TW202328868A - 使用電流測量之振動觸覺致動器感測及控制 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種振動觸覺裝置,其包含:一第一致動器通道,其具有一振動觸覺致動器及定位於該振動觸覺致動器之一輸入處之具有一預定電阻之一電阻器;一處理器,其經組態以輸出用於驅動該振動觸覺致動器之一驅動信號;及一電壓感測器,其經組態以測量跨該電阻器之一電壓降。由該振動觸覺致動器汲取之一電流根據施加至該振動觸覺致動器之一負載變動且通過該電阻器。該處理器經組態以自該電壓感測器接收電壓降測量資料、基於該測量電壓降來偵測施加至該振動觸覺致動器之一負載及基於該偵測負載來控制該驅動信號。
Description
振動觸覺致動器常用於電子裝置及可穿戴配件(諸如智慧型電話及手錶)中以提供觸覺回饋。致動器之行為可依據施加至致動器之一負載而變化。負載可受一系列因數影響,諸如致動器與一使用者之間的接觸面積、與致動器接觸之組織或材料之一類型及施加至致動器之一壓力量。
為感測所施加之負載之一量值,致動器通常採用反電動勢(反EMF)感測。然而,反EMF感測具有需要致動器與周圍電子器件電斷接以可靠地測量反EMF之缺點。此繼而需要額外開關及具有大量通道之一多工器來控制反EMF感測器之連接及斷接,其增加致動器之大小、重量及組件數目。
本發明使用一電流感測設計替代反EMF感測來判定施加至致動器之負載。
在本發明之一個態樣中,一種振動觸覺裝置包含:一第一致動器通道,其包含一振動觸覺致動器及定位於該振動觸覺致動器之一輸入處之具有一預定電阻之一電阻器,其中由該振動觸覺致動器汲取之一電流根據施加至該振動觸覺致動器之一負載變動,且其中由該振動觸覺致動器汲取之該電流通過該電阻器;一處理器,其經組態以輸出用於驅動該振動觸覺致動器之一驅動信號;一負載感測器,其經組態以測量跨該電阻器之一電壓降,其中該處理器經進一步組態以:自該負載感測器接收電壓降測量資料;基於該測量電壓降來偵測施加至該振動觸覺致動器之一負載;及基於該偵測負載來控制該驅動信號。
在一些實例中,該驅動信號可為一脈寬調變(PWM)信號,且該第一致動器通道進一步可包含經組態以過濾該驅動信號之一低通濾波器及一電流放大器。該負載感測器可包含經組態以放大該電壓降測量之一電流放大器及用於過濾該放大電壓降測量之一低通抗混疊濾波器。該處理器可包含經組態以接收該過濾電壓降測量之一類比轉數位轉換器(ADC)。該處理器可經組態以偵測該電壓降測量資料之一峰值且基於該峰值之一高度來判定施加至該振動觸覺致動器之一負載量。
在一些實例中,該裝置可進一步包含記憶體,其經組態以儲存:包含於該第一致動器通道中之該振動觸覺致動器之一類型;及一或多個電流-負載對應映射,各映射指示複數個電流位準與一給定類型之振動觸覺致動器之對應負載之間的一關係。該處理器可經組態以基於與該振動觸覺致動器之該類型相關聯之一電流-負載對應映射來偵測施加至該振動觸覺致動器之該負載。
在一些實例中,該裝置可進一步包含:複數個致動器通道,其等包含該第一致動器通道,各致動器通道包含一各自振動觸覺致動器及定位於該對應振動觸覺致動器之該輸入處之一各自電阻器;及一多工器,其包含連接至該複數個致動器通道之複數個輸入及連接至該負載感測器之一輸出。該處理器可經組態以針對各致動器通道:接收電壓降測量資料;偵測施加至該致動器通道之該振動觸覺致動器之一負載;及基於該對應偵測負載來控制輸出至該致動器通道之該驅動信號。該驅動信號可為一PWM信號。該處理器可經組態以針對各致動器通道基於由該致動器通道之該電壓降測量資料指示之一負載量來判定施加至該致動器通道之該PWM信號之一脈寬。另外或替代地,該處理器可經組態以:判定在該等振動觸覺致動器之哪些處偵測該負載;致動其中偵測該負載之該等振動觸覺致動器;及切斷其中未偵測該負載之該等振動觸覺致動器。另外或替代地,各致動器通道可進一步包含經組態以控制該致動器通道之一輸入與該處理器之一輸出之間的一連接之一各自電源閘控開關,且該處理器可經組態以控制該等電源閘控開關之各者循環啟動該複數個致動器通道。
