TWI681618B

TWI681618B - 線性振動馬達的控制系統及振動控制方法

Info

Publication number: TWI681618B
Application number: TW107128316A
Authority: TW
Inventors: 劉錦松; 蔡新德; 房子光
Original assignee: 台睿精工股份有限公司
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2020-01-01
Also published as: US10804785B2; TW202010239A; US20200059149A1

Abstract

本發明揭露一種線性振動馬達的控制系統與振動控制方法，該振動控制方法包括：提供一感應線圈，該感應線圈的設置及繞線方式可以得到與該線性振動馬達的振子運動速度成比例關係的感應電壓；根據該感應電壓，產生一振動訊號回饋至連接於該線性振動馬達的一驅動器，以達到控制線性振動馬達的振動；其中，所產生的振動訊號滿足下列條件；當該感應電壓低於一低速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一同方向之驅動力；當該感應電壓高於一高速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一反方向之驅動力；當該感應電壓介於該低速門檻值與該高速門檻值之間時，該振動訊號不驅使該驅動器施力。

Description

線性振動馬達的控制系統及振動控制方法

本發明係有關一種線性振動馬達的控制系統及振動控制方法。

隨著行動裝置的普遍化，線性振動馬達(linear resonant actuator，LRA)也越來越受到重視。行動裝置可使用線性振動馬達提供振動，作為使用者操作裝置時的觸覺回饋。

第1圖所示為一習知的線性振動馬達結構圖，其中，線性振動馬達100至少由包含磁石之振子101、固定於固定端105之一個或多個驅動線圈102、連接固定端105及振子101之位移恢復力裝置104三者構成。線性振動馬達本身通常是以固定之驅動線圈驅動可運動之磁石，磁石以彈簧連接一固定端，彈簧提供磁石位移之恢復力；通常線性振動馬達僅有不受控制之微小阻尼，以求取較高的驅動效率。

低阻尼的線性振動馬達其頻率響應具有峰值高且寬度窄的共振峰；高的峰值表示以共振頻率驅動線性振動馬達時有較高的效率，即較低的輸入功率得到較大的振動；窄的頻寬表示驅動頻率自共振頻率些微偏移則振動量大幅減小，約1Hz降至90%或更低。因零組件及組裝變異無法保證每一線性振動馬達製品共振頻率一致，且製品因操作環境、溫度等因素差異或經過長時間操作亦可能發生共振頻率漂移；驅動裝置具有隨時保持在線性振動馬達共振頻率操作之功能是較佳的。

習知的方法是透過取得驅動線圈的反電動勢(back EMF,BEMF)作為振動控制上的回饋訊號；第2圖所示為習知的以驅動線圈的反電動勢作為振動控制上的回饋訊號的控制示意圖。如第2圖所示，透過控制器203斷續地短暫切斷驅動器201之輸出以量測迴路202量測線性振動馬達210內驅動線圈之BEMF，再回饋至控制器203調控輸出以驅動線性振動馬達210；然而，切斷驅動意味著損失可驅動的時間利用率；或者，於驅動下實際測量驅動器201輸出之電流及線性振動馬達210之驅動線圈端電壓，透過量測迴路202演算得到線性振動馬達210的BEMF，再回饋至控制器203改變輸出以驅動線性振動馬達210。但在此方式中必須考量及克服溫度、元件老化等不確定因子所導致的運算誤差。另外，也有在線性振動馬達中安裝霍爾元件(hall element)或加速規以作為位置/加速度檢出以進行控制；惟，這類系統較為複雜且需考量控制系統的穩定性。

