没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
电子-LDC1314参考设计指导手册中文.pdf
需积分: 32 15 下载量 173 浏览量
2019-09-05
11:32:38
上传
评论 1
收藏 13.7MB PDF 举报
温馨提示
试读
77页
电子-LDC1314参考设计指导手册中文.pdf,单片机/嵌入式STM32-F3/F4/F7/H7
资源推荐
资源详情
资源评论
Coil
ERM
+
+
-
-
Piezo
-
+
Coil
Coil
Coil
5.0 V
3.3 V
LP5907MFX-3.3
(Single output LDO)
DRV2667
(Piezo haptics driver)
TS5A12301E
(SPDT analog switch)
DRV2605L
(Haptic driver for ERM
and LRA)
LDC1614
(4 Ch. inductance to
digital converter)
USB
(Power and data)
MSP430F5528
(MCU)
5.0 V
5.0 V
5.0 V
HDC1000
(Humidity and temp.
sensor)
3.3 V
LRA
1
ZHCU118B–January 2015–Revised May 2015
TIDU613 — http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU613
版权 © 2015, Texas Instruments Incorporated
集成触觉反馈的触摸金属按钮
TI
参参考考设设计计
集集成成触触觉觉反反馈馈的的触触摸摸金金属属按按钮钮
TouchSense is a registered trademark of Immersion Corporation.
All other trademarks are the property of their respective owners.
TI 参参考考设设计计
TI 参考设计为您提供了所需的原理、测试和设计文件,
以便您快速评估和定制系统。 TI 参考设计可帮助
您
缩短
产品上市时间。
设设计计资资源源
TIDA-00314
设计文件夹
LDC1614 产品文件夹
DRV2605L 产品文件夹
DRV2667 产品文件夹
HDC1000 产品文件夹
MSP430F5528 产品文件夹
LP5907 产品文件夹
TS5A12301E 产品文件夹
TPD2E2U06 产品文件夹
TPD1E10B06 产品文件夹
请咨询我们的 E2E 专家
WEBENCH® 计算器工具
设设计计特特性性
• 通过高分辨率电感式金属触摸方案替换机械按键
• 可定制触觉反馈和波形提供高品质用户体验
• 可编程的按钮灵敏度(从轻触到用力按压)
• 一块连续金属片经过密封和接地,可防止电磁干扰
(EMI)、水、油、灰尘和其他污染物的影响.
• 支持在佩戴手套的情况下、在水下(密封情况下)
以及在严酷环境下操作
• 可用于压力和多步按钮按压序列
• 已实现三个按钮选项:
– 20 mm 按钮
– 3 × 10 mm(两个按钮)
– 3 mm 按钮
• 通过不同的机械设计实现不同的按钮配置
特特色色应应用用
• 楼宇自动化
• 工业和汽车接口
• 移动设备接口
• 电子销售终端
• 设备接口
• 替代机械按钮
该 TI 参考设计末尾的重要声明表述了授权使用、知识产权问题和其他重要的免责声明和信息。
系统主要技术规格
www.ti.com.cn
2
ZHCU118B–January 2015–Revised May 2015
TIDU613 — http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU613
版权 © 2015, Texas Instruments Incorporated
集成触觉反馈的触摸金属按钮
1 系系统统主主要要技技术术规规格格
参参数数 技技术术规规格格 详详细细信信息息
触摸金属传感器类型 4 x PCB 电感线圈 2.2 节
触觉致动器类型
压电式
2.4 节线性谐振致动器 (LRA)
