一种马达振动控制系统、方法及智能穿戴设备与流程

1.本技术涉及马达控制技术领域，特别是涉及一种马达振动控制系统、方法及智能穿戴设备。


背景技术：

2.在穿戴类产品上，需要在来电显示、运动提醒场景等不同的场景下，通过马达振动来对用户起到提示作用。
3.这里的马达常采用柱状马达。在控制过程中，将马达的供电端正极连接电池电压控制信号，马达的供电端负极接地。然而，在这种控制方式下，随着电池电压的变化，马达的振感将发生变化，电池电压较高时，马达的振感强；电池电压较低时，马达的振感较弱，给用户带来了较差的使用体验。
4.提供一种均衡马达振感、维持马达振动强度的马达振动控制方案，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种马达振动控制系统、方法及智能穿戴设备，使得马达能够提供具有均衡且足够强度的振感，优化用户体验。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种马达振动控制系统，包括：检测电路，控制器，以及设于马达电池的输出端与马达的供电端正极之间的升压变换电路、线性稳压器；
7.其中，所述检测电路用于获取所述马达电池的第一输出电压；所述升压变换电路的输入端与所述马达电池的输出端连接，所述升压变换电路的输出端与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与所述马达的供电端正极连接；
8.所述控制器的输入端与所述检测电路的输出端连接，所述控制器的第一输出端与所述升压变换电路的控制端连接，所述控制器用于根据所述第一输出电压控制所述升压变换电路、以使所述升压变换电路的第二输出电压大于等于所述线性稳压器工作的最低输入电压。
9.可选的，所述升压变换电路具体包括dc-dc升压变换电路和电源切换电路；
10.其中，所述dc-dc升压变换电路的输入端与所述马达电池的输出端连接，所述dc-dc升压变换电路的输出端与所述电源切换电路的第一输入端连接，所述电源切换电路的第二输入端与所述马达电池的输出端连接，所述电源切换电路的输出端与所述线性稳压器的输入端连接，所述电源切换电路的控制端与所述控制器的第一输出端连接；
11.所述控制器根据所述第一输出电压控制所述升压变换电路、以使所述升压变换电路的第二输出电压大于等于所述线性稳压器工作的最低输入电压，具体为：
12.所述控制器根据所述第一输出电压，控制所述电源切换电路为所述电源切换电路的输出端连接所述电源切换电路的第一输出端或所述电源切换电路的输出端连接所述电源切换电路的第二输出端，以使所述第二输出电压大于等于所述线性稳压器工作的最低输
入电压。
13.可选的，所述控制器根据所述第一输出电压，控制所述电源切换电路为所述电源切换电路的输出端连接所述电源切换电路的第一输出端或所述电源切换电路的输出端连接所述电源切换电路的第二输出端，以使所述第二输出电压大于等于所述线性稳压器工作的最低输入电压，具体为：
14.所述控制器在所述第一输出电压小于第一阈值时、控制所述电源切换电路的输出端与所述电源切换电路的第一输入端连通，在所述第一输出电压大于第二阈值时、控制所述电源切换电路的输出端与所述电源切换电路的第二输入端连通；
15.其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。
16.可选的，所述dc-dc升压变换电路具体包括：dc-dc升压变换器、第一电感、第二电阻和第三电阻；
17.其中，所述dc-dc升压变换器的电压输入端与所述马达电池的输出端连接，所述dc-dc升压变换器的开关节点与所述第一电感的第二端连接，所述第一电感的第一端与所述马达电池的输出端连接，所述dc-dc升压变换器的电压输出端与所述第二电阻的第一端、所述线性稳压器的输入端连接，所述dc-dc升压变换器的反馈端与所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端连接，所述dc-dc升压变换器的接地端、所述第三电阻的第二端接地。
18.可选的，所述dc-dc升压变换电路还包括第一电阻；
19.所述控制器的第二输出端、所述第一电阻的第一端与所述dc-dc升压变换器的使能端连接，所述第一电阻的第二端接地。
20.可选的，所述电源切换电路具体包括单刀双掷的模拟开关芯片和第四电阻；
21.其中，所述模拟开关芯片的电压输入端与所述马达电池的输出端连接，所述模拟开关芯片的使能端与所述控制器的第一输出端、第四电阻的第一端连接，所述模拟开关芯片的接地端与所述第四电阻的第二端接地，所述模拟开关芯片的常开触点与所述dc-dc升压变换电路的输出端连接，所述模拟开关芯片的常闭触点与所述马达电池的输出端连接，所述模拟开关芯片的公共输出端与所述线性稳压器的输入端连接。
22.可选的，所述线性稳压器具体为低压差线性稳压器。
23.可选的，所述控制器的第三输出端与所述线性稳压器的使能控制端连接。
24.为解决上述技术问题，本技术还提供一种智能穿戴设备，包括上述任意一项所述的马达振动控制系统。
25.为解决上述技术问题，本技术还提供一种马达震动控制方法，应用于马达振动控制系统，所述马达振动控制系统包括：检测电路，控制器，以及设于马达电池的输出端与马达的供电端正极之间的升压变换电路、线性稳压器，所述升压变换电路的输入端与所述马达电池的输出端连接，所述升压变换电路的输出端与所述线性稳压器的输入端连接，所述线性稳压器的输出端与所述马达的供电端正极连接；