本發明之另一態樣係針對一種可攜式裝置,其包含一外殼及本文中之實施例之任何者中所描述之一振動觸覺裝置。該振動觸覺裝置可安置於該外殼內部。
在一些實例中,該可攜式裝置可為一手持裝置。各振動觸覺致動器可安置於該手持裝置之一左側或一右側之任一者上。該處理器可經組態以基於該裝置之該左側上之該等振動觸覺致動器之任何者之該電壓降測量資料是否指示一偵測負載來將觸覺回饋提供至該裝置之該左側及基於該裝置之該右側上之該等振動觸覺致動器之任何者之該電壓降測量資料是否指示一偵測負載來將觸覺回饋提供至該裝置之該右側。
在一些實例中,該可攜式裝置可進一步包含經組態以偵測該手持裝置之一定向之一或多個定向偵測電路。該處理器可經組態以:自該一或多個定向偵測電路接收該手持裝置之該定向之一指示;及回應於該手持裝置之該定向之該接收指示,將至少一個振動觸覺致動器指派給該裝置之該左側且將至少一個振動觸覺致動器指派給該裝置之該右側。
在一些實例中,該可攜式裝置可包含可圍繞一使用者之手腕穿戴之一繫帶。該等振動觸覺致動器可沿該繫帶之一長度定位以在穿戴該繫帶時周向環繞該使用者之手腕。
本發明之又一態樣係針對一種方法,其包含:由一處理器輸出用於驅動一振動觸覺致動器之一驅動信號;由該處理器接收指示定位於該振動觸覺致動器之一輸入處且具有一預定電阻之一電阻器上之一電壓降之一電壓測量;由該處理器基於該電壓測量及該電阻器之該預定電阻來計算由該振動觸覺致動器汲取之一電流量;及由該處理器基於該計算電流量來控制該驅動信號。
在一些實例中,該方法可進一步包含由該處理器控制至複數個振動觸覺通道之各者之一連接。一次僅一個振動觸覺通道可連接至該處理器。在一些實例中,計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量可進一步包含:使用一不對稱平滑濾波器判定一峰值電流位準;及計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量等於該判定峰值電流。
在一些實例中,計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量可進一步包含:判定一均方電流位準;及計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量等於該均方電流位準。
在一些實例中,該方法可進一步包含:由該處理器存取指示複數個電流量之電流-負載對應資料,各電流量與一對應施加負載相關聯;及由該處理器基於該計算電流量及該電流-負載對應資料來判定施加至該振動觸覺致動器之一負載之一量值。在一些實例中,該方法可進一步包含:由該處理器判定該計算電流量是否大於或等於一臨限電流量;及由該處理器回應於該計算電流量大於或等於該臨限電流量而將一或多個觸覺回饋信號輸出至該振動觸覺致動器。
概述
本發明使用一電流感測設計替代反EMF感測來判定施加至致動器之負載。致動器馬達之速度依據由馬達消耗之電流量而變化,其中電流量之一變化對應於速度之一變化。此意謂致動器上負載之一變化對應於電流之一變化。例如,馬達速度之一增大可對應於電流之一增大及施加負載之一增大。為測量電流,具有一預定電阻之一電阻器包含於致動器之一輸入處。接著在一負載感測器處放大、低通過濾及測量跨電阻器之一電壓降。由致動器消耗之一電流量可自跨電阻器之過濾電壓降計算。致動器處之負載量可接著自計算電流推斷。
本發明可在具有一單一致動器之裝置中或包含多個致動器之裝置中實施。針對具有多個致動器之裝置,至各致動器之一負載可藉由針對各致動器通道提供一單獨電阻器且透過一多工器將所有致動器通道連接至負載感測器來單獨判定。多工器可經組態以循環通過多個致動器,藉此一次將一個致動器連接至負載感測器且在進行至下一致動器之前測量該致動器之電阻器之電壓降。
針對具有多個致動器之裝置,電流感測可用於偵測哪些致動器與一使用者接觸。此係因為與使用者接觸之致動器處之負載不同於未與使用者接觸之致動器處之負載。電流感測裝置可重複循環通過致動器之各者之電流感測操作且基於感測電流來判定哪些致動器當前由使用者使用。此判定繼而可用於節省裝置之能量,諸如藉由僅致動判定為與使用者接觸之致動器。
