KR20120130471A

KR20120130471A - 잔여 진동 제어 장치

Info

Publication number: KR20120130471A
Application number: KR1020110048421A
Authority: KR
Inventors: 황경훈; 홍현선; 이재봉; 정문채; 김선욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2012-12-03

Abstract

진동 액추에이터의 잔여 진동 제어 장치로서, 충격을 감지하는 센서; 상기 충격으로 인한 상기 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 제어기; 및 상기 제어기의 제어에 따라 상기 진동 액추에이터의 구동 신호를 생성하여 상기 진동 액추에이터로 출력하는 구동기를 포함하는 잔여 진동 제어 장치가 개시된다.

Description

잔여 진동 제어 장치{AN APPARATUS FOR CONTOLLING RESIDUAL VIBRATION}

본 발명은 잔여 진동 제어 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 모바일 디바이스에 탑재되는 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 가전 제품 또는 모바일 디바이스 등을 포함하는 전자 기기에 진동 액추에이터(actuator)를 구비하는 경우가 급속히 증가하고 있다. 종래의 전자 기기들은 시청각적 효과만으로 사용자의 경험을 만족시켰으나, 소형 진동 액추에이터의 기술 개발로 인해, 촉각 효과를 사용자에게 제공할 수 있게 되었다. 또한, 이러한 전자 기기들은 단순히 진동을 이용한 촉각 효과를 제공하는 것이 아니라, 시청각적 효과와 연동하여 작용하는 촉각 효과를 제공하고 있다.

이러한 촉각 효과를 제공하기 위한 진동 액추에이터로서 공진형의 액추에이터를 사용하는 경우에 몇가지 수반되는 문제점이 있다. 액추에이터를 구비한 전자 기기의 본래의 기능을 동작하는데 수반되는 진동 동작이 종료된 이후에도, 공진형 진동 액추에이터의 물리적 특성으로 인해 액추에이터의 진동이 유지되는 현상, 즉 잔여 진동이 발생한다. 또한, 액추에이터의 동작이 의도되지 않은 경우에도 외부의 물리적인 힘이 진동 액추에이터에 인가되면, 공진형 진동 액추에이터의 물리적 특성으로 인해 잔여 진동이 발생한다.

이러한 잔여 진동 현상은 기본적으로 진동 액추에이터의 수명을 단축시키고, 사용자에게는 유령 진동 증후군(phantom vibration syndrome)을 유발하여 이를 해결하기 위한 적절한 수단이 요구되는 실정이다.

본 발명은 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어, 예컨대 감소 또는 억제하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어 장치는, 충격을 감지하는 센서; 상기 충격으로 인한 상기 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 제어기; 및 상기 제어기의 제어에 따라 상기 진동 액추에이터의 구동 신호를 생성하여 상기 진동 액추에이터로 출력하는 구동기를 포함할 수 있다.

제어기는 상기 센서에서 감지된 충격의 원인을 분석하고, 상기 충격이 외부의 충격에 의한 것으로 결정되면, 상기 진동 액추에이터의 잔여 진동의 제어를 수행할 수 있다. 또한, 제어기에 의한 잔여 진동의 제어는 미리 결정된 시간 동안 수행될 수 있다.

제어기는 잔여 진동 제어를 위한 목표 값을 설정하고 상기 진동 액추에이터로부터 피드백 신호를 입력받으며, 상기 목표 값과 상기 피드백 신호를 처리하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 피드백 신호는 상기 진동 액추에이터의 변위에 관한 정보를 나타낼 수 있다.

제어기는 2개의 잔여 진동 제어 모드를 제공하고, 제 1 모드는 상기 진동 액추에이터의 피드백 신호를 이용한 폐루프 구조에 의한 것이고, 제 2 모드는 상기 센서로부터 검출된 신호를 이용한 개루프 구조에 의한 것일 수 있다.

제어기는 상기 센서의 출력 값으로부터 충격량을 계산하여, 계산된 충격량이 기준 값을 초과하는 여부를 결정할 수 있다.

구동기는 상기 센서로부터 감지된 충격에 의한 진동 액추에이터의 잔여 진동을 감소시키기 위한 구동 신호를 생성할 수 있다. 또한, 구동기는 상기 구동 신호의 주파수, 위상 및 크기 중 적어도 하나를 변경하여 구동 신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 진동 액추에이터의 잔여 진동을 효과적으로 감소 또는 억제할 수 있다. 진동 액추에이터의 잔여 진동을 감소 또는 억제시켜, 진동 액추에이터의 수명을 증대하고, 따라서 잔여 진동을 억제하기 위해 진동 액추에이터의 설계시 추가되는 댐퍼의 기능 향상을 위한 비용을 줄일 수 있다.

