KR20120058627A - 자가 적응 햅틱 디바이스 - Google Patents
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Abstract
전자 디바이스로 하여금 전자 디바이스의 하나 이상의 사용자 경보들을 자율적으로 적응시키게 하는 방법들 및 장치들이 개시된다. 예를 들어, 일부 실시예들은 제어 신호를 사용하여 햅틱 디바이스를 구동하는 단계, 햅틱 디바이스의 동작에 관련된 주파수를 측정하는 단계 및 측정된 주파수를 타겟 주파수와 비교하는 단계를 포함하는 햅틱 디바이스를 동작시키기 위한 방법을 포함할 수 있다. 제어 신호는 상기 비교에 기초하여 햅틱 디바이스를 타겟 주파수로 구동하도록 조정된다.
Description
관련 출원들에 대한 교차-참조
본 출원은 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는, "Self Adapting Alert Device"라는 명칭의, 2009년 9월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제12/571,326호('326 출원)에 대한 우선권을 청구한다.
본 출원은 또한 '326 출원의 부분-계속-특허 출원이며 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는, "Self-Adapting Haptic Device"라는 명칭의 2010년 3월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제12/750,054호('054 출원)에 대한 우선권을 청구한다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로는 전자 시스템들 내의 햅틱 디바이스들에 관한 것이며, 더 구체적으로는 자가 적응 햅틱 디바이스에 관한 것이다.
전자 디바이스들은 사회 어디에나 있으며, 손목 시계에서부터 컴퓨터에 이르기까지 모든 것에서 발견될 수 있다. 이들 전자 디바이스들 중 다수는 휴대용이며 또한 경보 디바이스의 사용을 통해 사용자의 주의를 획득하는 기능을 포함한다. 예를 들어, 셀룰러 폰 및 시계와 같은 휴대용 전자 디바이스는 진동 모터, 스피커 및/또는 조명과 같은 경보 디바이스들을 포함하여 사용자의 주의를 끈다. 이들의 휴대용 속성으로 인해, 이들 휴대용 전자 디바이스들 중 다수가 그 내부의 컴포넌트들을 축소화함으로써 가능한 작게 만들어진다. 이러한 축소화 노력의 일부로서, 전자 디바이스들 내의 경보 디바이스들은 종종 공간을 절약하기 위해 가능한 작게 만들어진다. 그러나, 이들 축소화된 경보 디바이스들은 몇몇 이유들로 문제가 있을 수 있다.
먼저, 이들 축소화된 경보 디바이스들은 다양한 상이한 상황들에서 사용자의 주의를 획득하는데 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 셀 폰의 사용자가 매우 많은 주변 잡음이 존재하는 환경, 예를 들어 콘서트 또는 라이브 스포츠 이벤트에 있는 경우, 사용자는 전화의 축소화된 광으로부터 시각적 경보를 볼 수 없고 전화의 축소화된 스피커로부터 청각적 경보를 들을 수 없고 그리고/또는 전화의 축소화된 진동 모터로부터 오는 진동을 감지하지 못할 수 있다.
추가로, 전자 디바이스들은 종종 이들이 제조된 방식에서 약간의 변동들을 포함하기 때문에, 전자 디바이스 내의 경보 디바이스의 실제 응답은 전자 디바이스들 사이에서 다양할 수 있다. 다시 말해, 전자 디바이스의 실제 제조 시의 약간의 변동들은 전자 디바이스로 하여금 경보 디바이스를 구동하는 동일한 힘에 대해 상이하게 반응하게 할 수 있다. 예를 들어, 진동 주파수는 제조 허용오차로 인해 동일한 제조 및 모델의 전화들 사이에서 달라질 수 있고, 따라서, 진동 모터로부터 동일한 양의 진동이 상이한 레벨들의 사용자 경보들을 의도치 않게 발생시킬 수 있다. 또한, 마모, 먼지, 브러시들의 산화물들의 함유, 및/또는 온도 변화로 인해 시간 경과에 따라 성능 변동이 발생할 수 있다.
따라서, 이들 문제점들 중 하나 이상을 극복하기 위해 전자 디바이스들 내의 경보 디바이스들을 적응적으로 조정하는 방법들 및 시스템들이 바람직하다.
전자 디바이스로 하여금 전자 디바이스의 하나 이상의 사용자 경보들을 자율적으로 적응시키게 하는 방법들 및 장치들이 개시된다. 예를 들어, 일부 실시예들은 제어 신호를 사용하여 햅틱 디바이스를 구동하는 단계, 햅틱 디바이스의 동작에 관련된 주파수를 측정하는 단계 및 측정된 주파수를 타겟 주파수와 비교하는 단계를 포함하는 햅틱 디바이스를 동작시키기 위한 방법을 포함할 수 있다. 제어 신호는 햅틱 디바이스를 타겟 주파수로 구동시키기 위해 상기 비교에 기초하여 조정된다.
다른 실시예들은 햅틱 디바이스의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자율적으로 조정하는 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 햅틱 디바이스 및 햅틱 디바이스의 동작 동안 햅틱 디바이스를 모니터링하도록 구성되는 센서를 포함한다. 센서에 커플링되는 필터 및 필터에 커플링되는 에러 검출기를 포함하는 피드백 루프가 제공되며, 여기서 에러 검출기는 측정된 신호를 타겟 신호와 비교하여 에러 신호를 생성하도록 구성된다. 에러 신호를 수신하고 에러 신호에 응답하여 제어 신호를 조정하여 원하는 동작 파라미터를 달성하도록 구성되는 제어기가 또한 제공된다.
다른 실시예들은 전자 디바이스에서 사용자 경보들을 조정하는 방법을 포함할 수 있다. 방법은 햅틱 디바이스에 제공되는 제어 신호를 오버드라이빙함으로써 햅틱 디바이스의 동작을 개시하는 단계 및 햅틱 디바이스의 동작을 중지하기 위해 햅틱 디바이스의 모터를 능동적으로 제동하는 단계를 포함한다.
도 1은 상이한 환경들에서 사용자의 주의를 획득하기 위해 자신의 경보 디바이스들 중 하나 이상을 자가 적응시킬 수 있는 전자 디바이스를 예시하는 도면이다.
도 2는 전자 디바이스에 대한 한 동작 환경을 예시하는 도면이다.
도 3은 전자 디바이스에 대한 대안적인 동작 환경을 예시하는 도면이다.
도 4는 복수의 모터들을 포함하는 전자 디바이스의 대안적인 실시예를 예시하는 도면이다.
도 5는 상이한 환경들에서 사용자의 주의를 획득하기 위해 자신의 경보 디바이스들 중 하나 이상을 자가 적응시킬 수 있는 전자 디바이스의 블록도를 예시하는 도면이다.
도 6은 전자 디바이스로 하여금 현재 동작 환경에 대해 커스터마이즈(customized)되는 타겟 주파수를 달성하게 할 수 있는 피드백 및 제어 시스템을 예시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 피드백 및 제어 시스템에 의해 생성될 수 있는 제어 신호를 예시하는 도면이다.
도 8은 전자 디바이스의 현재 동작 환경에 대응하는 최대 타겟 주파수에 대응하는 기준 값을 결정하기 위한 동작들을 예시하는 도면이다.
도 9는 햅틱 디바이스의 동작 파라미터들을 조정하기 위한 피드백 및 제어 시스템을 가지는 전자 디바이스를 예시하는 도면이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 도 9의 전자 디바이스의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 11 내지 13은 햅틱 디바이스에 대한 예시적인 토크 및 각속도 커브들을 예시한다.
도 14 및 15는 햅틱 디바이스들에 대한 구동 신호들 및 대응하는 진동 진폭들을 예시하는 도면이다.
도 2는 전자 디바이스에 대한 한 동작 환경을 예시하는 도면이다.
도 3은 전자 디바이스에 대한 대안적인 동작 환경을 예시하는 도면이다.
도 4는 복수의 모터들을 포함하는 전자 디바이스의 대안적인 실시예를 예시하는 도면이다.
도 5는 상이한 환경들에서 사용자의 주의를 획득하기 위해 자신의 경보 디바이스들 중 하나 이상을 자가 적응시킬 수 있는 전자 디바이스의 블록도를 예시하는 도면이다.
