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一线大厂都在用的黑科技——压电式触觉反馈

10/14/2020  已阅读 93

       随着触觉模拟技术研究的日渐深入,市面上出现了电磁式、压电式、气动式及电刺激式等多种激发方式的触觉反馈执行器。从实际使用效果以及市场反馈来看,电磁式需要复杂的机构,结构较厚重,还有响应时间较长等缺点;气动式需要复杂的喷嘴阵列及气动元件,控制难度大;电刺激式主要用于游戏中痛觉等的模拟,设备庞大。

       因此,在常规领域,轻便可靠又易于驱动的压电式触觉反馈元件占大多数。据了解,坐落于江苏常州的汉得利电子股份有限公司(BeStar)是压电陶瓷触觉领域中的佼佼者。其开发的压电触觉(PZT Haptics)反馈元件具有轻薄节能响应快,触觉真实的优点。

压电式触觉反馈元件的原理是什么呢?这就要从压电效应的原理说起了:

       压电效应包括正压电效应和逆压电效应两种。正压电效应是当对压电材料施以外界压力时,材料体内之电偶极矩会因压缩而变短,此时压电材料为抵抗这种变化会在材料相对的表面上产生等量的正负电荷,以保持原状。这种由于形变而产生电极化的现象称为“正压电效应”。正压电效应实质上是机械能转化为电能的过程,可用于触摸控制,如图所示。

QQ截图20201014125408.jpg      逆压电效应是指对压电材料施加交变电场引起晶体机械变形的现象。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。其实质是电能转化为机械能的过程。

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       汉得利电子股份有限公司(BeStar)结合正逆压电效应开发了压电触觉反馈元件。压电触觉反馈技术是一种利用压电陶瓷产品的正逆压电效应,可以同时接收压力信号和发出触觉信号,触控振动二合一,适用于各种智能设备、家电中的触摸面板,节省设备内部空间,提供更丰富的振动反馈。

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      与汉得利(BeStar)的压电触觉反馈元件相比,传统的偏心马达(ERM)或线性马达(LRA)等现有触觉反馈解决方案有尺寸相对较大、厚度较厚、响应时间较长以及在智能手机或平板等电池供电设备上功耗较高等许多缺点。此外,无论是反馈的频率还是强度,都只能在非常窄的范围内变化,且不具备任何传感器功能,必须与触摸屏结合使用。而汉得利压电触觉反馈元件单层压电陶瓷元件,尺寸约为Ø15×0.31mm,自身形状轻薄的同时还节省了触控模组的空间,可在不改动或少改动现有产品的基础上快速升级;并且15mm的直径符合人体工程学设计,可提供最佳的反馈。

       此外,压电触觉反馈所需功耗低,适用于功耗受限的移动设备,可有效节省耗电。相比需要依靠质量进行振动和旋转的电机马达,自身进行振动的压电陶瓷响应时间极短,可提供为更精准快速的触觉反馈。

      所用材料均符合RoHS标准且达到HF要求,不含对人体有害成分。此外,若结合MCU控制输出波形,还可实现个性化的触觉反馈。

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       据了解,汉得利生产的压电陶瓷元件已经被多家一线厂商使用,产品包括笔记本电脑键盘,行车电脑等触控设备。

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