또한, 진동 액추에이터의 잔여 진동에 의한 유령 진동 증후군을 예방하는 효과도 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 진동 액추에이터를 도시한다.
도 2는 도 1의 진동 액추에이터의 잔여 진동을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 방법을 설명하는 순서도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 방법을 설명하는 순서도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어 장치를 도시한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 액추에이터를 도시한다. 진동 액추에이터는 액추에이터 구동을 위한 구동 신호를 생성하는 구동기(110), 구동 신호에 의해 극성이 변화하는 전자석(150), 상기 전자석의 극성 변화에 따른 전자기력을 수용하는 영구 자석(140), 영구 자석을 구비하고, 상기 전자기력에 따라 직선 운동을 수행하는 진동 추(130) 및 진동 추와 연결되어 진동 추가 탄성 운동하도록 하는 탄성체(120)를 포함하여 구성된다. 간략함을 위해, 도 1은 진동 액추에이터의 동작을 설명하기 위한 최소의 구성요소를 도시하였고, 그 밖의 구성요소가 존재함을 당해 기술 분야에 속한 자는 인식할 수 있다.

구동기(110)는 진동 액추에이터의 진동 동작을 제어하기 위한 유닛이다. 예컨대, 구동기(110)는 전자석(150) 양단에 걸리는 전압의 크기를 변동하여, 즉 구동 신호(B)에 의해 전자석(150)에 흐르는 전류의 세기와 흐름을 가변시켜 전자석(150) 양단의 극성과 발생하는 전자기력의 크기를 변경할 수 있다. 도 1에서 도시된 것처럼, 전자석(150)과 영구 자석(140)이 인접하게 배치되어, 서로 간에 인력(attractive force)과 척력(repulsive force)을 통해 상호작용하여 진동 효과를 발생시킨다.

구동기(110)의 구동 신호(B)에 따라, 전자석(150)의 극성이 변하며, 이에 따라 영구 자석(140)의 움직임(A)이 자기력에 의해 수행된다. 이러한 영구자석(140)의 움직임이 결국엔 진동 추(130)를 움직이며, 이는 진동 액추에이터의 진동 효과를 발생한다. 전자석(150) 양단의 극성의 변화에 따라 진동 추(130)가 움직이므로, 전자석(150)의 극성 변화의 주파수(빈도) 및 전자석(150)의 전자기력에 따라 상이한 진동 효과가 발생할 수 있다.

도 1에서 표시된 A 및 B는 각각 진동 추의 이동 범위, 즉 변위와 구동 신호를 나타낸다. A의 양 화살표 표시는 진동 추의 변위를 나타낸 것이고, 이로 인해 진동 효과를 발생할 수 있다. B의 양 화살표 방향은 구동 신호의 전자 또는 전하의 움직임의 방향을 나타낸 것이고, 그 방향에 따라 전자석(150)의 극성이 변할 수 있다. 도 1에서 도시된 것처럼, 진동 액추에이터는 전자기력에 의한 진동 추의 움직임으로 진동 효과를 발생할 수 있다.

한편, 탄성체에 진동 추가 연결되어 있기 때문에, 전자기력 외에 물리적인 충격에 의해서도 진동 추가 움직여 진동 효과를 발생할 수 있다. 예컨대, 진동 액추에이터가 상하좌우로 흔들린다면, 진동 추(130)가 탄성체(120)에 연결된 채로 사방으로 진동하고 이는 곧 진동 효과의 발생을 의미한다. 또한, 구동기(110)에 의한 구동 신호가 중단된 이후에도, 관성에 의해 진동 추(130)는 계속 진동할 수 있다. 이렇게, 진동 액추에이터를 사용하는 경우 사용자에 의해 의도되지 않은 진동 현상, 즉 잔여 진동(residual vibration)이 발생할 수 있다.

도 2는 도 1의 진동 액추에이터의 구성에 따른 잔여 진동을 도시한 그래프이다. 도 2의 (a)는 진동 액추에이터를 구동시키는 구동기의 구동 신호의 파형이고, 도 2의 (b)는 진동 액추에이터의 움직임(진동)을 도시한 것이다.