總之,本發明之振動觸覺致動器設計提供相較於使用反EMF感測之替代設計之若干益處。首先,反EMF感測可能不適合於一些應用,諸如需要同時負載感測及致動(諸如用於提供恆定觸覺回應)之應用。其次,電流感測設計需要更少組件,其繼而降低感測器之一成本、大小及重量,對多通道系統而言尤其如此。減小可穿戴裝置中之感測器大小及重量係特別有益的,因為使用者不想穿戴又大又重配件。最後,電流感測設計可連續操作,而反EMF設計歸因於需要停用及斷接反EMF感測器來完成各感測器讀取而僅能斷續操作。
實例性系統
圖1繪示包含一控制器110、一致動器通道120及一負載感測器130之一裝置100。
控制器110可為可處理、接收、傳輸指令及操作信號或其等之任何組合之任何電子處理器,包含(但不限於)一微處理器或一微電腦。控制器110可進一步包含用於儲存可由裝置100利用之電子資料之一記憶體裝置或與該記憶體裝置通信。此電子資料可包含(但不限於)作業系統資料、指令、預設資料設定及可由處理器執行之軟體應用程式以諸如向裝置100之一使用者提供諸如音訊檔案、文件檔案、校準資訊、使用者設定及其類似者之內容。軟體應用程式可進一步控制向使用者提供與提供內容相關聯或分離之觸覺回饋。觸覺回饋設定可進一步基於預設資料。記憶體可包含(但不限於)揮發性儲存器(諸如隨機存取記憶體)、非揮發性儲存器(諸如唯讀記憶體)、快閃記憶體、磁性儲存媒體、光學儲存媒體、可擦除可程式化記憶體或其等之任何組合。另外,記憶體可嵌入控制器中或與控制器分離,可為一可移除或不可移除儲存裝置,或其等之任何組合。
致動器通道120可包含一或多個振動觸覺致動器122。在圖1之實例中,僅展示一個致動器,但在其他配置中,多個致動器可提供於一單一致動器通道中。致動器122可包含一外殼、一負載敏感元件及經組態以回應於施加至負載敏感元件之一負載而提供觸覺回饋之一振動元件。本發明之實例性致動器122可經組態以回應於施加至致動器之一負載而汲取一可變電流量。可利用之實例性致動器包含(但不限於)音圈、線性諧振致動器(LRA)及線性磁性ram (LRM)。致動器122經組態以接收由控制器110之一信號產生器112輸出之一驅動信號。在圖1之實例中,信號產生器係一脈寬調變(PWM)產生器且驅動信號係一PWM信號,其中PWM信號之一工作循環可經調整以控制由致動器122之振動元件提供之振動之一量值,因此向裝置100之一使用者提供一觸覺效應。在其他實例中,可使用其他類型之信號產生器。例如,控制器110可包含一數位轉類比轉換器(DAC)以將PWM輸出轉換成一類比信號,其中信號產生器112實際上可為一類比信號產生器。
致動器通道120可進一步包含電路系統用於連接至負載感測器130以感測施加至致動器122之負載,諸如由裝置100之使用者施加之一力。在圖1之實例中,電路系統可包含串聯連接於信號產生器112之一正輸出及致動器122之一輸入之端子之間的一電阻器124。由於由致動器汲取之電流量依據施加至致動器122之負載而變化,所以流動通過電阻器124之電流量亦依據施加至致動器122之負載而變化。由於跨一電阻器之一電壓降與流動通過電阻器之電流近似線性成比例,所以施加至致動器之負載可基於跨電阻器124之電壓降或跨電阻器124流動之電流之任一者判定。電阻器124可經近似設定大小以測量跨致動器通道120之一最大電流範圍之電壓降。例如,電阻器124可具有約0.25歐姆之一電阻。
致動器通道120可進一步包含用於增強跨電阻器124之負載感測之額外電路系統。例如,在圖1中,致動器122包含一低通濾波器126以過濾來自驅動信號之假影及雜訊。在圖1之實例中,低通濾波器126係二階濾波器,其包含串聯連接於信號產生器112之正輸出與電阻器124之間的兩個RC電路。亦在圖1之實例中,致動器通道120包含用於放大輸入至致動器122之驅動信號之一放大器128。
負載感測器130可包含連接至電阻器124之對置側之一第一及第二輸入之各者。電壓降可自第一與第二輸入之間的一電壓差導出。負載感測器130可進一步包含用於處理電壓降之額外電路系統,諸如用於基於第一與第二輸入埠之間的電壓差來放大透過電阻器汲取之感測電流之一電流放大器132。電流放大器132可為具有足以容許跨電阻器124之負載感測之一增益(諸如一20x增益)之一D類放大器。此外,電流放大器132可具有相對高於信號產生器112之輸出之一頻寬。例如,在約540 kHz之一PWM信號輸出之情況中,電流放大器132可經選擇以具有約1.8 MHz之一頻寬。
