KR20240021907A - 액츄에이터 파라미터들의 시스템내 추정용 방법들 및 시스템들 - Google Patents

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KR20240021907A
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조지 엘. 레이나가
마르코 에이. 잔코
엠마뉴엘 에이. 마르쉐
존 엘. 멜란슨
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시러스 로직 인터내셔널 세미컨덕터 리미티드
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Abstract

액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법은 디바이스의 실시간 작동 동안 액츄에이터를 포함하는 디바이스의 사용자가 지각할 수 없는 테스트 신호로 액츄에이터를 구동하는 단계, 액츄에이터와 연관되고 테스트 신호에 의해 발생하는 전압 및 전류를 측정하는 단계, 전압 및 전류에 기초하여 액츄에이터의 하나 이상의 파라미터들을 결정하는 단계, 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 액츄에이터의 액츄에이터 유형을 결정하는 단계, 및 액츄에이터 유형에 기초하여 액츄에이터에 대한 재생 신호를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

액츄에이터 파라미터들의 시스템내 추정용 방법들 및 시스템들
본 개시는 일반적으로 선형 공진 액츄에이터 또는 햅틱 트랜스듀서와 같은 전자기 액츄에이터와 연관된 파라미터들의 시스템내 검출에 관한 것이다.
비브로-햅틱 트랜스듀서들(Vibro-haptic transducers), 예를 들어 선형 공진 액츄에이터들(LRAs)은 사용자에게 진동 피드백을 발생시키기 위해 휴대폰들과 같은 휴대용 디바이스들에 널리 사용된다. 다양한 형태들의 비브로-햅틱 피드백은 사용자 피부에 상이한 터치 느낌들을 생성하고, 현대 디바이스들의 인간-기계 상호작용들에서 점점 더 많은 역할들을 할 수 있다.
LRA는 질량 스프링 전기 기계 진동 시스템으로 모델링될 수 있다. 적절하게 설계되거나 제어된 구동 신호들로 구동될 때, LRA는 원하는 특정 형태들의 진동들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 손가락의 날카롭고 명확한 진동 패턴이 사용되어 기계식 버튼 클릭과 유사한 감각을 생성할 수 있다. 이러한 명확한 진동 패턴은 기계식 버튼들을 대체하는 가상 스위치로서 사용될 수 있다.
도 1은 디바이스(100)의 비브로-햅틱 시스템의 예를 도시한다. 디바이스(100)는 증폭기(102)에 인가되는 신호를 제어하도록 구성된 제어기(101)를 포함할 수 있다. 그런 다음 증폭기(102)는 신호에 기초하여 햅틱 트랜스듀서(103)를 구동할 수 있다. 제어기(101)는 신호를 출력하기 위해 트리거에 의해 트리거될 수 있다. 트리거는 예를 들어 디바이스(100)의 스크린 또는 가상 버튼의 압력 또는 힘 센서를 포함할 수 있다.
다양한 형태들의 비브로- 햅틱 피드백 중에서, 지속적인 지속 기간의 톤 진동들은 수신 전화들이나 메시지들, 긴급 경보들, 타이머 경고들 등과 같은 미리 정의된 특정 이벤트들을 디바이스 사용자에게 통지하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 톤 진동 통지들을 효율적으로 생성하기 위해서는, 공진 주파수에서 햅틱 액츄에이터를 작동시키는 것이 바람직할 수 있다.
햅틱 트랜스듀서의 공진 주파수 f 0 는 대략 다음과 같이 추정될 수 있다:
(1)
여기서 C는 스프링 시스템의 컴플라이언스이고, M은 햅틱 트랜스듀서의 실제 이동하는 부분과 햅틱 트랜스듀서를 고정하는 휴대용 디바이스의 질량을 기반으로 결정될 수 있는 등가 이동 질량이다.
개별 햅틱 트랜스듀서들의 샘플 간 변화들, 모바일 디바이스 조립 변동들, 노화로 인한 시간적 구성요소들 변화들, 자체 발열로 인한 구성요소 변화들, 사용자가 디바이스를 쥐는 다양한 상이한 강도들과 같은 사용 조건들로 인해, 햅틱 트랜스듀서의 진동 공명은 수시로 달라질 수 있다.
도 2a는 질량-스프링 시스템(201)을 포함하는 선형 시스템으로 모델링된 선형 공진 액츄에이터(LRA)의 예를 도시한다. LRA들은 예를 들어 적용되는 전압 레벨들, 작동 온도, 작동 주파수에 의존하여 다르게 동작할 수 있는 비선형 구성요소들이다. 그러나 이러한 구성요소들은 특정 조건들 내에서 선형 구성요소들로 모델링될 수 있다.
도 2b는 LRA의 질량-스프링 시스템(201)의 전기적 등가 모델을 포함하는, 선형 시스템으로 모델링된 LRA의 예를 도시한다. 이 예에서, LRA는 전기적 및 기계적 요소들을 갖는 3차 시스템으로 모델링된다. 특히, 및 는 각각 코일-자석 시스템의 DC 레지스턴스와 코일 인덕턴스이고, 은 코일의 자기력 계수이다. 구동 증폭기는 출력 임피던스 를 갖는 전압 파형 을 출력한다. 단자 전압 은 햅틱 트랜스듀서의 단자들을 통해 감지될 수 있다. 질량-스프링 시스템(201)은 속도 로 이동한다.