시간 축(x축)을 기준으로 0인 시점부터 0.2초까지 구동기의 구동 신호가 진동 액추에이터에 입력된다. 구동기 구동 신호가 입력되는 동안, 진동 액추에이터는 진동함을 확인할 수 있다. 그리고나서, 0.2초 시점부터 구동기의 구동 신호는 더 이상 존재하지 않지만, 대략 1초 정도 동안 진동 액추에이터의 잔여 진동이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼, 이러한 잔여 진동이 진동 액추에이터의 수명을 단축시키고 유령 진동 증후군 등을 유발하는 원인이다. 본 발명은 이러한 잔여 진동을 제어하기 위한 장치 등을 제공하고자 하며, 더 상세하게는 잔여 진동을 최대한 제거하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어의 순서도를 도시한다. 일반적으로, 전자 기기 특히 모바일 디바이스에는 가속도 등을 검출하는 센서가 구비되어 있다. 최근 들어, 특히 3축 가속도 센서의 이용이 일반화되고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어는 이러한 센서를 이용한다.

우선, 센서로부터 움직임을 감지한 결과, 즉 출력 값을 모니터링(S310) 할 수 있다. 이는 단순히 이동을 감지하는 것이 아니라, 진동 액추에이터의 움직임을 검출할 수 있어야 한다. 다시 말하면, 진동 액추에이터의 진동 추(130)가 움직이는가를 검출해야 한다. 따라서, 본 명세서에서 혼란을 방지하기 위해 "충격"을 감지한다고 설명한다.

앞서 언급한 센서의 출력 값을 이용하여 센서 및 진동 액추에이터가 장착된 전자 기기에 작용하는 충격량이 계산될 수 있다. 센서가 감지한 충격량을 계산하여, 충격량의 크기에 따라 이벤트가 발생했는지를 판단할 수 있다(미도시). 여기서 이벤트라 함은, 진동 액추에이터가 장착된 전자 기기 내의 기능으로 발생한 충격 또는 기타 외부 충격과 같이 충격의 발생을 의미할 수 있다. 한편, 이벤트의 발생을 판별하는 기준은 충격량뿐만 아니라 다른 인자(factor)를 이용할 수 있다. 예컨대, 각 축의 센싱 값의 변화량이 기준 값을 초과하는지 여부를 판단하여 판별할 수 있다.

이벤트가 발생하였다면, 그 이벤트가 사용자에 의해 의도된 이벤트인지 아니면 사용자에 의해 의도되지 않은 이벤트인지를 판단해야 한다(S320). 더 자세히는, 전자 기기의 기능에 의한 이벤트인지 확인할 수 있다. 진동 액추에이터를 장착한 전자 기기는 사용자에게 진동 효과 출력을 제공하여, 기기의 활용도를 넓히고 사용자의 만족도를 향상시키고 있다. 따라서 위의 이벤트가 전자 기기의 본래의 기능, 즉 전화 수신, 메시지 수신, 시계 알람 혹은 사용자에 의해 설정된 푸쉬 알람 등에 의한 것이라면 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 진동 제어는 작동하지 않는다.

이러한 이벤트는 어떠한 방식으로든 사용자에 의해 허용된 진동 액추에이터의 진동 출력이므로, 이 이벤트에 잔여 진동 제어를 적용하면 진동 효과가 감소하거나 그 효과가 변질될 수 있으므로 잔여 진동 제어 기능을 동작시키지 않는다. 그러나 위의 이벤트가 전자 기기의 본래의 기능이 아니라면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 진동 제어를 작동시킬 수 있다. 예컨대, 사용자가 전자 기기를 들거나 주머니에 넣은 채로 걷거나 뛰는 경우, 혹은 사용자가 습관적으로 전자 기기에 물리적 충격을 가하는 예컨대 손가락으로 태핑(taping)하는 경우에 잔여 진동 제어를 동작시킬 수 있다.

S320의 판단에 따라 발생한 이벤트가 사용자에 의해 의도되지 않은 이벤트라면, 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다(S330). 잔여 진동 제어는 센서를 이용하여 진동 액추에이터의 구동기와 그것을 제어하는 제어기에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 진동 제어는 진동 액추에이터의 구동 신호를 가변하여 수행될 수 있다.

도 1에서 도시된 것처럼, 진동 추(130)가 사용자에 의해 의도되지 않은 이벤트에 의해 진동한다면, 구동기(110)는 진동 추(130)의 움직임과 반대의 움직임을 유발하도록 구동 신호를 생성할 수 있다. 즉, 진동 추(130)에 작용하는 힘을 상쇄시켜 정지 상태로 되돌아 가도록 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 예컨대, 진동 추(130)가 도 1에서 전자석(150)과 멀어진 경우, 구동기는 전자석(150)과 영구 자석(140) 간에 인력이 발생하도록 구동 신호를 생성하고, 진동 추(130)가 전자석(150)과 가까워진 경우, 구동기는 전자석(150)과 영구 자석(140) 간에 척력이 발생하도록 구동 신호를 생성할 수 있다.

