TWM630793U - 一種提供振動回饋的力感測模組 - Google Patents

Abstract

本創作為一種提供振動回饋的力感測模組，包括：一基板、一框架及數個磁感應器，該基板設有至少一個觸覺致動器，該基板具有所在位置相反的一觸控操作面及一安裝面，該觸覺致動器安裝於該安裝面；該框架設有至少三個緩衝間隔件，該緩衝間隔件將該框架與該基板連接在一起；該磁感應器包括一磁石及一霍爾元件，在該磁石與該霍爾元件其中一個設置於該框架，另一個就設置該基板；藉此施力於該觸控操作面使該基板產生偏移量，該霍爾元件受該磁石接近將所呈現的電壓變化作為受力訊號輸出，該訊號可驅動該觸覺致動器而產生振動回饋效果。

Description

一種提供振動回饋的力感測模組

本創作為一種觸覺回饋裝置的技術領域，尤其指一種具有力感模組的觸覺回饋裝置。

平板電腦、觸控板….等電子產品皆開始配置觸覺回饋的功能，為使產品受力觸發時能及時進行回饋，需要搭配感測力量的模組進行配合，使操作者操作觸覺回饋模組時有更佳的操作體驗，而選用感測力量的模組型式眾多，例如電容式力感測器、壓電致動器、應力變化感測器或彈性緩衝體中埋設壓力感測顆粒…等，但此類產品單價過高，有些結構較為複雜，為此提供一種結構精簡及成本低的力感測模組，讓產品更具市場產品競爭力，則為此次研究的課題。

解決上述之問題，本創作主要目的係提供一種提供振動回饋的力感測模組，利用磁感應器作為對力的感測單元，配合單獨設立的磁石或採用觸覺致動器本身具有的磁石組，在觸控操作面被施壓時，該磁感應器將所呈現電壓變化作為受力訊號輸出，此訊號得驅動該觸覺致動器而產生振動回饋效果。

為實現前述目的，本創作採用了如下技術方案： 本創作為一種提供振動回饋的力感測模組，包括：一基板、一框架及數個磁感應器，該基板設有至少一觸覺致動器，該基板具有所在位置相反的一觸控操作面及一安裝面，該觸覺致動器安裝於該安裝面；該框架設有至少三個緩衝間隔件，該緩衝間隔件將該框架與該基板連接在一起；該磁感應器包括一磁石及一霍爾元件，該磁石與該霍爾元件其中一個設置於該框架，該磁石及該霍爾元件的另一個設置該基板，且該磁石與該霍爾元件位置相互對應且間隔一空隙；在施力於該觸控操作面使該基板產生一偏移量，該霍爾元件將受該磁石接近所呈現的電壓變化作為一受力訊號輸出。

作為較佳優選實施方案之一，該磁感應器與該緩衝間隔件之間存在空隙，且該磁感應器分佈位置鄰近該緩衝間隔件所在處。

作為較佳優選實施方案之一，該框架包括至少一彈性件，該彈性件能產生彈性變形，該彈性件經該緩衝間隔件與該基板相接。

作為較佳優選實施方案之一，該彈性件為由該框架向內延伸的凸出件。

作為較佳優選實施方案之一，該框架還包括一延伸片，該延伸片由該框架向內延伸且位置鄰近該彈性件，該延伸片承載著該霍爾元件與該磁石其中一個，該霍爾元件與該磁石的另一個設置於該基板。

作為較佳優選實施方案之一，該間隔件為具有彈性的軟墊。

本創作為一種提供振動回饋的力感測模組，包括：一基板、一框架、至少一個觸覺致動器及數個磁感應器，該基板具有所在位置相反的一觸控操作面及一安裝面；該框架設有至少三個緩衝間隔件，該緩衝間隔件將該框架與該基板連接在一起；該觸覺致動器包括一磁石組及一線圈組，該磁石組及該 線圈組其中一個設置於該基板，該磁石組及該線圈組的另一個設置於該框架；該磁感應器包括一霍爾元件，該霍爾元件設置該線圈組所在的該基板或該框架處，該霍爾元件位置對應著該磁石組且間隔一空隙，在施力於該觸控操作面會使該基板產生一偏移量，該霍爾元件受該磁石組接近將所呈現的電壓變化作為一受力訊號輸出。