本發明人在另一申請案中揭露一種新的線性振動馬達，係透過增設一感應線圈於習知的線性振動馬達的驅動線圈外，再根據該感應線圈產生的感應電壓，便可透過回授方式達到控制線性振動馬達的控制方法。如第3圖所示，具有感應線圈之線性振動馬達包含，一振子301、一個或多個驅動線圈302、一位移恢復力裝置304、一固定端305、以及一感應線圈303；其中，該振子301、驅動線圈302、位移恢復力裝置304、以及固定端305與第1圖之習知的線性振動馬達相同，該位移恢復力裝置304更包含至少一個彈性元件，例如彈簧，該振子301係為一包含磁石組之振子；換言之，該位移恢復力裝置304之一端連接於該固定端305，另一端則連接該振子301；該一或多個驅動線圈302係於位於該振子301之外圍。而該感應線圈303則設置於該振子301之外，且相對於該振子301是固定的。亦即，在習知的線性振動馬達外設置該感應線圈303，且該感應線圈303相對於該振子301是固定的；其中，該感應線圈303與該驅動線圈302可以位於不同位置，或該感應線圈303與該驅動線圈302可以部分重疊。

本發明之一實施例揭露一種線性振動馬達的控制系統，適用於一具有速度感應線圈的線性振動馬達，該控制系統包含：一驅動器、一訊號放大器、一激發裝置、一流程控制器、以及一處理單元；其中，該處理單元更包含一振動產生單元；該驅動器，係連接於該處理單元與該線性振動馬達，以依據該處理單元輸出之一驅動訊號來驅使該線性振動馬達；該訊號放大器係連接於該線性振動馬達之感應線圈，以將該線性振動馬達之感應線圈所得之一感應電壓放大為一感應訊號，並將該感應訊號回饋至該處理單元之振動產生單元；該激發裝置係用以產生可使該線性振動馬達發生振動之一激發訊號，並將該激發訊號傳遞至該處理單元；該流程控制器係用以接收外部傳入之一指令、產生一控制流程、且輸出對該應控制流程之一狀態訊號至該處理單元；該處理單元係連接於該訊號放大器、該激發裝置、該流程控制器，以依該流程控制器所輸出之該狀態訊號輸出該驅動訊號至該驅動器，其中該振動產生單元係連接於該訊號放大器以接收該感應訊號，並依據該感應訊號產生一振動訊號。

在一較佳實施例中，該狀態訊號可為一停止狀態、一激發狀態、或一持續振動狀態；其中，在該停止狀態時，該控制系統不對線性振動馬達進行驅動，該控制系統係此時作為取得感應訊號的直流偏移，作為補償用；其中，在該激發狀態時，該激發裝置係透過輸出預定的波形，或其他可調整輸出波形頻率、時間間隔、極性、振幅大小方式達到振動的目的；其中，在該持續振動狀態時，該控制系統係將感應線圈所得感應電壓放大為感應訊號，處理後輸出該振動訊號至該驅動器，以增加或抑制該線性振動馬達其振子振動。

本發明之又一實施例揭露一種線性振動馬達的振動控制方法流程圖，包含下列步驟：提供一感應線圈，該感應線圈係設置於該線性振動馬達之振子外部，且該感應線圈相對於該振子是固定的，其中，該感應線圈的設置及繞線方式可以得到與該振子運動速度成比例關係的感應電壓；根據該感應電壓，產生一振動訊號回饋至連接於該線性振動馬達的一驅動器，以達到控制線性振動馬達的振動；其中，所產生的振動訊號滿足下列條件：當該感應電壓低於一低速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一同方向之驅動力；當該感應電壓高於一高速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一反方向之驅動力；當該感應電壓介於該低速門檻值與該高速門檻值之間時，該振動訊號不驅使該驅動器施力。

在一較佳實施例中，更可設定一雜訊門檻值，將在該雜訊門檻值之下的該感應電壓視為雜訊，該振動訊號不驅使該驅動器施力。

在一較佳實施例中，可設定至少一組六個電壓值V1~V6，且V6

V5>V4

V3>V2

V1；換言之，該六個電壓值定義出七個電壓區間；其中，小於V1為第一區間、[V1,V2]為第二區間、[V2,V3]為第三區間、[V3,V4]為第四區間、[V4,V5]為第五區間、[V5,V6]為第六區間、大於V6為第七區間；V4

