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将触控技术提升到新的水平

菜鸟
2018-10-10 10:31:51    评分

从触摸到语音和手势控制,人机界面的发展无处可见。一次又一次,它是一个新的用户界面 - 无论它可能是什么 - 已被证明对影响消费者购买至关重要。

没有比Apple的iPhone更好的例子了。Apple通过推出配备创新触摸屏的iPhone来改变移动市场的竞争格局,该触摸屏覆盖设备的整个表面。消费者吃了它。

BoréasTechnologies是一家总部位于魁北克省的12人创业公司,其目标是将触控技术推向更进一步。

如果消费者能够感受到局部的高清(HD)感觉 - 小体积振动 - 只需触摸设备的一小部分区域即可?

来自触觉社区的常年声音是,高清触觉反馈最终将“让你感受到衬衫的面料”。

让它沉入一分钟。


Boréas将于周二(10月9日)推出“用于高清(HD)触觉反馈的最低功耗压电驱动器IC,”可设计用于可穿戴设备和其他电池供电的消费设备。Chaput声称,Boréas的BOS1901是“目前市场上唯一可以半导体驱动压电驱动器并感知它的单一IC解决方案。”Boréas的创始人兼首席执行官西蒙·查普特(Simon Chaput)并不承诺我们会马上到达那里。但在被迫时,他表示,实现高水平高清触觉反馈的技术将在“未来五到六年”内得到很好的发展 - 可用于概念验证。实现高清触觉反馈的关键是触摸感应,触觉驱动和基于压电技术的驱动IC的组合。

Boréas对该行业的贡献的核心是功耗和压电驱动器IC占地面积的显着降低。

哈佛大学电子工程与计算机科学教授Gu-Yeon Wei告诉EE Times,高清触觉反馈的机会“丰富多样”,从消费者产品到增强型副驾驶员和AR / VR游戏玩家。他解释说,这项新技术可以增加音频和视频“来自触摸的真实感受”。

Wei说,通过简单地按下移动设备上的小面积硬表面,用户就可以感知局部振动。例如,这种进步将允许系统设计者在智能手机或平板电脑上提供“虚拟按钮”或“虚拟键盘”。在安装在特斯拉等车辆上的大型显示器上,驾驶员只需在屏幕上用手指或三个手指就可以感觉到他或她的路,而不是看着它,他补充道。

也许更令人兴奋的是触觉可以带给游戏的真正沉浸的承诺。魏说:“考虑一下触觉紧身连衣裤,感觉鲨鱼在游泳或戴着触觉手套时会被你刷,并IC感觉自己在AR / VR游戏中击球。”

在Wei的实验室里,Chaput首先开始研究成为Boréas的BOS1901触觉驱动芯片的技术。在采访中,魏称Chaput是“我见过的最好的工程师......聪明,有纪律,而且非常彻底。”

机电与压电
值得注意的是,Boréas的CapDrive技术平台是一种可以扩展的专有压电驱动器架构,其上构建了触觉驱动器IC。

Boréas的驱动IC解决方案充分利用了压电材料。通过将压电执行器与Boréas的压电驱动器IC相结合,该初创公司认为其解决方案可以提供高清触觉反馈,将响应时间缩短至不到几毫秒,并降低能耗。这些都不适用于基于偏心旋转质量(ERM)电机和线性谐振执行器(LRA)的传统触觉解决方案。


点击此处查看大图Boreas声称其压电解决方案是功耗最低的触觉技术。 (来源:Boreas)

Boréas声称其压电解决方案是功耗最低的触觉技术。(来源:Boréas)


Chaput解释说,ERM振动通常出现在游戏机中,如索尼的PlayStation和大多数智能手机。它不提供传感功能。LRA定位为中端触觉解决方案。Chaput说,LRA比ERM表现更好,但解决方案“非常大”。


相比之下,压电使用薄材料并提供非常短的响应时间。它是唯一提供集成传感功能的解决方案。小米曾经试过扬声器的压电解决方案,但有实施问题。据Chaput说,该公司已不再使用它。

具体而言,Chaput表示,与其他解决方案相比,Boréas的压电驱动IC解决方案的能耗降低了10倍。与领先的竞争对手相比,它的响应速度提高了六倍。将延迟描述为300微秒,“这是一个非常短的响应延迟,”Chaput说。“感觉几乎是实时的。”

压电的阿喀琉斯之踵?
虽然压电触觉解决方案以低功耗着称,但它的跟腱是需要高驱动电压的。Chaput说,驱动压电驱动器需要50到200伏电压,这减少了压电设计到电池供电设备中的机会。相比之下,Boréas的压电驱动器IC设计在3至5.5V范围内。

事实上,Boréas的真正发明是他的团队“从头开始构建其驱动器,使其具有高效的压电执行器和非常低的失真”,Chaput表示。

凭借“第一款用于压电执行器的低功率高压压电驱动器”,Boréas驱动IC的用户可以在其触觉系统中使用任何现成的压电执行器。

推出的Boréas压电驱动器IC还提供“独特的差分输出”,驱动“一个双极压电驱动器或两个单极压电驱动器。”这减少了局部触觉应用所需的驱动器数量,节省了宝贵的电路板空间。

在Boréas追求提升高清触觉反馈的过程中,这一要素可能至关重要。哈佛大学的Wei解释说,最终,高清触觉反馈需要一系列小型触觉致动器,它们以协调的方式像“摩尔斯电码”一样振动,以传递诸如“感觉衬衫的面料”之类的感觉。

竞争格局
Boréas的硬件占地面积为4 x 4 x 0.8 mm,提供驱动IC。Chaput承认,这并不是一款如此小巧的IC。但作为“在一个芯片中结合驱动和感应的完整系统”,它是空间受限移动设备的理想选择,他补充道。

可以肯定的是,Boréas并不是唯一一家致力于基于压电的高清触觉反馈的芯片供应商。竞争对手包括德州仪器和Aito BV(阿姆斯特丹)。

根据Chaput团队从竞争对手网站上的数据表中收集到的信息,他相信BOS1901的功耗性能优于领先的竞争对手IC。


供电电流与输出电压(来源:Boreas)注:Vdd = 3.6V,f = 200 Hz,C = 47 nF。 Vdd是电源电压,f是输出信号频率,C是输出负载的电容。供电电流与输出电压(来源:Boréas)

注:Vdd = 3.6V,f = 200 Hz,C = 47 nF。Vdd是电源电压,f是输出信号频率,C是输出负载的电容。


与TI或Aito相比,两者都增加了用于电子传感的分立解决方案或用于驱动压电执行器的分立式高压驱动器,“我们提供更低的功耗和更小的占地面积,”Chaput总结道。


随着初创公司推出BOS1901,Boréas提供了一个即插即用的开发套件,用于交互式压电触觉反馈。据Chaput称,目前有15家公司正在开发系统或评估BOS1901。


点击此处查看大图BOS1901开发套件(来源:Boreas)

BOS1901开发套件(来源:Boréas)


当被问及谁将使用哪个流程节点制作BOS1901时,Chaput拒绝发表评论。但他补充说,Boréas已经获得了可以将其驱动IC生产规模扩大到数百万台的代工厂。







关键词: 触控     驱动器     压电    

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