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压电 vs LRA触觉计算机触控板:应该选择哪种技术?

2021-07-29 10:28:00 Boréas Technologies 阅读:
本文将介绍如何为触控板设计选择最佳的触觉解决方案。现有两种领先的技术可用于构建触觉触控板模块:线性谐振执行器(LRA)和压电执行器。虽然两者都可以产生触觉效果,但它们使用了截然不同的驱动机制,这会显著影响其集成方式以及性能水平。

本文将介绍如何为触控板设计选择最佳的触觉解决方案。现有两种领先的技术可用于构建触觉触控板模块:线性谐振执行器(LRA)和压电执行器。虽然两者都可以产生触觉效果,但它们使用了截然不同的驱动机制,这会显著影响其集成方式以及性能水平。nlSednc

让我们看看应该使用哪种技术以及个中原因。nlSednc

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压电触觉触控板模块较为纤薄nlSednc

计算机OEM厂商追求使用触觉触控板的最大动机,在于它们的纤薄度。机械触控板的厚度通常超过3mm,而触觉触控板的尺寸则可以低于3mm。您在设计中使用的技术将会直接影响到产品的厚度。nlSednc

LRA模块设计的厚度通常约为3mm。模块最厚的部分是LRA本身。虽然有一些较薄的LRA,但代价是触觉反馈质量相差很多。糟糕的触觉反馈会导致微弱和未完善的(软)点击,惹恼用户;触控板的使用会让人感觉不舒服和不愉快。由于最终目标是获得最佳的用户体验,因此在选择执行器时应当深思熟虑。如要获得良好的触觉体验,您需要使用更大的LRA。通常,LRA需要至少达到3mm厚度,才能达到用户可以接受的性能水平。nlSednc

另一方面,压电执行器则具有不同的外形尺寸。您可以使用不同类型的压电执行器来构建触控板模块。我们有一篇文章介绍了应该如何为设计选择不同种类的压电执行器(多层与单层)。压电执行器可以比LRA薄得多。使用压电执行器来构建触控板模块,厚度可低至1.8mm!nlSednc

压电执行器具有更好的触觉反馈质量nlSednc

LRA和压电触觉触控板之间的另一个显著区别,是触觉效果(点击)的质量。反馈质量有两个主要因素:振动轴和执行器上升时间。nlSednc

将LRA集成到触控板模块并保持模块纤薄的唯一方法,是将执行器水平放置,这使得执行器在X或Y轴上横向振动。这意味着触控板可以左右移动(X轴),或者从用户方向(Y轴)前后移动。虽然移动速度很快,但它并不能产生最令人满意的按钮点击效果,因为人们习惯于感觉按钮在Z轴(垂直)方向上抵着手指移动。nlSednc

而压电执行器可以平放在表面上,在Z轴上产生触觉反馈。这意味着触控板模块会对您的手指有作用力,就像普通按钮操作一样。用户的感觉更加自然。nlSednc

LRA和压电执行器使用截然不同的工作特性,将能量转换为运动和振动。LRA使用磁力以共振频率来回移动物体。另一方面,压电执行器则使用压电效应来产生运动。压电执行器在高压(电压)电流下几乎瞬间变形。这意味着压电执行器的上升时间(脉冲从全振幅的10%上升到90%所需的时间)明显快于LRA的上升时间,它转化为更清晰的点击效果。由于LRA需要更多时间才能达到最大振幅,因此对于触觉效果面言,在点击开始和结束时会产生不需要的噪音。不需要的噪音是造成点击“不爽快”的原因。nlSednc

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CapDriveTM驱动压电执行器的功耗远远低于LRAnlSednc

压电执行器的一大特点是其出色的功率效率,但是需要非常小心。虽然执行器本身非常高效,但它需要高压电流来产生有效的触觉反馈。厂商为执行器所选择的压电驱动器将会显著影响模块的功耗。nlSednc

Boréas Technologies​​为电池供电的移动应用产品完全重新设计了压电驱动器产品。我们设计压电驱动器集成电路的主要考虑点是电源效率,因此,CapDriveTM压电驱动器采用最先进的架构,利用压电执行器的电容特性来回收和再利用能量,它可以实现由CapDriveTM驱动器助力的压电触觉解决方案,以大幅减少功耗。相比使用竞争对手压电驱动器的相同压电执行器,系统所消耗的功率最多可减少10倍。这同样适用于LRA解决方案。nlSednc

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来源:数据来自德州仪器(TI)20145月的SLOA194“Haptic Energy Consumption”应用报告。Boréas的数据点是根据TI DRV8662芯片和Boréas驱动器之间的比较测量而推断的。nlSednc

压电执行器能够同时感知力和产生触觉反馈nlSednc

压电效应的现象十分奇妙,它允许压电元件在受到压力时产生电荷。这意味着用户可以测量执行器的电势以确定施加了多大的力量,这就是力传感器经常使用压电材料的原因。压电效应也是一个可逆的过程,这意味着执行器在带电时会自行变形,这就是我们使用压电执行器生成触觉反馈的方式。nlSednc

压电触觉触控板模块可以同时利用压电效应的两面来创建纤薄而高效的设计,使用执行器产生高质量的触觉并感应输入力。此外,当使用我们的CapDriveTM压电驱动器时,甚至不需要额外的电子原件!我们的压电触觉驱动器带有开箱即用的集成压力感应功能,无需使用附加的硬件。内置感压功能是CapDriveTM架构的一项独有功能。我们的触控板demo利用压电效应,仅仅使用一个压电执行器来同时进行感应,并且在整个触控板表面生成触觉效应。nlSednc

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小心:机械集成具有重要影响nlSednc

构建触觉触控板时需要考虑的一个基本因素,就是执行器的机械集成,这涉及到您所选择的技术。集成LRA与集成压电执行器非常不同。因此,您应该在项目开始时谨慎选择执行器产品。否则,在项目运作中途改换执行器是非常困难的。从一开始使用合适的执行器进行设计非常重要。nlSednc

我们建议大家认真考虑使用触控板模块设计的原因很简单;不佳的机械集成会显著影响执行器的性能。例如,具有过多摩擦或刚度的不良机械设计会使得用户认为执行器不够坚固。在评估触觉技术时,避免简单的错误至关重要;否则,您可能会选择错误的解决方案或浪费大量的开发时间。我们的团队可以通过分享评估我们的技术和创建令人信服的演示原型来帮助您启动项目。我们希望能够与您并肩合作!nlSednc

启动压电触觉触控板项目nlSednc

我们坚信压电触觉硬件可构建最好的触控板模块。因为我们设计了高效的压电触觉驱动器,所以我们看来可能有些固执,但这是因为我们对于这个信念充满了信心。我们构建了BOS1901-Kit来帮助您的团队评估公司的技术并验证我们的说法。nlSednc

BOS1901-Kit是一款低成本评估套件,可帮助您快速测试触觉反馈质量和集成压力感测功能,测量系统功耗并加速项目开发工作。用户可在全球范围内通过我们的公司网站或多个经销商获取BOS1901-KitnlSednc

人们很难在没有实际感受和体验的情况下比较触觉技术,因此您现在可以做出的最明智抉择,就是在启动触觉触控板项目前订购我们的BOS1901-Kit。我们将会立即为您启动专为构建压电触觉触控板而精心策划的工作规划。nlSednc

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