Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 15 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Несколько вопросов по использованию аналого-цифровых преобразователей

При работе с АЦП могут возникать различные проблемы, особенно у инженеров, имеющих небольшой опыт. Данная подборка освещает вопросы, которые наиболее часто возникают у начинающих разработчиков. Статья написана по материалам [1].

Смесители и модуляторы в высокоскоростных системах связи

В статье рассматриваются основные характеристики и принципы построения смесителей и модуляторов для приемных и передающих каналов коммуникационной системы. Рассмотрены факторы, влияющие на работу смесителей – уровень шума, развязка, паразитные компоненты сигнала. Описаны возможные варианты топологий смесителей — однополосные, двухполосные, балансные и кольцевые балансные смесители, смесители с подавлением зеркального канала, а также особенности их применения в системе. Статья представляет собой перевод [1].

Проектирование снабберных схем

В статье рассматриваются эффективные методы повышения надежности MOSFET в обратноходовых преобразователях.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

19 октября

Современные тактильные технологии

В настоящее время сенсорные интерфейсы приобретают все большее распространение в потребительской продукции и даже в контрольно-измерительных и медицинских приборах. В статье рассматриваются наиболее известные тактильные технологии, расширяющие возможности пользовательских интерфейсов.



В

се пользователи сотовых телефонов знакомы с тактильной технологией. Эта технология обогащает компьютерные игры, устройства с сенсорными экранами и портативную электронную технику функциями, которые повышают уровень восприятия пользователя.
Система, в которой реализована такая технология, обеспечивает обратную связь с пользователем через его тактильные ощущения, или осязание.
Первые тренажерные системы с функцией осязания появились в авиации. Они имитировали вибрации в рычаге переключения передач в тех случаях, когда потеря скорости становилась неминуемой. В дальнейшем эта обратная связь использовалась в реальных условиях, однако с усовершенствованием систем управления соответствующие сигналы появлялись уже на панели.
В последние годы тактильные технологии стали популярны в исследованиях, посвященных проблемам искусственного интеллекта и виртуальной реальности. Чувство осязания оказывается важнейшим компонентом для воссоздания виртуальной среды, которая должна вызывать полную иллюзию реальности. Тактильные системы появились и в электронном оборудовании. Устройства, которые позволяют ощущать объекты виртуальной среды, используются в раскопках, строительстве, образовании и даже в удаленной медицине.
Тактильные технологии применяются также в сотовых телефонах для того, чтобы, например, не тревожа окружающих, пользователь мог своевременно получить сообщение. В играх с помощью этой функции игрок получает предупреждение, например, о том, что его автомобиль съехал на обочину или к персонажу подкрался злодей. Эта функция реализуется на основе исполнительного механизма, управляемого контроллером.
Давайте рассмотрим принцип действия этой технологии. По сути, на сегодняшнем рынке представлены два типа тактильных технологий, основанных на использовании привода. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки, а также свою уникальность.

Вращающийся эксцентрический маховик

Вращающийся эксцентрический маховик (ВЭМ) — самая старая тактильная технология на рынке (см. рис. 1). Устройство с тактильной функцией состоит из маховика со смещенной осью, который при вращении создает всенаправленные вибрации. Эти колебания возникают в сотовом телефоне в режиме виброзвонка.

 

Рис. 1. Конструкция привода с вращающимся эксцентрическим маховиком


К сожалению, конструкция ВЭМ ограничивает его способность создавать сложные профили сигналов. Частота и амплитуда каждого сигнала зависят от входного управляющего напряжения, поэтому создание различных эффектов осуществляется с помощью только одной переменной. Разные сочетания амплитуды вибраций и их частоты представляют собой довольно-таки ограниченный набор возможностей.
Запуск двигателя, управление им и последовательная остановка по одним и тем же линиям осуществляются гораздо труднее по сравнению с более новыми технологиями. Таким образом, ВЭМ не годится для использования в тех приложениях, где требуется высокая скорость и малое время отклика. Преимущество этой технологии — в относительно малой стоимости ее реализации.

Линейный резонансный привод

Для реализации более современной тактильной технологии используется линейный резонансный привод (ЛРП). Он представляет собой электромагнит с обмоткой и прикрепленной к нему пружиной (см. рис. 2).

