一种汽车触控装置及其触摸振动装置的制作方法

1.本发明涉及触控技术领域，特别是涉及一种汽车触控装置及其触摸振动装置。


背景技术：

2.用户在操控汽车等设备时，经常需要通过操作一些开关按键来实现自己想要的功能。近些年，触摸类的开关按键得到了广泛的应用，与传统的机械式按键不同的是，触摸类开关按键在用户触摸到开关表面时，需要给用户一个反馈，以告知用户该功能已被触发。
3.这种反馈一般分为被动反馈和主动反馈，振动反馈属于主动反馈的一种。即，当用户在触摸开关的表面信标处施加一定的力时，触摸开关表面会产生相应的振动以告知用户该功能已被触发。
4.振动实现的执行机构有多种，目前比较流行的是erm(eccentric rotor motors，偏心转子电机)和lra(linear resonant actuator，线性谐振执行器)。erm是最早发展起来的振动反馈执行机构，需要电机加速偏心轮到一定速度才能产生振动，而这不是瞬时的，因此erm往往对于触觉的反馈不能很及时，并且常常会发出隆隆的噪声。lra则是一种比erm效能更高的方案，可以提供更大的加速度，从而能够更快速地提供触觉振动反馈，且lra整体尺寸比erm更小，功耗低。但是，lra的成本高昂。
5.综上所述，如何有效地实现触摸的振动反馈，降低成本，保障响应速度，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种汽车触控装置及其触摸振动装置，以有效地实现触摸的振动反馈，降低成本，保障响应速度，。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
8.一种触摸振动装置，包括：
9.壳体，横梁，第一螺线管，第一驱动电路；
10.第一端与所述壳体固定连接，第二端与所述横梁固定连接的第一弹性导体，并且当所述横梁受到按压时，所述第一弹性导体发生形变；
11.固定在所述壳体上，并与所述第一弹性导体形成电容的第二导体；
12.用于检测所述第一弹性导体与所述第二导体形成的电容的电容值的第一检测电路；
13.与所述第一检测电路连接的控制器，用于当接收的所述第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则时，通过所述第一驱动电路控制所述第一螺线管的工作状态，以使所述第一螺线管通过吸合所述第一弹性导体，使所述第一弹性导体和所述横梁产生振动。
14.优选的，所述第一弹性导体为片状的第一弹性导体；
15.所述第一弹性导体的第一端嵌入至所述壳体当中，所述第一弹性导体的第二端的
顶面与所述横梁的底面固定连接。
16.优选的，所述第一弹性导体为第一金属弹片。
17.优选的，所述第二导体为金属铜片，当所述第一弹性导体未发生形变时，所述第二导体位于所述第一弹性导体的上方且与所述第一弹性导体平行；
18.所述第一螺线管固定在所述壳体上，且所述第一螺线管设置在所述第一弹性导体的下方。
19.优选的，所述第一驱动电路包括：
20.与所述第一螺线管连接，用于为所述第一螺线管供电的前级驱动电路；
21.与所述第一螺线管串联的第一开关管，且所述第一开关管的控制端与所述控制器连接；
22.相应的，所述控制器具体用于：
23.当接收的所述第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则时，通过向所述第一开关管发送的pwm脉冲控制所述第一螺线管的工作状态，以使所述第一螺线管通过吸合所述第一弹性导体，使所述第一弹性导体和所述横梁产生振动。
24.优选的，所述前级驱动电路包括：
25.与第一电源连接，用于提供电能输入的供电输入电路；
26.与所述供电输入电路连接，用于进行升压的升压电路。
27.优选的，所述供电输入电路包括：
28.第一端分别与所述第一电源正极以及第一二极管的阳极连接，第二端接地的第一电容；
29.阴极与第二开关管的第一端连接的所述第一二极管；
30.控制端与所述控制器连接，第二端作为所述供电输入电路的输出端的所述第二开关管；
31.所述升压电路包括：
32.第一端与所述第二开关管的第二端连接，第二端分别与第二二极管的阳极以及第三开关管的第一端连接的第一电感；