停止狀態時之感應訊號(以下稱Vo)

V3定義出該雜訊門檻值、V5與V2分別定義出正向與負向低速門檻值、V6與V1分別定義出正向與負向高速門檻值。

換言之，當該感應電壓是介於第四區間時(雜訊門檻值內)，該振動訊號為零，不驅使該驅動器施力；當該感應電壓是介於第一區間或第七區間時(高於高速門檻值)，該振動訊號為正(負)，即施予一反方向之驅動力，以降低其振動速率；當該感應電壓是介於第二區間或第六區間時(於高速門檻值與低速門檻值之間)，該振動訊號為零，不驅使該驅動器施力，由振子維持其瞬間振動速率；當該感應電壓是介於第三區間或第五區間時(低於低速門檻值)時，若其前半週期並未處於區間一或區間七，則該振動訊號為負(正)，亦即施予一同方向之驅動力，以提高該振子的振動速率，否則，若其前半週期曾經處於區間一或區間七，則不限定該振動訊號的輸出；所謂前半周期是指所處在該區間時的時間點往前推半個週期的時間內，而該週期指的是在持續振動狀態下，驅動該線性振動馬達呈現持續往復運動之特定週期。

100‧‧‧線性振動馬達

101‧‧‧振子

102‧‧‧驅動線圈

104‧‧‧位移恢復力裝置

105‧‧‧固定端

201‧‧‧驅動器

202‧‧‧量測迴路

203‧‧‧控制器

210‧‧‧線性振動馬達

301‧‧‧振子

302‧‧‧驅動線圈

303‧‧‧感應線圈

304‧‧‧位移恢復力裝置

305‧‧‧固定端

411‧‧‧線性振動馬達

412‧‧‧速度感應線圈

420‧‧‧控制系統

421‧‧‧驅動器

422‧‧‧訊號放大器

422a‧‧‧感應訊號

423‧‧‧激發裝置

423a‧‧‧激發訊號

424‧‧‧流程控制器

424a‧‧‧狀態訊號

430‧‧‧處理單元

431‧‧‧振動產生單元

431a‧‧‧振動訊號

501、502、601、602、603、604‧‧‧波形曲線

701‧‧‧V1~V6

801、802‧‧‧步驟

第1圖所示為一種習知的線性振動馬達結構示意圖；第2圖所示為習知的以驅動線圈的反電動勢作為控制上的回饋訊號的控制示意圖；第3圖為本發明之一種具有速度感應線圈的線性振動馬達的示意圖；第4圖所示為本發明之一種線性振動馬達的控制系統示意圖；第5圖所示為本發明之線性振動馬達受激發狀態之波形示意圖；第6圖所示為本發明之線性振動馬達於續振動狀態之波形示意圖；第7圖所示為第6圖虛線框604內之細節；第8圖所示為本發明之一種線性振動馬達的煞停控制方法流程圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

參考第3圖，第3圖為一具有速度感應線圈的線性振動馬達。由於該振子301包含磁石組，產生空間上一特定磁場向量分佈B，該振子301運動將造成一磁場向量移動速度V；在此條件下，一固定電荷q之受力f可以下列表示：f=-qV x B

此即羅倫茲(Lorentz)力，亦即感應電場E=-V x B。

因此，一固定導線段dl可得感應電動勢de可表示為：de=-dl．E=-dl．(V x B)

因此，透過適當位置及繞線方式而設置的感應線圈303可以依此得到與該振子301運動速度成比例關係的感應電壓。

換言之，根據該感應線圈303產生與該振子301運動速度成比例關係的感應電壓，便可透過回授方式產生接近共振頻率之振動，達到控制線性振動馬達的振動方法。

根據運動方程式m * a=-b * v-k * x+f；其中，m為振子質量、b為馬達阻尼係數、k為彈力係數、a為加速度、v為速度、x為位移、f為驅動力；且k * x為位移恢復力、b * v為阻力項，在無驅動時則f=0。

