触觉控制器及其系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型论述了触觉控制器及其系统。在一示例中，触觉控制器可包括一种具有可配置的输出阻抗的有源终端驱动器。该有源终端驱动器可被配置为对触觉传感器进行驱动并对该触觉传感器的反电动势EMF进行处理，以提供所述触觉传感器的动作反馈。在一示例中，触觉控制器可包括处理器，该处理器为有源终端驱动器提供指令信号并使用触觉传感器的动作反馈来确定该触觉设备的谐振频率。
【专利说明】触觉控制器及其系统
【技术领域】
[0001]除其他之外，本申请论述了用于传感器驱动器的装置和方法，特别是用于谐振触觉设备的改进控制的方法和装置。
【背景技术】
[0002]除其他之外，触觉再现指的是，例如在手指触摸显示器时能够提供相应的触觉的技术。触觉可通过与该显示器或是该显示器一部分相关联的某种物理效应提示的控制而产生。
[0003]触觉再现能够为电子人机交互提供物理反馈。消费类电子产品中的触觉响应可提高用户体验。例如，对显示器按钮的物理触觉响应可以为用户提供显示器的按钮被激活的保证，而不需要视觉指示或听到激活态的音频指示。
实用新型内容
[0004]除其他情况之外，本实用新型论述了用于控制触觉传感器的装置和方法。在一个示例中，触觉控制器可包括具有可配置的输出阻抗的有源终端驱动器。该有源终端驱动器可被配置为驱动触觉传感器并处理触觉传感器的反电动势(EMF)以提供触觉传感器的动作反馈。在一个示例中，触觉控制器可包括处理器，其为有源终端驱动器提供指令信号并使用触觉传感器的动作反馈来确定触觉设备的谐振频率。
[0005]本申请提供了 一种触觉控制器，包括:有源终端驱动器，其具有可配置的输出阻抗，所述有源终端驱动器可被配置为对触觉传感器进行驱动并对该触觉传感器的反电动势EMF进行处理，以提供所述触觉传感器的动作反馈；以及处理器，其为所述有源终端驱动器提供指令信号并使用所述触觉传感器的所述动作反馈来确定所述触觉设备的谐振频率。
[0006]本申请进一步提供了一种系统，包括:谐振触觉传感器；以及触觉控制器，其被配置为连接到所述谐振触觉传感器上，所述触觉控制器包括:有源终端驱动器，其被配置为对触觉传感器进行驱动并对反电动势EMF进行处理，以提供所述触觉传感器的动作反馈；以及处理器，其为所述有源终端驱动器提供指令信号并使用所述触觉传感器的所述动作反馈来确定所述触觉设备的谐振频率。
[0007]本概要旨在提供本实用新型主题的总体概述，而非提供本实用新型排他性或穷尽性说明。【具体实施方式】中将提供有关本专利申请的进一步信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]在附图(其不一定按比例绘制)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示同类部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体上示出了本申请中所论述的各个实施例。
[0009]图1大体示出了包括处理器、有源终端驱动器和谐振触觉传感器的示例性触觉控制器；[0010]图2大体示出了示例性的有源终端驱动器；以及
[0011]图3大体示出了包括负阻抗变换器的示例实施方式的示例性有源终端驱动器102。
【具体实施方式】
[0012]发明人已经认识到用于提供谐振触觉设备的改进控制的装置和方法。图1大体上示出了示例性的触觉控制器100，其包括处理器101、有源终端驱动器102和谐振触觉传感器(resonant haptic transducer) 103。在某些不例中，处理器101可为电子器件的一部分，该电子器件包括但不限于计算机或移动电子器件。处理器101可接收用户输入或应用输出并可为有源终端驱动器102提供指令信号以驱动谐振触觉传感器103。有源终端驱动器102可响应指令信号并提供驱动信号以使谐振触觉传感器103加速、减速或保持被命令的动作。在某些示例中，有源终端驱动器102可包括放大器和第二有源器件，该第二有源器件可被配置为提供有源终端驱动器102的预设的输出阻抗。在某些示例中，谐振触觉传感器103可包括偏心旋转质量或线性谐振致动器。