作為較佳優選實施方案之一，該磁感應器與該緩衝間隔件之間存在空隙，且該觸覺致動器及該磁感應器分佈位置鄰近該緩衝間隔件所在處。

作為較佳優選實施方案之一，該框架包括至少一彈性件，該彈性件能產生彈性變形，該彈性件經該緩衝間隔件與該基板相連接。

作為較佳優選實施方案之一，該彈性件為由該框架向內延伸的凸出件。

作為較佳優選實施方案之一，該框架還包括一延伸片，該延伸片由該框架向內延伸且位置鄰近該彈性件，該延伸片承載著該磁石組與該線圈組其中一個，該磁石組與該線圈組的另外一個設置該基板，該磁石組的位置對應著該霍爾元件。

作為較佳優選實施方案之一，該框架還包括一搭接片，該搭接片固定於該框架且向框內延伸鄰近該彈性件，該搭接片承載著該磁石組與該線圈組其中一個，該磁石組與該線圈組的另外一個設置該基板。

作為較佳優選實施方案之一，該搭接片為一導磁金屬，且該磁石組設置於該搭接片，該線圈組設置於該基板。

與現有技術相比，本創作一種提供振動回饋的力感測模組具有下列具體的功效：

1.由霍爾元件構成主要的磁感應器，能降低成本。

2.磁感應器與該觸覺致動器能共同一組磁石，如此能讓整體結構更為精簡，且降低成本低。

10:基板

11:觸控操作面

12:安裝面

20:框架

22:鏤空區

23:彈性件

24:延伸片

24A:延伸片

25:搭接片

25A:搭接片

30:磁感應器

31:霍爾元件

32:磁石

40:觸覺致動器

40A:觸覺致動器

40B:觸覺致動器

41:磁石組

411:第一磁石

412:第二磁石

42:線圈組

421:線圈

422:載片

50:緩衝間隔件

圖1為本創作第一實施例的立體圖；圖2為本創作第一實施例的分解圖；圖3為本創作第二實施例的分解圖；圖4為本創作第二實施例的結構平面圖；圖5為本創作第三實施例的分解圖；圖6為本創作第三實施例的結構平面圖；圖7為本創作第四實施例的分解圖；圖8為本創作第四實施例的結構平面圖。

下面將結合具體實施例和附圖，對本創作的技術方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，當元件被稱為「安裝於或固定於」另一個元件，意指它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，意指它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。在所示出的實施例中，方向表示上、下、左、右、前和後等是相對的，用於解釋本案中不同部件的結構和運動是相對的。當部件處於圖中所示的位置時，這些表示是恰當的。但是，如果元件位置的說明發生變化，那麼認為這些表示也將相應地發生變化。

除非另有定義，本文所使用的所有技術和科學術語與屬於本創作技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的術語只是為了描述具體實施例的目的，不是旨在限制本創作。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1及圖2所示，為本創作第一實施例之立體圖及分解圖。本創作提供振動回饋的力感測模組包括一基板10、一框架20及數個磁感應器30。該基板10設有至少一觸覺致動器40，該基板10具有所在位置相反的一觸控操作面11及一安裝面12，該觸覺致動器40安裝於該安裝面12上。該框架20設有至少三個緩衝間隔件50，該緩衝間隔件50將該框架20與該基板10連接在一起。該磁感應器30包括一霍爾元件31與一磁石32，當該霍爾元件31與該磁石32其中一個設置於該基板10，另一個就設置該框架20，且該霍爾元件31與該磁石32位置相互對應且經該緩衝間隔件50間隔一空隙；藉此在操作者以手指施力於該觸控操作面11會使該基板10產生一偏移量，此偏移量使該霍爾元件31受該磁石32接近將所呈現出電壓變化作為一受力訊號輸出，此訊號將經內部控制器運作得驅動該觸覺致動器40運作，讓該基板10相對於該框架20產生往復移動，進而獲得所需的振動回饋效果。