令f=b’ * v，表示以本發明之振動控制方法使驅動線圈產生回授之驅動力，其中，b’為驅動作用之系統增益係數(力/速度)，包含感應線圈靈敏度(電壓/速度)，以及馬達驅動效率(力/電壓)乘以控制系統增益。

因此，上述運動方程式成為：m * a=(b’-b) * v-k * x；其中，(b’-b) * v為本發明之持續振動方法作用下之總驅動力；因此，在特定運動速度範圍內使(b’-b)>0確保振動量不遞減；額定運動速度以上使(b’-b)<0以抑制振動；兩者平衡狀況下則振子處於近似無阻尼持續自然振動狀態。所謂額定運動速度係指速度的上限，也就是持續振動的目標速度。

第4圖所示為本發明之一種線性振動馬達的控制系統，適用於一具有速度感應線圈412的線性振動馬達411，該控制系統420包含：一驅動器421、一訊號放大器422、一激發裝置423、一流程控制器424、以及一處理單元430；其中，該處理單元430更包含一振動產生單元431。

其中，該驅動器421，係連接於該處理單元430與該線性振動馬達411，以依據該處理單元430輸出之一驅動訊號430a來驅使該線性振動馬達411。該訊號放大器422係連接於該線性振動馬達411之感應線圈412，以將該線性振動馬達411之感應線圈412所得之一感應電壓放大為一感應訊號422a，並將該感應訊號422a回饋至該處理單元430之振動產生單元431。該激發裝置423係用以產生可使該線性振動馬達411發生振動之一激發訊號423a，並將該激發訊號423a傳遞至該處理單元430。該流程控制器424係用以接收外部傳入之一指令、產生一控制流程、且輸出對該應控制流程之一狀態訊號424a至該處理單元430。該處理單元430，係連接於該訊號放大器422、該激發裝置423、該流程控制器424，以依該流程控制器424所輸出之狀態訊號424a輸出該驅動訊號430a至該驅動器421，其中該振動產生單元431係連接於該訊號放大器422以接收該感應訊號422a，並依據該感應訊號422a產生一振動訊號431a。

值得說明的是，該控制系統運作至少包含：停止狀態、激發狀態及持續振動狀態等三種狀態。亦即，該流程控制器424所輸出之狀態訊號424a可為一停止狀態、一激發狀態、或一持續振動狀態。於該停止狀態時，該處理單元430所輸出的該驅動訊號430a為停止(stop)，亦即維持停止不驅動；於該激發狀態時，該處理單元430輸出該激發訊號423a作為該驅動訊號430a至該驅動器421；於該持續振動狀態時，該處理單元430之振動產生單元431將該訊號放大器422之感應訊號422a處理為適當之振動訊號431a，並由該驅動訊號430a輸出為驅動訊號430a至該驅動器421。換言之，該處理單元430所輸出之該驅動訊號430a可為停止狀態時的停止訊號(或是無輸出訊號)、激發狀態時的激發訊號423a、或是在持續振動狀態時的振動訊號431a。

總括地說，在該停止狀態時，該控制系統不對線性振動馬達411進行驅動。而在該激發狀態時，該控制系統可由該激發裝置423產生激發訊號423a，經該驅動器421驅使線性振動馬達411，以達到其目標開始振動行為。該激發裝置423可以是透過輸出預定的波形，或其他可調整輸出波形頻率、時間間隔、極性、振幅大小方式達到振動的目的。在該持續振動狀態時，該控制系統可將感應線圈412所得感應電壓放大為感應訊號422a，處理後回授至該處理單元430之振動產生單元431，該振動產生單元 431再將感應訊號422a處理為適當之振動訊號431a，再由該處理單元430輸出作為驅動訊號430a以驅使該線性振動馬達411持續其振子振動；且該持續振動狀態之終止可依狀態訊號使其終止。

