觸覺(jué)反饋技術(shù)：逼真震動(dòng)體驗的改革者

我們已經(jīng)介紹了觸覺(jué)傳動(dòng)器的新舊兩派，但仍然還有另一種傳動(dòng)器我們沒(méi)有涉及。這種傳動(dòng)器并非為馬達型，它擁有驚人的響應時(shí)間，很高的能效，并擁有比 ERM 和 LRA 都要小得多的體積。這款理想的新型器件被稱(chēng)為壓電傳動(dòng)器。

壓電傳動(dòng)器
準確地說(shuō)，壓電技術(shù)并非尖端技術(shù)，因為已經(jīng)存在了幾十年的時(shí)間，基本上都由一個(gè)軟片（震動(dòng)-電壓轉換器）組成。以前，此技術(shù)被用于許多能量采集應用和驅動(dòng)揚聲器中，但現在，它將帶來(lái)最為復雜、精細的觸覺(jué)反饋體驗。全新的應用把這種成熟的技術(shù)引入了一個(gè)新的領(lǐng)域。標準壓電傳動(dòng)器技術(shù)使用一個(gè)很薄的長(cháng)條或者一個(gè)圓盤(pán)，讓它們彎曲然后再反彈回去，通過(guò)在兩端施加電壓形成震動(dòng)（圖 3）。使用薄長(cháng)條的一種方法是將壓電長(cháng)條端安裝至觸摸屏，然后再將長(cháng)條的中心連接至設備殼。之后，把觸摸屏裝到一個(gè)外殼中，這樣長(cháng)條便可以“浮動(dòng)”，從而讓人們可以明顯地感覺(jué)到屏幕的壓電震動(dòng)。這種體驗被稱(chēng)作“局部觸覺(jué)”。您仍然可以感覺(jué)到設備本身的某些震動(dòng)，但大部分卻來(lái)自于屏幕。如果不需要屏幕局部震動(dòng)，則可以使用另一種被稱(chēng)為落入式 (drop-in) 模塊的拓撲結構。它與壓電傳動(dòng)器類(lèi)似，但功能性更低一些：震動(dòng)精密水平不如局部壓電觸覺(jué)高，但可以大大降低設計的復雜性。

圖 3 壓電觸覺(jué)傳動(dòng)器通常使用一個(gè)薄長(cháng)條或者平面圓盤(pán)，施加電壓時(shí)形成震動(dòng)

壓電型觸覺(jué)技術(shù)沒(méi)有任何頻率或者振幅限制，設計人員可以達到比使用 LRA 和 ERM 所達不到的波形。盡管您無(wú)法感受到按下機械按鍵時(shí)獲得的精確觸覺(jué)反饋，但利用壓電型觸覺(jué)技術(shù)以后會(huì )讓兩者之間的感受非常接近。在某個(gè)設計中嵌入多個(gè)壓電模塊后，可產(chǎn)生高精度的觸覺(jué)反饋體驗，它可以讓觸摸屏的局部而非全部區域產(chǎn)生震動(dòng)。在電容式觸摸驅動(dòng)應用中，每個(gè)觸摸點(diǎn)（手指）都可以感受到其獨有的波響應，而非整個(gè)屏幕都震動(dòng)。

壓電型傳動(dòng)器的一個(gè)缺點(diǎn)是，大多數系統都要求約 100-200 伏峰值到峰值 (Vp-p) 電壓來(lái)驅動(dòng)整個(gè)器件。多層壓電傳動(dòng)器可以將該系統電壓降低至50 Vp-p，但這種多層壓電傳動(dòng)器價(jià)格昂貴。圖 4 從速度和響應時(shí)間的角度描述了這種傳動(dòng)器的特點(diǎn)。ERM 和 LRA 的響應時(shí)間范圍為 30 到 60 毫秒，而壓電傳動(dòng)器的響應時(shí)間一般小于 2 毫秒！這種屬性，讓它們擁有比 ERM 和 LRA 高得多的功效。利用壓電技術(shù)，您可以獲得更高的速度，更快速地獲得理想震動(dòng)波形，更快地回到靜止狀態(tài)，并且消耗的能量也更少。

圖 4 相比 ERM 和 LRA 技術(shù)，壓電觸覺(jué)技術(shù)擁有極短的啟動(dòng)時(shí)間

同這些傳動(dòng)器一樣很“酷”的是，在種類(lèi)繁多的器件中僅只有一種組件適合于傳動(dòng)器。這種傳動(dòng)器之所以“偉大”，離不開(kāi)許多其他產(chǎn)品的支持。給傳動(dòng)器最大支持的一個(gè)組件便是物理驅動(dòng)器。市場(chǎng)上有許多這種物理驅動(dòng)器，但只有少數是專(zhuān)為壓電傳動(dòng)器驅動(dòng)而設計的。

TI 的 DRV8662 是一款具有集成增壓轉換器的 200-Vp-p 壓電觸覺(jué)驅動(dòng)器。這種壓電驅動(dòng)器擁有 1.5ms 的快速啟動(dòng)時(shí)間，具備多種功能，可用于任何高端壓電觸覺(jué)系統設計。輸入電壓可以為單端或者差分，并可以使用 3.0-5.5V 電源。由于集成了電源開(kāi)關(guān)和二極管，不再需要變壓器。因此，在使用小型封裝時(shí)，上述規格意味著(zhù)您可以使用更小的電路板空間，總系統成本更低。壓電觸覺(jué)反饋技術(shù)是今天觸感解決方案的游戲規則改變者，它可以幫助客戶(hù)獲得最逼真、最意想不到的用戶(hù)體驗。