接著就各構件作一詳細的說明：該基板10為單層或多層式結構，為可提供觸控感應的電子裝置，例如觸控板、平面鍵盤、平板電腦之觸控螢幕等，利用手指、觸控筆或其他接觸介面與之接觸時，產生相對的電子訊號，並能同步驅動該觸覺致動器40產生振動，使接觸點的操作位置感受到振動的觸覺回饋效果。

該磁感應器30包括該霍爾元件31與該磁石32，當其中一個設置於該框架20處，另一個就設置於該基板10處。在本實施例中是由該磁石32設置於該框架20，該霍爾元件31嵌設於該基板10的安裝面12上。該霍爾元件31受到該磁石32 接近或遠離將呈現電壓變化，經由該基板10的線路將電壓變化作為受力訊號並輸出。

該框架20主要負責承載該基板10，該框架20中間具有一鏤空區22。該緩衝間隔件50設置於該框架20與該基板10之間，該緩衝間隔件50為具有彈性的軟墊，主要負責在該觸覺致動器40運作時，讓該基板10相對該框架20方向產生明顯地振動，以獲得良好的振動回饋效果，另外在本創作中該緩衝間隔件50並具有讓該磁感應器30獲得良好感測的目的。為此，該框架20包括至少一彈性件23，在本實施例中該彈性件23設有四個，為由該框架20向內延伸的凸出件，如手指狀，位於該鏤空區22的四個角落。該彈性件23能產生朝該基板10方向靠近或遠離的彈性變形，該彈性件23末端經該緩衝間隔件50與該基板10相接。另外該框架20還包括一延伸片24，該延伸片24也是由該框架20向內延伸且位置鄰近該彈性件23末端，該延伸片24固定著該霍爾元件31與該磁石32其中一個，在本實施例中，該延伸片24是固定著該磁石32。在本創作中，該磁感應器30分佈位置及數量對應著該緩衝間隔件50，且因該緩衝間隔件50位於該彈性件23末端，在操作者施力於該觸控操作面11時，此處的該基板10會因受力而產生明確的偏移量，有助該霍爾元件31確實受該磁石32接近呈現出明確電壓變化，讓該磁感應器30輸出明確的訊號，之後再將分佈各處的該磁感應器30數據加以整合運算分析，以決定是否驅動該觸覺致動器40。

該觸覺致動器40為一種振動源，用於帶動該基板10相對該框架20產生位移，該觸覺致動器40可依廠商需求為各種型式，例如振動馬達、線性馬達等。在本實施例中該觸覺致動器40是安裝於該安裝面12的中央位置，以獲得均勻的振動回饋效果。

在上述實施例中，本創作為一種提供振動回饋的力感測模組，由該磁感應器30對應著該緩衝間隔件50所在處，當操作者施力於該基板10，此力讓 連接的該彈性件23或是該緩衝間隔件50使該基板10產生偏移量，該磁感應器30將呈現的電壓變化作為受力訊號，此訊號經控制器驅動該觸覺致動器40產生振動，使基板10相對於框架20產生位移，以達到振動回饋的效果。

如圖3及圖4為本創作第二實施例的分解圖及結構平面圖。本實施例中是使用另一種觸覺致動器40A，該觸覺致振動器40A包括該磁石組41及該線圈組42。該磁石組41包括數個並排的第一磁石411，數個該第一磁石411朝下固定於一搭接片25，該接搭接片25固定於該框架20且向該鏤空區22延伸。該線圈組42包括至少一組線圈421及一載片422，該線圈421固定於該載片422，該載片422固定於該安裝面12上，該安裝面12通電後能讓該線圈421產生相對的磁極。當然也可改為該磁石組41設置於該基板10處，該線圈組42設置於該框架20處。由此可知本創作提供振動回饋的力感測模組之觸覺致動器40的種類並不限特定型式，可由設計者選用最適合的型式。