值得說明的是，第4圖中的處理單元430之振動訊號431a可因應用需求，以不同實施方式實現。主要之實施方法為依據線性振動馬達之驅動效率及感應線圈靈敏度，設定控制系統增益，使(b’-b) * v達到所欲的驅動效果；如前所述，b’為驅動作用之系統增益係數，包含感應線圈靈敏度(電壓/速度)以及馬達驅動效率(力/電壓)乘以控制系統增益。因此，在特定運動速度範圍內使(b’-b)>0確保振動量不遞減；額定運動速度以上使(b’-b)<0以抑制振動；兩者平衡狀況下則振子處於近似無阻尼持續自然振動狀態。

值得說明的是，由於速度具有方向性(有正/負之分)，由於振動係為對稱方式，因此在下列討論中，以無方向性之速率代替具有方向性的速度，以簡化複雜度。

在本發明的一實施例中，該振動產生單元431內可設定一低速門檻值與一高速門檻值(即前述之額定速度)，其中，當該振子的瞬間振動速率在該低速門檻值之下，則施予一同方向之驅動力，以提高其振動速率；當該振子的瞬間振動速率在該高速門檻值之上，則施予一反方向之驅動力，以降低其振動速率；當該振子的瞬間振動速率在該低速門檻值與該高速門檻值之間時，則不施力，維持其振動速率；該高速門檻值即為前述之額定速度。在一較佳實施例中，該振動產生單元431內更可設定一雜訊門檻值，將在該雜訊門檻值之下的瞬間振動速率視為雜訊，不予加強維持。

由於將該線性振動馬達411之感應線圈412所得之感應電壓係與該振子的瞬間振動速率成正比，並且該訊號放大器422係連接於該線性振動馬達411之感應線圈412，以將該線性振動馬達411之感應線圈412所得之該感應電壓放大為該感應訊號422a，因此，該低速門檻值、高速門檻值與雜訊門檻值皆可以電壓位準的形式表示。

因此，該振動產生單元431內可設定至少一組六個電壓值V1~V6，且V6

V5>V4

V3>V2

V1；換言之，該六個電壓值定義出七個電壓區間；其中，小於V1為第一區間、[V1,V2]為第二區間、[V2,V3]為第三區間、[V3,V4]為第四區間、[V4,V5]為第五區間、[V5,V6]為第六區間、大於V6為第七區間；值得說明的是，V4

停止狀態時之感應訊號(以下稱Vo)

V3定義出該雜訊門檻值、V5與V2分別定義出振子的瞬間振動速率的正向與負向低速門檻值、V6與V1分別定義出振子的瞬間振動速率的正向與負向高速門檻值。

換言之，當該感應訊號422a(與振子的瞬間振動速率相關)是介於第四區間時(雜訊門檻值內)，該振動產生單元431所輸出的振動訊號431a為零，即將振子的瞬間振動速率相關視為雜訊，不施力；當該感應訊號422a是介於第一區間或第七區間時(高於高速門檻值)，該振動產生單元431所輸出的振動訊號431a為正(負)，即施予一反方向之驅動力，以降低其振動速率；當該感應訊號422a是介於第二區間或第六區間時(於高速門檻值與低速門檻值之間)，該振動產生單元431所輸出的振動訊號431a為零，即不施力，由振子維持其瞬間振動速率；當該感應訊號422a是介於第三區間或第五區間時(低於低速門檻值)時，若其前半週期並未處於區間一或區間七，則該振動產生單元431所輸出的振動訊號431a為負(正)，亦即施予一同方向之驅動力，以提高該振子的振動速率，否則，若其前半週期曾經處於區間一或區間七，則不限定振動訊號431a的輸出，亦即可為正、負或零皆可(施以同向、反向之力，或不施力)。表一所示為將感應訊號422a電壓Vs與電壓值V1~V6的之關係作成振動訊號431a的狀態表。