33.第二端接地，控制端与所述控制器连接的所述第三开关管；
34.阴极与第二电容的第一端连接的所述第二二极管；
35.第二端接地的所述第二电容；
36.并且，所述第一螺线管与所述第一开关管串联之后构成的负载与所述第二电容并联。
37.优选的，还包括：
38.用于检测所述第二电容的电压值的电压检测电路；
39.所述控制器还用于：当所述第二电容的电压值小于预设的电压阈值时，通过对所述第二开关管和所述第三开关管的控制，对所述第二电容进行充电；当所述第二电容的电压值大于等于所述电压阈值时，控制所述第二开关管和所述第三开关管均关断。
40.优选的，还包括：
41.第二螺线管；
42.第二驱动电路；
43.第一端与所述壳体固定连接，第二端与所述横梁固定连接的第三弹性导体，并且当所述横梁受到按压时，所述第三弹性导体发生形变；
44.固定在所述壳体上，并与所述第三弹性导体形成电容的第四导体；
45.用于检测所述第三弹性导体与所述第四导体形成的电容的电容值的第二检测电路；
46.所述控制器，还用于：当接收的所述第二检测电路检测的电容值满足预设的第二电容规则时，通过所述第二驱动电路控制所述第二螺线管的工作状态，以使所述第二螺线管通过吸合所述第三弹性导体，使所述第三弹性导体和所述横梁产生振动；
47.并且，所述第一弹性导体和所述第三弹性导体对称设置在所述横梁的左右两端。
48.一种汽车触控装置，包括上述任一项所述的触摸振动装置。
49.应用本发明实施例所提供的技术方案，基于螺线管实现振动反馈，成本较低，且具有快速的响应速度，此外功耗也较低。具体的，本申请设置了壳体，横梁，第一弹性导体的第一端与壳体固定连接，第一弹性导体的第二端与横梁固定连接，因此，当用户按压横梁时，可以使得第一弹性导体发生形变。而第二导体固定在壳体上，并与第一弹性导体形成电容，第一检测电路可以检测第一弹性导体与第二导体形成的电容的电容值，因此，控制器基于第一检测电路检测的电容值，可以得知用户是否按压了横梁。如果第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则，说明是用户按压了横梁，导致第一弹性导体与第二导体形成的电容的电容值发生了变化，控制器便会通过第一驱动电路控制第一螺线管的工作状态，进而使得第一螺线管通过吸合第一弹性导体，使第一弹性导体和横梁产生振动。可以看出，本申请的方案实现了触摸振动，并且由于本申请的方案是基于第一螺线管实现的，使得方案的成本较低，且具有快速的响应速度，此外，第一螺线管的功耗也较低。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为本发明中一种触摸振动装置的结构示意图；
52.图2为本发明中一种驱动电路的结构示意图；
53.图3为一种具体实施方式中的第一弹性导体发生形变的示意图；
54.图4为本发明中一种具体实施方式中的触摸振动装置的结构示意图。
具体实施方式
55.本发明的核心是提供一种触摸振动装置，实现了触摸振动，且成本较低，具有快速的响应速度，功耗也较低。
56.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
57.请参考图1，图1为本发明中一种触摸振动装置的结构示意图，该触摸振动装置可以包括：
58.壳体10，横梁20，第一螺线管30，第一驱动电路；
59.第一端与壳体10固定连接，第二端与横梁20固定连接的第一弹性导体40，并且当横梁20受到按压时，第一弹性导体40发生形变；
60.固定在壳体10上，并与第一弹性导体40形成电容的第二导体50；
61.用于检测第一弹性导体40与第二导体50形成的电容的电容值的第一检测电路；
62.与第一检测电路连接的控制器，用于当接收的第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则时，通过第一驱动电路控制第一螺线管30的工作状态，以使第一螺线管30通过吸合第一弹性导体40，使第一弹性导体40和横梁20产生振动。
