(1)는 휴대용 단말기에 구비되어 사용자에게 진동을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
단계(S91)에서, 본 발명의 진동 제어 방법은 구동 전원을 인가받아 전자기력 을 생성한다.
단계(S92)에서는 상기 전자기력을 이용하여 진동을 발생한다.
단계(S93)에서는 상기 발생된 진동의 진동 정보를 검출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 진동 정보는 진동량, 진동 진폭 및 진동 주파수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 진동 정보 검출 단계는 자성체의 진동으로 인해 코일에 발생하는 역기전력을 측정하는 단계 및 상기 측정된 역기전력을 기반으로 진동 정보를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출 단계는 자성체의 진동으로 인해 변화하는 자기장의 세기를 측정하는 단계 및 측정된 자기장의 세기를 기반으로 진동 정보를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출 단계는 웨이트로 광을 방출하는 단계, 웨이트로부터 반사되는 반사광을 수집하는 단계, 반사광의 광량을 측정하는 단계 및 상기 광량을 기반으로 진동 정보를 검출하는 단계를 포함할 수 있따.
실시예에 따라, 상기 진동 정보 검출 단계는 진동으로 인한 탄성체의 변형량을 측정하는 단계 및 측정된 변형량을 기반으로 진동 정보를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(S94)에서, 본 발명의 진동 제어 방법은 현재 코일(111)에 구동 전원이 인가된 상태인지 판단한다.
상기 코일(111)에 구동 전원이 인가되지 않은 상태인 경우, 단계(S97)에서는 진동 발생 장치(1)에 외부로부터 충격이 가해진 상태임을 결정한다.
단계(S98)에서는 충격이 가해진 상태에 대응하는 소정의 명령을 실행한다. 상기 실행되는 명령은 상기 진동 발생 장치(1)를 구비한 시스템을 충격으로부터 보호하는 명령으로서, 예를 들어, 하드디스크의 헤드를 고정하는 명령일 수 있다.
상기 단계(S94)에서 코일(111)에 구동 전원이 인가된 상태인 경우, 단계(S95)에서 상기 검출된 진동 정보가 기설정된 값에 일치하는지 결정한다.
상기 검출된 진동 정보가 기설정된 값에 일치하지 않는 경우, 단계(S96)에서는 상기 코일(111)에 인가되는 구동 전원을 조절하여, 발생된 진동의 진동 정보가 목표치에 일치하도록 피드백 제어를 수행한다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것이며, 이에 한정되지 않는다. 당업자는 위에 설명한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생 장치의 구조를 설명하는 개념도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 발생부(10)의 사시도, 분해 사시도 및 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체의 변위 및 그에 따른 역기전력의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 정보 검출을 설명하는 예시도이다.
도 8은 도 7의 점선 영역(71)을 확대한 확대도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 정보 검출을 설명하는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.

Claims (18)

  1. 구동 전원을 인가받아 전자기력을 생성하는 구동부;
    상기 전자기력을 이용하여 진동을 발생하는 진동부;
    상기 진동부를 지지하여 상기 진동을 외부로 전달하는 지지부;
    상기 진동의 진동 정보를 검출하는 진동 정보 검출부; 및
    상기 검출된 진동 정보를 기반으로 상기 진동에 대해 피드백 제어를 수행하는 제어부;
    를 포함하는 진동 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 구동 전원을 인가받아 자속을 생성하는 코일; 및
    상기 자속과 상호작용하여 상기 전자기력을 생성하는 자성체;
    를 포함하는 진동 발생 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 진동부는
    상기 전자기력을 작용받아 진동하는 탄성체; 및
    상기 탄성체에 부착되어 진동하는 웨이트(weight);
    를 포함하는 진동 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 정보는 진동량, 진동 진폭 및 진동 주파수 중 적어도 하나인 진동 발생 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 코일은 상기 지지부에 고정되고, 상기 자성체는 상기 웨이트에 부착되어 진동하며,
    상기 진동 정보 검출부는 상기 자성체의 진동으로 인해 상기 코일에 발생하는 역기전력을 측정하여 상기 진동 정보를 검출하는 진동 발생 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 웨이트에 부착되어 진동하며,
    상기 진동 정보 검출부는 상기 자성체의 진동으로 인해 변화하는 자기장의 세기를 측정하여 상기 진동 정보를 검출하는 진동 발생 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 진동 정보 검출부는 상기 자성체의 진동 경로와 일직선 상에 위치하도록 상기 지지부에 고정되는 진동 발생 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 진동 정보 검출부는 옵티컬 센서를 포함하며, 상기 웨이트의 진동으로 인해 변화하는 상기 웨이트로부터 반사되는 반사광량을 측정하여 상기 진동 정보를 검출하는 진동 발생 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 진동 정보 검출부는 상기 탄성체에 장착되어, 진동으로 인한 상기 탄성체의 변형(strain)을 측정하여 상기 진동 정보를 검출하는 진동 발생 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동 전원이 인가되지 않은 상태에서 상기 진동 정보가 검출되는 경우, 외부로부터 충격이 가해진 상태로 결정하는 진동 발생 장치.
  11. 구동 전원을 인가받아 전자기력을 생성하는 단계;
    상기 전자기력을 이용하여 진동을 발생하는 단계;
    상기 진동의 진동 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 진동 정보를 기반으로 상기 진동에 대해 피드백 제어를 수행하는 단계;
    를 포함하는 진동 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 진동 정보는 진동량, 진동 진폭 및 진동 주파수 중 적어도 하나인 진동 제어 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 진동 정보 검출 단계는
    자성체의 진동으로 인해 코일에 발생하는 역기전력을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 역기전력을 기반으로 상기 진동 정보를 검출하는 단계;
    를 포함하는 진동 제어 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 진동 정보 검출 단계는
    자성체의 진동으로 인해 변화하는 자기장의 세기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 자기장의 세기를 기반으로 상기 진동 정보를 검출하는 단계;
    를 포함하는 진동 제어 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 진동 정보 검출 단계는
    웨이트로 광을 방출하는 단계;
    상기 웨이트로부터 반사되는 반사광을 수집하는 단계;
    상기 반사광의 광량을 측정하는 단계;
    상기 광량을 기반으로 상기 진동 정보를 검출하는 단계;
    를 포함하는 진동 제어 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 진동 정보 검출 단계는
    진동으로 인한 탄성체의 변형량을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 변형량을 기반으로 상기 진동 정보를 검출하는 단계;
    를 포함하는 진동 제어 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    구동 전원이 인가되지 않은 상태에서 상기 진동 정보를 검출하는 단계;
    외부로부터 충격이 가해진 상태로 결정하는 단계; 및
    상기 충격이 가해진 상태에 대응하는 명령을 실행하는 단계;
    를 포함하는 진동 제어 방법.
  18. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 진동 발생 장치를 구비하는 휴대용 단말기.
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