[0013]图2大体上示出了示例性的有源终端驱动器102。在某些示例中，有源终端驱动器102可包括放大器204和负阻抗变换器205。在某些示例中，放大器可接收来自处理器(未示出)的指令信号(Vin)并可为触觉传感器203提供驱动信号(VOTT)。在一些示例中，增益电阻器(Rmn)和反馈电阻器(Rfb)可被匹配以为触觉传感器203提供适当的振幅信号。在一些示例中，处理器可为负阻抗变换器205提供阻抗指令，以调节有源终端驱动器102的输出阻抗。在某些示例中，调节有源终端驱动器输出的阻抗可改善处理器确定触觉传感器203的谐振频率的能力。在一些示例中，调节有源终端驱动器输出的阻抗可提供对触觉传感器203的额外制动控制。
[0014]就确定触觉传感器203的谐振频率而言，如果已知触觉传感器203的实际谐振频率，则可保持触觉传感器203的谐振频率更为稳健而有效的控制。在大多数情况下，触觉传感器203的标称谐振频率是已知的。但是，环境条件(例如，温度和湿度)可影响触觉传感器203的谐振频率。处理器可执行对触觉传感器203进行驱动的方法，例如，以标称谐振频率或接近标称谐振频率来驱动触觉传感器203，进而对触觉传感器203的动作进行监控以确定实际的谐振频率。在某些示例中，触觉传感器203的反电动势(EMF)可被监控。在某些示例中，负阻抗变换器205可对触觉传感器203的反EMF进行滤波并放大，以提供对触觉传感器203谐振频率的更为稳健的测量乃至更为准确的确定。在一示例中，处理器可以标称频率驱动触觉传感器203，该处理器或有源终端驱动器102可进而对触觉传感器203的产生动作的经放大的反EMF的最大峰值和最小峰值(例如，使用峰值检测器)进行测量。经放大的反EMF的最大峰值和最小峰值进而可用于确定触觉传感器203谐振频率的周期。在一些示例中，最大峰值和最小峰值之间的定时可用于确定谐振频率。在一些示例中，最大峰值和最小峰值可为零交叉检测器提供门限零交叉值以确定谐振频率的周期。在一些示例中，零交叉值可为约在最大峰值和最小峰值之间的中间值。在一些示例中，与触觉传感器的反EMF的两个连续零交叉检测相关的定时信息可提供触觉传感器谐振频率的周期的指示。
[0015]就提供额外的制动控制而言，在某些示例中，处理器可为负阻抗变换器205提供指令(例如，数字指令)以改变有源终端驱动器输出的阻抗，进而允许触觉传感器203更快地减速。在某些示例中，负阻抗变换器可提供电流反馈(Ifb)以通过触觉传感器203协助校准或配置有源终端驱动器102的操作。
[0016]图3大体上示出了示例性的有源终端驱动器102，其包括用于驱动触觉传感器303的负阻抗变换器205的示例性实施。在某些示例中，有源终端驱动器102包括功率放大器304、增益电阻器(Rmn)和反馈电阻器(Rfb)。功率放大器304可连接至负阻抗变换器205上。负阻抗变换器205可包括两组可编程电流源，基于PMOS的电流源307和基于NMOS的电流源308。基于NMOS的电流源308详细示出且可包括数个晶体管(Ptl,P1,…，Pn)和相应的开
关(S1, S2,..., SnXS1, S2,..., §n)以对由基于NMOS的电流源308提供的电流进行调
节。在某些示例中，可使用触觉系统的处理器对开关(S1, S2,..., SnXS1, S2,…，SJ进行控制，以将有源终端驱动器102调谐至驱动触觉传感器303、放大驱动触觉传感器303的反EMF来确定谐振频率，或对触觉传感器303的动作进行制动。
[0017]附加注释
[0018]在示例I中，一种触觉控制器可包括:有源终端驱动器，其具有可配置的输出阻抗，该有源终端驱动器可被配置为对触觉传感器进行驱动并对该触觉传感器的反电动势(EMF)进行处理，以提供触觉传感器的动作反馈；以及处理器，其为有源终端驱动器提供指令信号并使用触觉传感器的动作反馈来确定触觉设备的谐振频率。
[0019]在示例2中，示例I的有源终端驱动器可选地包括被配置为提供可配置的输出阻抗的有源元件。
[0020]在示例3中，示例I至2中任何一个或多个示例的有源元件可选地包括负阻抗变换器。
`[0021]在示例4中，示例I至3中任何一个或多个示例的负阻抗变换器可选地被配置为提供经放大的电压，经放大的电压表示所述反EMF。
[0022]在示例5中，示例I至4中任何一个或多个示例的负阻抗变换器可选地被配置为从所述处理器接收数字输出，并基于所述数字输出来提供负阻抗。
[0023]在示例6中，示例I至5中任何一个或多个示例的处理器可选地被配置为使用负反馈变换器来调节触觉传感器的制动速率。