63.具体的，第一螺线管30需要进行固定，例如可以固定在壳体10上，或者通过其他部件进行第一螺线管30的固定。同样的，控制器，第一驱动电路以及第一检测电路均可以固定在壳体10上，例如实际应用中，可以将控制器，第一驱动电路以及第一检测电路均设置在pcb板上，而pcb板固定在壳体10上，本申请的图1中并未示出控制器，第一驱动电路以及第一检测电路，此外，第二导体50通常也可以通过pcb板固定在壳体10上。
64.壳体10和横梁20的具体位置以及形状均可以根据实际需要进行设定，但可以理解的是，横梁20的位置应当是能够方便用户触摸的位置，并且当用户按压横梁20之后，应当能够容易使得第一弹性导体40发生形变。
65.第一弹性导体40的形状以及类型可以根据实际需要进行设定，例如第一弹性导体40通常可以设置为第一金属弹片，使得第一弹性导体40具有较好的韧性，且不易损坏。
66.此外，第一弹性导体40与壳体10以及横梁20的连接方式也可以根据需要进行设定，只要能够实现本申请功能，即当横梁20受到按压时，第一弹性导体40发生形变，使其与第二导体50形成的电容的电容值改变即可。例如在本发明的一种具体实施方式中，第一弹性导体40为片状的第一弹性导体40；
67.第一弹性导体40的第一端嵌入至壳体10当中，第一弹性导体40的第二端的顶面与横梁20的底面固定连接。该种实施方式，用户通过触摸横梁20的上表面，可以方便地使得第一弹性导体40发生形变，且第一弹性导体40回弹时，用户也能方便地感受到第一弹性导体40和横梁20产生的振动。
68.第一检测电路的具体电路构成可以根据实际需要进行设定，只要能够实现本申请的目的，即检测第一弹性导体40与第二导体50形成的电容的电容值即可。
69.用户按压横梁20，使得第一弹性导体40发生形变，因此第一弹性导体40与第二导体50形成的电容的电容值会发生变化。
70.例如图3为一种具体实施方式中的第一弹性导体40发生形变的示意图，可以看出，用户按压横梁20使得第一弹性导体40发生形变，第一弹性导体40与第二导体50的间距发生变化，进而使得第一弹性导体40与第二导体50形成的电容的电容值发生变化。
71.当控制器接收的第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则时，说明用户按压了横梁20，因此需要给用户反馈，因此，控制器可以通过第一驱动电路控制第一螺线管30的工作状态，从而使第一螺线管30通过吸合第一弹性导体40，使第一弹性导体40和横梁20产生振动。
72.可以看出，当第一螺线管30通电之后，会将第一弹性导体40吸向第一螺线管30，而第一螺线管30断电时，第一弹性导体40便会回弹，从而使得用户可以方便地感受到第一弹性导体40和横梁20产生的振动。
73.第一电容规则的具体内容可以根据实际需要进行设定，例如简单设定为第一检测电路检测的电容值低于一定数值时，便可以确定满足预设的第一电容规则。此外，在实际应用中，第一检测电路检测检测第一弹性导体40与第二导体50形成的电容的电容值，可以是直接进行电容值检测，也可以是间接检测，即能够通过其他量反映出电容值即可。例如，第一检测电路输出的是一个电压量，第一弹性导体40与第二导体50形成的电容的电容值与该电压量之间的对应关系是可以确定的，即第一电容规则的具体内容可以设定为对第一检测电路输出的电压量的大小进行判断，根据判断结果确定该电压量的大小是否满足第一电容规则。
74.在本发明的一种具体实施方式中，第一驱动电路包括：
75.与第一螺线管30连接，用于为第一螺线管30供电的前级驱动电路；
76.与第一螺线管30串联的第一开关管q1，且第一开关管q1的控制端与控制器连接；
77.相应的，控制器具体用于：
78.当接收的第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则时，通过向第一开关管q1发送的pwm脉冲控制第一螺线管30的工作状态，以使第一螺线管30通过吸合第一弹性导体40，使第一弹性导体40和横梁20产生振动。
