艾為電子LRA馬達(dá)的剎車方法及裝置專利解密

【嘉德點評】艾為電子深度探究觸覺反饋中的馬達(dá)剎車技術(shù)，并實現(xiàn)LRA馬達(dá)的快速與微調(diào)剎車，減少余震與拖尾現(xiàn)象，進(jìn)一步改善了剎車效果，提高了用戶的觸覺體驗。

集微網(wǎng)消息，隨著近些年電競和游戲直播的火熱，帶動了游戲耳機、機械鍵盤等的發(fā)展。與此同時，作為一款主打游戲的5G旗艦機，iQOO 3新品聯(lián)手艾為高壓觸覺反饋IC產(chǎn)品，直接將不同機械鍵盤的觸覺體驗搬上了手機，通過內(nèi)置的機械鍵盤模式，從視覺、觸覺、聽覺等不同維度，最大程度還原機械鍵盤在文字輸入時帶來的震撼體驗，提供類青軸、類紅軸、類茶軸3種機械鍵盤振動效果。

iQOO 3新品主要利用了觸覺反饋技術(shù)，通過作用力、振動等一系列動作為使用者再現(xiàn)觸感，并根據(jù)不同的應(yīng)用場景，產(chǎn)生不同的觸覺體驗，讓用戶和電子產(chǎn)品進(jìn)行更深入的交互，如在游戲中模擬開槍射擊等震動效果，因此在智能手機配置觸覺反饋技術(shù)已經(jīng)成為未來智能終端升級的重要方向。在這一技術(shù)中，LRA馬達(dá)是實現(xiàn)觸覺反饋技術(shù)的核心部件，相比于ERM馬達(dá)具有響應(yīng)速度更快、壽命長、震動頻率和幅度可控、功耗低等優(yōu)勢。但另一方面，如何在不同的應(yīng)用環(huán)境或不同的震感強度下，實現(xiàn)LRA馬達(dá)的快速剎車，從而提升用戶觸覺體驗是當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問題。

在2019年2月27日，艾為電子就公布了一項名為“一種LRA馬達(dá)的剎車方法及裝置”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01910145865.X），申請人為上海艾為電子技術(shù)股份有限公司。此專利主要提供了一種LRA馬達(dá)的剎車方法及裝置，用來在不同的應(yīng)用環(huán)境或不同的震感強度下，實現(xiàn)LRA馬達(dá)的快速剎車，從而提升用戶的觸覺體驗。

圖1 應(yīng)用場景框架示意圖

此專利的應(yīng)用場景如圖所示，包括：LRA馬達(dá)101、LRA馬達(dá)控制系統(tǒng)102和LRA馬達(dá)驅(qū)動芯片103，LRA馬達(dá)控制系統(tǒng)用于獲取LRA馬達(dá)驅(qū)動芯片的使能信號和參數(shù)，并根據(jù)使能信號和參數(shù)來控制LRA馬達(dá)101的剎車過程。而此專利提供的LRA馬達(dá)的剎車方法，核心應(yīng)用于LRA馬達(dá)控制系統(tǒng)中，通過預(yù)先設(shè)置多個剎車階段，并在各個剎車階段與不同的應(yīng)用環(huán)境或震感強度下使用對應(yīng)的使能信號和參數(shù)。

圖2 LRA馬達(dá)的剎車方法示意圖

圖2展示了LRA馬達(dá)的剎車方法，設(shè)立了三個剎車階段，分別表示為BRAKE0、BRAKE1、BRAKE2。首先在S201步驟中判斷LRA馬達(dá)的驅(qū)動波形播放是否結(jié)束，如果判斷波形結(jié)束則通過步驟S302、S303判斷剎車信號和使能信號是否有效，如果有效則進(jìn)入第一剎車階段BRAKE0。在S204中根據(jù)第一剎車脈沖幅值A(chǔ)0和第一剎車脈沖周期T0對LRA馬達(dá)進(jìn)行剎車，當(dāng)需要控制LRA馬達(dá)執(zhí)行剎車動作時，獲取LRA馬達(dá)的BEMF值，并判斷LRA馬達(dá)BEMF值的不過零時長是否超過系統(tǒng)設(shè)置時長，以判斷是否結(jié)束剎車流程。在S206中，判斷第一剎車脈沖個數(shù)N0是否達(dá)到第一系統(tǒng)設(shè)置值M0，如果滿足條件進(jìn)入S207并判斷剎車和使能信號進(jìn)入S208第二剎車階段BRAKE1，同理，進(jìn)入第三剎車階段BRAKE2的過程類似。這兩個剎車階段的運算邏輯與第一剎車階段相同，在不同場景下滿足不同條件進(jìn)行剎車運算。

圖3 LRA馬達(dá)的剎車過程的原理框圖

圖3展示了LRA馬達(dá)的剎車原理圖，根據(jù)剎車脈沖幅值A(chǔ)0和剎車脈沖周期T0對馬達(dá)剎車。剎車脈沖可以為周期信號通過濾波器后的輸出信號，可以由一個正脈沖A0+和一個負(fù)脈沖A0-組成，并與BEMF值(反電動勢)的方向相反。在第一剎車階段，剎車脈沖周期T0采用LRA馬達(dá)驅(qū)動芯片預(yù)設(shè)馬達(dá)周期，而第一剎車脈沖幅值A(chǔ)0可以預(yù)先在寄存器中設(shè)定，其設(shè)計值通常較大，從而在LRA馬達(dá)經(jīng)過第一剎車階段BRAKE0，使得LRA馬達(dá)的運行狀態(tài)滿足基本的剎車要求。

圖4 LRA馬達(dá)的BEMF值測試位置示意圖

測量BEMF值方式如圖4所示，即通過判斷BEMF值是否退出過零區(qū)域（弦波信號為0的臨近區(qū)域）。如果BEMF值退出過零區(qū)域，在過零區(qū)域之后的固定位置設(shè)置檢測點，以測量當(dāng)前時刻BEMF值。圖4中正弦波信號表示LRA馬達(dá)的BEMF值的波形，方波表示剎車脈沖，TDRV表示剎車脈沖的周期，ZC_DET表示BEMF值的過零區(qū)域。

上海艾為電子深度探究觸覺反饋中的馬達(dá)剎車技術(shù)，并實現(xiàn)LRA馬達(dá)的快速與微調(diào)剎車，減少余震與拖尾現(xiàn)象，進(jìn)一步改善了剎車效果，提高了用戶的觸覺體驗。