TWM652101U

TWM652101U - 提供振動回饋裝置

Info

Publication number: TWM652101U
Application number: TW112208158U
Authority: TW
Inventors: 劉錦松; 房子光; 簡孝名; 蔡新德
Original assignee: 台睿精工股份有限公司
Filing date: 2023-08-02
Publication date: 2024-03-01

Abstract

本創作提供一種提供振動回饋裝置，一基板、一框架及數個位移恢復裝置；各該位移恢復裝置的其中一端連接該框架，另一端連該基板；該基板的其中一面為使用者操作面，另一面包含至少一個驅動線圈、至少一個感應線圈、一控制器以及一驅動器；該框架還包含對應該驅動線圈的一第一磁鐵組及對應該感應線圈的一第二磁鐵組；藉由該控制器處理該感應線圈所得的訊號以驅動該提供振動回饋裝置而達到可靠的振動抑制效果。

Description

提供振動回饋裝置

本創作有關於一種振動控制的結構，尤指一種提供振動回饋裝置。

平板電腦、觸控板….等電子產品配置觸覺回饋的功能逐漸普及，例如常見之觸覺回饋產生方式為由控制器提供預設的驅動波形，由驅動器驅動振動產生部件。通常該驅動波形包含了激發階段-產生振動以致觸覺回饋以及煞停階段-促使振動停止產生俐落的觸感。

而製品之材質其有限的尺寸精確度、性質一致性及對操作環境、時間的穩定性以致製品特性變異；或是因操作者條件-例如手在觸控板施加力度或接觸面積大小-耦合至製品也可能使製品特性表現改變。若製品特性改變下但仍搭配固定之預設驅動可能使前述觸感-即在振動狀況下-偏離預期目標。

有鑑於上述問題，本創作的主要目的在於提供一種提供振動回饋裝置，藉由形成閉迴路式驅動器架構，減少振動狀況下偏離預期目標困擾。

為了達成前述的目的，本創作提供一種提供振動回饋裝置，包括一基板，該基板具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面為一使用者操作面，該第二表面則包含至少一個驅動線圈、至少一個感應線圈、一控制器以及一驅動器，該控制器電性連接該使用者操作面、該至少一個感應線圈、該驅動器以及該至少一個驅動線圈，該至少一個驅動線圈與該至少一個感應線圈係相互間隔設置；一框架，該框架相對應該基板的該第二表面設置，且該框架對應該第二表面包含對應該至少一個驅動線圈的一第一磁鐵組及對應該至少一個感應線圈的一第二磁鐵組；以及至少三個位移恢復裝置，各該位移恢復裝置的其中一端連接該框架，而各該位移恢復裝置的另一端連接該基板。

在一些實施例中，該基板為一觸控板、一平面鍵盤或是一平板電腦的一觸控螢幕。

在一些實施例中，該框架還可被固定在具有更大體積及重量的一外部裝置。

在一些實施例中，該至少一個驅動線圈藉由繞製方式及設置對應於該框架上的該第一磁鐵組適當的位置，經由對該至少一個驅動線圈施加電流可產生該至少一個驅動線圈相對於對應的該第一磁鐵組的一驅動力；該驅動線圈纏繞的一軸(或稱z軸)垂直於該基板的該第二表面，而與該至少一個驅動線圈作用者為磁場(B-field)垂直於該基板的該第二表面的一分量，該驅動力平行於該基板的該第二表面的一展延方向(或稱Y軸)。

在一些實施例中，該至少一個感應線圈藉由繞製方式及設置對應於該框架上的該第二磁鐵組適當的位置，可以獲得與該基板相對於該框架的一運動速度成正比的一感應電壓；該至少一個感應線圈纏繞的一軸(z軸)垂直於該基板的該第二表面，而與該至少一個感應線圈作用者為磁場(B-field)垂直於該基板的該第二表面的一分量，該感應電壓反應相對該運動速度的該第二表面的該展延方向(或稱Y軸)分量。