LRA와 같은 전자기 부하는 코일 임피던스 와 기계적 임피던스 의 합으로 볼 수 있는 그것의 임피던스 에 의해 특징지워질 수 있다:
(2)
코일 임피던스 는 또한 인덕턴스 와 직렬로 직류(DC) 레지스턴스 를 포함할 수 있다:
(3)
기계적 임피던스 는 햅틱 트랜스듀서의 질량-스프링 시스템의 기계적 마찰을 나타내는 전기 레지스턴스를 표현하는 공진 Res에서의 레지스턴스, 햅틱 트랜스듀서의 질량-스프링 시스템의 등가 이동 질량 M을 나타내는 전기 커패시스턴스를 나타내는 커패시턴스 Cmes, 및 햅틱 트랜스듀서의 질량-스프링 시스템의 컴플라이언스 C를 나타내는 인덕턴스 Lces를 포함하는 3개의 파라미터들에 의해 정의될 수 있다. 총 기계적 임피던스의 전기적 등가물은 Res, Cmes, Lces의 병렬 연결이다. 이 병렬 연결의 라플라스 변환은 다음과 같이 기재된다:
(4)
햅틱 트랜스듀서의 공진 주파수 는 다음과 같이 표현될 수 있다:
(5)
LRA의 품질 계수 Q는 다음과 같이 표현될 수 있다:
(6)
식(6)을 참조하면, 표현식이 레지스턴스 와 Res(즉, )의 병렬 연결을 설명하는 하위 표현식을 포함한다는 것이 직관적이지 않은 것처럼 보일 수 있지만, 도 2b에서는 이러한 레지스턴스들은 직렬 연결로 도시된다. 그러나, 구동전압 이 발진하다가 갑자기 꺼지고 0이 되는 경우도 있을 수 있다. 도 2b에 도시된 전압 증폭기는 낮은 소스 임피던스, 이상적으로는 0 소스 임피던스를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 이러한 조건들에서, 구동 전압 이 0으로 떨어지면 전압 증폭기가 회로에서 효과적으로 사라진다. 이 시점에서, 도 2b의 레지스턴스 의 최상단 단자는 레지스턴스 Res의 최하단 단자와 마찬가지로 접지되므로, 레지스턴스들 와 Res는 식(6)에 반영된 것처럼 실제로 병렬로 연결된다.
LRA들 또는 마이크로스피커들과 같은 전자기 트랜스듀서들은 느린 응답 시간들을 가질 수 있다. 도 3은 LRA에 대한 예시적인 구동 신호, LRA를 통한 전류, 및 LRA의 역기전력(back EMF)을 도시하는, LRA의 예시적인 응답의 그래프이며, 여기서 이러한 역EMF는 트랜스듀서의 이동 요소(예컨대 코일 또는 자석)의 속도에 비례할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 역EMF의 공격 시간은 에너지가 LRA로 전달됨에 따라 느려질 수 있으며, LRA에 저장된 기계적 에너지가 방전됨에 따라 구동 신호가 끝난 후 역EMF의 일부 "울림"이 발생할 수 있다. 햅틱 LRA의 맥락에서, 이러한 동작 특성은 "선명한" 촉각 반응 대신 "흐릿한(mushy)" 느낌의 클릭 또는 펄스를 초래할 수 있다. 따라서 구동 신호가 끝난 후 최소의 울림이 존재하고 촉각 상황에서 보다 "선명한" 촉각 응답을 제공할 수 있는 도 4에 도시된 것과 유사한 응답을 갖는 것이 대신 LRA에 바람직할 수 있다. 따라서, 처리된 구동 신호가 트랜스듀서에 인가될 때 트랜스듀서의 속도 또는 역기전력이 도 4의 속도 또는 역기전력에 더 근접하도록 구동 신호에 처리를 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 배경기술 섹션에 도 4를 포함함으로써 출원인은 도 4의 최적화된 파형들을 종래 기술로 인정할 의도가 없다는 점에 유의한다.
보다 바람직한 응답들을 생성하기 위해 LRA 또는 기타 액츄에이터의 성능을 최적화하려면, 트랜스듀서 구동 시스템이 주어진 액츄에이터 모델에 대해 최적화된 튜닝 파라미터들을 적용해야 할 수 있으며, 이는 전통적으로 비용이 많이 드는 공장 교정 절차들을 구현해야 할 수 있다. 따라서 시스템 전원을 켜는 동안이나 액츄에이터를 사용하는 동안 사용자 경험에 영향을 주지 않고 액츄에이터 파라미터들 측정들을 원활하게 수행하여 공장 교정을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
인간의 햅틱 시스템은 특히 100~400Hz 범위의 주파수들에 민감하다. 따라서 LRA들은 종종 150Hz - 250Hz 범위의 공진 주파수를 갖도록 설계된다. 이러한 공진 특성은 대부분의 경우들에 상대적으로 큰 가속 상승 시간을 의미한다. 추가적으로, LRA의 질량이 움직인 후 입력 전압의 진폭을 줄이면 질량의 움직임 진폭이 순간적으로 감소하지 않을 수 있다. 대신 질량의 움직임이 천천히 감소한다. LRA 알고리즘들은 최적화된 튜닝 파라미터들을 사용하여 여러 LRA 샘플들에 걸쳐 일관된 가속을 가능하게 하고, 램프 업/제동 시간을 줄이며, 및/또는 햅틱 효과들에 대한 최종 사용자 경험을 향상시킬 수 있다.