26.基于所述控制器，所述马达振动控制方法包括：
27.利用所述检测电路获取所述马达电池的第一输出电压；
28.根据所述第一输出电压，调节所述升压变换电路，以使所述升压变换电路的第二输出电压大于等于所述线性稳压器工作的最低输入电压。
width modulation，pwm)信号，马达的供电端负极接地，则随着马达电池输出电压的降低，马达的振感将逐渐减弱，给用户带来不良体验。而本技术实施例提供的马达振动控制系统，旨在为马达的供电端正极提供固定的电压，从而给马达提供一个固定幅值的脉冲宽度调制信号，使马达保持一个强度足够的、稳定的振动强度。
44.如图1所示，本技术实施例提供的马达振动控制系统，在现有的马达电池的输出端与马达的供电端正极之间，增设升压变换电路103及线性稳压器104，通过线性稳压器104为马达提供稳定的输入电压，而由于线性稳压器104提供固定输出电压需要其输入电压在合理的范围内，通过控制器102根据检测电路101采集的马达电池的输出电压(本文中定义为第一输出电压)来调整升压变换电路103，使得第一输出电压经过升压变换电路103后得到的第二输出电压能大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压。
45.在具体实施中，预先确定马达所需的固定输入电压，继而根据线性稳压器104输入端与输出端之间的压差，确定需要升压变换电路103提供的第二输出电压的范围。控制器102即可根据检测电路101获取的马达电池的第一输出电压的实际值和第二输出电压的范围来确定升压幅度，进而确定对升压变换电路103的调节方式。
46.检测电路101具体可以为设于马达电池的输出端的分压电路，以其中一个或多个分压点为检测电路101的输出端，以使控制器102确定第一输出电压；检测电路101还可以采用电压表、电流表等测量仪器的实现方式。
47.线性稳压器104优选的可以采用低压差线性稳压器104(low dropout regulator，ldo)。
48.本技术实施例中的控制器102可以为仅作为马达输入电压控制的控制器，也可以复用原本用于控制马达的脉冲宽度调制信号的控制器，则控制器102的第三输出端与线性稳压器104的使能控制端连接，本技术实施例中的控制器102还用于提供马达电源的脉冲宽度调制信号，脉冲宽度调制控制方式可以参考现有技术中针对马达电池的脉冲宽度调制控制方式。
49.应用本技术实施例提供的马达振动控制系统，通过预先设计升压变换电路103的升压范围，可以实现在更大的马达电池输出电压范围内保证马达振感稳定且振动强度足够的效果。而为了避免马达电池过低导致超出调节能力，在本技术实施例提供的马达振动控制系统中，控制器102还可以用于在马达电池的第一输出电压小于预设阈值时进行电量低报警提示，以提示用于及时充电或更换电池。
50.实施例二
51.在上述实施例的基础上，在本技术实施例提供的马达振动控制系统中，升压变换电路103具体可以包括dc-dc升压变换电路和电源切换电路；
52.其中，dc-dc升压变换电路的输入端与马达电池的输出端连接，dc-dc升压变换电路的输出端与电源切换电路的第一输入端连接，电源切换电路的第二输入端与马达电池的输出端连接，电源切换电路的输出端与线性稳压器104的输入端连接，电源切换电路的控制端与控制器102的第一输出端连接；
53.控制器102根据第一输出电压控制升压变换电路103、以使升压变换电路103的第二输出电压大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压，具体为：
54.控制器102根据第一输出电压，控制电源切换电路为电源切换电路的输出端连接
电源切换电路的第一输出端或电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第二输出端，以使第二输出电压大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压。
55.在本技术实施例中，采用dc-dc升压变换电路提供固定升压幅度，由电源切换电路切换线性稳压器104的输入端的供电来源。可以理解的是，在马达电池能够提供线性稳压器104工作的最低输入电压时，控制器102可以控制电源切换电路将线性稳压器104的输入端与马达电池的输出端连接，此时第二输出电压等于第一输出电压；否则，控制器102控制电源切换电路将线性稳压器104的输入端与dc-dc升压变换电路的输出端连接，此时第二输出电压即为第一输出电压经过dc-dc升压变换电路升压变换后的电压，以满足第二输出电压大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压这一需求。
56.在这一控制思路的基础上，存在一个区间，使得线性稳压器104的输入端直接连接马达电池的输出端或线性稳压器104的输入端连接dc-dc升压变换电路的输出端，均可以达到第二输出电压大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压的需求。基于此，控制器102根据第一输出电压，控制电源切换电路为电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第一输出端或电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第二输出端，以使第二输出电压大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压，具体为：