[0024]在示例7中，示例I至6中任何一个或多个示例的触觉控制器可选地包括:峰值检测器，其被配置为检测反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一个峰值；以及零交叉检测器，其被配置为向所述处理器提供定时信息，所述定时信息与所述反EMF大约穿过所述反EMF的所述最小峰值和所述最大峰值之间的中间值的电压值有关。
[0025]在示例8中，一种操作触觉传感器控制器的方法，可包括:在有源终端驱动器处接收来自处理器的指令信号，使用有源终端驱动器和指令信号来驱动触觉传感器，使用所述有源终端驱动器来对触觉传感器的反EMF进行处理以提供触觉传感器的动作反馈，以及使用触觉传感器的动作反馈来确定所述触觉传感器的谐振频率。
[0026]在示例9中，示例I至8中任何一个或多个示例的对所述反EMF进行处理可选地包括使用负阻抗变换器来对所述触觉传感器的反EMF进行放大，以提供动作反馈。
[0027]在示例10中，示例I至9中任何一个或多个示例的方法可选地包括使用负阻抗变换器对触觉传感器的谐振运动进行制动。[0028]在示例11中，示例I至10中任何一个或多个示例的对谐振运动进行制动可选地包括:在负阻抗变换器处接收来自处理器的阻抗信息，并使用阻抗信息来调节负阻抗变换器的负阻抗。
[0029]在示例12中，示例I至11中任何一个或多个示例的阻抗信息可选地包括数字阻
抗信息。
[0030]在示例13中，示例I至12中任何一个或多个示例的确定谐振频率可选地包括使用触觉传感器的动作反馈来对谐振频率的周期进行检测。
[0031]在示例14中，示例I至13中任何一个或多个示例的对周期进行检测可选地包括:将有源终端驱动器的输出进行驱动至预设值，并使用零交叉检测器来检测反EMF的两个连续零交叉。
[0032]在示例15中，示例I至14中任何一个或多个示例的检测周期可选地包括:使用峰值检测器来检测反EMF的最大峰值，使用该峰值检测器来检测反EMF的最小峰值，并使用零交叉检测器来检测最小峰值和最大峰值之间的中间值的反EMF的两个连续交叉点。
[0033]在示例16中，一种系统可包括谐振触觉传感器和被配置为连接到该谐振触觉传感器上的触觉控制器。触觉控制器可包括:有源终端驱动器，其被配置为对触觉传感器进行驱动并对反电动势(EMF)进行处理以提供触觉传感器的动作反馈；以及处理器，其为有源终端驱动器提供指令信号并使用触觉传感器的动作反馈来确定触觉设备的谐振频率。
[0034]在示例17中，示例I至16中任何一个或多个示例的有源终端驱动器可选地包括负阻抗变换器。
[0035]在示例18中，示例I至17中任何一个或多个示例的负阻抗变换器可选地被配置为提供经放大的电压，经放大的电压表示反EMF。
[0036]在示例19中，示例I至18中任何一个或多个示例的负阻抗变换器可选地被配置为从处理器接收数字输出并根据该数字输出来提供负阻抗。
[0037]在示例20中，示例I至19中任何一个或多个示例的处理器可选地被配置为使用负反馈变换器来调节触觉传感器的制动速率。
[0038]在示例21中，示例I至20中任何一个或多个示例的触觉控制器可选地包括:峰值检测器，其被配置为检测反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一个峰值；以及零交叉检测器，其被配置为向所述处理器提供定时信息，所述定时信息与所述反EMF大约穿过所述反EMF的所述最小峰值和所述最大峰值之间的中间值的电压值有关。
[0039]示例22可包括以下主题，或可选地与示例I至21中任何一个或多个示例的任何部分或任何部分的组合相结合以包括以下主题:可包括用于执行示例I至21的功能中任何一种或多种功能的方案，或包括指令的机器可读介质，该指令当由机器执行时，可使机器执行示例I至21的功能中任何一种或多种功能。
[0040]上述【具体实施方式】包括对附图的参考，该附图构成【具体实施方式】的一部分。附图以举例说明的方式示出能够实施本实用新型的具体实施例。这些实施例在本文中也被称作“示例”。本申请所涉及到的所有出版物、专利以及专利文件全部以引用的方式并入本实用新型，尽管它们是分别加以参考的。如果本申请与参考文件之间存在使用差别，则参考文件的使用应视为本申请使用的补充；若二者之间存在不可调和的差异，则以本申请的使用为准。[0041]在本申请中，与专利申请通常使用的一样，术语“一”或“某一”表示包括一个或两个以上，不同于“至少一个”或“一个或多个”的其它例子或用法。在本申请中，除非另外指明，否则使用术语“或”指无排他性的或者是，“A或B”包括:“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附的权利要求中，术语“包含”和“在其中”等同于各个术语“包括”和“其中”的通俗英语而使用。而且，在下述权利要求中，术语“包含”和“包括”是开放性的，即，包括除了权利要求中这样的术语之后所列出的那些要素以外的要素的系统、装置、物品或步骤，依然视为落在该项权利要求的范围之内。此外，在下述权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标识，并非对其对象有数量要求。