도 6은 전자 디바이스로 하여금 현재 동작 환경에 대해 커스터마이즈(customized)되는 타겟 주파수를 달성하게 할 수 있는 피드백 및 제어 시스템을 예시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 피드백 및 제어 시스템에 의해 생성될 수 있는 제어 신호를 예시하는 도면이다.
도 8은 전자 디바이스의 현재 동작 환경에 대응하는 최대 타겟 주파수에 대응하는 기준 값을 결정하기 위한 동작들을 예시하는 도면이다.
도 9는 햅틱 디바이스의 동작 파라미터들을 조정하기 위한 피드백 및 제어 시스템을 가지는 전자 디바이스를 예시하는 도면이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 도 9의 전자 디바이스의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 11 내지 13은 햅틱 디바이스에 대한 예시적인 토크 및 각속도 커브들을 예시한다.
도 14 및 15는 햅틱 디바이스들에 대한 구동 신호들 및 대응하는 진동 진폭들을 예시하는 도면이다.
상이한 도면들에서의 동일한 참조 부호들의 사용은 유사하거나 동일한 항목들을 표시한다.
전자 디바이스로 하여금 자신의 현재 동작 조건을 자율적으로 관측하게 하고 그에 따라 자신의 사용자 경보들을 조정하게 하는 전자 디바이스들의 실시예들이 개시된다. 전자 디바이스는 일련의 센서 측정들을 통해 자신의 현재 동작 환경(예를 들어, 옥내, 옥외, 지갑 또는 가방 내에 포함됨 등)을 결정할 수 있다. 이들 센서 측정들에 기초하여, 전자 디바이스는 현재 동작 환경에 적합하도록 사용자 경보들을 선택 및/또는 최적화하는 것 모두를 수행할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 가능한 사용자 경보들 중 어느 것이 전자 디바이스의 현재 동작 환경에 가장 적합한지를 결정하기 위해 센서 측정들을 이용할 수 있는데, 예를 들어, 현재 동작 환경이 회의실 내의 옥내인 경우, 청각적 경보들은 이러한 동작 환경에서 가장 적합한 사용자 경보가 아닐 수 있다. 다른 실시예들은 사용자 경보들을 최적화하기 위해 센서 측정들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 전자 디바이스로 하여금 진동하여 촉각을 통해 사용자의 주의를 획득하게 하기 위해 모터를 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 센서 측정들은 전자 디바이스가 전자 디바이스의 현재 동작 환경에 최상으로 대응하는 타겟 주파수를 획득하도록 모터를 능동적으로 튜닝하기 위해 이용될 수 있다.
여기서 개시된 실시예들 중 하나 이상이 특정 전자 디바이스에 대해 상세히 기술될 수 있지만, 개시된 실시예들이 청구항을 포함한 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로서 해석되거나 사용되지 않아야 한다. 또한, 당업자는 후속하는 기재가 넓은 응용예를 가진다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 여기서 개시된 실시예들이 셀 폰과 같은 휴대용 전자 디바이스들에 초점을 둘 수 있지만, 여기서 개시된 개념들이 Apple Inc.로부터의 IPOD 브랜드의 휴대용 음악 플레이어와 같은 다른 휴대용 전자 디바이스들에 동등하게 적용된다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 여기서 개시된 개념들이 컴퓨터 장비(키보드, 마우스 등) 및/또는 게임 디바이스들(예를 들어, 게임 제어기)과 같은 비-휴대용 전자 디바이스에 동등하게 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 여기서 개시된 실시예들이 전자 디바이스의 진동 출력을 최적화하는 것에 초점을 둘 수 있지만, 여기서 개시된 개념들이 사운드 디바이스들 및/또는 조명 디바이스들과 같은 다른 형태들의 사용자 경보들에 동등하게 적용된다. 따라서, 임의의 실시예의 논의는 오직 예시적인 것으로 의도되며, 청구항을 포함한 본 개시내용의 범위가 이들 실시예들에 제한되는 것을 제안하도록 의도되지는 않는다.
도 1은 상이한 환경들에서 전자 디바이스(100)의 사용자의 주의를 획득하기 위해 자신의 경보 디바이스들 중 하나 이상을 자율적으로 조정할 수 있는 전자 디바이스(100)를 예시한다. 논의를 위해, 전자 디바이스(100)는 도 1에서 Apple Inc.로부터의 IPHONE 브랜드의 셀 폰과 같은 셀 폰으로서 도시된다. 전자 디바이스(100)는 진동 모터(102), 광원(104) 및/또는 스피커(106)를 포함하는, 전자 디바이스(100)의 사용자의 주의를 획득할 수 있는 하나 이상의 경보 디바이스들을 포함할 수 있다. 도 1은 또한 이들 경보 디바이스들(102, 104, 및 106)이 전자 디바이스(100) 내에 위치된 하나 이상의 센서들(108 및 110)에 커플링될 수 있음을 도시한다. 하기에 더욱 상세하게 논의될 바와 같이, 전자 디바이스(100) 내의 센서들(108 및 110)은 전자 디바이스(100)가 동작하는 환경에 대한 지표들을 측정하는 디바이스들을 포함할 수 있다. 이들 측정들은 단지 몇몇 만을 들자면, 움직임, 사용자에 대한 근접도, 위치, 사용자가 전자 디바이스(100)를 잡고 있는지의 여부, 주변 광 레벨들, 및/또는 전자 디바이스(100)에 의해 경험되는 주변 잡음 레벨들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 센서들(108 및 110)은 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션들 또는 프로그램들에 관련된 사용자 또는 환경 입력을 수신하는 것과 같은 1차 기능성을 제공하도록 구성될 수 있다. 이들 센서들은 용도변경될(repurpose) 수 있거나 추가로 디바이스에 대한 2차 기능성을 제공하는 데에 사용될 수 있다. "2차 기능성"은 일반적으로, 자신의 1차 목적이 아닌, 동작을 위한, 또는 입력 또는 출력을 제공하기 위한 하나 이상의 센서들의 사용을 말한다. 따라서, 케이싱의 열을 모니터링하도록 구성되는 온도 센서가 또한 "2차 기능성"으로서 사용자의 손의 존재로부터의 열의 상승을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
2차 기능성의 또다른 예로서, 센서(들)는 햅틱 디바이스들의 동작 파라미터들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 더 구체적인 예로서, 가속계로부터의 측정들이 종종 1차적으로 디바이스(100)의 배향을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 그러나, 일부 경우들에서, 가속계에 의해 출력되는 신호들은 사용자 게임플레이를 위한 추가적인 입력 디바이스를 제공하기 위해 인터랙티브 소프트웨어(예를 들어, 비디오 게임)와 함께 사용될 수 있고, 이에 의해 가속계에 대한 2차 기능성을 제공할 수 있다. 이 예에서 계속하여, 가속계는 햅틱 디바이스의 동작을 결정하기 위해 용도변경될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 디바이스가 동작할 때, 가속계가 사용되어 햅틱 디바이스의 동작 파라미터들(예를 들어, 주파수)을 간접적으로 측정하여 햅틱 피드백에서 품질저하가 존재하는지의 여부를 결정할 수 있다. 가속계는 동작 동안 햅틱 디바이스의 모션의 범위를 저장된 프로파일과 비교하여 햅틱 피드백이 너무 크거나 너무 약한지의 여부를 결정할 수 있다. 피드백 제어 루프는, 하기에 상세히 기술되는 바와 같이, 결정된 동작 범위로부터의 임의의 편차를 정정하기 위해 제공될 수 있다.