在一些實施例中，各該位移恢復裝置為一懸臂樑，該懸臂樑的一延伸方向(或稱X軸)平行於該基板的該第二表面的該展延方向並與該驅動力的一方向(Y軸)垂直。

在一些實施例中，該使用者操作面可以使用電容式檢測感知器、壓力感知器、霍爾感知器或是阻抗感知器，其經配置而為一觸發訊號單元，提供該控制器接收的一觸發訊號。

圖4a係為本創作提供振動回饋裝置的結構方塊示意圖。圖5a係為本創作提供振動回饋裝置的部分側視示意圖。圖5b係為本創作提供振動回饋裝置相對於使用操作面的一表面的平面示意圖。圖5c係為本創作提供振動回饋裝置的分解示意圖。

請參考圖4a、圖5a、圖5b及圖5c，本創作的提供振動回饋裝置100包括一基板1、一框架2以及至少三個位移恢復裝置3。在本創作的實施例中，以四個位移恢復裝置為圖例說明，但並不以此為限。

基板1具有一第一表面11以及一第二表面12。而第一表面11可為一使用者操作面。第二表面12則包含至少一個驅動線圈4、至少一個感應線圈5、一控制器6以及一驅動器7。控制器6電性連接使用者操作面的第一表面11、至少一個感應線圈5、驅動器7以及至少一個驅動線圈4。在一些實施例中，第一表面11的使用者操作面可以使用電容式檢測感知器、壓力感知器、霍爾感知器或是阻抗感知器，其經配置而為一觸發訊號單元(即第一表面11)，提供控制器6接收的一觸發訊號。

在一些實施例中，基板1可為觸控板、平面鍵盤、平板電腦的觸控螢幕等其中一種，其中一面(即第一表面11的使用者操作面)可接收手指於其上之位置及對其施加之壓力，且基板1可測得位置及壓力。當基板1需要對操作產生回應，基板1的振動可以做為觸覺回饋。

框架2相對應基板1的第二表面12設置。框架2對應第二表面12包含對應至少一個驅動線圈4的一第一磁鐵組8及對應至少一個感應線圈5的一第二磁鐵組9。在一些實施例中，至少一個驅動線圈4與至少一個感應線圈5係相互間隔設置。

各位移恢復裝置3的其中一端(第一端31)連接框架2，而各位移恢復裝置3的另一端(第二端32)連接基板1。

在一些實施例中，框架2可被固定在具有更大體積及重量的一外部裝置，故可視為近似固定。而框架2透過位移恢復裝置3而與基板1連接，基板1可相對框架2運動(含振動)且藉由位移恢復裝置3在無受力時回復至其自然位置。

在一些實施例中，至少一個驅動線圈4藉由繞製方式及設置對應於框架2上的第一磁鐵組8適當的位置，即設置在框架2上的一延伸板21處，經由對至少一個驅動線圈4施加電流可產生至少一個驅動線圈4相對於對應的第一磁鐵組8的一驅動力；而驅動線圈4纏繞的一軸(或稱Z軸)垂直於基板1的第二表面12，而與至少一個驅動線圈4作用者為磁場(B-field)係垂直於基板1的第二表面12的一分量，所述的驅動力平行於基板1的第二表面12的一展延方向(或稱Y軸)。

類似地，在一些實施例中，至少一個感應線圈5藉由繞製方式及設置對應於框架2上的第二磁鐵組9適當的位置，即設置在框架2上的一延伸板22處，可以獲得與基板1相對於框架2的一運動速度成正比的一感應電壓；至少一個感應線圈5纏繞的一軸(Z軸)垂直於基板1的該第二表面12，而與至少一個感應線圈5作用者為磁場(B-field)係垂直於基板1的第二表面12的一分量，所述的感應電壓反應相對所述運動速度的第二表面12的展延方向(或稱Y軸)分量。