如圖5及圖6所示，為本創作第三實施例的分解圖及結構平面圖。本實施例為一種是提供更精簡的結構，主要是該磁感應器30與觸覺致動器40B共用同一組磁石，藉此使結構更為精簡。本實施例中，本創作提供振動回饋的力感測模組，包括：該基板10、該框架20、數組該磁感應器30及至少一該觸覺致動器40B。該基板10具有所在位置相反的該觸控操作面11及該安裝面12。該框架20設有至少三個該緩衝間隔件50，該緩衝間隔件50連接於該該框架20與該基板10之間。該觸覺致動器40B包括磁石組41及線圈組42，磁石組41與該線圈組42其中一個設置於該基板10，該磁石組41與該線圈組42的另一個就設置於該框架20。該磁感應器30包括該霍爾元件31，該霍爾元件31設置該線圈組42所在的該基板10或該框架20上，該霍爾元件31位置對應著該磁石組41且間隔一空隙，在操作者施力於該觸控操作面11會使該基板10產生偏移量，該霍爾元件31受該磁石組41接近將所呈現的電壓變化作為一受力訊號輸出。

由上可知，該霍爾元件31與該線圈組42是設置於相同構件上，在本實施例中該霍爾元件31設置於該基板10的該安裝面12上，該線圈組42的該線圈421經該載片422也設置於該安裝面12上，由該基板10的線路作電性連接。該磁石組41包括數個第二磁石412，在本實施例中第二磁石412長度較長，以對應該霍爾元件31的位置。另外為了確保在磁感應器30獲得良好的感測，該框架20仍設有至少一彈性件23，該彈性件23設有四個且由該框架20向內延伸的凸出件，如手指狀。該框架20另設有至少一延伸片24A，該延伸片24A設有四個也是由該框架20向內延伸且位置鄰近該彈性件23，該延伸片24A用以固定著該磁石組41與該線圈組42其中一個，在本實施例中，該延伸片24A固定著數個該第二磁石412，因此尺寸較大，且使該第二磁石412位置對應嵌設於該基板10的該霍爾元件31。本實施例中該磁感應器30分佈位置及數量也對應著該緩衝間隔件50，並利用該彈性件23產生彈性變形，搭配位於彈性件23末端所在處的該緩衝間隔件50，在操作者施力於該觸控操作面11時使此處的該基板10產生明確的偏移量，讓該霍爾元件31受該磁石組41接近將所呈現的電壓變化作為一受力訊號而輸出。

如圖7及圖8所示，為本創作第四實施例的分解圖及結構平面圖。本實施例與第三實施例的不同之處在於：該磁石組41是由固定於該搭接片25A處，該接搭接片25A固定於該框架20且向該鏤空區22延伸，在本實施例中，該搭接片25A為了固定該磁石組41，其尺寸較第二實例的搭接片25大且位置鄰近該彈性件23，其尺寸也對應該第二磁石412。另外在本實施例中該搭接片25A可為一導磁金屬，導磁金屬有助於提升磁石組41的磁力。

綜合以上所述，本創作提供振動回饋的力感測模組，是利用磁感應器30的霍爾元件31作為對力的感測單元，配合單獨設立的磁石32或採用觸覺致動器40B本身具有的磁石組41，在操作者施力於該觸控操作面11使該基板10產生偏移量，讓該霍爾元件31受該磁石接近將所呈現電壓變化作為受力訊號輸出， 此訊號將經控制器驅動該觸覺致動器40B使該基板10產生振動，最終獲得所需的振動回饋效果，此設計能使成本降低，結構更為精簡，讓產品更具市場競爭力。

以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施例之範圍。即凡依本創作申請專利範圍所作的均等變化及修飾，皆為本創作之專利範圍所涵蓋。

10:基板

12:安裝面

20:框架

22:鏤空區

23:彈性件

24:延伸片

30:磁感應器

31:霍爾元件

32:磁石

40:觸覺致動器

50:緩衝間隔件

Claims (15)