이들 측정들에 기초하여, 전자 디바이스(100)는 해당 특정 환경에서 사용자의 주의를 획득하기 위한 가장 효과적인 방식을 자율적으로 결정할 수 있다. 도 2 및 3은 전자 디바이스(100)에 대한 2개의 다른 동작 환경들을 예시하며, 여기서 사용자의 주의를 획득하기 위해 사용되는 경보는 이들 2개의 동작 환경들 사이에서 달라질 수 있다. 먼저 도 2에 도시된 동작 환경을 참조하면, 전자 디바이스(100)는 테이블(200) 상에 평평하게 놓일 수 있는데, 예를 들면, 사용자가 교실 또는 미팅 중일 때의 경우일 수 있다. 센서들(108 및 110)이 각각 가속계 및 마이크로폰으로서 구현되는 경우, 전자 디바이스(100)는 가속계로부터 어떠한 움직임도 없음을 그리고/또는 마이크로폰으로부터 상대적으로 낮은 주변 잡음 레벨을 보고하는 센서들(108 및 110)에 의해 자신이 교실에 있거나 또는 미팅 중임을 검출할 수 있다. 전자 디바이스(100)가 이러한 환경에서 동작하고 있음을 검출하는 경우, 전자 디바이스(100)는, 예를 들어, 인입 전화 호출이 있을 때 사용자에 대한 임의의 가청 경보들을 묵음화(silence)할 수 있다.
반면, 도 3은 사용자(300)가 지갑(305) 내에 전자 디바이스(100)를 휴대하는 것을 예시하며, 여기서, 지갑은 떠밀려다닐 수 있다. 센서들(108 및 110)이 각각 가속계 및 주변광 센서(ALS)로서 구현되는 경우, 이러한 동작 환경에 있는 전자 디바이스(100)는 자신이 상대적으로 낮은 주변광 레벨을 보고하는 ALS에 의해 어두운 한정된 공간 내에 있으며, 전자 디바이스(100)가 움직임을 보고하는 가속계에 의해 주변으로 이동됨을 검출할 수 있다. 이러한 동작 환경은 도 2에 도시된 상황보다 더 큰 사용자 경보들을 요구할 수 있는데, 예를 들어, 사용자 경보들의 강도, 가청 및 진동들이 이들 상황들에서 증가할 수 있다.
도 1에 도시된 전자 디바이스(100)를 다시 참조하면, 도시된 모터(102)는 손잡이(116)를 통해 모터 바디(114)에 커플링되는 편심 웨이트(112)를 포함한다. 전압 신호와 같은 전기 신호가 모터 바디(114)에 인가되면, 손잡이(116)는 회전하기 시작하여 웨이트(112)가 실질적으로 궤도 경로에서 움직이게 한다. 웨이트(112)가 균등하지 않으므로, 웨이트(112)가 이러한 실질적으로 궤도 경로에서 회전하기 시작함에 따라, 모터(102)는 진동하기 시작하고, 그 결과, 모터(102)는 전체 전자 디바이스(100)가 진동하게 한다. 전자 디바이스(100)가 상이한 동작 환경들에 배치되는 경우, 전자 디바이스(100)의 최대 타겟 주파수, 또는 전체 전자 디바이스(100)가 최대 진동을 겪는 주파수는 상이한 동작 환경들 사이에서 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 3에 도시된 2개의 동작 환경들을 비교하면, 테이블(200)과 물리적으로 접촉하는 전자 디바이스(100)는 지갑(305) 내에서 주위에 떠밀리는 동일한 전자 디바이스(100)와는 상이한 타겟 주파수를 가질 것이다. 이들 측정된 파라미터들에 기초하여 센서들(108 및 110)을 모니터링함으로써, 이들 상이한 동작 환경들에서의 전자 디바이스의 타겟 주파수가 결정될 수 있다. 추가로, 이들 측정된 파라미터들에 기초하여 모터(102)의 진동을 활성으로 조정함으로써, 전자 디바이스(100)는 상이한 동작 환경들에서 이들 타겟 주파수를 달성하도록 조정될 수 있다. 즉, 전자 디바이스(100)는 센서들(108 및 110)로부터 획득되는 측정들을 사용하고 모터(102)를 조정하여 자신을 자신의 타겟 주파수에 능동적으로 "튜닝"할 수 있다. 전자 디바이스(100)가 전화인 실시예들에서, 이러한 능동적 조정은 전화의 단일 링 기간 내에서 발생할 수 있고, 따라서, 전화는 인입 호출의 첫번째 링의 종료 이전에 타겟 주파수에서 울려서 사용자의 주의를 획득하는 기회들을 최대화한다. 유사하게, 전자 디바이스(100)가 전자 메일을 체크하는 기능을 포함하는 다기능 디바이스인 경우, 이러한 능동적 조정은 사용자에게 새로운 메일 이벤트를 통지하기 위해 걸리는 시간 기간 내에 발생할 수 있다.
도 4는 센서들(409 및 410)에 커플링되는 복수의 모터들(402-408)을 포함하는 전자 디바이스(400)의 대안적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 복수의 센서들(402-408)은 전자 디바이스(400)의 상이한 부분들을 진동시키기 위해 전자 디바이스(400)의 상이한 위치들에 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 전자 디바이스(400)의 타겟 주파수는 상이한 패턴들에서 복수의 모터들(402-408)을 활성화시킴으로써 달성될 수 있고, 복수의 모터들(402-408)을 활성화시키는 패턴은 전자 디바이스(400)의 상이한 동작 환경들에 따라 달라진다. 예를 들어, 전자 디바이스(400)가 도 3에 도시된 바와 같이 지갑(305) 내에 위치되고, 센서들(409 및 410)이 전자 디바이스의 하나의 종단(412)이 지갑(305)의 최하부에 닿아 있고 다른 종단(414)이 지갑(305)의 최하부에 닿아 있지 않음을 표시하는 경우, 모터들(402 및 408)은 전자 디바이스(400)의 타겟 주파수를 달성하도록 활성화될 수 있는 반면, 복수의 다른 모터들(404 및 406)은 활성화되지 않는다. 따라서, 전자 디바이스(400)는 복수의 모터들(402-408) 중 하나 이상을 선택적으로 활성화시킴으로써 상이한 환경들에서 자신의 타겟 주파수에 튜닝될 수 있다.
도 5는 위에 도시된 실시예들에서 사용될 수 있는 전자 디바이스(500)의 블록도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(500)는 프로세서(516)에 커플링하는 복수의 센서들(502-512)을 포함한다. 이들 센서들(502-512)은 단독으로 또는 결합하여 사용되어 전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경을 결정할 수 있다. 마이크로프로세서(516)는 하나 이상의 경보 디바이스들(518-522)에 추가로 커플링될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, ALS(502)는 전자 디바이스(500)가 존재하는 환경의 주변광을 감지하고 이 정보를 프로세서(516)에 보고한다. 프로세서(516)가 이러한 주변광 정보를 수신하는 경우, 프로세서(516)는 이에 따라 전자 디바이스(500)의 경보 동작들을 수정할 수 있다. 따라서, 전자 디바이스(500)가 전화인 실시예들에서, 주변광 측정들이 주변광 레벨이 상대적으로 높음을 표시하는 경우, 조명(518)이 아닌 경보 메커니즘들, 예를 들어 모터(520) 및/또는 스피커(522)가 사용자의 주의를 획득하기 위해 사용될 수 있는데, 왜냐하면, 조명(518)이 주변광 조건들로 인해 사용자에게 인지불가할 수 있기 때문이다. 위에서 언급된 바와 같이, 센서들로부터의 정보는 ALS(502)로부터의 주변광 측정이 다른 측정들, 예를 들어, 주변 잡음 레벨과 함께 사용되어 전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경을 검출할 수 있도록 결합될 수 있다.
마이크로폰(504)은 전자 디바이스(500)가 존재하는 환경의 주변 잡음 레벨을 샘플링하고 이 정보를 프로세서(516)에 보고할 수 있다. 따라서, 마이크로폰(504)은 스피커(522)가 사용자의 주의를 획득하기에는 주변 잡음 레벨이 너무 높음을 표시할 수 있고, 따라서, 스피커(522)가 아닌 경보 메커니즘, 예를 들어, 모터(520) 및/또는 조명(518)이 사용자의 주의를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 전자 디바이스(500)가 전화인 실시예들에서, 이후, 마이크로폰(504)은 전화를 사용하는 경우 전자 디바이스(500)의 사용자에 의해 사용되는 마이크로폰일 수 있다.