值得說明的是，在表一內，所謂前半周期意思是指所處在該區間時的時間點往前推半個週期的時間內，而該週期指的是在持續振動狀態下，驅動該線性振動馬達呈現持續往復運動之特定週期。以區間三為例，當感應訊號電壓居於區間三時，在往前推半個週期的時間內，該感應訊號電壓是否曾經處於區間一或區間七內(超過額定速度，高於高門檻值)，會決定該振動訊號431a的輸出。

區間三、區間五及對應之輸出分別為在低於低門檻值時，施以與V(速度)同向的力以確保振動量不衰減。於區間五時，Vs≧V4(>Vo)速度為正，當Vs於[V4,V5]區間內時輸出“正”，產生與速度同向之力為推力；在區間三時，V≦V3(<Vo)速度為負，當[V2,V3]區間內輸出”負”，產生與速度同向之力為推力。

區間三或區間五主要是產生與速度同向之推力；但訊號來到區間三或區間五之前半週期若經歷區間一或區間七，表示跟振子的振動速度超過額定限度(高於高門檻值)，此種情況區間三或區間五的輸出不於此限定，可依所配合之線性振動馬達阻尼特性選定，或為抑制振動、推動振動或不出力。

綜合言之，當該振子之振動速度往復於上述之各區間時，該振動產生單元431所輸出的振動訊號431a可以說明如下：

(a)如果振動整個週期速率都很低，該感應訊號422a(與振子瞬間速度相關)完全處於區間四，則輸出為零，這是避免因雜訊或訊號飄移而錯誤動作。

(b)如果振動速度較(a)提高，該感應訊號422a於區間三、四、五之間往復，區間三、五時驅動輸出與速度同向，以增加速率。

(c)如果振動速度較(b)高，該感應訊號422a於區間二至區間六之間往復，區間二、六時不輸出表示速率已足夠，區間三、五輸出與速度同向以補償潛在的阻尼。

(d)如果振動速度較(c)高，該感應訊號422a於區間一至區間七之間往復，表示已超出額定速度，該感應訊號422a於區間一、七時輸出與速度反向，以降低速率，使其回到(c)。

在其他實施例中，電壓值不限於一組，可使用複數組電壓產生不同振度。或者，該組六個電壓值V1~V6中可進行簡化，例如，V1可等於V2、且 /或V6可等於V5；換言之，可省略區間二、且/或省略區間六。甚至，在其他實施例中，可僅採用“正”或”負”之一且搭配”零”輸出；或是，僅採用區間一至區間四、或區間四至區間七之輸出。再者，在持續振動狀態下，因區間變換而導致的該振動訊號431a於訊號輸出變換後，可維持該狀態之輸出一預設短暫時間再判斷其所在區間及更新輸出。

第5圖所示為本發明之線性振動馬達受激發狀態之波形示意圖；其中，曲線501為感應訊號422a，代表振子的運動速度，曲線502為激發訊號423a；透過激發訊號423a的激發使振子產生振動。在激發訊號423a結束後若無其他驅動，則振子振動量呈逐漸衰減，如曲線501所示。

第6圖所示為本發明之線性振動馬達於續振動狀態之波形示意圖；其中，曲線601為感應訊號422a，代表振子的運動速度，曲線602為激發訊號423a，曲線603為振動訊號431a；透過激發訊號423a的激發使振子產生振動，在激發訊號423a(曲線602)結束後接續為振動訊號431a(曲線603)；在振動訊號431a調節下，振子維持穩定振動量。在振動訊號431a結束後若無其他驅動，則振子振動量呈逐漸衰減，虛線框604之細節則於第7圖中詳述。