在一些實施例中，各位移恢復裝置3可為一懸臂樑。懸臂樑的一延伸方向(或稱X軸)平行於基板1的第二表面12的展延方向並與所述驅動力的一方向(Y軸)垂直。而呈懸臂樑的各位移恢復裝置3的第二端32面對基板1的一表面與基板1連接，藉此以達到懸臂樑的振動緩衝效果。在另一些實施例中，懸臂樑至少包含寬度較窄的一頸段33。藉由不同的寬度設計，使為懸臂樑的位移恢復裝置3可以獲得更佳的緩衝振動回復效率。

圖4b係為本創作提供振動回饋控制方法的流程示意圖。請參考圖4b，並配合參考圖4b、圖5a、圖5b及圖5c，本創作的提供振動回饋裝置100的提供振動回饋控制方法S100，其步驟包括：藉由該控制器接收來自該觸發訊號單元的該觸發訊號，處於一接收觸發訊號狀態(步驟S110)；當該控制器接收到該觸發訊號後，進入一閉迴路控制狀態(步驟S120)；確認該控制器是否輸出預設的一激發訊號，若是者，則進行下一步驟，若否者，則回到上一步驟(步驟S130)；該控制器執行完成輸出預設的該激發訊號；該控制器讀取回饋控制用的一感應電壓(步驟S140)；該感應電壓乘上一適當比例(步驟S150)；該控制器輸出一驅動訊號控制一驅動線圈(步驟S160)；確認該控制器輸出該驅動訊號是否在一控制時間內完成，若是者，則結束，若否者，則回到該控制器讀取回饋控制用的該感應電壓的步驟(步驟S170)。

在前述的步驟S110中，控制器6至少預先設定一組激發訊號做為驅動訊號。在一些實施例中，控制器6亦可接收與其連接之感應線圈5之感應電壓，將此感應電壓轉換為一回饋訊號使成為驅動訊號，所述的回饋訊號可以做為抑制基板1相對於框架2的運動(或振動)之用。意即，控制器6可以切換激發訊號、回饋訊號之輸出以及終止輸出。

在前述提供振動回饋裝置100的提供振動回饋控制方法S100中，控制器6可設置為服務器，接收觸發訊號單元的觸發訊號，當接收到觸發訊號後則開始依圖4b而執行控制流程，完成後回到等待觸發訊號單元之觸發訊號。而控制器6在電源啟動後，會停留在所述的接收觸發訊號狀態。

在步驟S110中的接收觸發訊號狀態下，直到觸發訊號為真，控制器6會執行完成預設之激發訊號後，進入閉迴路控制狀態。而在步驟S120中的閉迴路控制狀態下，讀取回饋控制用的感應電壓乘上一適當比例，輸出驅動訊號控制驅動線圈4，直到所述的控制時間完成，回到接收觸發訊號狀態。

圖1a到圖1c係為本創作提供振動回饋控制方法的第一實施例電壓對時間的波形示意圖，其中，縱軸表示感應電壓，橫軸表示時間。在圖1a中，依製品特性設計較佳激發訊號驅動時，實線波形表示預設的激發訊號，虛線波形表示感應線圈5的感應電壓。在圖1b中，製品特性頻率上升2%時，仍採圖1a的激發訊號，此時可見驅動停止後，仍存在明顯感應電壓，即基板1相對於框架2有殘餘振動。在圖1c中，製品特性頻率下降2%時，仍採圖1a的激發訊號，可見驅動停止後，仍存在明顯感應電壓，即基板1相對於框架2有殘餘振動。請參考圖1a到圖1c，本創作的第一實施例係在僅使用預設之激發訊號驅動時，可以設計出依特定製品特性之激發訊號，使得在產生振動後又能立即抑制振動；但是當例如製品的特徵頻率偏移 2% 時，同一激發訊號即無法有效地抑制振動而留下殘餘振動。以此例特徵頻率偏移 2%而言，若材料尺寸有 1.4% 誤差即可達到，例如材料尺寸為 0.8mm 時偏移0.01mm 即是。