적외선(IR) 검출기(506)는 전자 디바이스(500)에 대한 사용자의 근접도를 검출하여 이 정보를 프로세서(516)에 보고할 수 있다. 일부 실시예들에서, IR 검출기(506)는 하나 이상의 고체 상태 센서들, 예를 들어, 초전 재료를 포함할 수 있는데, 이는 전자 디바이스(500)의 근처에 있는 사용자의 신체로부터의 열을 검출한다. 다른 실시예들에서, IR 센서는 전자 디바이스(500)에 근접한 사용자의 반응을 살피며 전하 결합 소자(CCD)에 기초하는 IR 센서에 의해 검출되는 적외선 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있으며, 여기서, CCD는 LED들에 의해 방출되는 반사된 IR광을 검출할 수 있다. 다른 실시예들에서, 포토레지스터가 CCD 대신 또는 CCD와 함께 사용될 수 있다. IR 검출기(506)의 실제 구현예와 무관하게, IR 검출기(506)는 전자 디바이스(500) 근처의 사용자의 존재의 표시로서 그 신호를 프로세서(516)에 전달할 수 있으며, 이러한 표시는 전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경을 결정하기 위해 다른 센서들 중 하나 이상과 함께 사용될 수 있다.
카메라(508)는 전자 디바이스(500)의 동작 환경을 결정할 시에 사용하기 위한 특정 시각적 큐(queue)들을 캡쳐할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라(508)는 ALS(502) 내에 집적될 수 있다. 다른 실시예들에서, 카메라(508)는 전자 디바이스(500)의 별도의 부분에 위치될 수 있고, ALS(502)와 같은 다른 센서들 중 하나로부터의 측정들을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(500)가 전화로서 구현되고, ALS(502)가 전화를 사용할 때 사용자가 이들의 헤드에 위치시키는 페이스 측과 같은 전화의 일 측 상에 위치되고, 카메라(508)가 ALS(502)처럼 전자 디바이스(500)의 반대측에 위치되는 경우, 카메라(508)는 전화가 특정 동작 환경 내에 있음을 표시하는 측정들을 확인하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 카메라(508)로부터의 측정들은 전자 디바이스(500)의 동작 환경에 관한 추가 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(500)가 도 2에 도시된 전화로서 구현되고, 전화가 페이스 다운으로 놓여 있고, ALS(502)가 전화의 페이스 상에 위치되는 한편 카메라(508)가 전화의 반대측 상에 위치되는 경우, ALS(502)에 의해 카메라(508)가 자신이 광을 수신하고 있음을 표시하는 동안 실질적으로 어떠한 광도 수신하지 않음을 표시하고, 이후, 전화가 테이블 상에서 페이스 다운으로 놓여 있음을 표시할 수 있다.
가속계(510)는 전자 디바이스(500)의 일반적인 배향을 표시할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 표시는 마이크로 전자-기계 시스템(MEMS)과 같은 집적 회로 상에서의 감쇠된 질량의 측정을 통해서일 수 있다. 예를 들어, 가속계(510)는 하나 이상의 "면내(in-plane)" MEMS 가속계들을 포함할 수 있는데, 이들은 감지 엘리먼트(예를 들어, 감쇠된 질량)에 평행한 면에서 민감하며, 따라서, 서로 직교하는 둘 이상의 면내 가속계들을 결합시킴으로써 다차원(예를 들어, 2차원 및 3차원 가속계들)이 형성될 수 있다. 다른 실시예들은 감지 엘리먼트와 직교하는 면에 있는 한 방향으로의 위치 움직임(때때로, 코리올리 움직임으로 지칭됨)들에 민감한 면외(out-of-plane) MEMS 가속계들을 이용할 수 있다. 일부 실시예들은 하나 이상의 면내 MEMS 센서들을 하나 이상의 면외 MEMS 센서들과 결합시켜 가속계(510)를 형성할 수 있다. 전술된 바와 같이, 가속계(510)는 전자 디바이스(500)의 배향(예를 들어, 페이스 업, 페이스 다운, 기울어짐 등) 및/또는 전자 디바이스(500)가 (예를 들어, 도 3에 도시된 지갑(305) 내부에서) 사용자에 의해 주위에 떠밀리는지의 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 가속계(510)로부터 측정들 및 다른 센서들로부터의 측정들을 프로세서(516)에 제공함으로써, 프로세서(516)는 측정들을 결합시키고 다른 센서들에 대해 확인할 수 있다. 예를 들어, ALS(502) 및 카메라(508)의 결합이 (도 2에 대해 전술된 바와 같이) 전자 디바이스(500)가 페이스 다운으로 놓임을 표시하는 경우, 프로세서(516)는 가속계(510)로부터의 측정들을 이용하여 이러한 위치 정보를 확인할 수 있다.
글로벌 위치탐색 시스템(GPS) 센서(511)는 지구 궤도를 도는 복수의 정지궤도 위성들로부터의 신호들에 의해 결정되는 바와 같이, 지구의 위도 및 경도 좌표들에 대해 전자 디바이스(500)의 위치를 표시할 수 있다. GPS 센서(511)가 옥내에 있는 동안 위성 신호들을 수신하지 못할 수 있으므로, GPS 센서(511)는 전자 디바이스(500)가 옥내에 있는지 또는 옥외에 있는지의 여부를 검출하기 위해 사용될 수 있고, 프로세서(516)는 그에 따라 경보들을 조정할 수 있다.
용량성 스크린 센서(512)가 사용자가 전자 디바이스(500)와 접촉하는지의 여부, 및/또는 사용자가 전자 디바이스와 얼마나 많이 접촉하는지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 자신의 포켓 내에 전자 디바이스(500)를 가지고 있는 경우, 용량성 스크린 센서(512)는 사용자의 신체와 연관된 특정 커패시턴스 레벨을 표시할 수 있다. 반면, 전자 디바이스(500)가 도 3에 도시된 바와 같이 지갑(305)에 위치되는 경우, 용량성 스크린 센서(512)는 지갑(305)의 직물과 연관된 상이한 커패시턴스를 표시할 수 있다. 또한, 용량성 스크린 센서(512)가 실질적으로 어떠한 커패시턴스 값도 감지하지 않는 경우, 전자 디바이스(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 테이블(200) 위에 있을 수 있다.
표 1은 용량성 스크린 센서(512)로부터의 값들이 어떻게 다른 센서들, 예를 들어, ALS(502)에 의해 확인될 수 있는지를 예시한다. 예를 들어, ALS가 주변광 레벨이 낮음을 표시하는 경우, 예를 들어, 전화가 포켓 내에 또는 지갑(305) 내에 있을 수 있는 경우, 용량성 스크린 센서(512)는 프로세서(516)에 의해 참고되어 커패시턴스 값이 인간 대 비-인간 커패시턴스에 대응하는지의 여부를 결정할 수 있고 따라서 프로세서(516)는 동작 환경을 결정하고 그에 따라 사용자 경보들을 조정할 수 있다. 유사하게, 용량성 스크린 센서(512)가 실질적으로 어떠한 커패시턴스도 측정되지 않음을 표시하는 경우, ALS(502)가 참고되어, 광 레벨이 동작 환경이 밝은 방 내의 테이블(200) 위임을 표시하는 하이(high)인지, 또는 광 레벨이 동작 환경이 야간 스탠드와 같은 어두운 방 내의 테이블(200) 위임을 표시하는 로우(low)인지의 여부를 결정할 수 있다. 그 후, 프로세서(516)는 예를 들어 전자 디바이스(500)가 야간 스탠드 상에 있는 경우 스피커(522)로부터의 경보들을 묵음화함으로써 그에 따라 경보들을 조정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 센서들(502-512) 각각은 전자 디바이스(500)의 동작 환경에 대해 조명(518), 모터(520) 및/또는 스피커(522)의 수행을 최적화하기 위해 프로세서에 의해 사용될 수 있다. 도 6은 자신의 움직임이 전자 디바이스(500)로 하여금 동작 환경에 대해 커스터마이즈되는 타겟 주파수를 달성하게 하도록 모터(520)를 제어하기 위해 전자 디바이스(500)에 의해 구현될 수 있는 예시적인 피드백 및 제어 시스템(600)의 블록도를 도시한다. 도 6의 블록(605)에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(600)은 제어 시스템(600)내의 다른 항목들에게 보고되는 기준 값을 포함하는 저장 유닛(605)을 포함할 수 있다. 논의를 위해, 이러한 개시 내용은 가속계 측정에 기초하는 것으로서 기준 값을 논의할 것이지만, 이러한 측정이 센서들(502-512) 중 하나 이상과 같은 광범위한 센서들에 기초할 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 저장 유닛(605) 내의 기준 값이 센서들(502-512) 중 둘 이상으로부터의 측정들의 결합일 수 있다.