1. 一種提供振動回饋的力感測模組，包括：一基板，設有至少一個觸覺致動器，該基板具有所在位置相反的一觸控操作面及一安裝面，該觸覺致動器安裝於該安裝面；一框架，設有至少三個緩衝間隔件，該緩衝間隔件將該框架與該基板連接在一起；數組磁感應器，每一組磁感應器包括一磁石及一霍爾元件，該磁石與該霍爾元件其中一個設置於該框架，該磁石及該霍爾元件的另一個設置該基板，該磁石與該霍爾元件位置相互對應且間隔一空隙；在施力於該觸控操作面使該基板產生一偏移量，該霍爾元件受該磁石接近將所呈現的電壓變化作為一受力訊號輸出。
2. 如請求項1所述之提供振動回饋的力感測模組，該磁感應器與該緩衝間隔件之間存在空隙，且該磁感應器分佈位置鄰近該緩衝間隔件所在處。
3. 如請求項1所述之提供振動回饋的力感測模組，該框架包括至少一彈性件，該彈性件能產生彈性變形，該彈性件經該緩衝間隔件與該基板相接。
4. 如請求項3所述之提供振動回饋的力感測模組，該彈性件為由該框架向內延伸的凸出件。
5. 如請求項3所述之提供振動回饋的力感測模組，該框架還包括一延伸片，該延伸片由該框架向內延伸且位置鄰近該彈性件，該延伸片承載著該霍爾元件與該磁石其中一個，該霍爾元件與該磁石的另一個設置於該基板。
6. 如請求項1所述之提供振動回饋的力感測模組，該間隔件為具有彈性的軟墊。
7. 如請求項1所述之提供振動回饋的力感測模組，該觸覺致動器接受驅動訊號使該基板相對該框架產生位移。
8. 一種提供振動回饋的力感測模組，包括：一基板，具有所在位置相反的一觸控操作面及一安裝面；一框架，設有至少三個緩衝間隔件，該緩衝間隔件將該框架與該基板連接在一起；至少一觸覺致動器，該觸覺致動器包括一磁石組及一線圈組，該磁石組及該線圈組其中一個設置於該基板，該磁石組及該線圈組的另一個設置於該框架；數組磁感應器，該磁感應器包括一霍爾元件，該霍爾元件設置該線圈組所在的該基板或該框架處，該霍爾元件位置對應著該磁石組且間隔一空隙，在施力於該觸控操作面會使該基板產生一偏移量，該霍爾元件受該磁石組接近將所呈現的電壓變化作為一受力訊號輸出。
9. 如請求項8所述之提供振動回饋的力感測模組，該磁感應器與該緩衝間隔件之間存在空隙，且該觸覺致動器及該磁感應器分佈位置鄰近該緩衝間隔件所在處。
10. 如請求項8所述之提供振動回饋的力感測模組，該框架包括至少一彈性件，該彈性件能彈性變形，該彈性件經該緩衝間隔件與該基板相連接。
11. 如請求項10所述之提供振動回饋的力感測模組，該彈性件為由該框架向內延伸的凸出件。
12. 如請求項10所述之提供振動回饋的力感測模組，該框架還包括一延伸片，該延伸片由該框架向內延伸且位置鄰近該彈性件，該延伸片承載著該磁石組與該線圈組其中一個，該磁石組與該線圈組的另外一個設置該基板，該磁石組的位置對應著該霍爾元件。
13. 如請求項10所述之提供振動回饋的力感測模組，該框架還包括一搭接片，該搭接片固定於該框架且向框內延伸鄰近該彈性件，該搭接片承載 著該磁石組與該線圈組其中一個，該磁石組與該線圈組的另外一個設置該基板，該磁石組的位置對應著該霍爾元件。
14. 如請求項13所述之提供振動回饋的力感測模組，該搭接片為一導磁金屬，且該磁石組設置於該搭接片，該線圈組設置於該基板。
15. 如請求項8所述之提供振動回饋的力感測模組，該緩衝間隔件為具有彈性的軟墊。

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