본 개의 교시들에 따르면, 전자기 액츄에이터와 연관된 파라미터들을 결정하는 것과 연관된 단점들 및 문제들이 감소되거나 제거될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법은 디바이스의 실시간 작동 동안 액츄에이터를 포함하는 디바이스의 사용자가 지각할 수 없는 테스트 신호로 액츄에이터를 구동하는 단계, 액츄에이터와 연관되고 테스트 신호로 인해 발생하는 전압 및 전류를 측정하는 단계, 전압 및 전류에 기초하여 액츄에이터의 하나 이상의 파라미터들을 결정하는 단계, 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 액츄에이터의 액츄에이터 유형을 결정하는 단계, 및 액츄에이터 유형에 기초하여 액츄에이터에 대한 재생 신호를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템은 디바이스의 실시간 작동 동안 액츄에이터를 구동하기 위해 액츄에이터를 포함하는 디바이스의 사용자가 지각할 수 없는 테스트 신호를 발생하도록 구성된 테스트 신호 발생기, 및 액츄에이터와 연관되고 테스트 신호로 인해 발생하는 전압 및 전류를 측정하고, 전압 및 전류에 기초하여 액츄에이터의 하나 이상의 파라미터들을 결정하고, 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 액츄에이터의 액츄에이터 유형을 결정하고, 액츄에이터 유형에 기초하여 액츄에이터에 대한 재생 신호를 제어하도록 구성된 측정 서브시스템을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 이점들은 여기에 포함된 도면들, 설명 및 청구범위로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 수 있다. 실시예들의 목적들 및 이점들은 적어도 청구범위에서 특히 지적된 요소들, 특징들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 것이다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 둘 다 예들 및 설명이고 본 개시에 제시된 청구범위를 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 실시예들 및 그 이점들에 대한 보다 완전한 이해는, 동일한 참조 번호들은 동일한 특징들을 나타내는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 획득될 수 있으며, 여기서:
도 1은 당업계에 알려진 디바이스의 비브로 햅틱 시스템의 예를 도시하고;
도 2a 및 도 2b는 각각 당업계에 알려진 선형 시스템으로 모델링된 선형 공진 액츄에이터(LRA)의 예를 도시하고;
도 3은 당업계에 알려진 전자기 부하의 예시적인 파형들의 그래프를 도시하고;
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 전자기 부하의 바람직한 예시적인 파형들의 그래프를 도시하고;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 모바일 디바이스의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시하고;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 통합 햅틱 시스템의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시하고;
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 전자기 부하를 포함하는 예시적인 시스템의 선택된 구성요소들을 도시하고;
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 전류를 측정하기 위한 감지 저항기의 예시적인 구현의 회로도를 도시하고;
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 액츄에이터 파라미터들의 시스템내 추정 및 그에 대한 보상을 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
이하의 설명은 본 개시에 따른 예시적인 실시예들을 설명한다. 추가적인 예시적 실시예들 및 구현들은 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 당업자는 이하에 설명되는 실시예 대신에 또는 이와 관련하여 다양한 등가 기술들이 적용될 수 있으며, 이러한 등가물들은 모두 본 개시에 포함되는 것으로 간주되어야 한다는 점을 인식할 것이다.
다양한 전자 디바이스들 또는 스마트 디바이스들은 트랜스듀서들, 스피커들 및 음향 출력 트랜스듀서들, 예를 들어 적절한 전기 구동 신호를 음압파 또는 기계적 진동과 같은 음향 출력으로 변환하기 위한 임의의 트랜스듀서를 가질 수 있다. 예를 들어, 많은 전자 디바이스들은 오디오 콘텐츠 재생, 음성 통신들 및/또는 청각적 통지들 제공과 같은 소리 생성을 위한 하나 이상의 스피커들 또는 라우드스피커들을 포함할 수 있다.
이러한 스피커들 또는 라우드스피커들은 유연한 다이어프램, 예를 들어 기존의 라우드스피커 콘에 기계적으로 연결되거나 디바이스의 표면, 예를 들어 모바일 디바이스의 유리 스크린에 기계적으로 연결되는 보이스 코일 모터와 같은 전자기 액츄에이터를 포함할 수 있다. 일부 전자 디바이스들은 예를 들어 근접 검출 유형 애플리케이션들 및/또는 기계간 통신에 사용하기 위해 초음파들을 생성할 수 있는 음향 출력 트랜스듀서들도 포함할 수 있다.
많은 전자 디바이스들은 햅틱 제어 피드백 또는 사용자에 대한 통지들을 위해 진동들을 생성하도록 맞춤화된 보다 특수한 음향 출력 트랜스듀서들, 예를 들어 햅틱 트랜스듀서들을 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전자 디바이스는 액세서리 장치의 대응하는 커넥터와 탈착식 결합 연결을 만들기 위한 커넥터, 예를 들어 소켓을 가질 수 있고, 연결 시 액세서리 장치의, 위에서 언급한 유형들 중 하나 이상의 트랜스듀서를 구동하기 위해 커넥터에 구동 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서 이러한 전자 디바이스는 적절한 구동 신호로 호스트 디바이스 또는 연결된 액세서리의 트랜스듀서를 구동하기 위한 구동 회로를 포함할 것이다. 음향 또는 햅틱 트랜스듀서들의 경우, 구동 신호는 일반적으로 아날로그 시변 전압 신호, 예를 들어, 시변 파형이다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 호스트 디바이스(502)의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 호스트 디바이스(502)는 인클로저(501), 컨트롤러(503), 메모리(504), 힘 센서(505), 마이크로폰(506), 선형 공진 액츄에이터(507), 무선 송신기/수신기(508), 스피커(510) 및 통합된 햅틱 시스템(512)을 포함할 수 있다.
인클로저(501)는 임의의 적절한 하우징, 케이싱, 또는 호스트 디바이스(502)의 다양한 구성요소들을 수용하기 위한 다른 인클로저를 포함할 수 있다. 인클로저(501)는 플라스틱, 금속, 및/또는 임의의 다른 적절한 재료들로 구성될 수 있다. 또한, 인클로저(501)는 호스트 디바이스(502)가 호스트 디바이스(502) 사용자에 의해 쉽게 운반되도록 적응(예를 들어, 크기 및 형상으로)될 수 있다. 따라서, 호스트 디바이스(502)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 휴대용 컴퓨팅 디바이스, PDA(personal digital assistant), 노트북 컴퓨터, 비디오 게임 컨트롤러, 또는 호스트 디바이스(502)의 사용자에 의해 쉽게 운반될 수 있는 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
컨트롤러(503)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고 프로그램 명령들을 해석 및/또는 실행하고 및/또는 데이터를 처리하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있으며, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), ASIC(application specific integrated circuit), 또는 프로그램 명령들을 해석 및/또는 실행하고, 및/또는 데이터를 처리하도록 구성된 임의의 다른 디지털 또는 아날로그 회로를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(503)는 메모리(504) 및/또는 컨트롤러(503)에 액세스 가능한 다른 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 데이터를 처리하고/하거나 프로그램 명령들을 해석 및/또는 실행한다.
메모리(504)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 컨트롤러(503)에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 일정 기간 동안 프로그램 명령들 및/또는 데이터를 유지하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체)를 포함할 수 있다. 메모리(504)는 RAM(Random Access Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 카드, 플래시 메모리, 자기 스토리지, 광자기 스토리지, 또는 호스트 디바이스(502)에 대한 전원이 꺼진 후에도 데이터를 유지하는 휘발성 또는 비휘발성 메모리 어레이의 임의의 적절한 선택 및/또는 어레이를 포함할 수 있다.