負載感測器130電路系統可進一步包含一低通濾波器134以將一低阻抗輸入提供至控制器110。控制器110可包含用於將類比電壓測量轉換成由致動器122汲取之電流之一數位指示之一類比轉數位轉換器(ADC)。ADC樣本可具有一10位元解析度。
控制器110之ADC可依低於驅動信號之一頻率或比驅動信號之頻率低一或多個數量級之一頻率取樣感測器之一輸出電流。例如,ADC頻率可為約10 kHz至約100 kHz,諸如43.2 kHz。在此等情形中,低通濾波器134可進一步經組態以取決於控制器110之驅動頻率及ADC之取樣頻率來提供ADC之抗混疊。負載感測器130可進一步包含抗混疊濾波器134與ADC之一輸入之間的一放大級136。
在操作中,裝置100可跨電阻器124取樣電流測量以偵測致動器122處之負載變化。圖2係繪示一持續時間內跨電阻器之偵測電流之變化的一曲線圖。如自圖2可見,偵測電流之變化可依一正弦波波形自運行致動器捕捉。此外,由於電阻器處未偵測到負電流擺動,所以波形係半波整流的。半波整流電流尖峰之一量值可與施加至致動器之負載之一量值相關。換言之,由於一較高負載引起致動器汲取更多電流,所以可預期跨電阻器流動之一電流量將對應改變。
偵測電流尖峰之一量值可涉及使用一峰值偵測演算法之控制器110。一個實例性峰值偵測演算法可涉及追蹤與各獲得樣本之電流量值相關聯之值及基於追蹤值來偵測上升與下降之間的一轉變。在其他實例中,不是偵測一最大電流值,而是可偵測電流之一均方值,其中電流之一量值可自均方值推知。替代已知方法可用於判定電流量值。在任何此方法中,致動器上之負載量可與電流之偵測量值相關。
圖1之實例性裝置僅包含一單一振動觸覺通道。然而,在其他裝置中,可期望感測裝置之不同位置處之負載且區分不同位置處之感測負載。在此等例項中,裝置可具有提供於多個致動器通道中之多個致動器,且控制器及負載感測器可連接至多個致動器通道以獨立監測多個致動器處之負載。一單一控制器及單一負載感測器可用於監測多個致動器通道,諸如依一循環方式。
圖3係包含一控制器310、複數個致動器通道320及一負載感測器330之一實例性裝置300之一方塊圖。如同圖1之實例性控制器110,圖3之實例性控制器310包含具有連接至致動器通道320之各者之一輸出或多個輸出之一驅動信號產生器312,其可為一PWM產生器。圖3中所展示之驅動產生器區塊312可表示單獨驅動信號產生器,其中各單獨產生器可經組態以產生一單獨驅動信號來提供至一不同各自致動器通道。
如同圖1之實例性致動器通道120,圖3之各單獨致動器通道320可包含一各自致動器322、電阻器324、濾波器326及放大器328。圖3之致動器通道320之組件可根據結合圖1所描述之相同或類似原理配置。由於單獨評估各致動器通道,所以包含於不同致動器通道中之致動器322可為不同類型之致動器。另外或替代地,電阻器值、濾波器值及放大器特性可因通道而異,取決於所使用之致動器之類型、所使用之致動器之設定或環境或其等之組合。例如,不同致動器可具有不同驅動頻率範圍、不同驅動振幅或兩者,且因此可不同地驅動。驅動頻率及振幅範圍及值可在製造期間判定,且控制器310之記憶體可根據預定範圍及值用致動器322之各者之設定程式化。
圖3之負載感測器330可與圖1之負載感測器110比較。例如,負載感測器330包含用於一次放大致動器322之一者之感測電流之一電流放大器332、用於過濾放大電流信號之一階濾波器334及用於放大過濾信號之一額外放大器336之各者。負載感測器330之輸出可饋送至控制器310以提供來自各致動器通道320之回饋且基於回饋使用信號產生器312來驅動通道。