 

Рис. 2. Конструкция линейного резонансного привода


Под действием управляющего тока электромагнит совершает линейные колебания. На резонансной частоте привод потребляет минимальную мощность, которая на 30% меньше расхода мощности ВЭМ. При этом, однако, механизм вынужден работать исключительно на резонансной частоте. Эффективность и параметры устройства заметно ухудшаются при уходе его рабочей частоты от резонансного значения. Это обстоятельство необходимо учесть разработчикам, т.к. жесткость пружины меняется в результате износа, изменения температуры или других факторов окружающей среды.
Модулируя амплитуду входного сигнала, можно создавать такие уникальные профили, которые не обеспечивает применение ВЭМ. У ЛРП лучшее, чем у ВЭМ, время отклика, и потому линейные резонансные приводы могут использоваться в текстовых приложениях сотовых телефонов для сопровождения букв, набранных с помощью кнопок, соответствующим сигналом.
Существует и другой тип привода, отличный от двух описанных выше. Он не основан на использовании микромотора, характеризуется быстрым временем отклика и высокой энергоэффективностью. Кроме того, его размеры меньше, чем у ЛРП и ВЭМ.

Пьезоэлектрические приводы

Эти приводы используются уже много лет. Они состоят из пленки — датчика, который преобразует электрическое напряжение в механические колебания. Эти датчики применяются также в системах сбора энергии и в динамиках.
В состав пьезопривода входит тонкая полоска или круглый диск пьезоэлемента, которые под действием электрического напряжения изгибаются, создавая колебания (см. рис. 3). Концы полоски прикрепляются к сенсорному экрану, а ее центральная часть — к корпусу устройства. Сенсорный экран установлен в корпусе таким образом, что возникающие колебания преимущественно распространяются по поверхности экрана. При использовании этой технологии большая часть вибраций ощущается только на экране, а не в остальной части устройства.

 

Рис. 3. Пьезоэлектрические приводы состоят из тонкой полоски (слева) или плоского диска (справа), которые генерируют колебания под действием приложенного напряжения


Пьезоэлектрическая технология не имеет ограничения по частоте или амплитуде, позволяя разработчику создавать такие профили сигнала, которые недостижимы при использовании ЛРП или ВЭМ. Пьезоэлектрический привод в максимальной мере позволяет имитировать тактильную обратную связь при нажатии механической кнопки.
С помощью нескольких пьезомодулей можно создать сенсорный экран с отдельными вибрирующими зонами. При этом, например, каждая отдельная зона емкостного экрана обеспечит индивидуальную вибрацию для каждого прикасающегося пальца руки.
Одним из недостатков пьезопривода является большой размах управляющего напряжения (Vp-p) — 100–200 В. Использование нескольких многослойных пьезоприводов позволяет уменьшить эту величину до 50 В, однако такие устройства стоят очень дорого.
На рисунке 4 демонстрируются преимущества использования пьезопривода перед ЛРП и ВЭМ, на запуск которых требуется 30–60 мс, тогда как время отклика пьезопривода, как правило, составляет менее 2 мс. Таким образом, пьезоприводы намного энергоэффективнее по сравнению с ЛРП и ВЭМ.

 

Рис. 4. Пьезоприводы обеспечивают значительно более быстрое время запуска, чем ЛРП и ВЭМ


Преимущества пьезопривода определяются также использованием драйверов, специально разработанных для этих устройств. Например, напряжение Vp-p драйвера DRV8662 от TI с внутренним повышающим преобразователем составляет 200 В, время запуска — 1,5 мс. Такие параметры позволяют применять этот драйвер во всех современных тактильных системах. Входная цепь устройства, на который подается напряжение питания 3–5,5 В, может быть несимметричной или дифференциальной.
Пьезопривод занимает малое место на печатной плате, а также не требует использования трансформатора за счет встроенного выключателя электропитания и диода, что уменьшает размеры и стоимость всей системы. Таким образом, пьезотактильная технология получает все большее распространение в современных устройствах, расширяя возможности пользовательского интерфейса.

Литература

1. Eric Siegel. Haptics technology: picking up good vibrations//www.eetimes.com.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Эрик Зигель (Eric Siegel), инженер по маркетингу продукции, Texas Instruments



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты