[发明专利]估计电磁换能器的线圈阻抗的方法和系统

说明书

一种方法可以包括，基于电磁负载的状态，从多个阻抗测量技术中选择用于测量电磁负载的阻抗的选定测量技术，并且执行选定测量技术以生成对电磁负载的阻抗的估计。

相关申请

本公开要求享有2019年12月5日提交的美国临时专利申请序列号62/944，090的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及估计电磁换能器(特别是触觉换能器)的线圈阻抗。

背景技术

振动触觉换能器，例如线性谐振致动器(LRA)，被广泛地用于便携式设备(诸如移动电话)以产生振动反馈给用户。各种形式的振动触觉反馈会给用户的皮肤创建不同的触感，并且在现代设备的人机交互中可能会扮演越来越重要的角色。

LRA可以被建模为质量-弹簧机电振动系统。当使用适当设计或控制的驱动信号驱动时，LRA可以产生某些期望形式的振动。例如，用户手指上强烈而清晰的振动模式可以用来创建一种模仿机械按钮点击的感觉。然后，这种清晰的振动可以作为虚拟开关来代替机械按钮。

图1示出了设备100中的振动触觉系统的示例。设备100可以包括控制器101，其被配置为控制施加于放大器102的信号。放大器102然后可以基于该信号驱动触觉换能器103。控制器101可由触发器触发以输出到该信号。例如，触发器可以包括设备100的屏幕或虚拟按钮上的压力或力传感器。

在各种形式的振动触觉反馈中，持续的音调振动可以在通知设备的用户某些预定事件(诸如来电或短信、紧急警报、定时器警告等)方面起到重要作用。为了有效率地产生音调振动通知，可能期望在其谐振频率下操作触觉振动器。

触觉换能器的谐振频率f₀可近似估计为：

其中，C为弹簧系统的顺应性(compliance)，并且M为等效运动质量，其可基于触觉换能器中的实际运动部分和保持触觉换能器的便携式设备的质量来确定。

由于各个触觉换能器的样本间差异、移动设备装配差异、老化而引起的暂时性组件改变以及使用状态(诸如用户握持设备的各种不同力度)的改变，触觉换能器的振动谐振可能不时改变。

图2A示出了线性谐振致动器(LRA)的示例，其被建模为包括质量-弹簧系统201的线性系统。LRA是非线性组件，其表现可能会因例如施加的电压水平、操作温度和操作频率而有所不同。然而，在某些状态下，这些组件可以被建模为线性组件。

图2B示出了建模为线性系统的LRA的示例，其包括LRA的质量-弹簧系统201的电等效模型。在该示例中，LRA被建模为具有电元件和机械元件的三阶系统。特别地，Re和Le分别为线圈-磁铁系统的直流电阻和线圈电感；并且Bl为线圈的磁力因数。该驱动放大器在输出阻抗为Ro的情况下输出电压波形V(t)。端电压V_T(t)可以跨触觉换能器的端子感测。质量-弹簧系统201以速度u(t)运动。

诸如LRA的电磁负载的可以由其阻抗Z_LRA表征，阻抗Z_LRA可以看作是线圈阻抗Z_coil和机械阻抗Z_mech的和：

Z_LRA＝Z_coil+Z_mech (2)

线圈阻抗Z_coil进而可以包括与电感Le串联的直流(DC)电阻Re：

Z_coil＝Re+s*Le (3)