另外,圖3之裝置300包含用於將不同致動器通道320電連接至負載感測器330之一或多個開關340。所提供之開關之類型數目可取決於包含於裝置中之致動器通道之數目。在圖3之實例中,提供12個致動器通道,如由將控制器310之一輸出連接至致動器通道320之各自輸入之12個單獨線所指示。在此一配置中,可使用具有至少兩個輸出及至少兩倍於致動器通道之輸入之一單一多工器,因為各通道連接於兩個端子處。替代地,可使用多個多工器。多個多工器可各包含至少兩個輸出,且可共同包含至少兩倍於致動器通道之輸入。替代地,若要注意將各通道之相同對應端子連接至一個群組之多工器且將各通道之另一對應端子連接至一第二群組之多工器,則各多工器可具有少至一個輸出。圖3之實例性開關340之兩個可行配置可涉及提供一個32:2多工器或兩個16:2多工器。
在操作中,一或多個開關340可逐一循環通過致動器通道320以一次將一個致動器通道連接至負載感測器。可進一步提供電源閘控開關以在不使用時完全關閉負載感測器,諸如在致動器通道之間切換期間之電流感測操作之間。此可在包含電流放大器336之配置中進行,因為電流放大器具有一靜態電流,例如在約0.5 mA至約1.2 mA之間。
開關340之時序可受限於低通濾波器334在切換至一新通道時安定所需之一時間量。就此而言,開關可經程式化以不超過低通濾波器334之安定時間而頻繁切換於通道之間以在各通道處獲得可靠電流測量。在一個實例性配置中,發現安定時間為約500 ms。
另外,控制器處執行之電流偵測演算法可涉及用於使偵測電流與電路中之其他雜訊分離之一平滑演算法。在一些實例中,一不對稱平滑濾波器可應用於取樣電流值。例如,偵測電流峰值且判定其量值之一電流偵測演算法可根據以下方程式操作:
(1)
(2)
(3)
(4)
其中[n]係演算法之當前迭代,I
analog係取樣電流,C
attack及C
decay係對應於可根據致動器之頻率範圍設定之攻擊及衰減常數之預定固定值,且f
S係取樣頻率。
圖1及圖3之實例性裝置100、300可包含於諸如一手持或可穿戴裝置之另一裝置內。裝置100、300之致動器可用於基於施加至致動器之感測負載來收集資料且至少在一些情況中回應於感測負載而向一使用者提供觸覺回饋。
在圖4中所展示之一個實例性應用中,包含(但不限於)一行動電話、平板電腦或膝上型電腦之一手持裝置400包含收容於裝置400之一外殼401內之多個致動器411至418。致動器411至418之各者可電連接至一共同控制電路410,共同控制電路410可分別與圖1及圖3之控制電路110或310比較。致動器411至418之各者可定位於一單獨致動器通道上,其中控制電路410可依次自致動器之各者獲得電流測量。
在一些實例中,致動器411至418可抵靠外殼401之一內表面定位以提供觸覺回饋。在一些實例中,致動器411至418可策略性定位於使用者之手指或手掌通常定位之位置處。例如,致動器411至418可定位於裝置外殼401之一背面上,因為一使用者之手指通常定位於裝置400之背面處。又例如,致動器411至418可主要沿裝置外殼401之背面之側定位,因為使用者之手指通常定位於該處。
在操作中,電流感測可用於判定來自使用者之手指之負載施加至哪些致動器。例如,控制器410可存取一臨限值且比較感測電流與臨限值。等於或高於臨限值之一感測電流可指示存在負載,其繼而可指示存在使用者之手指。不同臨限值可經儲存及存取用於不同類型之致動器。感測電流資訊可用於判定啟動哪些致動器,藉此引起僅經啟動致動器振動。此一特徵可用於節省裝置之能量,因為未與使用者之手指接觸或接近之致動器可保持不活動。
在一些應用中,致動器411至418可進一步分配於手持裝置400之半部之間,其中僅同時致動裝置之一半上之致動器。例如,手持裝置可包含與控制器410相同或分離之一控制器用於判定裝置400之一定向,諸如一或多個加速度計、陀螺儀或兩者。若判定裝置保持橫向,則可單獨致動裝置之左側及右側。例如,使用圖4之實例性配置,若使用者之手指偵測各致動器411、414、416、417及418上或其附近,則裝置400可判定將右側觸覺回饋僅提供至致動器411且將左側觸覺回饋提供至致動器414、416、417及418之各者且避免啟動致動器412、413、414及415以節省能量,因為使用者無論如何不會感覺到來自該等致動器之觸覺回饋。