第7圖所示為第6圖虛線框604內之細節。曲線601為感應訊號422a，代表振子的運動速度，曲線602為激發訊號423a，曲線603為振動訊號431a；透過激發訊號423a的激發使振子產生振動，在激發訊號423a(曲線602)結束後接續為振動訊號431a(曲線603)。六條橫線701為振動產生單元431內設定之六個電壓值V1~V6；感應訊號422a與電壓值V1~V6之關係依前述表一輸出為振動訊號431a。

第8圖所示為本發明之一種線性振動馬達的振動控制方法流程圖，包含下列步驟：步驟801：提供一感應線圈，該感應線圈係設置於該線性振動馬達之振子外部，且該感應線圈相對於該振子是固定的，其中，該感應線圈的設置及繞線方式可以得到與該振子運動速度成比例關係的感應電壓；步驟802：根據該感應電壓，產生一振動訊號回饋至連接於該線性振動馬達的一驅動器，以達到控制線性振動馬達的振動；其中，所產生的振動訊號滿足下列條件：當該感應電壓低於一低速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一同方向之驅動力；當該感應電壓高於一高速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一反方向之驅動力；當該感應電壓介於該低速門檻值與該高速門檻值之間時，該振動訊號不驅使該驅動器施力。

在一較佳實施例中，可設定至少一組六個電壓值V1~V6，且V6

V5>V4

V3>V2

停止狀態時之感應訊號(以下稱Vo)

然而，上述實施例僅例示性說明本發明之功效，而非用於限制本發明，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。此外，在上述該些實施例中之元件的數量僅為例示性說明，亦非用於限制本發明。因此本發明之權利保護範圍，應如以下之申請專利範圍所列。

