高级ERM/LRA触觉驱动器增添触觉反馈效果

        由于触摸屏能让人与屏幕上的内容直接互动、提供很高的灵活性、具有丰富的输入与手势词汇以及更高的机械耐用性等优势，因此，正在取代传统用户界面。但目前市场上常见的一些触摸屏也存在着一定的缺陷，例如，在接触屏幕或有事件发生时，不能提供物理或机械反馈，丧失了触感或触觉反馈。针对于此，德州仪器(TI)日前推出一款可为消费及工业类产品添加逼真触觉反馈效果过程的触觉驱动器DRV2605，该产品是目前市场上首个预加载具有123种独特触觉效果库的偏心转子电机(ERM)及线性谐振执行器(LRA)触觉驱动器，该库由触摸反馈技术的领先开发商及授权商Immersion设计并提供许可证。
触觉原理方案架构
TI中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理信本伟告诉记者，TI最新推出的触觉原理方案如图1所示，触摸按钮是电容式传感器可检测触压。触发按钮通过MSP430传感，触发一个事件。在主处理器处于待机状态时，使用MSP430低功耗模式传感和触发。随后DRV2605从123种波形库中播放出一种效果。波形可使执行器以特定方向或方式运动产生振动。


图1：触觉原理方案架构图

执行器由偏心转子电机(ERM)与线性谐振执行器(LRA，弹簧+磁铁)组成。ERM执行器的主要任务是，施加正电压时电机旋转，施加负电压时电机制动，以及全向运动提供良好振动警示。LRA执行器的主要任务是，弹簧安装质量以线性运动方式振动，起动时间略优于ERM执行器，针对按键压下确认提高足以跟上每秒键入多个字母的速度。
DRV2605主要特性与优势信本伟介绍说，DRV2605的特性与优势主要体现在如下几个方面。
一是，“免专利费IP”可降低系统复杂性，123种预加载、免专利费Immersion触觉效果库，可提供各种独特且差异化的触感效果。这就是说，采用DRV2605后，使用这123种振动模式不需要专利费，而是预装的。预装的好处是，在不同的模式下需要不同振动模式的时候，可以直接调动库里的振动模式，非常简化而简单(图2)。


图2：触觉驱动器DRV2605架构图

二是具有音频转换触觉模式，可自动将音乐、电影或游戏音频转换为用户可感觉的触觉效果，该音频模式可添加振动低音增强功能，帮助用户充分感受和体验音视频内容。
三是增加了智能环路架构，自动过驱动及制动技术可简化软件编程，缩短50%起动和制动时间，可在各种环境条件下实现一致的加速。信本伟表示，DRV2605的启动时间只有0.35ms，相当于手摸上去的那一瞬间手机就会有振动。而目前有些低端产品中虽带有振动，但手摸上去可能要1s钟以后才有感觉，延迟时间比较长，而DRV2605还支持在低功耗状态下的立即响应。LRA的自动谐振跟踪可在低于同类竞争解决方案50%的功耗下提供2倍的振动力，这是线性电机中一个非常重要的技术指标。信本伟强调，特别是在用更大动力驱动时，执行器谐振频率有时会发生变化，DRV2605可跟踪这种变化，继续在谐振频率下驱动。此外，自动执行器诊断以及电平跟踪特性可在各种环境条件下实现一致的加速，这也是一个非常重要的功能，能诊断出有故障的电机。
四是，DRV2605的面积仅为1.5mm×1.5mm，可为设计人员创建空间有限的便携式应用提供业界最小的封装；DRV2605还能与TI触摸屏控制器系列的任何产品结合，创建完整的触摸屏解决方案。
信本伟还提到DRV2605另一个技术指标，具有最佳的流耗，我们一般用“mA/g”测量执行器的效率，如果驱动频率不在谐振频率下，执行器每“g”加速会消耗更多电流。DRV2605的自动谐振优势是非常省电，以谐振频率驱动，每“g”流耗锐降60%。
应用领域
DRV2605可广泛应用在电脑、游戏手柄、照相机、手持游戏机、手持设备等方面。信本伟举例说，国内现有些做鼠标的客户，在鼠标上已采用触摸板，已经没有滚轮了，但人们已习惯在鼠标上滚轮一拨就走的感觉，为了模拟这种动作，客户就特意将Haptics加在里面，这就有了压滚轮的效果，使鼠标上有了替代振动的感觉。