79.该种实施方式中，第一驱动电路中设置了第一开关管q1，第一开关管q1与第一螺线管30串联，而控制器可以向第一开关管q1发送的pwm脉冲，因此，通过对pwm脉冲的设置，可以方便地调整第一螺线管30的工作波形。并且可以理解的是，第一螺线管30的工作波形不同，用户感受到的振动手感不同，例如pwm脉冲的占空比较高，使得第一螺线管30的工作电流较大时，第一螺线管30会快速将第一弹性导体40吸过来，而第一螺线管30断电之后，回弹的第一弹性导体40便会反馈给用户一个较大的力，反之，pwm脉冲的占空比较低，使得第一螺线管30的工作电流较小时，回弹的第一弹性导体40便会反馈给用户一个较小的力。此外，pwm脉冲可以是周期波形，也可以是非周期波形，具体可以根据实际需要进行设定和调整。
80.可以看出，该种实施方式的电路设计，通过调整pwm脉冲，可以灵活地设置以及调整振动手感，有利于提高用户的使用体验。
81.第一开关管q1通常可以选取为mos管，例如图2的实施方式中，第一开关管q1具体选取为nmos管。
82.前级驱动电路用于为第一螺线管30供电，具体的电路构成可以根据实际需要进行设定，例如在本发明的一种具体实施方式中，前级驱动电路可以包括：
83.与第一电源连接，用于提供电能输入的供电输入电路；
84.与供电输入电路连接，用于进行升压的升压电路。
85.该种实施方式中，考虑到螺线管所需要的工作电压较高，因此设置了供电输入电路提供电能输入，设置了升压电路进行升压。
86.在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图2，供电输入电路包括：
87.第一端分别与第一电源正极以及第一二极管d1的阳极连接，第二端接地的第一电
容c1；
88.阴极与第二开关管q2的第一端连接的第一二极管d1；
89.控制端与控制器连接，第二端作为供电输入电路的输出端的第二开关管q2；
90.升压电路包括：
91.第一端与第二开关管q2的第二端连接，第二端分别与第二二极管d2的阳极以及第三开关管q3的第一端连接的第一电感l1；
92.第二端接地，控制端与控制器连接的第三开关管q3；
93.阴极与第二电容c2的第一端连接的第二二极管d2；
94.第二端接地的第二电容c2；
95.并且，第一螺线管30与第一开关管q1串联之后构成的负载与第二电容c2并联。
96.该种方式中，控制器通过对第二开关管q2的通断控制，可以方便地控制供电输入电路的状态。同时，控制器通过对第三开关管q3的通断控制，可以方便的控制升压电路的状态。
97.具体的，第一电源正极的电压大小可以根据需要进行设定，例如可以为9至16v，第一二极管d1可以防止电流倒灌，且该种实施方式中的供电输入电路中还设置了第一电容c1，可以起到一定的滤波效果。控制器通过控制第二开关管q2的通断，可以控制供电输入电路的供电状态。
98.升压电路可以进行升压，具体的，第三开关管q3的通断可以受到控制器的控制，当第三开关管q3导通时，为第一电感l1充电，当第三开关管q3关断时，输入电流以及电感电流同时给第二电容c2充电。由于第二二极管d2可以防止电流倒灌，因此第二电容c2的电量不会回流给第一电感l1，使得第二电容c2的电压逐渐升高。
99.而第一螺线管30与第一开关管q1串联之后构成的负载则并联在第二电容c2两端，可以看出，当需要给用户振动反馈时，控制器便会对第一开关管q1进行控制，使得第一螺线管30得电并吸合第一弹性导体40。
100.进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：
101.用于检测第二电容c2的电压值的电压检测电路；
102.控制器还用于：当第二电容c2的电压值小于预设的电压阈值时，通过对第二开关管q2和第三开关管q3的控制，对第二电容c2进行充电；当第二电容c2的电压值大于等于电压阈值时，控制第二开关管q2和第三开关管q3均关断。
103.该种实施方式中，通过电压检测电路可以检测第二电容c2的电压值，当第二电容c2的电压值大于等于电压阈值时，控制器会控制第二开关管q2和第三开关管q3均关断，也就是说，该种实施方式中，在为第二电容c2充电时，能够实现准确的充电数值的控制，即，能够使得第二电容c2的电压值准确地达到所需要的电压阈值。电压阈值的具体取值可以根据需要进行设定，例如考虑到第一螺线管30的工作电压为24v，则可以将电压阈值设定为24v。