801、802‧‧‧步驟

Claims

一種線性振動馬達的控制系統，適用於一具有速度感應線圈的線性振動馬達，該控制系統包含；一驅動器、一訊號放大器、一激發裝置、一流程控制器、以及一處理單元；其中，該處理單元更包含一振動產生單元；該驅動器，係連接於該處理單元與該線性振動馬達，以依據該處理單元輸出之一驅動訊號來驅使該線性振動馬達；該訊號放大器係連接於該線性振動馬達之速度感應線圈，以將該線性振動馬達之速度感應線圈所得之一感應電壓放大為一感應訊號，並將該感應訊號回饋至該處理單元之振動產生單元；該激發裝置係用以產生可使該線性振動馬達發生振動之一激發訊號，並將該激發訊號傳遞至該處理單元，該激發訊號可為一預定的波形，或其他可調整輸出波形頻率、時間間隔、極性、振幅大小方式達到激發該線性振動馬達初始振動的目的；該流程控制器係用以接收外部傳入之一指令、產生一控制流程、且輸出對應該控制流程之一狀態訊號至該處理單元；該處理單元係連接於該訊號放大器、該激發裝置、該流程控制器，以依該流程控制器所輸出之該狀態訊號輸出該驅動訊號至該驅動器，其中該振動產生單元係連接於該訊號放大器以接收該感應訊號，並依據該感應訊號產生一振動訊號；其中，該振動產生單元內設定至少一組六個電壓值V1~V6，且V6
V5>V4
V3>V2
V1；換言之，該六個電壓值定義出七個電壓區間；其中，小於V1為第一區間、[V1,V2]為第二區間、[V2,V3]為第三區間、[V3,V4]為第四區間、[V4,V5]為第五區間、[V5,V6]為第六區間、大於V6為第七區間；V4與V3分別定義出正向與負向雜訊門檻值、且V4
一特定狀態時之感應訊號
V3、V5與V2分別定義出正向與負向低速門檻值、V6與V1分別定義出正向與負向高速門檻值；當該感應電壓是介於第四區間時，該振動訊號為零，不驅使該驅動器施力；當該感應電壓是介於第一區間或第七區間時，該振動訊號為正(負)，即施予一反方向之驅動力，以降低其振動速率；當該感應電壓是介於第二區間或第六區間時，該振動訊號為零，不驅使該驅動器施力，由振子維持其瞬間振動速率；當該感應電壓是介於第三區間或第五區間時，若其前半週期並未處於區間一或區間七，則該振動訊號為負(正)，亦即施予一同方向之驅動力，以提高該振子的振動速率，否則，若其前半週期曾經處於區間一或區間七，則不限定該振動訊號的輸出；其中，所謂前半周期是指所處在該區間時的時間點往前推半個週期的時間內，而該週期指的是在持續振動狀態下，驅動該線性振動馬達呈現持續往復運動之特定週期。
如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達的控制系統，其中，該狀態訊號可為一停止狀態、一激發狀態、或一持續振動狀態；其中，在該停止狀態時，該控制系統不對線性振動馬達進行驅動，該控制系統係此時作為取得感應訊號的直流偏移，作為補償用；其中，在該激發狀態時，該控制系統係透過傳遞該激發訊號至該驅動器達到激發該線性振動馬達初始振動的目的；其中，在該持續振動狀態時，該控制系統係使該處理單元輸出該振動訊號至該驅動器，以增加或抑制該線性振動馬達的穩定振動；且其中該特定狀態時之感應訊號係指該狀態訊號為停止狀態時之感應訊號。
如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達的控制系統，其中，V1等於V2、且/或V6等於V5。
如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達的控制系統，其中，僅採用正或負之一且搭配零輸出該振動訊號。
如申請專利範圍第4項所述之線性振動馬達的控制系統，其中，在持續振動狀態下，因區間變換而導致的該振動訊號於訊號輸出變換後，可維持該狀態之輸出一預設短暫時間再判斷其所在區間及更新輸出。
如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達的控制系統，其中，僅採用區間一至區間四、或區間四至區間七之輸出該振動訊號。
一種線性振動馬達的振動控制方法，包含下列步驟：提供一感應線圈，該感應線圈係設置於該線性振動馬達之振子外部，且該感應線圈相對於該振子是固定的，其中，該感應線圈的設置位置及繞線方式可以得到與該振子運動速度成比例關係的感應電壓；根據該感應電壓，產生一振動訊號回饋至連接於該線性振動馬達的一驅動器，以達到控制線性振動馬達的振動；其中，所產生的振動訊號滿足下列條件：當該感應電壓低於一低速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一同方向之驅動力；當該感應電壓高於一高速門檻值時，該振動訊號使該驅動器施予一反方向之驅動力；當該感應電壓介於該低速門檻值與該高速門檻值之間時，該振動訊號不驅使該驅動器施力；其中，設定至少一組六個電壓值V1~V6，且V6
V5>V4
V3>V2
V1；該六個電壓值定義出七個電壓區間；其中，小於V1為第一區間、[V1,V2]為第二區間、[V2,V3]為第三區間、[V3,V4]為第四區間、[V4,V5]為第五區間、[V5,V6]為第六區間、大於V6為第七區間；V4與V3分別定義出正向與負向雜訊門檻值、且V4
一特定狀態時之感應訊號
V3、V5與V2分別定義出正向與負向低速門檻值、V6與V1分別定義出正向與負向高速門檻值；當該感應電壓是介於第四區間時，該振動訊號為零，不驅使該驅動器施力；當該感應電壓是介於第一區間或第七區間時，該振動訊號為正(負)，即施予一與速度方向反方向之驅動力；當該感應電壓是介於第二區間或第六區間時，該振動訊號為零，不驅使該驅動器施力；當該感應電壓是介於第三區間或第五區間時，若其前半週期並未處於區間一或區間七，則該振動訊號為負(正)，亦即施予一與速度方向同方向之驅動力，否則，若其前半週期曾經處於區間一或區間七，則不限定該振動訊號的輸出；所謂前半周期是指所處在該區間時的時間點往前推半個週期的時間內，而該週期指的是在持續振動狀態下，驅動該線性振動馬達呈現持續往復運動之特定週期。