在圖5中所展示之另一實例性應用中,諸如一智慧型手錶之一可穿戴裝置500包含一外殼502,其視情況含有一顯示器504且進一步包含一控制器510,控制器510可分別與圖1及圖3之控制電路110或310比較。可穿戴裝置500可進一步包含用於圍繞一使用者之手腕或手臂穿戴裝置之一條帶520及沿條帶520之一長度定位之複數個鏈結530
1至530
n。在一些實例中,鏈結530
1至530
n可組成條帶520之大部分或整體。至少一些鏈結可包含可嵌入其各自鏈結530
1至530
n內之一致動器540
1至540
n。致動器540
1至540
n與控制器510之間的一或多個電連接可沿條帶520提供以將致動器540
1至540
n電連接至控制器510。致動器540
1至540
n可依類似於手持裝置中所描述之方式之一方式操作,其中電流感測可在各致動器處一次一個執行,且觸覺回饋可提供至所有致動器540
1至540
n或至少提供至由使用者對其施加負載之致動器。
實例性方法
圖6係根據本發明之一實施例之一實例性常式600之一流程圖。常式可由包含於本文中之實例性實施例之一控制器中之一或多個處理器執行。應理解,常式之步驟可根據本發明之實例同時或依不同順序修改或執行。另外或替代地,可移除常式之一些步驟,且可添加其他步驟。
在區塊610中,一或多個處理器可輸出用於驅動一振動觸覺致動器之一驅動信號。在一些實例中,驅動信號可為用於驅動致動器之一脈衝調變信號。
在區塊620中,一或多個處理器可接收指示定位於振動觸覺致動器之一輸入處且具有一預定電阻之一電阻器上之一電壓降之一電流測量。電壓降可由一類比感測器測量且轉換成一數位電流樣本以輸入至一或多個處理器。在一些實例中,電流測量可進一步涉及一過濾步驟以將一低阻抗輸入提供至包含一或多個處理器之一控制器之ADC。另外,電流測量可包含複數個樣本。複數個樣本可在自致動器開始收集測量之後的一預定持續時間內獲得,諸如包含於類比感測器中之一濾波器之至少一安定時間。
在區塊630中,一或多個處理器可基於電流測量及電阻器之預定電阻來計算由振動觸覺致動器汲取之一電流量。由於電阻器具有一預定電阻,所以跨電阻器流動之電流之一量值可自電阻器之端之間的一電壓降導出。此外,流動通過電阻器之電流量可等於由致動器汲取之電流。由於由致動器汲取之電流依據施加至致動器之負載而變化,所以計算電流量可用於偵測致動器處之負載且在一些例項中偵測致動器處之一負載量。
計算電流量可為一電流峰值之一量值、測量電流之一均方或收集電流樣本之持續時間內之另一電流測量。
在區塊640中,一或多個處理器可基於計算電流量來控制用於驅動致動器之驅動信號。例如,在產生驅動信號之一PWM模組之情況中,驅動信號之一工作循環可回應於計算電流量之一增加而增加且可回應於計算電流量之一減少而減少。
圖6之常式600可針對具有多個致動器通道之一裝置執行。在此一實例中,一或多個處理器可將驅動信號連續輸出至致動器之各者,同時電流測量可依一循環方式自各致動器通道接收。就此而言,區塊620至640之步驟可針對各致動器通道循環重複。循環通過致動器通道之一速率可由負載感測器中濾波器之安定時間限制,因為感測器直至獲得電流通道處之一可靠測量才切換至下一通道。
實例性常式600可應用於包含於各種裝置中之致動器,諸如手持裝置及可穿戴裝置,包含(但不限於)智慧型電話及智慧型手錶。
本文中所描述之實例性裝置及常式具有相較於依賴反EMF之先前觸覺回饋系統之若干優點。首先,本發明之致動器無需與控制器斷接來可靠地感測負載。其次,電流感測方法比反EMF感測需要更小空間及更少組件,其繼而可減少裝置生產之時間及成本。最後,電流感測可與反EMF感測不可行或不實際之一些應用相容。因此,本文中所描述之電路配置及操作技術在裝置成本、裝置大小及裝置可操作性簡化方面產生改良。
儘管已參考特定實施例描述本發明,但應理解,此等實施例僅繪示本發明之原理及應用。例如,儘管本文中所描述之一些實施例討論一「應用程式」之參數,但其僅具繪示性且應認識到,相同原理可應用於由多個使用者使用之其他程式,即使此一程式一般不被視為一「應用程式」。因此應理解,可對繪示性實施例進行諸多修改且可在不背離由隨附申請專利範圍界定之本發明之精神及範疇之情況下想出其他配置。