이러한 사용자에 의해 의도되지 않은 이벤트에 의한 진동은 진동 액추에이터 고유의 공진 주파수로 진동하므로, 구동 신호를 공진 주파수이되, 사용자에 의도된 이벤트에 의한 진동을 발생하는 구동 신호와 반대의 위상으로 발생할 수 있다. 또한, 의도된 이벤트에 따른 진동과는 달리 의도되지 않은 이벤트의 경우에는, 일정 시간이 경과 하면 공진 현상이 서서히 사라지므로 잔여 진동 제어 동작은 짧은 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 공진 현상의 특성으로 인해 별도로 진동 액추에이터의 움직임을 모니터링하지 않고 구동 신호를 진동 액추에이터에 입력하여 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다. 한편, 구동 신호의 위상뿐만 아니라, 구동 신호의 크기, 주파수, 또는 위상 중 적어도 하나를 가변하여, 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 또 다른 잔여 진동 제어 방법은 진동 액추에이터로부터의 피드백을 통해 수행될 수 있다. 도 1에서 도시된 것처럼, 진동 추(130)의 움직임(A)은 영구 자석(140)을 움직이게 하고, 움직이는 영구 자석(140)은 전자석(150)으로 전자기를 유도하여 전자석(150) 양단에 유도 기전력을 발생시킬 수 있다. 구동기(110)는 발생된 유도 기전력을 검출하여 이를 통해 진동 추(130)의 움직임(A), 즉 변위를 검출할 수 있다.

잔여 진동 제어를 수행하면서, 제어기(도 6 참조)는 진동 액추에이터로부터 진동 액추에이터의 변위에 관한 정보, 예컨대 진동 추의 움직임 정도 또는 가속도 크기를 피드백 받을 수 있다. 제어기는 목표 값(예컨대, 0)을 입력받고, 피드백 루프를 통해 진동 추의 가속도 크기를 입력받아, 2개의 값을 적절히 처리, 예컨대 차감하여 제어 신호를 생성할 수 있다.

구동기(110)는 위의 제어 신호를 입력받아 이를 일련의 절차를 통해 처리한 후 구동 신호를 발생할 수 있다. 제어기는 피드백되는 값이 목표 값으로 수렴하도록 계속하여 진동 액추에이터의 구동 신호 발생을 위한 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이러한 방식은 최초에 목표 값만 제어기에 부여하고 이를 통해 제어 신호를 생성한 뒤, 구동기가 이러한 제어 신호를 입력받아 구동 신호의 크기, 주파수 또는 위상 중 적어도 하나를 가변하여 출력하도록 할 수 있다. 잔여 진동 제어는 피드백되는 변위 값 또는 가속도 크기 값이 목표 값에 도달할 때까지 계속되나, 반드시 이럴 필요는 없고 미리 결정된 시간 동안만 수행될 수도 있다. 한편, 이러한 피드백을 통한 영구 자석에 의한 유도 기전력 검출을 이용하는 경우에는, 충격을 감지하는 센서 대신에 영구 자석에 의한 유도 기전력을 모니터링하여 충격을 감지할 수도 있다.

앞서 설명한 2 종류의 잔여 진동 제어 방법은 각각을 별도로 수행할 수 있거나, 2 종류의 잔여 진동 제어 방법의 결합 또는 사용자에 의해 선택되어 둘 중 하나를 수행할 수 있도록 조정될 수 있다.

또한, 구동기가 구동 신호를 발생시키는 방식은 앞서 언급한 구동 신호의 주파수, 크기 또는 위상 중 적어도 하나를 변경하여 수행하거나, 진동 액추에이터의 종류에 따라 다른 방법이 적용될 수 있다.

