艾为电子推出高压触觉反馈产品新功能

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随着线性马达技术研究的持续深入,艾为电子推出高压触觉反馈产品三大新功能,赋予用户前所未有的沉浸式体验。

- 独特的高压振效设计为用户提供更细腻的触觉体验

- 双马达协同播放技术高效解决双马达振动相位差问题

- 马达LPM参数检测配合高阶算法(LCC2.0、LCC3.0、BEA)保证每颗马达发挥更优越的性能


图1 艾为电子高压线性马达驱动典型应用图

高压驱动对比常压优势

高压驱动在相同时间获得的更高瞬间能量给用户带来更强的触感体验。如下图2,使用高压马达驱动在相同时间内可以获得数倍于常压驱动的能量,同时高压马达驱动在仿生振感方面具有独厚的优势。高压马达驱动配合BEA算法可将高频和低频部分振感突出,创造无限仿生可能。

图2 高压常压驱动对比

双马达协同播放技术

如下图示意,双马达对称放置,每个马达有单独的IC进行驱动。单频信号同时激励双马达时,由于软件调用或硬件差异,会导致两个马达输出的加速度存在频率差异或相位差异。

图3 双马达示意

设备上总的加速度:

当δ=0时,总加速度为单个加速度2倍,如下右图

当δ≠0且较小时,会有包络起伏,形成Beats的效果

图4 双马达加速度仿真

图5 双马达播放系统框图

双马达协同播放有如下特点:

  • 一路I²C挂两颗Haptic Driver,且时钟同步,不会存在相位,频率偏差

  • 解决I²C下发和处理不同步问题(ms级时间差)

  • 保证两颗马达接收到电信号同步

马达模型

图6 马达模型示意图

马达为一阶弹簧系统,其力学方程和电学方程如下:


马达数学方程式是所有高阶算法的基础。AW8693X系列高压驱动IC具备识别马达LPM参数功能。

图7 等振感曲线

频率(sharpness)、强度(intensity)、时长(duration)是设计振感基本输入量,根据等振感曲线,人手对 500Hz 以下的频率比较敏感,故结合等振感曲线和马达模型可通过智能算法设计出低频延绵如清风浮动,中频厚重如晨钟暮鼓,高频急促如珠落玉盘。

图8波形设计流程

温度补偿(Temperature compensation,LCC2.0)

当环境温度变化时,马达的阻抗和F0都会发生比较明显的变化,此时若驱动信号不变,那么不同温度下振感将会很不一致,故此LCC2.0算法将会保证不同温度振感一致。


图9 温度补偿开关对比

振动一致性(LRA Consistency Calibration, LCC 3.0)

由于受到材料、生产、工艺和指标卡控等因素的影响,即使是同批次的线性马达,其单体之间的差异也非常明显。我们进行了市面上主流线性马达的扫频测试,结果显示扫频的基频和振动量分布存在显著差异,这导致不同用户在使用后体验截然不同。

然而,当我们使用AW86937FCR AW86938CSR驱动芯片并启用LCC3.0算法时,情况就完全不同了。我们进行了相同的扫频测试,发现不同单体之间的一致性大大提高。尽管马达单体之间存在较大差异,但有了它们的加持,用户之间的一致性得到显著提升,确保了统一的振动体验。


图10 马达频响曲线对比

带宽扩展 (Bandwidth Extension Algorithm, BEA)

LRA作为典型的弹簧-振子系统,在额定电压驱动下,最大振动量出现在谐振频率f0处,而远离f0时振动量明显减弱。通常情况下,为了获得更强的振动效果,行业内常采用额定电压驱动,并选择f0频率或附近的频率进行振动。然而,这限制了触觉反馈的应用,因为不同频率产生不同的触感,如低频振动带来沉重感,中频振动带来冲击感,高频振动带来尖锐感。

艾为电子自主研发的BEA算法解决了这一行业难题,极大地拓宽了线性马达的工作范围。我们选取市面上常用线性马达进行实测,结果如下:

1. 工作带宽明显提升

  • 3dB带宽从10Hz提升至67Hz,提升约6.5倍

  • 6dB带宽从18Hz提升至145Hz,提升约8倍

2. 工作带宽内保持较高的平坦度

  • 在170Hz-200Hz范围内,振动量基本相同

  • 在全频段内,频响曲线保持尽可能平坦

图11 BEA振动效果

注:BEA频宽拓展效果,和具体马达型号相

责编: 爱集微
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