在触摸式用户界面中实现触觉技术

产生振动并且向用户提供触摸反馈的机电组件。促动器的输入由触觉处理器提供。促动器与触摸式用户界面集成在一起，以便在促动器获得输入时使设备产生振动。

　　触觉系统可以采用各种促动器。最常用的包括：

　　偏心旋转质量（ERM）促动器 - ERM促动器是一种电机轴附带偏移质量块的直流电机，如图4所示。由于电机轴附带偏移质量块，因此在电机旋转时偏移质量块具有不均匀的向心力，从而产生一个净离心力。该离心力会造成电机的位移。由于电机与设备连接，因此电机位移会造成整个设备振动。ERM电机的输入是DC电压。ERM电机的输入电压范围为1~10V，而工作电流范围是130~160mA.工作频率范围是90~200Hz.ERM电机成本低，但是能够提供强劲振动。不过，其响应时间非常长（40~80ms），因此不适合高质量触觉反馈。ERM电机可在手机中用于提供简单的触觉效果，如：振动提醒。

　　图4:ERM制动器结构

　　线性谐振促动器（LRA）- LRA由可动质量块、永磁体、音圈和振动弹簧组成，如图5所示。在音圈获得正弦输入时，它会产生与永磁体相互作用的磁场，从而造成其线性运动。永磁体推动可动质量块上下运动，从而产生振动。可动质量块连接的弹簧使其返还初始位置。LRA的输入是正弦波。LRA的工作电压范围是2.5~10V，工作电流范围是65~70mA.LRA电机的典型工作频率（谐振频率）是175Hz.与ERM相比，LRA响应时间更短（20~30ms），而且能够提供更精确、更温柔的振动。LRA常用于在手机中提供虚拟键盘按键操作时的触摸反馈。

　　图5:LRA促动器结构

　　压电促动器：压电促动器采用逆压电效应工作原理 - 向压电晶体施加电压时会导致晶体产生物理变形。这种物理变形能够用于产生振动，以提供触摸反馈。压电促动器由陶瓷材料制成。压电促动器的输入电压是正弦波。压电促动器的工作电压范围是50~200 Vpp，其瞬时电流可达到300mA.压电促动器的工作频率范围是150~300Hz.此类促动器重量轻，尺寸小，而且能够提供快速响应时间（《1ms），因此适合在手机和平板电脑中提供高质量的触觉效果。

　　图6：压电促动器结构

　　促动器驱动电路/IC：应用处理器/MCU提供的输出电压/电流通常不足以驱动促动器。例如，典型的ERM电机需要130~160mA的电流。驱动此电流的促动器需要外部驱动电路。

　　驱动电路可以采用以下方式进行设计：

　　分立组件 - 驱动电路可以采用BJT或MOSFET等分立组件构成。许多应用采用MOSFET，因为其效率高于BJT.图7所示为一种简单的高侧电机驱动电路。在此电路中，MOSFET在饱和区运行，提供开关功能。通过向MOSFET输入端发送PWM信号来控制电机的转速。采用分立组件设计驱动电路的优势在于具有更高的灵活性和更好的设计控制。劣势则是设计更为复杂，而且需要占用更多的板级空间。

　　图7：采用分立组件的ERM电机驱动电路

　　专用促动器驱动IC/放大器IC：驱动触觉系统中促动器的最常用方法是采用专用促动器驱动器或放大器IC.音频放大器IC可用于采用简单触觉效果的应用，如：振动提醒、单击/双击等。而提供高级触觉反馈效果可以采用专用的促动器驱动IC.设计此类促动器旨在通过控制促动器的输入电压/电流来优化触觉反馈效果。另外，如前所述，有少数促动器驱动器采用内置的触觉软件库。在应用处理器中无法实现触觉处理的设计可以采用专用的触觉驱动IC。

　　图8：采用促动器驱动IC的ERM电机驱动电路