잔여 진동 제어는 미리 결정된 시간 동안에만 수행될 수 있다(S340). 만약 계속해서 잔여 진동 제어를 수행하면, 전자 기기의 리소스(resource)를 필요 이상으로 사용하게 되고 이는 또한 휴대용 전기 기기의 최대 단점인 배터리(battery)의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 진동 액추에이터의 공진 현상은 앞서 언급한 것처럼 시간이 흐름에 따라 서서히 사라지므로 계속해서 잔여 진동 제어 동작을 수행할 필요가 없을 수 있다. 미리 결정된 시간은 전자 기기 사용 환경에 따라 적절히 설정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 200ms 동안 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다. 미리 결정된 시간이 경과되었는지 판단한 후, 미리 결정된 시간이 경과했다면 동작을 종료시키고, 미리 결정된 시간이 경과하지 않았다면 경과할 때까지 잔여 진동 제어를 수행 후 동작을 종료시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어의 순서도를 도시한다. 도 4에 도시한 실시예는 도 3에서 설명한 실시예와 상이한 잔여 진동 제어를 나타낸다. 도 3의 실시예는 진동이 사용자에 의해 의도되지 않은 경우의 잔여 진동 발생을 제어하는 것이고, 도 4의 실시예는 진동이 사용자에 의해 의도된 경우의 잔여 진동 발생을 제어하는 것이다. 다시 말하면, 도 4는 사용자가 진동이 발생하도록 의도한 전자 기기의 이벤트 ? 전화 수신, 메시지 수신, 시계 알람 또는 푸쉬 알람 등 ? 가 종료된 후, 즉, 구동기의 구동 신호가 차단된 후의 잔여 진동의 제어를 도시한다.

공진형 진동 액추에이터의 물리적 특성으로 인해, 구동기의 구동 신호가 입력되다가 더 이상 입력되지 않는 경우에 잔여 진동 현상이 발생할 수 있다. 이러한 잔여 진동 현상을 최대한 억제하기 위해 진동 액추에이터 내부에 양호한 특성을 갖는 댐퍼를 삽입하게 된다. 그러나 이러한 댐퍼의 개발 비용 및 제조 비용은 전체적으로 진동 액추에이터의 제조 비용을 상승시키고 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 잔여 진동 제어 장치를 이용하면 비용에 대한 부담 없이 잔여 진동을 감소시킬 수 있는 효과를 도출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 장치의 제어기는 센서의 출력 값을 모니터링할 수 있다(S410). 제어기의 센서 모니터링은 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있다. 제어기는 이벤트가 종료되었는지 여부를 검출할 수 있다(S420). 제어기는 전자 기기의 CPU(중앙 연산 장치)의 OS(operating system)를 통해 이벤트가 진행 중인지 종료되었는지를 검출할 수 있다. 제어기는 전자 기기의 CPU에 내장될 수 있거나, 또는 별개로 존재할 수도 있다.

이벤트가 종료되지 않았다고 검출된 경우에는 잔여 진동 제어를 개시하지 않고 이벤트가 종료될 때까지 대기할 수 있다. 이벤트가 종료되었다고 검출된 경우에는 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다(S430).

한편, 앞서 설명한 것처럼 이벤트가 종료되면 자동으로 잔여 진동 제어를 수행(S430) 할 수 있지만, 별도의 판단 단계를 추가하여 잔여 진동 제어를 수행할지를 결정할 수도 있다. 예를 들면, 도 3의 설명과 같이, 센서의 출력 값을 검출하거나 전자석 양단의 기전력의 크기를 검출하여 잔여 진동이 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 출력 값 또는 기전력의 크기는 기준 값과 비교하여 기준 값보다 큰 경우에 잔여 진동 제어를 수행할 수 있도록 허용하는 것이 바람직하다.

잔여 진동 제어는 여러 종류의 방식을 통해 이루어질 수 있다. 공진형 진동 액추에이터의 물리적 특성을 이용하여 구동 신호를 생성하여 진동 액추에이터로 입력할 수 있다. 구동기에서 생성하는 구동 신호의 주파수, 크기 또는 위상 중 적어도 하나를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 구동 신호의 주파수를 진동 액추에이터의 진동 추의 공진 주파수와 동일하게, 그리고 이벤트가 발생한 경우의 구동 신호와 역위상의 신호로 생성하여 입력할 수 있다.

공진형 진동 액추에이터의 진동 추의 움직임은 구동 신호에 따라 구동되고, 이는 구동 신호로 인해 유도된 전자석의 유도 기전력의 영향을 받는 영구 자석의 움직임으로 구성된다. 따라서, 이벤트가 종료되면, 이벤트 중의 구동 신호로 진동 운동을 하던 진동 추의 움직임과 상반되는 구동 신호를 입력하여 진동 추의 움직임을 상쇄시키는 방향으로 제어를 수행할 수 있다.