제어 시스템(600)은 저장 유닛(605) 및 가속계(510)에 커플링되는 에러 검출기(610)를 포함할 수 있다. 가속계(510)는 저장 유닛(605) 내에 저장되는 기준 측정들과 동일한 형태로 에러 검출기(610)에 자신의 측정들을 보고할 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 가속계(510)로부터의 측정들은 전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경에서 전자 디바이스(500)의 움직임을 나타낼 수 있으며, 그 결과, 가속계(510)로부터의 측정들은 전자 디바이스(500)의 타겟 주파수를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 동작 동안, 에러 검출기(610)는 저장 유닛(605) 내에 저장된 기준 값을 가속계(510)로부터의 현재 측정과 비교하여 에러 신호(Es)를 출력할 수 있다.
에러 검출기(610)는 모터 제어기(615)에 커플링하여, 이에 의해 에러 신호(Es)를 제어기(615)에 제공할 수 있다. 제어기(615)는 예를 들어, 저장 유닛(605) 및 가속계(510)에 저장된 기준 값 사이의 차이에 비례하는 제어 신호를 생성함으로써, 모터(520)에 대한 입력 신호들을 제어하는 데에 에러 신호(Es)를 이용할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 모터(520)에 인가되는 전기 신호는 전압일 수 있고, 따라서, 모터 제어기(615)에 의해 생성되는 제어 신호는 모터(520)에 인가되는 전압의 하나 이상의 양상들을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 모터(520)의 제어는 모터(520)에 인가되는 전압의 진폭, 주파수 및/또는 듀티 사이클을 변경시킴으로써 달성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 모터(520)는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 이러한 PWM 신호는 온/오프 제어와 같은 종래의 방법들보다 모터(520)의 더 강건한 제어를 허용할 수 있다. 이들 실시예들에서, PWM 신호는 모터(520)에 대한 상승 시간 또는 '스핀 업'을 감소시키기 위해 모터(520)를 초기에 오버드라이빙함으로써 모터(520)의 더욱 샤프한 턴 온을 생성하는 데에 사용될 수 있다. 유사하게, 이들 실시예들에서, PWM 신호는 모터(520)의 더 샤프한 턴 오프를 달성하기 위해 모터(520)를 언더드라이빙하거나 또는 모터(520)를 유도적으로 제동하는 데에 사용될 수 있다. 모터(520)의 이러한 더 샤프한 온 및 오프 동작으로 인해, 모터(520)를 경보 디바이스로서 사용할 시에 사용자에 대한 촉각들이 더욱 뚜렷해질 수 있다.
도 7은 주파수가 시간에 대해 달라지는 제어 신호의 주파수의 변경을 예시한다. 주파수의 변경이 제어 시스템(600)의 각각의 사이클 동안 단조롭게 증가하고(섹션 705), 제어 시스템(600)의 각각의 사이클 동안 변경되지 않고(섹션 708), 제어 시스템(600)의 각각의 반복 동안 단조롭게 감소하거나(섹션 710), 또는 제어 시스템(600)의 각각의 사이클 동안 둘 이상의 값들 사이에서 디더링될 수 있다는(섹션 715) 점에 유의한다.
도 5에 도시된 전자 디바이스(500)와 함께 도 6에 도시된 제어 시스템(600)을 다시 참조하면, 일부 실시예들에서, 저장 유닛(605), 에러 검출기(610), 및 모터 제어기(615)가 마이크로프로세서(516)에 통합될 수 있다. 따라서, 마이크로프로세서(516)는 동작 동안, (전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경 내에서의 전자 디바이스(500)의 움직임을 나타내는) 가속계(510)로부터의 값들을 샘플링할 수 있고, 에러 신호(Es)가 최소화되고 저장 유닛(605)에 저장된 기준 값이 달성되도록 모터(520)를 능동적으로 제어할 수 있다. 저장 유닛(605) 내에 저장되는 기준 값이 전자 디바이스에 의해 자율적으로 수정될 수 있고, 따라서, 제어 시스템(600)은 이러한 변경 기준 값에 자신을 활성으로 튜닝한다. 저장 유닛(605)에 저장된 기준값을 변경하고, 이러한 기준 값의 변경에 응답하여 가속계(510)로부터의 측정들을 트래킹함으로써, 전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경 내에서의 전자 디바이스(500)의 타겟 주파수가 계산될 수 있다. 예를 들어, 기준 값이 변경됨에 따라, 전자 디바이스(500)로 하여금 (가속계(510)에 의해 측정된 바와 같이) 현재 동작 환경에서 최대 공진을 달성하게 하는 기준 값은 저장 유닛(605)에 저장될 수 있다.
도 8은 전자 디바이스의 타겟 주파수에 대응하는 기준 값을 결정하기 위한 동작들(800)을 예시한다. 전자 디바이스의 타겟 주파수는 전자 디바이스(500)의 현재 동작 환경에서 전자 디바이스(500)의 공진 주파수일 수 있거나, 또는 대안적으로, 사용자의 경보 인지를 최대화하는 디바이스의 주파수일 수 있다. 도 8에 도시된 동작들이 예시적이며, 기준 값을 결정하기 위한 다른 동작들이 다른 실시예들에서 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 여기에서, 동작들(800)은 전자 디바이스(500)가 인입 호출을 수신하는 전화인 상황에서 논의되지만, 동작들(800)은 예를 들어, 개인 디지털 정보 단말(PDA)이 사용자에게 약속을 알리는 상황과 같은 다른 상황들에서 적용될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 블록(805)은 디바이스(500)가 인입 호출을 수신하는 것을 도시한다. 일반적으로, 인입 호출에 대한 단일 링의 듀레이션은 5초일 수 있으며, 전화는 음성메일로 이전하기 전에 총 5회의 링 동안, 또는 25초 동안 울릴 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작들(800)은 전자 디바이스(500)가 첫번째 링에서 울리기 시작할 때 트리거되어 이러한 첫번째 링 내에서 완료될 수 있고, 따라서, 블록(805)은 첫번째 링에서 발생한다. 다른 실시예들에서, 동작들(800)은 후속하는 링에서 발생하여 해당 후속하는 링 내에서 완료될 수 있고, 따라서, 블록(805)은 후속하는 링일 수 있다. 다른 실시예들에서, 동작들(800)은 첫번째 링의 시작에서 시작하여 전화가 호출을 음성메일로 이전시키기 전에 완료할 수 있다.
전자 디바이스(500)가 인입 호출을 수신하면, 전자 디바이스(500)는 블록(810)마다 현재 시스템 상태를 검출할 것이다. 예를 들어, 마이크로프로세서(516)는 센서들(502-512) 중 하나 이상의 값들을 관측하여 이들의 값들을 결정할 수 있고, 위에서 논의된 바와 같이, 이들 측정들 중 하나 이상에 기초하여, 전자 디바이스(500)는 전자 디바이스의 동작 환경(예를 들어, 도 2에 도시된 테이블 상에서 대 도 3에 도시된 지갑(305) 내에서)을 예측할 수 있다.
다음으로, 블록(815)에서, 초기 기준 값이 저장 유닛(610) 내로 로딩될 수 있다. 저장될 초기 기준 값은 현재 동작 환경에 매치하는 기준 값의 초기 추정에 대응할 수 있다. 예를 들어, 잠시 도 3 및 6에 대해, 프로세서(516)가 전화가 지갑(305) 내에 있음을 결정하는 경우, 프로세서(516)는 룩업 테이블을 참고하여 저장 유닛(605) 내에 저장될 미리 결정된 기준 값을 결정할 수 있고, 따라서, 제어 시스템(600)에 의해 달성될 초기 타겟 주파수가 일반적으로 전화가 지갑(305) 내에 위치되는 것에 대응한다. 저장 유닛(605) 내에 저장된 이러한 초기 타겟 주파수는 후속하는 동작들에 의해 최적화될 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 블록(820)은 초기 기준값이 최적화될지의 여부를 결정하기 위한 결정 블록을 포함한다. 어떠한 최적화도 요구되지 않는 경우, 예를 들어, 제어 시스템(600)이 초기 기준 값이 미리 결정된 최대 타겟 주파수의 임계 내에 있는 타겟 주파수를 달성한다고 결정하는 경우, 제어는, 모터(520)가 초기 기준 값에 대응하여 활성화될 수 있는 블록(825)으로 흐를 수 있다.