偏轴转动惯量 (ERM)
输入电压 标称 5V(源自 USB 的 VBUS) 2.8 节
校准方法 LRA 和 ERM 致动器自动校准 4.4 节
工作温度 –20°C 至 70°C 2.6 节
工作环境 室内或室外 2.6 节
环境感测 温度和湿度 2.6 节
热“冲击” 温度快速变化不会造成错误的按钮检测 6.6 节
相对湿度“冲击” 湿度快速变化不会造成错误的按钮检测 6.7 节
相邻按钮按压 在相邻传感器上不会造成错误的按钮检测 节 6.2.1
触控操作对 LDC1614 的影响 触控操作不会造成错误的按钮检测 6.3 节
系统消耗的总电流
LDC1614 测量过程中为 8.4mA(峰值)
6.4 节
压电致动器工作过程中为 408mA(峰值)
ERM 致动器工作过程为 580mA(峰值)
LRA 致动器工作过程中为 216mA(峰值)
IEC 61000-4-2
接触静电放电 (ESD):外壳上 ±4kV
节 6.8.1
空气 ESD:外壳上 ±8kV
IEC 61000-4-3 抗辐射干扰:10V/m 时为 80MHz 至 2.7GHz 节 6.8.2
IEC 61000-4-4 电快速瞬变 (EFT):VBUS 上 ±2kV 节 6.8.3
IEC 61000-4-5 浪涌:VBUS 上 0.5kV 节 6.8.4
IEC 61000-4-6 抗传导干扰:在 VBUS 上达到 3 V
RMS
节 6.8.5
封装 12.5 cm × 5.5 cm × 1.5 cm,铝外壳 2.5 节
www.ti.com.cn
系统描述
3
ZHCU118B–January 2015–Revised May 2015
TIDU613 — http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU613
版权 © 2015, Texas Instruments Incorporated
集成触觉反馈的触摸金属按钮
2 系系统统描描述述
工业、汽车行业和消费品行业的许多终端设备系统和产品当前需要采用机械按钮使能用户输入。 然而,机械
按钮往往会增加系统成本,按压一定次数后会出现磨损,而且会提高系统抵御环境影响的密封实现方案的复
杂程度。
得益于德州仪器 (TI) 的电感数字转换技术及触控技术,TI 参考设计
集成触觉反馈的触摸金属按钮
展现了能够
替代机械按钮的触摸金属概念,以及可为用户提供真实反馈的集成触觉功能。
从较高层次看,此 TI 参考设计系统由铝质机械外壳组成,顶部外壳内置了四个按钮。 该设计的独特之处在
于,顶部外壳由单一单片金属构成,此设计是在此金属中实现的。 这些按钮在金属表面仅为刻蚀的轮廓或者
凸起的图案。 利用顶部外壳下方电路板中的德州仪器 (TI) 电感式金属形变检测技术,可测出金属铝极为细
微的形变(微米量级),然后激活触觉反馈,为用户提供与机械按钮相似的触觉反馈。
本设计指南介绍了该 TI 参加设计系统的组件选择、设计理论和测试结果。 对于需要具有触觉反馈的高分辨
率触摸金属按钮按压检测功能的新应用,当在其中集成 TI 的电感数字转换器及触觉驱动技术时,本设计指
南能够为系统设计人员带来优势。
后续子章节介绍参考设计系统中的各模块,以及实现相应功能的最关键特性。
2.1
电电感感数数字字转转换换器器
电感数字转换器 (LDC) 可测量用作按钮的金属表面的形变,以此检测按钮是否被按下。 要检测按钮是否被
按下,子系统必须能够检测出金属表面上微米量级的极为细微的形变,如图 1 所示。此系统必须具备极低的
噪声,才能测出按下按钮本身时所测得的变化。 另外,系统必须能够区分相邻按钮的按下操作,以避免检测
到错误的按钮按压操作。 在此 TI 参加设计配置中,机械设计可以确保按钮两两之间紧密相邻;因此,当按
下一个按钮时,相邻的按钮并不会检测到按压操作,反之亦然。
图图 1. 机机械械形形变变详详图图
电感数字转换器在选型时的另一个考虑因素是,是否能够处理不同环境条件下的测量结果变化。 此 TI 参加
设计实现了固件滤波,以减轻环境变化所带来的影响。 此外,如果要求在环境变化时保持较高精度,设计中
还可以包括湿度和温度传感器。
LDC1614 器件是此 TI 参加设计的理想组件,因为它将高分辨率电感感测与四个输入通道相结合。