마이크로폰(506)은 인클로저(501) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있고, 컨트롤러(503)에 통신 가능하게 결합될 수 있으며, 마이크로폰(506)에 입사되는 소리를 컨트롤러(503)에 의해 처리될 수 있는 전기 신호로 변환하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있고, 여기서 그러한 소리는 다이어프램 또는 멤브레인에서 수신된 음파 진동들에 기초하여 변하는 전기 커패시턴스를 갖는 다이어프램 또는 멤브레인을 사용하여 전기 신호로 변환된다. 마이크로폰(506)은 정전기 마이크로폰, 콘덴서 마이크로폰, 일렉트릿 마이크로폰, MEMS(Microelectromechanical Systems) 마이크로폰, 또는 임의의 다른 적절한 용량성 마이크로폰을 포함할 수 있다.
무선 송신기/수신기(508)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 컨트롤러(503)에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 안테나의 도움으로 무선 주파수 신호들을 생성 및 전송할 뿐만 아니라, 무선 주파수 신호들을 수신하고 그러한 수신 신호들에 의해 전달된 정보를 컨트롤러(503)에 의해 사용 가능한 형태로 변환하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 무선 송신기/수신기(508)는 셀룰러 통신들(예를 들어, 2G, 3G, 4G, LTE 등), 단거리 무선 통신들(예를 들어, BLUETOOTH), 상업용 라디오 신호들, 텔레비전 신호들, 위성 라디오 신호들(예를 들어 GPS), Wireless Fidelity 등을 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 유형들의 무선 주파수 신호들을 전송 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
스피커(510)는 인클로저(501) 내에 적어도 부분적으로 하우징될 수 있거나 인클로저(501) 외부에 있을 수 있고, 컨트롤러(503)에 통신 가능하게 결합될 수 있으며, 전기 오디오 신호 입력에 응답하여 사운드를 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스피커는 원통형 자기 갭을 통해 축 방향으로 이동하도록 보이스 코일을 구속하는 유연한 서스펜션을 통해 강성 프레임에 기계적으로 결합된 경량 다이어프램을 사용하는 다이나믹 라우드스피커를 포함할 수 있다. 보이스 코일에 전기 신호가 가해지면, 보이스 코일의 전류에 의해 자기장이 생성되어 보이스 코일을 가변 전자석이 되게 한다. 코일과 드라이버의 자기 시스템이 상호 작용하여, 코일(및 따라서 부착된 콘)을 전후로 움직이게 하는 기계적 힘을 생성하여 증폭기에서 나오는 적용된 전기 신호의 제어에 따라 사운드를 재생한다.
힘 센서(505)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 힘, 압력 또는 터치(예를 들어, 사람 손가락과의 상호 작용)를 감지하고 그러한 힘, 압력 또는 접촉에 응답하여 전기 또는 전자 신호를 생성하기 위한 임의의 적절한 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 전기 또는 전자 신호는 힘 센서에 가해진 힘, 압력 또는 터치의 크기의 함수일 수 있다. 이러한 실시예들 및 다른 실시예들에서, 이러한 전자 또는 전기 신호는 햅틱 피드백이 주어지는 입력 신호와 연관된 범용 입력/출력 신호(GPIO)를 포함할 수 있다. 힘 센서(505)는 용량성 변위 센서, 유도력 센서(예를 들어, 저항성-유도성-용량성 센서), 스트레인 게이지, 압전력 센서, 힘 감지 저항기, 압전력 센서, 박막 힘 센서 또는 양자 터널링 복합 기반 힘 센서를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 개시의 명확성과 설명을 위해, 본 명세서에 사용된 용어 "힘"은 힘뿐만 아니라 힘을 나타내거나 압력 및 접촉과 같은(이에 제한되지 않음) 힘과 유사한 물리적 양들을 가리킬 수 있다.
선형 공진 액츄에이터(507)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 단일 축에 걸쳐 진동하는 기계적 힘을 생성하기 위한 임의의 적절한 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 선형 공진 액츄에이터(507)는 스프링에 연결된 이동 질량에 대해 눌려진 보이스 코일을 구동하기 위해 교류 전압에 의존할 수 있다. 보이스 코일이 스프링의 공진 주파수로 구동될 때, 선형 공진 액츄에이터(507)는 지각할 수 있는 힘으로 진동할 수 있다. 따라서, 선형 공진 액츄에이터(507)는 특정 주파수 범위 내의 햅틱 응용들에 유용할 수 있다. 명확성과 설명을 위해, 본 개시는 선형 공진 액츄에이터(507)의 사용과 관련하여 설명되지만, 임의의 다른 유형 또는 유형들의 진동 액츄에이터들(예를 들어, 편심 회전 질량 액츄에이터들)이 선형 공진 액츄에이터(507) 대신에 또는 그에 추가하여 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 다중 축들에 걸쳐 진동하는 기계적 힘을 생성하도록 구성된 액츄에이터들이 선형 공진 액츄에이터(507) 대신에 또는 그에 추가하여 사용될 수 있다는 것도 이해된다. 본 개시의 다른 부분에서 설명된 바와 같이, 통합된 햅틱 시스템(512)으로부터 수신된 신호에 기초한 선형 공진 액츄에이터(507)는 기계적 버튼 교체 및 용량성 센서 피드백 중 적어도 하나에 대해 호스트 디바이스(502)의 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
통합된 햅틱 시스템(512)은 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 힘 센서(505) 및 선형 공진 액츄에이터(507)에 통신 가능하게 결합될 수 있으며, 호스트 디바이스(502)에 가해진 힘(예를 들어, 인간의 손가락에 의해 호스트 디바이스(502)의 가상 버튼에 가해지는 힘)을 나타내는 신호를 힘 센서(505)로부터 수신하고 호스트 디바이스(502)에 가해진 힘에 응답하여 선형 공진 액츄에이터(507)를 구동하기 위한 전자 신호를 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 통합된 햅틱 시스템의 세부 사항이 도 6에 도시되어 있다.