반면, 블록(820)이 최적화가 요구된다고 결정하는 경우, 전자 디바이스(500)의 타겟 주파수를 결정하기 위해 디더링 프로세스가 이용될 수 있다. 이러한 디더링 프로세스는, 예를 들어, 도 7의 섹션(705)에서 예시된 바와 같이 주파수를 증가시킴으로써 모터(520)에 제공되는 제어 신호가 증가할 수 있는 블록(830)에서 시작할 수 있다. 블록(835)에서, 제어 신호가 제어기(615)에 의해 증가할 때마다, 이 값은 전자 디바이스(500)의 타겟 주파수의 결정을 위해 저장될 수 있다. 다음으로, 블록(840)에서, 모터(520)에 제공되는 제어 신호는, 예를 들어, 도 7의 섹션(710)에서 예시된 바와 같이 제어기(615)를 이용하여 주파수를 감소시킴으로써 감소할 수 있다. 블록(845)에서, 제어 신호가 감소할 때마다, 이 값은 전자 디바이스(500)의 타겟 주파수의 결정을 위해 저장될 수 있다.
다음으로, 블록(850)에서, 마이크로프로세서(516)는 블록들(835 및 845)에서 저장된 값들을 비교하여, 그에 따라 저장 유닛(605) 내의 기준 값을 조정할 수 있다. 예를 들어, 블록(835) 동안 저장된 값이 블록(845) 동안 저장된 값보다 더 큰 경우, 블록(830)마다의 제어 신호의 증가는 전자 디바이스(500)가 블록(840)마다의 제어 신호의 감소보다 자신의 타겟 주파수에 더욱 가까워지는 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 제어기(615)는 블록(855)마다 저장 유닛(605)에 저장된 기준 값을 증가시킴으로써 모터(520)에 대한 제어 신호의 주파수를 증가시킬 수 있고, 이후 제어는 디더링 프로세스가 다시 시작되는 블록(830)으로 다시 흐를 수 있다.
마찬가지로, 블록(845) 동안 저장된 값이 블록(835) 동안 저장된 값보다 더 큰 경우, 블록(840)마다의 제어 신호의 감소는 전자 디바이스(500)가 블록(830)마다의 제어 신호의 증가보다 자신의 타겟 주파수에 더욱 가까워지는 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 제어기(615)는 블록(860)마다 저장 유닛(605)에 저장된 기준 값을 증가시킴으로써 모터(520)에 대한 제어 신호의 주파수를 감소시킬 수 있고, 이후 제어는 디더링 프로세스가 다시 시작하는 블록(830)으로 다시 흐를 수 있다.
블록들(830-845)에 도시된 디더링 동작들은 자신의 현재 동작 환경에서 전자 디바이스(500)의 최대 타겟 주파수를 결정할 시에 구현될 수 있는 동작들의 일례일 뿐이며, 도 8에 도시된 동작들(800)은 다른 실시예들에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제어 신호에서 감소들(블록 840)에 비교하여 제어 신호에서의 불균형하게 많은 수의 증가(블록 830)가 존재할 수 있으며, 그 역도 가능하다. 또한, 일부 실시예들에서, 제어 신호의 주파수의 수정 대신, 전압의 진폭 또는 듀티 사이클과 같은 제어 신호의 다른 부분들이 디더링 프로세스 동안 수정될 수 있다.
다른 실시예들에서, 최대 타겟 주파수는 기준 값들을 통해 증분적으로 스텝핑함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 저장 유닛(605) 내에 저장된 기준 값은 실질적으로 제로일 수 있고(예를 들어, 약 수 헤르츠) 이러한 기준 값은 이러한 초기 값으로부터 최대 기준값으로 스텝 업될 수 있다. 이러한 기준 값이 스텝화되고 제어 시스템(600)이 이러한 변경 기준 값에 대해 반응함에 따라, 가속계(510)의 측정이 전자 디바이스(500)의 최대 타겟 주파수를 발견하기 위해 프로세서(516)에 의해 저장될 수 있다. 이러한 방식으로 기준 값들의 범위를 통해 스텝화함으로써, 프로세서(516)는 전자 디바이스(500)의 타겟 주파수 스펙트럼에서 다수의 고조파 타겟 주파수들이 존재하는지의 여부를 결정할 수 있고, 이들 고조파들 중 어느 것이 전자 디바이스(500)의 최대 타겟 주파수를 발생시키는지를 결정할 수 있다.
모터(520)의 하나 이상의 특성들이 온도(예를 들어, 모터 내의 와인딩들의 전기 저항이 온도에 따라 증가할 수 있음), 마모(예를 들어, 모터(520)의 와인딩을 정류(commutate)하는 브러시들은 시간 경과에 따라 증가하는 전기 저항을 가질 수 있음), 및/또는 마찰(예를 들어, 모터(520)의 내부 베어링 구조들은 시간 경과에 따른 마찰량의 증가를 가져서 모터로 하여금 인가된 전압에 응답하여 더 천천히 스핀하게 할 수 있음)의 함수로서 변경될 수 있다. 이들 특성들은 에이징 및 마모로 인한 매크로 스케일의 변경들 및/또는 더운 차 내에서의 일시적 가열로 인한, 또는 동작 동안 모터 와인딩들에서의 열의 발생으로 인한 마이크로 스케일의 변경들을 포함할 수 있다. 위의 식별된 방법들 중 하나 이상을 사용하여, 모터(520)는 이들 영향들 중 하나 이상에 대응하기 위해 이러한 방식으로 동작할 수 있다. 예를 들어, PWM 제어 신호를 사용하여, 하나 이상의 센서들로부터의 측정들과 함께, 시간의 함수로서 모터(520)의 성능에서의 변경들이 보상될 수 있다. 이러한 측정들이 (예를 들어, 온도/브러시 마모를 보상하기 위해) 모터(520)의 전기자 저항의 측정들로부터 간접적으로, 또는 (예를 들어, 가속계(510)를 사용하여) 알려진 듀티 사이클에서 모터 속도의 측정들로부터 직접적으로 추론될 수 있다. 추가로, 이러한 성능 저하들이 보상될 수 있는 동안, 이들은 또한 사용자에게, 또는 디바이스의 제조자 또는 판매자에게 전달될 수리 또는 진단 이력을 트리거링하기 위해 사용될 수 있다.