57.控制器102在第一输出电压小于第一阈值时、控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第一输入端连通，在第一输出电压大于第二阈值时、控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第二输入端连通；
58.其中，第一阈值小于第二阈值。
59.在具体实施中，第一阈值应大于等于线性稳压器104工作的最低输入电压。第二阈值应小于线性稳压器104工作的最高输入电压除以dc-dc升压变换电路的升压倍数的商。当输入端与输出端压差过高时，线性稳压器104处会存在效率过低的问题，上述线性稳压器104的最高输入电压需根据马达所需的供电电压和线性稳压器104的类型制定。
60.在此基础上，也可以选择一个第三阈值，第三阈值大于等于第一阈值且第三阈值小于等于第二阈值。控制器102在第一输出电压小于第三阈值时，控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第一输入端连通；控制器102在第一输出电压大于等于第三阈值时，控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第二输入端连通。
61.实施例三
62.图2为本技术实施例提供的一种马达振动控制系统的第一部分电路图；
63.图3为本技术实施例提供的一种马达振动控制系统的第二部分电路图。
64.请结合图2和图3，本技术实施例在上述实施例的基础提供一种马达振动控制系统的具体电路结构，但图2和图3并不是本技术实施例所要提供的唯一结合方式。
65.如图2所示，在本技术实施例提供的马达振动控制系统中，dc-dc升压变换电路具体包括：dc-dc升压变换器u1、第一电感l1、第二电阻r2和第三电阻r3；
66.其中，dc-dc升压变换器u1的电压输入端vin与马达电池的输出端vbat连接，dc-dc升压变换器u1的开关节点sw与第一电感l1的第二端连接，第一电感l1的第一端与马达电池的输出端vbat连接，dc-dc升压变换器u1的电压输出端vout与第二电阻r2的第一端、线性稳压器u3的输入端vcc连接，dc-dc升压变换器u1的反馈端fb与第二电阻r2的第二端、第三电阻r3的第一端连接，dc-dc升压变换器u1的接地端gnd、第三电阻r3的第二端接地。
67.需要说明的是，本技术实施例中的线性稳压器u3为上述实施例中线性稳压器104的一种实施方式。
68.如图3所示，在本技术实施例提供的马达振动控制系统中，电源切换电路具体包括单刀双掷的模拟开关芯片u2和第四电阻r4；
69.其中，模拟开关芯片u2的电压输入端vcc与马达电池的输出端vbat连接，模拟开关芯片u2的使能端en与控制器102的第一输出端、第四电阻r4的第一端连接，模拟开关芯片u2的接地端与第四电阻r4的第二端接地，模拟开关芯片u2的常开触点no与dc-dc升压变换电路的输出端连接，模拟开关芯片u2的常闭触点nc与马达电池的输出端vbat连接，模拟开关芯片u2的公共输出端com与线性稳压器u3的输入端vcc连接。
70.基于图3所示的电源切换电路，在控制马达振动时，控制器102基于上述实施例二提供任意一种判断方法，在常规控制下采用马达电池直接输出到线性稳压器u3，则控制器102的第一输出端不提供对模拟开关芯片u2的使能信号(在图3中为高电平信号boost_en1)，则模拟开关芯片u2的输出com_out即为常闭触点nc连接的马达电池的第一输出电压。在确定要采用dc-dc升压变换电路输出时，控制器102的第一输出端输出对模拟开关芯片u2的使能信号(在图3中为高电平信号boost_en1)，则模拟开关芯片u2由常闭触点nc输出改为常开触点no输出，模拟开关芯片u2的输出com_out改为dc-dc升压变换电路的输出电压。
71.在实际应用中，也可以为模拟开关芯片u2的常开触点no连接马达电池的输出端vbat，模拟开关芯片u2的常闭触点nc连接dc-dc升压变换电路的输出端，相应的，控制器102的控制方式与上述控制方式相反。
72.此外，线性稳压器u3的输出端ldo_out与马达的供电端正极motor+连接，用于提供固定的电压信号ldo_out；线性稳压器u3的接地端gnd、马达的供电端负极motor-接地。
73.在控制器102控制线性稳压器u3的输入端vcc与马达电池的输出端vbat直接连接后，dc-dc升压变换电路的输出端处于空置状态，而为了节约能源，此时可以关闭dc-dc升压变换电路的工作，而在需要将线性稳压器u3的输入端vcc与dc-dc升压变换电路的输出端连接时再开启dc-dc升压变换电路。则如图2所示，dc-dc升压变换电路还包括第一电阻r1；控制器102的第二输出端、第一电阻r1的第一端与dc-dc升压变换器u1的使能端en连接，第一电阻r1的第二端接地。控制器102还用于在控制采用马达电池直接输出到线性稳压器u3时不向dc-dc升压变换器u1的使能端en提供使能信号(图2中为高电平信号boost_en2)，在控制采用dc-dc升压变换电路输出时向dc-dc升压变换器u1的使能端en输出使能信号(图2中为高电平信号boost_en2)。boost_en2和boost_en1可以采用同一路控制信号。