특정 예시적인 구성요소들이 호스트 디바이스(502)(예를 들어, 제어기(503), 메모리(504), 힘 센서(505), 마이크로폰(506), 무선 송신기/수신기(508), 스피커(들)(510))에 통합되는 것으로 도 5에 도시되어 있지만, 본 개시에 따른 호스트 디바이스(502)는 위에서 구체적으로 열거되지 않은 하나 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5는 특정 사용자 인터페이스 구성요소들을 도시하지만, 호스트 디바이스(502)는 도 5에 도시된 것 외에 하나 이상의 다른 사용자 인터페이스 구성요소들(키패드, 터치 스크린 및 디스플레이를 포함하지만 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있고, 따라서 사용자가 호스트 디바이스(502) 및 그것의 연관된 구성요소들과 상호 작용 및/또는 조작할 수 있게 된다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 통합된 햅틱 시스템(512A)의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 통합된 햅틱 시스템(512A)은 도 5의 통합된 햅틱 시스템(512)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 통합된 햅틱 시스템(512A)은 디지털 신호 프로세서(DSP)(602), 메모리(604) 및 증폭기(606)를 포함할 수 있다.
DSP(602)는 프로그램 명령들을 해석 및/또는 실행하고 및/또는 데이터를 처리하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, DSP(602)는 메모리(604) 및/또는 DSP(602)에 액세스 가능한 다른 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 프로그램 명령들을 해석 및/또는 실행하고 및/또는 데이터를 처리할 수 있다.
메모리(604)는 DSP(602)에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 일정 기간 동안 프로그램 명령들 및/또는 데이터를 유지하도록 구성된 임의의 시스템, 디바이스 또는 장치(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체)를 포함할 수 있다. 메모리(604)는 RAM(Random Access Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 카드, 플래시 메모리, 자기 스토리지, 광자기 스토리지, 또는 호스트 디바이스(502)에 대한 전원이 꺼진 후에도 데이터를 유지하는 휘발성 또는 비휘발성 메모리 어레이의 임의의 적절한 선택 및/또는 어레이를 포함할 수 있다.
증폭기(606)는 DSP(602)에 전기적으로 결합될 수 있고, 입력 신호 VIN(예를 들어, 시변 전압 또는 전류)의 전력을 증가시켜 출력 신호 VOUT를 생성하도록 구성된 임의의 적합한 전자 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증폭기(606)는 신호의 진폭을 증가시키기 위해 전원(명시적으로 도시되지 않음)으로부터의 전력을 사용할 수 있다. 증폭기(606)는 클래스 D 증폭기를 포함하는 임의의 적절한 증폭기 클래스를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
동작 시, 메모리(604)는 하나 이상의 햅틱 재생 파형들을 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 햅틱 재생 파형들 각각은 선형 공진 액츄에이터(예를 들어, 선형 공진 액츄에이터(507))의 원하는 가속도로서 시간의 함수로서 햅틱 응답 a(t)을 정의할 수 있다. DSP(602)는 힘 센서(505)에 가해진 힘을 나타내는 힘 신호 VSENSE를 수신하도록 구성될 수 있다. 감지된 힘을 나타내는 힘 신호 VSENSE의 수신에 응답하여 또는 그러한 수신과 독립적으로, DSP(602)는 메모리(604)로부터 햅틱 재생 파형을 검색하고 그러한 햅틱 재생 파형을 처리하여 처리된 햅틱 재생 신호 VIN을 결정할 수 있다. 증폭기(606)가 클래스 D 증폭기인 실시예들에서, 처리된 햅틱 재생 신호 VIN는 펄스 폭 변조 신호를 포함할 수 있다. 감지된 힘을 나타내는 힘 신호 VSENSE의 수신에 응답하여, DSP(602)는 처리된 햅틱 재생 신호 VIN가 증폭기(606)로 출력되도록 할 수 있고, 증폭기(606)는 처리된 햅틱 재생 신호 VIN을 증폭하여 선형 공진 액츄에이터(507)를 구동하기 위한 햅틱 출력 신호 VOUT를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 통합된 햅틱 시스템(512A)은 단일 집적 회로 상에 형성될 수 있으며, 이에 따라 햅틱 피드백 제어에 대한 기존 접근 방식들보다 낮은 대기 시간을 가능하게 한다. 단일 모놀리식 집적 회로의 일부로서 통합된 햅틱 시스템(512A)을 제공함으로써, 통합된 햅틱 시스템(512A)의 시스템 구성요소들과 다양한 인터페이스들간의 대기 시간들이 감소되거나 제거될 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 전자기 부하(701)를 포함하는 예시적인 시스템(700)의 선택된 구성요소들은 도시한다. 시스템(700)은 모바일 디바이스, 홈 애플리케이션, 차량 및/또는 인간-기계 인터페이스를 포함하는 임의의 다른 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함하거나 이에 통합될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 전자기 부하(701)는 햅틱 트랜스듀서, 라우드스피커, 마이크로스피커, 압전 트랜스듀서, 보이스 코일 액츄에이터, 솔레노이드 또는 기타 적절한 트랜스듀서를 포함하되 이에 제한되지 않는 컴플렉스 임피던스를 갖는 임의의 적절한 부하를 포함할 수 있다.
동작 시, 시스템(700)의 트랜스듀서 구동 서브시스템(705)의 신호 생성기(724)는 원시 트랜스듀서 구동 신호 (일부 실시예들에서는 햅틱 파형 신호 또는 오디오 신호와 같은 파형 신호일 수 있음)를 생성할 수 있다. 원시 트랜스듀서 구동 신호 는 신호 생성기(724)에 의해 수신된 원하는 재생 파형에 기초하여 생성될 수 있다.
원시 트랜스듀서 구동 신호 는 임피던스 측정 서브시스템(708)에 의해 생성된 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 원시 트랜스듀서 구동 신호 를 수정할 수 있는 파형 전처리기(726)에 의해 수신될 수 있으며, 여기서 이러한 하나 이상의 파라미터들은 전자기 부하(701)와 연관될 수 있다.