도 9는 햅틱 디바이스의 동작 파라미터들을 제어하기 위한 피드백 루프를 가지는 예시적인 전자 디바이스(900)를 예시한다. 전자 디바이스(900)는 도시된 바와 같은 저장 디바이스(902), 에러 검출기(904), 모터 제어기(906), 모터(908), 센서(910) 및 필터(912) 중 임의의 것 또는 모두, 및 다른 컴포넌트들 및/또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 모터 제어기(906)는 모터(908)에 제공되는 동작 신호들을 제어하기 위해 에러 검출기(904)로부터 제공되는 에러 신호를 이용할 수 있다. 특히, 모터 제어기(906)는 모터(908)의 동작 파라미터들을 제어하기 위해 PWM 제어 신호의 주파수, 진폭 및/또는 듀티 사이클을 조정할 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 9의 실시예에 따라 전자 디바이스(900)의 동작을 예시하는 흐름도(920)가 도시된다. 일반적으로, 흐름도(920)는 햅틱 디바이스의 진동들을 감지하기 위해 가속계를 사용하는 것에 관련된다. 그러나, 흐름도(920)에 도시된 것들과 동일하거나 유사한 단계들이 다른 센서들 및 다른 햅틱(또는 다른 출력) 디바이스들을 이용하여 구현되어 이러한 디바이스들에 대한 원하는 제어 레벨을 달성할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 열전대, 자이로스코프, 나침반 등이 팬 또는 하드 드라이브에서 사용되는 모터의 동작에 관련된 파라미터들을 모니터링하거나 감지하여 피드백 신호를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정들이 직접 취해질 수 있지만, 다른 실시예들에서 간접 측정들이 취해질 수 있다. 즉, 일부 실시예들에서, 실제 동작 파라미터들이 아닌 모터의 동작의 영향들(즉, 모터로부터의 진동)이 측정된다는 점이 이해되어야 한다. 그러나, 본 논의의 목적으로, 용어 "동작 파라미터"는 모터들의 동작에 관련된 측정들을 지칭하며, 동작의 영향 또는 실제 동작 파라미터들에 대해 배타적이지 않다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 1차 목적으로부터 용도 변경되거나 추가로 사용되어 모터의 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 가속계는 햅틱 디바이스의 동작 주파수를 결정하도록 용도 변경될 수 있다. 즉, 가속계의 측정들은 일반적으로 디바이스(100)의 배향을 결정하기 위해 사용될 수 있으며 그리고/또는 비디오 게임과 같은 인터랙티브 소프트웨어와 함께 사용되어 1차 목적으로서 사용자 게임플레이를 위한 추가 입력 디바이스를 제공할 수 있다. 햅틱 엘리먼트의 활성화 시에, 가속계는 햅틱 엘리먼트에 의해 디바이스(100)에서 유도되는 진동량과 같은 햅틱 엘리먼트의 동작 파라미터들을 측정하도록 용도 변경될 수 있다. 따라서, 특정 전자 디바이스에 이미 제공된 센서(들)가 햅틱 엘리먼트의 동작을 모니터링하기 위해 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 10을 참조하면, 모터를 구동하기 위해 제어기(906)로부터 모터(908)로 PWM 제어 신호가 제공된다(블록 922). 전압이 PWM 제어 신호를 통해 모터(908)에 제공됨에 따라 전류가 증가하여 모터를 구동하며, 이는 사용자에 의해 감지될 수 있는 진동/가속 출력을 초래한다. 모터의 동작은 또한 측정된 신호를 생성하기 위해 센서(910)에 의해 감지된다(블록 924). 이후 측정된 신호가 프로세싱된다(블록 926). 일 실시예에서, 센서(910)의 출력은 대역 통과 또는 노치 필터(912)를 이용하여 필터링되어, 햅틱 엘리먼트의 타겟 동작 주파수 근처의 주파수들을 가지는 진동들이 추가 프로세싱을 위해 통과되도록 하며, 따라서, 모터와 관련되지 않은 가속 측정들을 제거한다(블록 928). 필터링된 신호 내의 피크들이 발견되고(블록 930) 측정된 신호의 주파수가 이후 결정된다(블록 932). 필터링된 신호의 피크들의 발견이 측정된 신호의 주기를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 주기는 이후 예를 들어, 블록 934에 대해 하기에 상세화된 바와 같은 비교를 위해 주파수 신호로 변환될 수 있다. 일반적으로, 주기가 타겟 주파수에 대응하는 주기보다 더 길도록 결정되는 경우, 이는 모터가 타겟 주파수보다 더 느린 속도로 동작함을 표시한다.
일부 실시예들에서, 에러 검출기(904)는 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 이 둘의 결합을 포함할 수 있으며, 센서(910) 및 필터(912)로부터의 필터링된 신호들을 주파수, 온도, 각속도 등과 같은 모터(908)의 동작 파라미터를 표시하는 단위들을 가지는 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에러 검출기(904)가 아닌 이산 컴포넌트들이 측정된 신호를 모터(108)에 대한 동작 파라미터를 표시할 수 있는 단위들로 변환하기 위해 사용될 수 있다.
측정된 주파수는 저장 디바이스(902)로부터 에러 검출기(904)로 제공되는 타겟 주파수와 비교되어 에러 신호를 생성한다(블록 934). 생성된 에러 신호는 모터 제어기(906)에 제공되고, 제어 신호는 에러 신호에 따라 조정된다(블록 936). 일 실시예에서, PWM 제어 신호의 듀티 사이클이 제어 법칙(908)에 의해 조정되어 타겟 주파수를 달성할 수 있다. 예를 들어, 모터 전기자에서 전류를 증가시키기 위해, PWM 제어 신호의 듀티 사이클이 증가할 수 있다. 이후 제어 신호가 모터(908)로 제공되어 모터를 구동한다(블록 922).
일부 실시예들에서, 모터 제어기(906)는 타겟 주파수와 관련된 정보 및/또는 토크 및 각속도 커브 정보에 대한 액세스를 저장하거나 가질 수 있으며, 따라서, 모터 제어기(906)는 제어 신호를 적절하게 조정하여 타겟 주파수를 달성할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 제어기(906)에 의해 액세스 가능한 정보는 시간 경과에 따라 햅틱 엘리먼트의 동작에 관련된 변경된 환경들을 결정하기 위한 햅틱 엘리먼트의 동작을 위한 기준점으로서의 역할을 하여, 동작 파라미터들의 조정으로 원하는 동작 파라미터들에서의 또는 원하는 동작 파라미터들 근처에서의 동작을 달성 및/또는 유지할 수 있게 한다.
도 11 내지 13은 예시적인 토크 및 각속도 커브들을 예시한다. 특히, 도 11은 모터(908)를 나타낼 수 있는 예시적인 토크 및 각속도 커브(1000)를 예시한다. 수직 축(1002)은 인치 파운드(inches pounds) 등과 같은 적절한 단위를 가질 수 있는 토크를 나타내는 반면, 수평축(1004)은 RPM(revolutions per min) 등과 같은 적절한 단위를 가질 수 있는 각속도를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 커브(1000)는 예시된 바와 같이 일반적으로 선형일 수 있지만, 다른 실시예들에서 커브는 비선형일 수 있다.
도 12는 모터(908)가 마모, 에이징 및/또는 모터의 마찰을 증가시키고 모터(908)의 동작을 저하시키는 다른 영향들을 겪은 후의 샘플 토크 및 각속도 커브(1000) 및 샘플 피벗 커브(1010)를 예시한다. 일반적으로, 그리고 피벗 커브(1010)에 도시된 바와 같이, 증가한 마찰은 커브(1010)가 수직축을 따라 한 점으로부터 아래로 피벗되게 하여 더 낮은 동작 속도를 초래한다. 도 13은 토크 및 각속도 커브(1000) 및 높은 동작 온도들로부터 야기되는 시프트된 커브(1020)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 시프트된 커브(1020)는 또한 더 낮은 동작 속도들을 초래한다. 도 12 및 13에서, 점선들(1012 및 1022)은 모터가 일정한 토크에서 동작할 때 달성되는 더 낮은 속도를 표시한다. 피벗 커브(1010) 및 시프트된 커브(1020)에 의해 예시되며 모터(916)에 대한 더 낮은 동작 속도들을 표시하는 더 낮아진 속도들은 또한 햅틱 엘리먼트가 타겟 주파수에서 동작하지 않음에 따라 햅틱 엘리먼트의 열악한 성능을 초래할 수 있다.
타겟 주파수의 동작을 달성하기 위해, 모터(916)의 속도는 PWM 제어 신호의 조정에 의해 증가할 수 있다. 구체적으로 PWM 제어 신호의 듀티 사이클은 모터(908)의 전기자에서의 전류를 증가시키기 위해 조정될 수 있고, 이에 의해 모터의 속도를 증가시켜 타겟 주파수를 달성할 수 있다. 따라서, PWM 제어 신호는 모터의 동작 파라미터들에 대해 조정들이 이루어지게 하는 동시에, 일정 전압 레벨 신호를 제공하며, 전압 레벨의 실제 변경 없이 가변 전압 구동으로서 동작한다.
증가한 전류가 모터의 PWM 사이클을 증가시키며, 따라서, 피벗 커브(1010) 및 시프트 커브(1020)를 이동시키며, 따라서 이들은, 도 12 및 13의 화살표(1030)에 의해 표시된 바와 같이, 오리지널 커브(1000)를 반영한다. 피벗 커브 및 시프트 커브(1010 및 1020) 및 증가한 전류로 인한 대응하는 시프트들이 단순히 예들로서 표현된다는 점이 이해되어야 한다. 다른 상황들에서, 특정 동작 조건들로 인해, 커브들은 반대 방향으로 시프트되고/되거나 피벗될 수 있다.
