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一線大廠都在用的黑科技——壓電式觸覺反饋

10/14/2020  已閱讀 305

       隨著觸覺模擬技術研究的日漸深入,市面上出現了電磁式、壓電式、氣動式及電刺激式等多種激發方式的觸覺反饋執行器。從實際使用效果以及市場反饋來看,電磁式需要復雜的機構,結構較厚重,還有響應時間較長等缺點;氣動式需要復雜的噴嘴陣列及氣動元件,控制難度大;電刺激式主要用于游戲中痛覺等的模擬,設備龐大。

       因此,在常規領域,輕便可靠又易于驅動的壓電式觸覺反饋元件占大多數。據了解,坐落于江蘇常州的漢得利電子股份有限公司(BeStar)是壓電陶瓷觸覺領域中的佼佼者。其開發的壓電觸覺(PZT Haptics)反饋元件具有輕薄節能響應快,觸覺真實的優點。

壓電式觸覺反饋元件的原理是什么呢?這就要從壓電效應的原理說起了:

       壓電效應包括正壓電效應和逆壓電效應兩種。正壓電效應是當對壓電材料施以外界壓力時,材料體內之電偶極矩會因壓縮而變短,此時壓電材料為抵抗這種變化會在材料相對的表面上產生等量的正負電荷,以保持原狀。這種由于形變而產生電極化的現象稱為“正壓電效應”。正壓電效應實質上是機械能轉化為電能的過程,可用于觸摸控制,如圖所示。

QQ截圖20201014125408.jpg      逆壓電效應是指對壓電材料施加交變電場引起晶體機械變形的現象。用逆壓電效應制造的變送器可用于電聲和超聲工程。其實質是電能轉化為機械能的過程。

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       漢得利電子股份有限公司(BeStar)結合正逆壓電效應開發了壓電觸覺反饋元件。壓電觸覺反饋技術是一種利用壓電陶瓷產品的正逆壓電效應,可以同時接收壓力信號和發出觸覺信號,觸控振動二合一,適用于各種智能設備、家電中的觸摸面板,節省設備內部空間,提供更豐富的振動反饋。

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      與漢得利(BeStar)的壓電觸覺反饋元件相比,傳統的偏心馬達(ERM)或線性馬達(LRA)等現有觸覺反饋解決方案有尺寸相對較大、厚度較厚、響應時間較長以及在智能手機或平板等電池供電設備上功耗較高等許多缺點。此外,無論是反饋的頻率還是強度,都只能在非常窄的范圍內變化,且不具備任何傳感器功能,必須與觸摸屏結合使用。而漢得利壓電觸覺反饋元件單層壓電陶瓷元件,尺寸約為?15×0.31mm,自身形狀輕薄的同時還節省了觸控模組的空間,可在不改動或少改動現有產品的基礎上快速升級;并且15mm的直徑符合人體工程學設計,可提供最佳的反饋。

       此外,壓電觸覺反饋所需功耗低,適用于功耗受限的移動設備,可有效節省耗電。相比需要依靠質量進行振動和旋轉的電機馬達,自身進行振動的壓電陶瓷響應時間極短,可提供為更精準快速的觸覺反饋。

      所用材料均符合RoHS標準且達到HF要求,不含對人體有害成分。此外,若結合MCU控制輸出波形,還可實現個性化的觸覺反饋。

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       據了解,漢得利生產的壓電陶瓷元件已經被多家一線廠商使用,產品包括筆記本電腦鍵盤,行車電腦等觸控設備。

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