처리된 트랜스듀서 구동 신호 는 또한 증폭기(706)에 의해 증폭되어 전자기 부하(701)를 구동하기 위한 구동 신호 를 생성할 수 있다. 구동 신호 에 응답하여, 전자기 부하(701)의 감지된 단자 전압 은 단자 전압 감지 블록(707), 예를 들어 전압계에 의해 감지될 수 있고, 제1 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(703)에 의해 디지털 표현으로 변환될 수 있다. 유사하게, 감지된 전류 는 제2 ADC(704)에 의해 디지털 표현으로 변환될 수 있다. 전류 는 전자기 부하(701)의 단자에 결합된 레지스턴스 Rs를 갖는 션트 저항기(702)를 통해 감지될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 트랜스듀서 구동 서브시스템(705)은 전자기 부하(701)의 DC 레지스턴스 및 코일 인덕턴스 를 포함하되 이에 제한되지 않는 전자기 부하(701)의 임피던스를 추정할 수 있는 임피던스 측정 서브시스템(708)을 포함할 수 있다. 그러한 측정들에 기초하여, 임피던스 측정 서브시스템(708)은 그러한 파라미터들 및/또는 임의의 다른 적절한 파라미터(예를 들어, 기계적 임피던스 파라미터들 Res, Cmes, 및 Lces)를 파형 전처리기(726)에 통신할 수 있다. 그러한 파라미터들에 기초하여, 파형 전처리기(726)는 전자기 부하(701)의 성능을 최적화하기 위해 의도된 방식으로 원시 트랜스듀서 구동 신호 를 수정(예를 들어, 햅틱 효과의 선명도에 대한 인간의 지각을 향상시키기 위해 전자기 부하의 구동 또는 제동을 수정)할 수 있다.
전자기 부하(701)의 전기적 및/또는 기계적 임피던스들의 하나 이상의 구성요소들을 추정하기 위한 접근법들의 예들은 제한 없이 2020년 3월 12일에 출원되었으며 발명의 명칭 "트랜스듀서 동역학 개선을 위한 방법들 및 시스템들"인 미국 특허 출원 번호 16/816,790; 2020년 3월 12일에 출원되었으며 발명의 명칭이 "트랜스듀서 파라미터들 추정 방법들 및 시스템들"인 미국 특허 출원 16/816,833; 2020년 4월 7일에 출원되었으며 발명의 명칭이 "열 보호 및 레지스턴스 추정을 위한 트랜스듀서의 열 모델"인 미국 특허 출원 번호 16/842,482; 2019년 3월 29일에 출원되었으며 발명의 명칭이 "드라이버 회로"인 미국 특허 출원 번호 16/369,556호; 및 2021년 10월 8일에 출원되었으며 발명의 명칭이 "전기 기계 트랜스듀서의 변위를 감지하기 위한 시스템들 및 방법들"인 미국 특허 출원 번호 17/497,110에 기재되어 있고; 이들 모두는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
예를 들어, 도 2b를 참조하면, 액츄에이터의 이동 질량의 속도와 위치는 각각 역EMF Vbemf(앞으로, VB로 지칭됨) 및 I L (예를 들어 역EMF Vb는B는 속도에 비례하고 전류 IL은 움직이는 질량의 위치에 비례)에 의해 캡처될 수 있다. 도 2b에 도시된 트랜스듀서 모델의 선형 상태 공간 모델은 다음 식들로 표현된다:
여기서 도 2b에 도시된 트랜스듀서 모델의 전압 Ve는 감지된 단자 전압 에 의해 주어질 수 있다. 따라서, 임피던스 측정 서브시스템(708)은 관심 주파수 영역들을 여기시키는 전류 및 입력 전압을 측정할 수 있다면 DC 레지스턴스 Re, 코일 인덕턴스 Le, 병렬 기계 레지스턴스 Res, 병렬 커패시턴스 Cmes 및/또는 병렬 인덕턴스 Lces를 포함하는 액츄에이터의 내부 파라미터들 중 하나 이상의 추정치를 제공할 수 있다.
이러한 임피던스 파라미터들을 현장에서 추정하기 위해, 작동 중에 임피던스 측정 서브시스템(708)은 테스트 신호(예를 들어, 파일럿 톤 신호)를 생성할 수 있고, 파형 전처리기(726)는 이러한 테스트 신호를 원시 트랜스듀서 구동 신호 와 결합하여 처리된 트랜스듀서 구동 신호 을 생성할 수 있고, 또는 원시 트랜스듀서 구동 신호 를 뮤팅하고 처리된 트랜스듀서 구동 신호 로 테스트 신호를 생성할 수 있다. 이러한 테스트 신호는 인간이 지각할 수 없는 지속 기간, 인간이 지각할 수 없는 진폭, 및/또는 전자기 부하(701)를 자극하기 위해 전자기 부하(701)의 최종 적용에서 일반적으로 사용되지 않는 주파수(예를 들어, 전자기 부하(701)의 공진 주파수와 매우 다른 주파수)를 갖는 트랜스듀서 구동 신호를 가질 수 있다. 따라서, 시스템(700)이 실시간으로 작동되고 사용될 때 테스트 신호는 시스템(700)의 사용자가 지각하지 못할 수 있다. 예를 들어, 지각할 수 없는 지속 기간은 대략 5밀리초일 수 있다. 다른 예로서, 지각할 수 없는 진폭은 대략 170밀리볼트와 대략 330밀리볼트 사이일 수 있다. 전자기 부하(701)를 자극하기 위한 전자기 부하(701)의 최종 적용에 의해 일반적으로 사용되지 않는 주파수는 전자기 부하(701)의 유형에 의존할 수 있으며 전자기 부하(701)의 유형에 기초하여 변할 수 있다.
또, 임피던스 측정 서브시스템(708)은 테스트 신호를 전자기 부하(701)로 구동함으로써 발생되는 감지된 단자 전압 및 감지된 전류 를 측정할 수 있다. 또한, 임피던스 측정 서브시스템(708)은 전자기 부하(701)의 파라미터들(예를 들어, DC 레지스턴스 Re, 코일 인덕턴스 Le, 병렬 기계 레지스턴스 Res, 병렬 커패시턴스 Cmes, 및/또는 병렬 인덕턴스 Lces)을 추정하고 이러한 파라미터들을 파형 전처리기(726)로 통신할 수 있다.
차례로, 파형 전처리기(726)는 시스템(700)에 존재하는 전자기 부하(701)의 유형을 결정하고 그에 기초하여 원시 트랜스듀서 구동 신호 의 최적화된 제어를 수행하여 처리된 트랜스듀서 구동 신호 를 생성할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 감지 저항기(702)의 예시적인 구현의 회로도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 감지 저항기(702)는 저항기(802)와 저항기(803)의 사용 사이를 선택하기 위한 스위치(801)와 함께 두 개의 선택 가능한 저항기들(802 및 803)을 사용하여 구현될 수 있다. 저항기(802)의 레지스턴스는 저항기(803)의 레지스턴스보다 상당히 높을 수 있다.
임피던스 측정 서브시스템(708) 및 파형 전처리기(726)에 의한 테스트 신호의 재생 동안, 감지 저항기(702) 양단의 전압 강하들에 대한 허용 오차(tolerance)는 더 높을 수 있으며, 이는 감지 저항기(702)의 단자들에 결합된 동일한 전압 측정 디바이스(예를 들어, 제2 ADC(704))를 사용하여 발생하는 감지 전류 의 측정의 신호 대 잡음비를 높이기 위해 테스트 신호를 재생하는 동안에만 레지스턴스 값 RS가 바람직할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 시스템(700)은 2개의 상이한 모드들: a) 더 큰 저항기(802)가 선택되고 임피던스 측정 서브시스템(708)이 감지된 전류 를 측정하는 특성화 모드; 및 b) 더 작은 저항기(803)가 선택되고(예를 들어, 전자기 부하(701)의 원하는 햅틱 동작에 더 작은 영향을 주기 위해) 의도된 인간이 지각할 수 있는 파형들이 전자기 부하(701)로 구동되는 활성화 모드에서 동작할 수 있다. 도면들에 상세하게 도시되지는 않았지만, 임피던스 측정 서브시스템(708) 및/또는 트랜스듀서 구동 서브시스템(705)의 다른 부분은 저항기(802)와 저항기(803) 사이에서 선택하도록 스위치(801)를 동작시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 액츄에이터 파라미터들의 시스템내 추정 및 그에 대한 보상을 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다. 특정 실시예에 따르면, 방법(900)은 단계(902)에서 시작할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 개시 내용의 교시들은 시스템(700)의 다양한 구성들로 구현될 수 있다. 따라서, 방법(900)에 대한 바람직한 초기화 지점 및 방법(900)을 포함하는 단계들의 순서는 선택된 구현에 따라 달라질 수 있다.
단계 902에서, 시스템(700)은 전원을 켜거나 리셋할 수 있다. 단계 904에서, 트랜스듀서 구동 서브시스템(705)의 전부 또는 일부를 구현하기 위한 펌웨어의 로딩 후, 시스템(700)은 특성화 모드로 들어갈 수 있고 임피던스 측정 서브시스템(708)은 테스트 신호가 전자기 부하(701)를 구동하기 위한 구동 신호 로서 구동되게 할 수 있다. 단계 906에서, 임피던스 측정 서브시스템(708)은 테스트 신호를 전자기 부하(701)로 구동함으로써 발생된 감지된 단자 전압 및 감지된 전류 를 측정할 수 있다. 단계(908)에서, 임피던스 측정 서브시스템(708)은 전자기 액츄에이터(701)의 파라미터들(예를 들어, DC 레지스턴스 Re, 코일 인덕턴스 Le, 병렬 기계 레지스턴스 Res, 병렬 커패시턴스 Cmes, 및/또는 병렬 인덕턴스 Lces)을 추정하고 이러한 파라미터들을 파형 전처리기(726)로 통신할 수 있다.
단계 910에서, 파형 전처리기(726)는 시스템(700)에 존재하는 전자기 부하(701)의 유형을 결정할 수 있다. 단계(912)에서, 시스템(700)은 파형 전처리기(726)가 원시 트랜스듀서 구동 신호 의 최적화된 제어를 수행하여 처리된 트랜스듀서 구동 신호 를 생성할 수 있는 활성화 모드에 들어갈 수 있다.
도 9는 방법(900)과 관련하여 취해질 특정 수의 단계들을 개시하지만, 도 9에 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 단계들로 실행될 수 있다. 또한, 도 9는 방법(900)과 관련하여 취해질 특정 순서의 단계들을 개시하지만, 방법(900)을 포함하는 단계들은 임의의 적절한 순서로 완료될 수 있다.
방법(900)은 트랜스듀서 구동 서브시스템(705), 그 구성요소들 또는 방법(900)을 구현하도록 동작 가능한 임의의 다른 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 특정 실시예들에서, 방법(900)은 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다.
전술한 내용은 선형 전자기 부하에 대한 적용을 논의하고 있지만, 개시된 것과 유사하거나 동일한 시스템들 및 방법들이 다른 선형 또는 비선형 시스템들에 적용될 수 있다는 것이 이해된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 두 개 이상의 요소들이 서로 "결합된" 것으로 언급되는 경우, 이러한 용어는 그러한 두 개 이상의 요소들이 개입 요소들의 유무에 상관 없이 간접적으로 또는 직접적으로 연결되거나 적용 가능한 전자 통신 또는 기계적 통신 상태에 있음을 나타낸다.
이 개시 내용은 당업자가 이해할 수 있는 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변화들, 변경들 및 수정들을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우, 첨부된 청구범위는 당업자가 이해할 수 있는 본 예시적인 실시예에 대한 모든 변경들, 치환들, 변형들, 변화들 및 수정들을 포괄한다. 또한, 첨부된 청구항에서 특정 기능을 수행하도록 적응, 배열, 가능, 구성, 인에이블, 작동 가능 또는 동작 가능한 장치들, 시스템 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 참조는 해당 장치, 시스템 또는 구성요소가 그렇게 적응, 배열, 가능, 구성, 인에이블, 작동 가능 또는 동작 가능한, 해당 장치 또는 특정 기능이 활성화, 켜짐 또는 잠금 해제되었는지의 여부에 관계없이 해당 장치, 시스템 또는 구성요소를 포함한다. 따라서, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 시스템들, 장치들 및 방법들에 대한 수정들, 추가들 또는 생략들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 시스템들 및 장치들의 구성요소들은 통합되거나 분리될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 시스템들 및 장치들의 동작들은 더 많거나, 더 적거나, 다른 구성요소들에 의해 수행될 수 있으며, 설명된 방법은 더 많거나, 더 적거나, 다른 단계들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 단계들은 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 이 문서에서 사용된 "각각"은 집합의 각 구성원 또는 집합의 하위 집합의 각 구성원을 나타낸다.
예시적인 실시예들이 도면들에 도시되고 아래에 설명되지만, 본 개시의 원리들은 현재 알려져 있든 없든 임의의 수의 기술들을 사용하여 구현될 수 있다. 본 개시는 도면들에 예시되고 위에서 설명된 예시적인 구현들 및 기술들에 결코 제한되어서는 안된다.
달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 도면들에 도시된된 물품들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니다.
본 명세서에 인용된 모든 예들 및 조건적 언어는 독자가 본 개시 내용 및 본 기술을 발전시키기 위해 발명자에 의해 기여된 개념들을 이해하는 데 도움을 주기 위한 교육적 목적들을 위한 것이며, 구체적으로 인용된 그러한 예들 및 조건들에 제한되지 않는 것으로 해석된다. 본 개시의 실시예들이 상세히 설명되었지만, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들, 치환들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
위에 특정 이점들이 열거되었지만, 다양한 실시예들은 열거된 이점들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있거나 전혀 포함하지 않을 수 있다. 추가적으로, 전술한 도면들 및 설명을 검토한 후 당업자에게는 다른 기술적 이점들이 쉽게 명백해질 수 있다.
특허청과 본 출원에 대해 발행된 모든 특허의 독자들이 여기에 첨부된 청구항들을 해석하는 데 도움을 주기 위해, 출원인들은 특정 청구항에서 "하기 위한 수단" 또는 "하기 위한 단계"라는 단어들이 명시적으로 사용되지 않는 한, 첨부된 청구항들 또는 청구항 요소들에 35 U.S.C. § 112(f)를 적용하려는 의도가 없음을 유의해야 한다.

Claims (20)

  1. 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법에 있어서,
    디바이스의 실시간 작동 동안 상기 액츄에이터를 포함하는 상기 디바이스의 사용자가 지각할 수 없는 테스트 신호로 상기 액츄에이터를 구동하는 단계;
    상기 액츄에이터와 연관되고 상기 테스트 신호에 의해 발생되는 전압 및 전류를 측정하는 단계;
    상기 전압 및 상기 전류에 기초하여 상기 액츄에이터의 하나 이상의 파라미터들을 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 상기 액츄에이터의 액츄에이터 유형을 결정하는 단계; 및
    상기 액츄에이터 유형에 기초하여 상기 액츄에이터에 대한 재생 신호를 제어하는 단계를 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 파라미터들은 상기 액츄에이터의 기계적 임피던스 파라미터들을 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 하나 이상의 파라미터들은 상기 액츄에이터의 전기적 임피던스 파라미터들을 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 신호는 지각할 수 없는 지속 기간을 갖는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 지각할 수 없는 지속 기간은 대략 5밀리초 미만인, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 신호는 지각할 수 없는 진폭을 갖는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 지각할 수 없는 진폭은 대략 170밀리볼트와 대략 130밀리볼트 사이인, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 신호는 상기 액츄에이터를 자극하기 위해 상기 액츄에이터의 최종 적용에 의해 일반적으로 사용되지 않는 주파수 범위를 갖는,액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류를 측정하는 단계는 상기 액츄에이터와 직렬인 감지 저항기의 단자들 양단의 감지 전압을 측정하는 단계를 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 감지 저항기가 제1 레지스턴스를 갖고 상기 전류가 측정되는 특성화 모드; 및
    상기 감지 저항기가 상기 제1 레지스턴스보다 상당히 작은 제2 레지스턴스를 갖는 활성화 모드를 포함하는 복수의 모드들로 상기 디바이스를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 방법.
  11. 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템에 있어서,
    디바이스의 실시간 작동 동안 상기 액츄에이터를 구동시키기 위해 상기 액츄에이터를 포함하는 상기 디바이스의 사용자가 지각할 수 없는 테스트 신호를 생성하도록 구성된 테스트 신호 생성기; 및
    상기 액츄에이터와 연관되고 상기 테스트 신호에 의해 발생되는 전압 및 전류를 측정하고;
    상기 전압 및 상기 전류에 기초하여 상기 액츄에이터의 하나 이상의 파라미터들을 결정하고;
    상기 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 상기 액츄에이터의 액츄에이터 유형을 결정하고;
    상기 액츄에이터 유형에 기초하여 상기 액츄에이터에 대한 재생 신호를 제어하도록 구성된 측정 서브시스템을 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 하나 이상의 파라미터들은 상기 액츄에이터의 기계적 임피던스 파라미터들을 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  13. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 파라미터들은 상기 액츄에이터의 전기적 임피던스 파라미터들을 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  14. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 신호는 지각할 수 없는 지속 기간을 갖는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 지각할 수 없는 지속 기간은 대략 5밀리초 미만인, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  16. 제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 신호는 지각할 수 없는 진폭을 갖는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 지각할 수 없는 진폭은 대략 170밀리볼트와 대략 130밀리볼트 사이인, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  18. 제11 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테스트 신호는 상기 액츄에이터를 자극하기 위해 상기 액츄에이터의 최종 적용에 의해 일반적으로 사용되지 않는 주파수 범위를 갖는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  19. 제11 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류를 측정하는 것은 상기 액츄에이터와 직렬인 감지 저항기의 단자들 양단의 감지 전압을 측정하는 것을 포함하는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 측정 시스템은 또한
    상기 감지 저항기가 제1 레지스턴스를 갖고 상기 전류가 측정되는 특성화 모드; 및
    상기 감지 저항기가 상기 제1 레지스턴스보다 상당히 작은 제2 레지스턴스를 갖는 활성화 모드를 포함하는 복수의 모드들로 상기 디바이스를 동작시키도록 구성되는, 액츄에이터에 대한 액츄에이터 파라미터들을 현장에서 실시간으로 추정하는 시스템.
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