다시 말하면, 진동 액추에이터의 진동 추의 영구 자석과 전자석이 최대 거리만큼 떨어져 있는 경우에는 상호간에 인력을 유도하는 구동 신호를 발생시키고, 최소 거리만큼 떨어져 있는 경우에는 상호간에 척력을 유도하는 구동 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 잔여 진동에 의해 발생된 유도 기전력을 피드백으로 입력받아 잔여 진동을 제어할 수 있다. 잔여 진동에 의한 진동 추의 움직임을 유도 기전력으로부터 결정할 수 있다. 제어기는 잔여 진동에 의한 유도 기전력을 진동 액추에이터로부터 피드백 받아 이를 기초로 구동기로 하여금 다시 구동 신호를 발생시키도록 할 수 있다. 구동 신호를 가변시키면서 계속하여 유도 기전력 값을 피드백 받고, 유도 기전력 값이 일정 범위 내에 속할 때까지 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다. 이러한 피드백 구성을 통한 잔여 진동 제어는 여러 종류의 진동 액추에이터에 적응가능하고, 더 빠르게 잔여 진동 제어 동작을 수행할 수 있다.

제어기는 잔여 진동 제어 동작을 수행하면서, 미리 결정된 시간이 경과되었는지 체크(S440) 할 수 있다. 잔여 진동 제어 동작이 실시간으로 계속하여 수행된다면, 진동 액추에이터의 수명 보호나 사용자에 대한 만족도는 증가할 수 있으나 본 발명의 실시예에 따른 장치 등의 하드웨어 리소스에 대한 부담 증가와 배터리 전력 소모에 대한 문제점이 존재할 수 있다. 따라서, 도 3의 실시예에서는, 이벤트 종료 후 미리 결정된 시간 동안 잔여 진동 제어를 수행할 수 있다. 미리 결정된 시간이 경과하면 잔여 진동 제어 동작을 종료하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 잔여 진동 제어 방법의 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도 5의 (a)에 도시된 그래프는 구동 신호를 도시한 것이고, 도 5의 (b)에 도시된 그래프는 진동 액추에이터의 진폭, 즉 움직임을 도시한 것이다. 도 2에서 도시된 잔여 진동 제어를 수행하지 않은 실험 결과와 비교하면 그 효과가 더 명확해진다.

도 5의 (a)에 도시된 그래프 중 a 시점에서 진동 제어 동작이 개시된다. 도 5에서 도시된 결과는, 구동 신호의 위상을 이벤트에 따른 진동 발생을 위한 구동 신호의 것과 반대로 생성하여 진동 액추에이터 쪽에 입력시킨 결과이다. a 시점에서 위상이 반대로 입력되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 잔여 진동 제어는 앞서 언급한 것처럼 미리 결정된 시간 동안만, 즉 b 시점까지만 수행되는 것을 확인할 수 있다.

도 5의 (b)에 도시된 그래프에서 진동 액추에이터의 진동은 a 시점부터 서서히 감소하여 c 시점에서 거의 사라진 것을 확인할 수 있다. 이는 도 2의 잔여 진동 제어를 수행하지 않은 실험 결과의 그래프와 비교했을 때, 상당히 빠른 시간 내에 잔여 진동의 억제가 이루어졌음을 알 수 있다. 예컨대, 도 2에서 도시된 결과는 잔여 진동이 구동 신호가 중단되고 난 후 약 1.0초 동안 지속되나, 도 5에서 도시된 결과는 잔여 진동이 약 25밀리초 내에 사라지는 것을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동 액추에이터의 잔여 진동 제어 장치(600)를 도시한다. 본 장치(600)는 충격을 감지하는 센서(610); 상기 센서에서 감지된 충격의 원인을 분석하고, 분석 결과에 기반하여 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 제어기(620); 및 상기 제어기의 제어에 따라 진동 액추에이터의 구동 신호를 생성하여 진동 액추에이터로 출력하는 구동기(630)를 포함하고, 또한 구동기(630)의 구동 신호를 입력받아 진동을 출력하는 진동 액추에이터(640)를 포함할 수 있다.

센서(610)는 움직임을 인식할 수 있고, 바람직하게는 기울임, 진동 또는 충격등을 감지할 수 있어야 한다. 최근에 많이 사용되고 있는 3축 가속도 센서가 대표적인 예이다. 제어기(620)는 일반적인 전기 신호를 처리하는 유닛으로서, 예컨대 CPU일 수 있다. 제어기(620)는 전자 기기의 메인 CPU에 내장될 수 있거나, 또는 별도의 유닛으로 존재할 수 있다. 제어기(620)는 본 발명의 실시예에 따른 전반적인 잔여 진동 제어 동작을 제어할 수 있다.