大多數前述替代實例不互相排斥,而是可依各種組合實施以達成獨特優點。由於可在不背離由申請專利範圍界定之標的之情況下利用上文所討論之特徵之此等及其他變動及組合,所以實施例之前述描述應被視為繪示而非限制由申請專利範圍界定之標的。作為一實例,前述操作不必依上述精確順序執行。確切而言,各種步驟可依一不同順序(諸如相反或同時)處置。除非另有說明,否則亦可省略步驟。另外,提供本文中所描述之實例以及敘述為「諸如」、「包含」及其類似者之子句不應被解譯為將申請專利範圍之標的限制於特定實例;確切而言,實例意欲僅繪示諸多可行實施例之一者。此外,不同圖式中之相同元件符號可識別相同或類似元件。
100:裝置
110:控制器
112:信號產生器
120:致動器通道
122:振動觸覺致動器
124:電阻器
126:低通濾波器
128:放大器
130:負載感測器
132:電流放大器
134:低通濾波器
136:放大級
300:裝置
310:控制器
312:驅動信號產生器
320:致動器通道
322:致動器
324:電阻器
326:濾波器
328:放大器
330:負載感測器
332:電流放大器
334:一階濾波器
336:額外放大器
340:開關
400:手持裝置
401:外殼
410:控制電路
411至418:致動器
500:可穿戴裝置
502:外殼
504:顯示器
510:控制器
520:條帶
530
1至530
n:鏈結
540
1至540
n:致動器
600:常式
610:區塊
620:區塊
630:區塊
640:區塊
圖1係根據本發明之一態樣之一實例性裝置之一電路圖。
圖2係繪示圖1之裝置中之一持續時間內之測量電流的一曲線圖。
圖3係根據本發明之一態樣之另一實例性裝置之一電路圖。
圖4係根據本發明之一態樣之一手持裝置之一圖式。
圖5係根據本發明之一態樣之一可穿戴裝置之一圖式。
圖6係根據本發明之一態樣之一實例性常式之一流程圖。
300:裝置
310:控制器
312:驅動信號產生器
320:致動器通道
322:致動器
324:電阻器
326:濾波器
328:放大器
330:負載感測器
332:電流放大器
334:一階濾波器
336:額外放大器
340:開關
Claims (20)
- 一種振動觸覺裝置,其包括: 一第一致動器通道,其包含一振動觸覺致動器及定位於該振動觸覺致動器之一輸入處之具有一預定電阻之一電阻器,其中由該振動觸覺致動器汲取之一電流根據施加至該振動觸覺致動器之一負載變動;且其中由該振動觸覺致動器汲取之該電流通過該電阻器; 一處理器,其經組態以輸出用於驅動該振動觸覺致動器之一驅動信號; 一負載感測器,其經組態以測量跨該電阻器之一電壓降,其中該處理器經進一步組態以: 自該負載感測器接收電壓降測量資料; 基於該測量電壓降來偵測施加至該振動觸覺致動器之一負載;及 基於該偵測負載來控制該驅動信號。
- 如請求項1之振動觸覺裝置,其中該驅動信號係一脈寬調變(PWM)信號,且其中該第一致動器通道進一步包含經組態以過濾該驅動信號之一低通濾波器及一電流放大器。
- 如請求項2之振動觸覺裝置,其中該負載感測器包含經組態以放大該電壓降測量之一電流放大器及用於過濾該放大電壓降測量之一低通抗混疊濾波器,且其中該處理器包含經組態以接收該過濾電壓降測量之一類比轉數位轉換器(ADC)。
- 如請求項3之振動觸覺裝置,其中該處理器經組態以偵測該電壓降測量資料之一峰值且基於該峰值之一高度來判定施加至該振動觸覺致動器之一負載量。
- 如請求項1之振動觸覺裝置,其進一步包括一記憶體,該記憶體經組態以儲存: 包含於該第一致動器通道中之該振動觸覺致動器之一類型;及 一或多個電流-負載對應映射,各映射指示複數個電流位準與一給定類型之振動觸覺致動器之對應負載之間的一關係, 其中該處理器經組態以基於與該類型之該振動觸覺致動器相關聯之一電流-負載對應映射來偵測施加至該振動觸覺致動器之該負載。