모터(908)의 동작 파라미터들의 테스트 및 조정에 추가하여, 주기적으로 또는 랜덤 구간들에서, 동작 파라미터들은 정보의 목적으로 테스트될 수 있다. 즉, 모터의 동작은 모터가 동작하는 방법을 발견하도록 검사(audit)될 수 있다. 이는 제조자 또는 재판매업자가 설치된 모터베이스가 동작하는 방법을 아는데 유용할 수 있다. 따라서, 모터의 동작에 관련된 정보(즉, 센서(910)에 의해 수집되는 정보)가 예를 들어, 정보의 목적으로 제조자에 의해 소유되고, 동작되고, 또는 액세스되는 컴퓨터 데이터베이스에 전송되거나 제공될 수 있다. 정보의 전송은 유선 및 무선 모드들을 포함하는 임의의 적절한 모드를 통해서일 수 있다. 또한, 전송은 수동적이며 디바이스의 사용자가 알아차릴 수 없을 수 있다. 일부 실시예들에서, 정보는 햅틱 엘리먼트가 임의의 성능 이슈들을 사용자에게 통지하도록 동작하는 디바이스의 사용자 인터페이스에 제공될 수 있다. 이는 예를 들어, 시스템이 과열되기 전에 고쳐질 수 있도록 쿨링 팬이 언제 적절하게 동작하지 않는지를 아는 데에, 또는 하드 디스크 드라이브가 언제 고장나기 시작할지를 아는 데에 유용할 수 있다.
전술된 예들에서, 디바이스의 모션이 디바이스 내의 햅틱 엘리먼트를 제어하기 위해 측정된다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 센서(예를 들어, 가속계)는 2차 목적을 위해 사용되는 것 뿐만 아니라, 센서(예를 들어, 가속계)는 햅틱(또는 다른) 디바이스를 튜닝하기 위해 간접 측정을 취할 수 있다. 피드백 루프가 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있으며, 구현된 센서들은 다양한 상이한 측정들을 취할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 열전대는 디바이스 온도를 측정하여 모터 동작 온도를 추론하기 위해 사용될 수 있다. 또다른 실시예에서, 마이크로폰은 링톤 볼륨 또는 품질을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로폰은 또한 스핀 시에 하드 디스크 드라이브에 대한 볼륨을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자이로스코프는 진동 햅틱 엘리먼트가 활성화되는 경우 디바이스의 가속을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 모터들의 램프 업(ramp up) 및 중지가 개선될 수 있다. 도 14 및 15는 대응하는 진동 진폭들을 가지는 구동 제어 커브들을 예시한다. 구체적으로, 도 14는 수직축에서 전압 및 수평축에서 시간을 가지고 모터(908)에 대한 통상적인 온/오프 구동 제어 신호(1400)를 예시한다. 통상적인 구동 제어 신호 미만의 대응하는 진동 진폭 커브(1402)가 예시된다. 진동 진폭은 톱니 형태(1404)를 가지는데, 왜냐하면 진동 모터의 기계적 시상수가 입력 신호에 대해 길 수 있어 느린 상승 시간, 및 온 및 오프 진동 사이의 전환에 대한 "소프트"한 느낌을 초래하기 때문이다.
반면, 도 15는 PWM 제어 신호들을 사용하여 달성가능한 구동 제어 커브(1500) 및 대응하는 진동 진폭 커브(1506)를 예시한다. 예시된 바와 같이, 구동 제어 커브(1500)는 상승시에(1502) 그리고 스핀 다운(1504) 시에 오버드라이빙되어, 진동 진폭(1508)에서 그리고 진동 스핀 다운(1510 및 1512)에서 더 딱딱한(crisper) 상승 시간을 초래한다. 일반적으로, 상승 시간은 신호의 듀티 사이클을 증가시킴으로써 PWM 제어 신호에서 오버드라이빙될 수 있다. 하나의 신호 이후의 스핀 다운 시간은 모터에 대한 유도성 제동 영향을 생성하기 위해 모터의 리드들을 단락시킴으로써, 또는 모터를 능동적으로 제동하기 위해 리드들에 반대 극성을 인가함으로써 감소될 수 있다. 이들 기법들은 진동 경보 디바이스의 온 및 오프 상태들 사이에서 더 딱딱하고 더 현저한 전환을 제공한다.
개념들이 특정 실시예들에 대해 제시되지만, 개념들이 여기서 특정하게 기술된 것이 아닌 본 개시내용의 범위 내에 있는 다수의 실시예들에 대해 적용가능하다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 따라서, 여기서 개시된 실시예들이 제한적이지 않은 것으로서 해석되어야 한다.
Claims (20)
- 전자 디바이스 내에 복수의 경보 디바이스들을 제공하는 단계;
상기 전자 디바이스의 센서를 사용하여 상기 전자 디바이스의 동작 환경을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 동작 환경에 대응하는 상기 복수의 경보 디바이스들 중 적어도 하나를 활성화시키는 단계
를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동작 환경을 결정하는 단계는 상기 전자 디바이스의 다수의 센서들로부터의 판독들을 결합시키는 단계를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동작 환경에 적합한 상기 복수의 경보 디바이스들 중 적어도 하나는 모터인 방법. - 제3항에 있어서,
상기 센서는 적어도 하나의 가속계를 포함하는 방법. - 제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가속계로부터의 측정에 응답하여 상기 모터의 제어 신호를 수정하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 모터는 상기 전자 디바이스로 하여금 상기 전자 디바이스의 상기 동작 환경에 대응하는 타겟 주파수에서 진동하게 하는 방법. - 햅틱 디바이스의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자율적으로 조정하는 전자 디바이스로서,
햅틱 디바이스;
상기 햅틱 디바이스의 동작 동안 상기 햅틱 디바이스를 모니터링하도록 구성되는 센서;
피드백 루프; 및
제어기
를 포함하고, 상기 피드백 루프는:
상기 센서에 커플링되는 필터; 및
상기 필터에 커플링되는 에러 검출기
를 포함하고, 상기 에러 검출기는 측정된 신호를 타겟 신호와 비교하여 에러 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 에러 신호를 수신하고 상기 에러 신호에 응답하여 제어 신호를 조정하여 원하는 동작 파라미터를 달성하도록 구성되는 전자 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 센서는 가속계인 전자 디바이스. - 제8항에 있어서,
상기 가속계로부터의 값들은 상기 제어 신호를 조정하기 위해 상기 전자 디바이스에 의해 반복적으로 사용되는 전자 디바이스. - 제9항에 있어서,
상기 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호인 전자 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 전자 디바이스는 전화이고, 상기 제어 신호의 조정은 상기 전화의 정수 번의 링들 이내에 발생하는 전자 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 햅틱 디바이스는 진동 디바이스인 전자 디바이스. - 전자 디바이스에서 사용자 경보들을 조정하는 방법으로서,
햅틱 디바이스에 제공되는 제어 신호를 오버드라이빙함으로써 상기 햅틱 디바이스의 동작을 개시하는 단계; 및
상기 햅틱 디바이스의 동작을 중지하기 위해 상기 햅틱 디바이스의 모터를 능동적으로 제동하는 단계
를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 제어 신호를 오버드라이빙하는 단계는 펄스폭 변조된 신호의 듀티 사이클을 증가시키는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 모터를 능동적으로 제동하는 단계는 유도성 제동 효과를 생성하기 위해 상기 모터의 리드들을 단락시키는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 모터를 능동적으로 제동하는 단계는 상기 모터의 리드들에 반대 극성을 인가하는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 햅틱 디바이스의 동작에 관련된 주파수를 측정하는 단계;
상기 측정된 주파수를 타겟 주파수와 비교하는 단계; 및
상기 햅틱 디바이스를 상기 타겟 주파수로 구동하기 위해 상기 제어 신호를 수정하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 주파수를 측정하는 단계는:
상기 햅틱 디바이스의 진동 신호를 격리하는 단계;
상기 진동 신호에서 복수의 피크들을 발견하는 단계; 및
상기 복수의 피크들로부터 상기 진동 신호의 주기를 결정하는 단계
를 포함하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 햅틱 디바이스는 진동 모터를 포함하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제어 신호는 펄스폭 변조 신호를 포함하는 방법.
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