74.在上述实施例中提到，控制器102可以复用原本用于控制马达的脉冲宽度调制信号的控制器102，控制器102的第三输出端与线性稳压器u3的使能控制端连接，则如图3所示，控制器102的第三输出端可以与线性稳压器u3的使能控制端en连接，用于向线性稳压器u3提供脉冲宽度调制信号motor_en。
75.上文详述了马达振动控制系统对应的各个实施例，在此基础上，本技术还公开了与上述马达振动控制系统对应的智能穿戴设备及马达震动控制方法。
76.实施例四
77.本技术实施例提供的智能穿戴设备，可以包括上述任一实施例提供的马达振动控制系统。
78.在实际应用中，本技术实施例提供的智能穿戴设备可以为智能手环、智能手表等。
79.此外，上述任一实施例提供的马达振动控制系统也可以应用到其他任何需要对用户提供振动提示功能的设备上。
80.由于智能穿戴设备部分的实施例与马达振动控制系统部分的实施例相互对应，因此智能穿戴设备部分的实施例请参见马达振动控制系统部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
81.实施例五
82.本技术实施例提供的马达震动控制方法，应用于马达振动控制系统，马达振动控制系统包括：检测电路，控制器，以及设于马达电池的输出端与马达的供电端正极之间的升压变换电路、线性稳压器，升压变换电路的输入端与马达电池的输出端连接，升压变换电路的输出端与线性稳压器的输入端连接，线性稳压器的输出端与马达的供电端正极连接。
83.基于上述控制器，本技术实施例提供的马达振动控制方法包括：
84.利用检测电路获取马达电池的第一输出电压；
85.根据第一输出电压，调节升压变换电路，以使升压变换电路的第二输出电压大于等于线性稳压器工作的最低输入电压。
86.进一步的，应用于升压变换电路具体可以包括dc-dc升压变换电路和电源切换电路，dc-dc升压变换电路的输入端与马达电池的输出端连接，dc-dc升压变换电路的输出端与电源切换电路的第一输入端连接，电源切换电路的第二输入端与马达电池的输出端连接，电源切换电路的输出端与线性稳压器的输入端连接，电源切换电路的控制端与控制器的第一输出端连接的马达振动控制系统，本技术实施例提供的马达振动控制方法中根据第一输出电压，调节升压变换电路，以使升压变换电路的第二输出电压大于等于线性稳压器工作的最低输入电压，具体为：根据第一输出电压，控制电源切换电路为电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第一输出端或电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第二输出端，以使第二输出电压大于等于线性稳压器工作的最低输入电压。
87.进一步的，根据第一输出电压，控制电源切换电路为电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第一输出端或电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第二输出端，以使第二输出电压大于等于线性稳压器工作的最低输入电压，具体包括：
88.在第一输出电压小于第一阈值时，控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第一输入端连通；
89.在第一输出电压大于第二阈值时，控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第二输入端连通；
90.其中，第一阈值小于第二阈值。
91.或者，根据第一输出电压，控制电源切换电路为电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第一输出端或电源切换电路的输出端连接电源切换电路的第二输出端，以使第二输出电压大于等于线性稳压器工作的最低输入电压，具体包括：
92.在第一输出电压小于第三阈值时，控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第一输入端连通；
93.在第一输出电压大于等于第三阈值时，控制电源切换电路的输出端与电源切换电路的第二输入端连通；
94.其中，第三阈值大于等于第一阈值且第三阈值小于等于第二阈值。
95.进一步的，本技术实施例提供的马达振动控制方法还可以包括：在马达电池的第一输出电压小于预设阈值时进行电量低报警提示，以提示用于及时充电或更换电池。
96.由于马达震动控制方法部分的实施例与马达振动控制系统部分的实施例相互对应，因此马达震动控制方法部分的实施例请参见马达振动控制系统部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
97.以上对本技术所提供的一种马达振动控制系统、方法及智能穿戴设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的马达振动控制方法及智能穿戴设备而言，由于其与实施例马达振动控制系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见马达振动控制系统部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
98.还需要说明的是，在本说明书中，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。