- 如請求項1之振動觸覺裝置,其進一步包括: 複數個致動器通道,其等包含該第一致動器通道,各致動器通道包含一各自振動觸覺致動器及定位於該對應振動觸覺致動器之該輸入處之一各自電阻器;及 一多工器,其包含連接至該複數個致動器通道之複數個輸入及連接至該負載感測器之一輸出; 其中該處理器經組態以針對各致動器通道: 接收電壓降測量資料; 偵測施加至該致動器通道之該振動觸覺致動器之一負載;及 基於該對應偵測負載來控制輸出至該致動器通道之該驅動信號。
- 如請求項6之振動觸覺裝置,其中該驅動信號係一PWM信號,且其中該處理器經組態以針對各致動器通道基於由該致動器通道之該電壓降測量資料指示之一負載量來判定施加至該致動器通道之該PWM信號之一脈寬。
- 如請求項6之振動觸覺裝置,其中該處理器經組態以: 判定在該等振動觸覺致動器之哪些處偵測該負載; 致動其中偵測該負載之該等振動觸覺致動器;及 切斷其中未偵測該負載之該等振動觸覺致動器。
- 如請求項6之振動觸覺裝置,其中各致動器通道進一步包含經組態以控制該致動器通道之一輸入與該處理器之一輸出之間的一連接之一各自電源閘控開關,其中該處理器經組態以控制該等電源閘控開關之各者循環啟動該複數個致動器通道。
- 一種可攜式裝置,其包括: 一外殼;及 如請求項1之振動觸覺裝置,其中該振動觸覺裝置安置於該外殼內部。
- 一種可攜式裝置,其包括: 一外殼;及 如請求項6之振動觸覺裝置,其中該振動觸覺裝置安置於該外殼內部。
- 如請求項11之可攜式裝置,其中該可攜式裝置係一手持裝置,且其中各振動觸覺致動器安置於該手持裝置之一左側或一右側之任一者上,且其中該處理器經組態以基於該裝置之該左側上之該等振動觸覺致動器之任何者之該電壓降測量資料是否指示一偵測負載來將觸覺回饋提供至該裝置之該左側及基於該裝置之該右側上之該等振動觸覺致動器之任何者之該電壓降測量資料是否指示一偵測負載來將觸覺回饋提供至該裝置之該右側。
- 如請求項12之可攜式裝置,其進一步包括經組態以偵測該手持裝置之一定向之一或多個定向偵測電路,其中該處理器經組態以: 自該一或多個定向偵測電路接收該手持裝置之該定向之一指示;及 回應於該手持裝置之該定向之該接收指示,將至少一個振動觸覺致動器指派給該裝置之該左側且將至少一個振動觸覺致動器指派給該裝置之該右側。
- 如請求項11之可攜式裝置,其中該可攜式裝置包含可圍繞一使用者之手腕穿戴之一繫帶,且其中該等振動觸覺致動器沿該繫帶之一長度定位以在穿戴該繫帶時周向環繞該使用者之手腕。
- 一種方法,其包括: 由一處理器輸出用於驅動一振動觸覺致動器之一驅動信號; 由該處理器接收指示定位於該振動觸覺致動器之一輸入處且具有一預定電阻之一電阻器上之一電壓降之一電壓測量; 由該處理器基於該電壓測量及該電阻器之該預定電阻來計算由該振動觸覺致動器汲取之一電流量;及 由該處理器基於該計算電流量來控制該驅動信號。
- 如請求項15之方法,其進一步包括: 由該處理器控制至複數個振動觸覺通道之各者之一連接,其中一次僅一個振動觸覺通道連接至該處理器。
- 如請求項16之方法,其中計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量進一步包括: 使用一不對稱平滑濾波器判定一峰值電流位準;及 計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量等於該判定峰值電流。
- 如請求項16之方法,其中計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量進一步包括: 判定一均方電流位準;及 計算由該振動觸覺致動器汲取之該電流量等於該均方電流位準。
- 如請求項15之方法,其進一步包括: 由該處理器存取指示複數個電流量之電流-負載對應資料,各電流量與一對應施加負載相關聯; 由該處理器基於該計算電流量及該電流-負載對應資料來判定施加至該振動觸覺致動器之一負載之一量值。
- 如請求項19之方法,其進一步包括: 由該處理器判定該計算電流量是否大於或等於一臨限電流量;及 由該處理器回應於該計算電流量大於或等於該臨限電流量而將一或多個觸覺回饋信號輸出至該振動觸覺致動器。
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