圖2a到圖2c係為本創作提供振動回饋控制方法的第二實施例電壓對時間的波形示意圖，其中，縱軸表示感應電壓，橫軸表示時間。在圖2a中，依製品特性設計較佳激發訊號驅動，搭配閉迴路驅動，實線波形表示預設的激發訊號，虛線波形表示感應線圈5的感應電壓，箭頭表示換以閉迴路驅動。在圖2b中，製品特性頻率上升10%時，仍採圖2a的設定，可見驅動停止後，基板1相對於框架2的殘餘振動仍被抑制。在圖2c中，製品特性頻率上升10%時，仍採圖2a的設定，可見驅動停止後，基板1相對於框架2的殘餘振動仍被抑制。請參考圖2a到圖2c，本創作的第二實施例係在使用預設之激發訊號驅動後，於適當時機將回饋訊號做為驅動，則在不同製品特性下，例如 2%皆能有效地抑制振動，甚至可容忍達 10% 特徵頻率偏移。在此實施例的作法是將感應電壓乘上一適當比例做為回饋訊號驅動之用，此時所述的驅動力效果為正比於相對運動速度但方向與相對運動方向相反之阻尼力。

圖3a到圖3c係為本創作提供振動回饋控制方法的第三實施例電壓對時間的波形示意圖，其中，縱軸表示感應電壓，橫軸表示時間。在圖3a中，依製品特性設計較佳激發訊號驅動，搭配閉迴路驅動，實線波形表示預設的激發訊號，虛線波形表示感應線圈5的感應電壓，箭頭表示換以閉迴路驅動。在圖3b中，製品特性頻率上升10%時，仍採圖3a的設定，可見驅動停止後，基板1相對於框架2的殘餘振動仍被抑制。在圖3c中，製品特性頻率上升10%時，仍採圖3a的設定，可見驅動停止後，基板1相對於框架2的殘餘振動仍被抑制。

綜上所述，本創作所揭露的提供振動回饋裝置100及其控制方法，其中提供振動回饋裝置100包括基板1、框架2及數個位移恢復裝置3；位移恢復裝置的其中一端連接框架2，另一端連基板1；基板1的其中一面為使用者操作面，另一面包含至少一個驅動線圈4、至少一個感應線圈5、控制器6及驅動器7；框架2還包含對應驅動線圈4的第一磁鐵組8及對應感應線圈5的第二磁鐵組9；藉由控制器6處理感應線圈5所得的訊號以驅動提供振動回饋裝置100達到可靠的振動抑制效果。

100:提供振動回饋裝置

1:基板

11:第一表面

12:第二表面

2:框架

21:延伸板

22:延伸板

3:位移恢復裝置

31:第一端

32:第二端

33:頸段

4:驅動線圈

5:感應線圈

6:控制器

7:驅動器

8:第一磁鐵組

9:第二磁鐵組

S100:提供振動回饋控制方法

S110-S150:步驟

X:軸

Y:軸

Z:軸

。圖1a到圖1c係為本創作提供振動回饋控制方法的第一實施例電壓對時間的波形示意圖。圖2a到圖2c係為本創作提供振動回饋控制方法的第二實施例電壓對時間的波形示意圖。圖3a到圖3c係為本創作提供振動回饋控制方法的第三實施例電壓對時間的波形示意圖。圖4a係為本創作提供振動回饋裝置的結構方塊示意圖。圖4b係為本創作提供振動回饋控制方法的流程示意圖。圖5a係為本創作提供振動回饋裝置的部分側視示意圖。圖5b係為本創作提供振動回饋裝置相對於使用操作面的一表面的平面示意圖。圖5c係為本創作提供振動回饋裝置的部分分解示意圖。