[0042]以上实施方式旨在解释说明而非限制。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以相互结合使用。而且，在上述【具体实施方式】中，各种特征可组合在一起以简化本实用新型。这不应理解为未要求的公开特征对任何权利要求来说是必不可少的。相反，创造性的主题可在于少于特定公开实施例的所有特征。因而，下述的权利要求以每个权利要求作为单独实施例的方式并入【具体实施方式】中。本实用新型的范围应当参照所附的权利要求以及与这些权利要求的所属等同的整个范围来确定。
【权利要求】
1.一种触觉控制器，其特征在于，包括: 有源终端驱动器，其具有可配置的输出阻抗，所述有源终端驱动器可被配置为对触觉传感器进行驱动并对该触觉传感器的反电动势EMF进行处理，以提供所述触觉传感器的动作反馈；以及 处理器，其为所述有源终端驱动器提供指令信号并使用所述触觉传感器的所述动作反馈来确定所述触觉设备的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的触觉控制器，其中，所述有源终端驱动器包括被配置为提供所述可配置的输出阻抗的有源元件。
3.根据权利要求2所述的触觉控制器，其中，所述有源元件包括负阻抗变换器。
4.根据权利要求3所述的触觉控制器，其中，所述负阻抗变换器被配置为提供经放大的电压，经放大的电压表示所述反EMF。
5.根据权利要求4所述的触觉控制器，其中，所述负阻抗变换器被配置为从所述处理器接收数字输出，并基于所述数字输出来提供负阻抗。
6.根据权利要求1所述的触觉控制器，其中，所述处理器被配置为使用所述负反馈变换器来调节所述触觉传感器的制动速率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的触觉控制器，包括: 峰值检测器，其被配置为检测所述反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一个峰值；以及` 零交叉检测器，其被配置为向所述处理器提供定时信息，所述定时信息与所述反EMF大约穿过所述反EMF的所述最小峰值和所述最大峰值之间的中间值的电压值有关。
8.—种触觉控制器系统，其特征在于，包括: 谐振触觉传感器；以及 触觉控制器，其被配置为连接到所述谐振触觉传感器上，所述触觉控制器包括: 有源终端驱动器，其被配置为对触觉传感器进行驱动并对反电动势EMF进行处理，以提供所述触觉传感器的动作反馈；以及 处理器，其为所述有源终端驱动器提供指令信号并使用所述触觉传感器的所述动作反馈来确定所述触觉设备的谐振频率。
9.根据权利要求8所述的触觉控制器系统，其中，所述有源终端驱动器包括负阻抗变换器。
10.根据权利要求9所述的触觉控制器系统，其中，所述负阻抗变换器被配置为提供经放大的电压，经放大的电压表示所述反EMF。
11.根据权利要求9所述的触觉控制器系统，其中，所述负阻抗变换器被配置为从所述处理器接收数字输出，并基于所述数字输出来提供负阻抗。
12.根据权利要求8所述的触觉控制器系统，其中，所述处理器被配置为使用所述负反馈变换器来调节所述触觉传感器的制动速率。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的触觉控制器系统，包括: 峰值检测器，其被配置为检测所述反EMF的最小峰值或最大峰值的至少一个峰值；以及 零交叉检测器，其被配置为向所述处理器提供定时信息，所述定时信息与所述反EMF大约穿过所述反EMF的所`述最小峰值和所述最大峰值之间的中间值的电压值有关。
【文档编号】G06F3/01GK203630716SQ201320603071
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】菲利普·J·克劳利, 马吉德·树世塔日安 申请人:快捷半导体(苏州)有限公司, 快捷半导体公司