제어기(620)는 센서(610)와 연결되어 센서로부터 그것의 출력 값을 수신할 수 있다. 센서(610)의 출력 값은 센서의 종류에 따라 상이할 수 있고, 예를 들면 각 축의 좌표 값으로 제공될 수 있다. 제어기(620)는 센서의 출력 값으로부터 전자 기기에 가해진 충격량을 계산할 수 있다. 충격량을 일 예로 제시했지만, 센서의 출력 값으로부터 반드시 충격량을 계산하는 것은 아니며, 제어기(620)로 하여금 진동 액추에이터(640)의 진동 여부 또는 외부의 충격 등을 감지할 수 있도록 하는 인자를 도출해 낼 수 있다.

제어기(620)는 계산된 충격량 또는 다른 인자의 계산을 통해 센서가 감지한 충격이 전자 기기 내부의 기능에 의한 것인지 또는 전자 기기 외부의 충격에 의한 것인지 등을 결정할 수 있다. 즉, 센서가 감지한 충격의 원인(source)을 분석할 수 있다. 센서가 감지한 충격이 전자 기기의 본래의 기능, 예컨대 전화 수신, 메시지 수신, 시계 알람 또는 푸쉬 알람 등에 의한 것이면 별도의 잔여 진동 제어를 동작하지 않을 수 있다. 물론 앞서 언급한 것처럼 이러한 전자 기기 본래의 기능에 의한 것이라도, 진동 액추에이터(640)의 구동기의 구동 신호의 입력이 종료되는 시점에 잔여 진동 제어를 동작시킬 수 있다.

예를 들면, 제어기에서 계산된 충격량 또는 인자의 값이 기준 값을 초과하는 경우를 외부의 충격에 의한 것으로 가정할 수 있다. 제어기가 센서에 의해 감지된 충격이 외부의 충격에 의한 것으로 결정하면, 잔여 진동의 제어를 수행할 수 있다. 잔여 진동을 무시할 수 있을 정도의 충격인 경우에는, 위에서 제어기(620)가 계산한 값이 작을 것이므로 이러한 경우는 잔여 진동 제어를 동작시키지 않을 수 있다. 이는 공진형 진동 액추에이터의 특성상 시간이 지남에 따라 공진 현상이 사라지게 되기 때문이다. 한편, 기준 값은 사용자의 전자 기기 사용 환경 또는 사용되는 진동 액추에이터의 특성에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한, 잔여 진동 제어는 미리 결정된 시간 동안만 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 잔여 진동 제어 장치(600)는 2개의 잔여 진동 제어 모드를 제공할 수 있다. 제 1 모드는 진동 액추에이터(640)의 피드백 신호를 이용한 폐루프 구조에 의한 것이다. 또한, 제 2 모드는 센서로부터 검출된 신호를 이용한 개루프 구조에 의한 것이다.

제 1 모드는 진동 액추에이터(640)로부터 진동 추의 변위에 관한 정보, 예컨대 진동 추의 가속도 크기를 이용할 수 있다. 제어기(620)는 진동 추의 가속도의 크기를 진동 액추에이터(640)로부터 피드백 신호로 제공받을 수 있다. 제어기(620)는 잔여 진동 제어를 위한 목표 값을 설정할 수 있다. 이 목표 값은 본 예에서는 상기 진동 추의 가속도 크기에 관한 값이다. 제어기(620)는 목표로 하는 진동 추의 가속도의 크기를 설정할 수 있다. 또한, 제어기(620)는 진동 액추에이터(640)로부터 피드백되는 피드백 신호와 설정된 목표 값을 적절히 처리하여, 예컨대 피드백 신호와 크기는 같고 부호가 반대되는 값으로 제어 신호를 생성할 수 있다.

구동기(630)는 제어기의 제어 신호를 적절히 처리하여 구동 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 위에서 목표 값이 0이고 피드백 신호의 값이 -2라면, 제어 신호는 2가 될 것이며, 구동기(630)는 이를 스케일링하고 진동 액추에이터(640)의 구동을 위해 적합하게 구동 신호를 생성할 수 있다. 상세히 설명하자면, t=t₁일 때, 피드백 신호의 값이 -2라면 이는 진동 액추에이터(640)의 진동 추의 가속도의 크기가 -2[g]인 것을 의미하고, 이는 곧 진동 추가 중력과 반대 방향으로 -2[g]에 해당하는 가속도를 가진 채 움직인 것을 의미한다. 따라서 생성된 구동 신호(2를 스케일링하여 얻은 값)가 진동 액추에이터(640)에 입력되면, t=t₁일 때 가속도 크기 -2[g]의 진동 액추에이터(640)의 움직임을 상쇄하여 정지 상태의 진동 액추에이터(640)를 가능하게 하는, 구동 신호에 의해 발생하는 진동 액추에이터(640)의 움직임이 발생할 수 있다.