104.电压检测电路的具体电路构成可以根据需要进行设定，例如图2的实施方式中，设置了与第二电容c2并联的电阻r1和r2，通过检测r1和r2连接点处的电压值，可以计算出第二电容c2的电压值。
105.在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图4，还可以包括：
106.第二螺线管60；
107.第二驱动电路；
108.第一端与壳体10固定连接，第二端与横梁20固定连接的第三弹性导体70，并且当横梁20受到按压时，第三弹性导体70发生形变；
109.固定在壳体10上，并与第三弹性导体70形成电容的第四导体80；
110.用于检测第三弹性导体70与第四导体80形成的电容的电容值的第二检测电路；
111.控制器，还用于：当接收的第二检测电路检测的电容值满足预设的第二电容规则时，通过第二驱动电路控制第二螺线管60的工作状态，以使第二螺线管60通过吸合第三弹性导体70，使第三弹性导体70和横梁20产生振动；
112.并且，第一弹性导体40和第三弹性导体70对称设置在横梁20的左右两端。
113.该种实施方式中，相对于第一弹性导体40，第二导体50以及第一螺线管30，对称设置了第三弹性导体70，第四导体80以及第二螺线管40，可以提高触摸振动的检测灵敏度，即用户触摸横梁表面的各个位置，均能够方便地触发振动反馈。
114.同样的，第三弹性导体70的第一端需要与壳体10固定连接，第二端需要与横梁20固定连接。并且，需要设置用于检测第三弹性导体70与第四导体80形成的电容的电容值的第二检测电路。
115.同样的，当接收的第二检测电路检测的电容值满足预设的第二电容规则时，控制器会通过第二驱动电路控制第二螺线管60的工作状态，以使第二螺线管60通过吸合第三弹性导体70，使第三弹性导体70和横梁20产生振动，第二电容规则通常可以设置为与第一电容规则相同，控制器可以通过第二驱动电路控制第二螺线管60的工作状态，可以参照上文描述的通过第一驱动电路控制第一螺线管30的工作状态的内容，此处不再重复说明。
116.在本发明的一种具体实施方式中，第二导体50可以为金属铜片，当第一弹性导体40未发生形变时，第二导体50位于第一弹性导体40的上方且与第一弹性导体40平行；第一螺线管30固定在壳体10上，且第一螺线管30设置在第一弹性导体40的下方。
117.该种实施方式实施时较为简便，第一螺线管30通电之后，可以吸合第一弹性导体40进而引发后续的振动。
118.相应于上面的触摸振动装置的实施例，本发明实施例还提供了一种汽车触控装置，可以包括上述任一实施例中的触摸振动装置。
119.应用本发明实施例所提供的技术方案，基于螺线管实现振动反馈，成本较低，且具有快速的响应速度，此外功耗也较低。具体的，本申请设置了壳体，横梁，第一弹性导体的第一端与壳体固定连接，第一弹性导体的第二端与横梁固定连接，因此，当用户按压横梁时，可以使得第一弹性导体发生形变。而第二导体固定在壳体上，并与第一弹性导体形成电容，第一检测电路可以检测第一弹性导体与第二导体形成的电容的电容值，因此，控制器基于第一检测电路检测的电容值，可以得知用户是否按压了横梁。如果第一检测电路检测的电容值满足预设的第一电容规则，说明是用户按压了横梁，导致第一弹性导体与第二导体形成的电容的电容值发生了变化，控制器便会通过第一驱动电路控制第一螺线管的工作状态，进而使得第一螺线管通过吸合第一弹性导体，使第一弹性导体和横梁产生振动。可以看出，本申请的方案实现了触摸振动，并且由于本申请的方案是基于第一螺线管实现的，使得方案的成本较低，且具有快速的响应速度，此外，第一螺线管的功耗也较低。
120.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个
实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
121.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
122.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。