따라서, 목표 값이 상수 값으로 고정되어 있으면, 피드백 신호의 값에 따라 제어기(620)의 제어 신호 또는 구동기(630)의 구동 신호가 결정될 수 있다. 따라서 잔여 진동 제어가 정상적으로 동작하고 있다면, 피드백 신호의 값은 점차 크기가 작아지므로 이에 대응하는 제어 신호 및 구동 신호의 크기가 작아질 수 있다. 또한, 잔여 진동의 크기가 더 커지는 경우에도, 피드백 신호의 값이 점차 크기가 커지므로 이에 대응하는 제어 신호 및 구동 신호의 크기가 커져, 적절한 잔여 진동 제어 동작이 수행될 수 있다.

제 2 모드는 기본적인 진동 액추에이터(640)의 물리적 특성을 이용하여 전자석으로 하여금 잔여 진동에 의한 진동 추의 운동 반대 방향으로 유도 기전력을 발생시켜 수행될 수 있다. 이는 잔여 진동에 의한 진동 액추에이터(640)의 움직임을 없애는 방향으로 구동 신호를 생성하는 것이다. 이러한 진동 액추에이터(640)의 움직임을 없애는 방향은 전자석 및 영구 자석의 극성을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 구동 신호의 위상을 진동 액추에이터(640)를 구동시키기 위한 구동 신호의 위상과 반대로 생성할 수 있다.

구동기(630)는 센서(610)로부터 감지된 충격에 의한 진동을 감소시키도록 구동 신호를 제어할 수 있다. 또한, 구동기(630)는 진동 액추에이터(640)로부터 피드백 신호를 입력받고, 피드백 신호를 통해 진동 액추에이터(640)의 변위 신호를 검출하여, 상기 검출된 변위 신호의 값을 목표 값으로 수렴하도록 구동 신호를 제어할 수 있다. 또한, 구동기(630)는 구동 신호의 주파수, 위상 및 크기 중 적어도 하나를 조절하여 구동 신호를 출력할 수 있다.

위에서 본 발명의 실시예들이 설명되었으며, 당해 기술 분야에 속한 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예들은 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시적인 것임을 인식할 수 있고, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 변형, 수정 등이 가능함을 인식할 것이다.

110: 구동기 120: 탄성체
130: 진동 추 140: 영구 자석
150: 전자석
600: 진동 제어 장치 610: 센서
620: 제어기 630: 구동기
640: 진동 액추에이터

Claims

진동 액추에이터의 잔여 진동 제어 장치로서,
충격을 감지하는 센서;
상기 충격으로 인한 상기 진동 액추에이터의 잔여 진동을 제어하는 제어기; 및
상기 제어기의 제어에 따라 상기 진동 액추에이터의 구동 신호를 생성하여 상기 진동 액추에이터로 출력하는 구동기를 포함하는, 잔여 진동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는,
상기 센서에서 감지된 충격의 원인을 분석하고,
상기 충격이 외부의 충격에 의한 것으로 결정되면, 상기 진동 액추에이터의 잔여 진동의 제어를 수행하는, 잔여 진동 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 잔여 진동의 제어는 미리 결정된 시간 동안 수행되는, 잔여 진동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는,
잔여 진동 제어를 위한 목표 값을 설정하고 상기 진동 액추에이터로부터 피드백 신호를 입력받으며,
상기 목표 값과 상기 피드백 신호를 처리하여 제어 신호를 생성하는, 잔여 진동 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 피드백 신호는 상기 진동 액추에이터의 변위에 관한 정보를 나타내는, 잔여 진동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는,
2개의 잔여 진동 제어 모드를 제공하고,
제 1 모드는 상기 진동 액추에이터의 피드백 신호를 이용한 폐루프 구조에 의한 것이고, 제 2 모드는 상기 센서로부터 검출된 신호를 이용한 개루프 구조에 의한 것인, 잔여 진동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는,
상기 센서의 출력 값으로부터 충격량을 계산하여, 계산된 충격량이 기준 값을 초과하는 여부를 결정하는, 잔여 진동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동기는,
상기 센서로부터 감지된 충격에 의한 상기 진동 액추에이터의 잔여 진동을 감소시키기 위한 구동 신호를 생성하는, 잔여 진동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동기는,
상기 구동 신호의 주파수, 위상 및 크기 중 적어도 하나를 변경하여 상기 구동 신호를 출력하는, 잔여 진동 제어 장치.