LDC1614 分辨率较高,可以使系统轻松区分相邻按钮的按压操作(节 6.2.1
相邻按钮按压性能
)。 另
外,LDC1614 器件功耗低(6.4 节
电流消耗
),易于使用,因此可直接集成到终端设备中。 如果终端设备
需要实现压力或多步按钮序列,LDC1614 器件的高分辨率特性还有助于实现此类应用。
2.2
传传感感器器线线圈圈设设计计
LDC1614 器件上的传感器线圈设计对于实现所需的触摸金属按钮检测性能来说至关重要。 在此 TI 参加设计
中,会手工生成适当的传感器线圈。 “大”和“小”按钮均采用圆形传感线圈来检测轴向移动。 “向上”和“向下”按
钮采用矩形传感线圈,通常用于检测横向移动。
系统描述
www.ti.com.cn
4
ZHCU118B–January 2015–Revised May 2015
TIDU613 — http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU613
版权 © 2015, Texas Instruments Incorporated
集成触觉反馈的触摸金属按钮
在终端设备应用中,可使用 WEBENCH® 电感感测设计工具根据子系统的机械特性来生成传感器线圈。 传
感线圈设计取决于感测距离、精度和目标尺寸等机械要求。 因此,传感线圈设计取决于终端设备上传感线圈
与金属片间距、按钮灵敏度和按钮尺寸等要求。
2.3
触触觉觉驱驱动动器器
触觉驱动器的选型取决于系统所需的触觉致动器(请参见2.4 节
触感致动器
)。
对于线性谐振致动器 (LRA) 和偏轴转动惯量 (ERM) 触觉致动器,DRV2605L 器件具备闭环致动器控制系
统,可提供高质量的触觉反馈。 DRV2605L 器件提供了 Immersion 公司的许可版 TouchSense 2200™ 软
件,其中包含 100 多种许可版效果(六个 ERM 库和一个 LRA 库)和 audio-to-vibe 功能,因此无需设计触
觉波形。
对于压电致动器,DRV2667 器件集成了 105V 升压开关、功率二极管、全差分放大器和数字前端。
DRV2667 器件的这些特性使其成为驱动高压和低压压电触觉致动器的理想之选。
2.4
触触觉觉致致动动器器
为全面介绍当前可用的触觉技术,TI 参考设计
集成触觉反馈的触摸金属按钮
采用了三种触觉致动器:LRA、
ERM 和压电式致动器。
LRA 是一个谐振系统,当以谐振频率或接近谐振频率运行时会产生振动。 LRA 往往是硬币形状,但也可采
用其它外形。 由于技术创新,LRA 致动器的尺寸得以进一步缩减,高度可不超过 2.5mm,直径可不超过
8mm。 此微型化趋势使 LRA 致动器成为可穿戴设备的最佳选择之一。 因为此器件通常以谐振频率运行,功
耗往往低于其它致动器。
ERM 是一种存在偏心质量的直流电机,通过旋转产生振动。 当 ERM 旋转时,偏心质量会产生向心力;这
种向心力会使电机产生位移。 人们将这种位移视为振动。 ERM 由于旋转力而产生振动,所以会在两个轴
(X、Y 或 Z 轴)上存在加速度。 这种加速度在某些应用中会在无意的轴形成损耗。 因为该致动器是一种
直流电机,所以与其它类型的致动器相比,需要更多电能来保持旋转。
压电材料是一种在施加电压后会发生形变(移动)的材料。 压电触觉致动器能够精确驱动高清触觉,与
ERM 和 LRA 相比,启动时间更短、驱动电压带宽更宽、可闻噪声更低且振动更强。 压电致动器有两种类
型:单层压电致动器和多层压电致动器。 由于压电致动器是容性负载,所以单层压电致动器在移动同样距离
时需要更高的电压。 多层压电致动器所需的电压较低,但需要较高的电流。 向压电致动器施加电压时压电
致动器会发生弯曲,如果施加脉宽调制 (PWM) 或正弦波电压时,会在一个方向上产生振动。 总的来说,压
电致动器具备更大的加速度、更快的响应时间以及更低的功耗。
表 1 对比了本 TI 参加设计系统中所使用的三种触觉致动器。 有关各种触觉致动器的更多信息,请参见
SLOA194 和 SLOA207。
表表 1. 致致动动器器对对比比
属属性性 ERM LRA 层层数数较较少少的的压压电电致致动动器器 层层数数较较多多的的压压电电致致动动器器
性能 良好 更好 最好 最好
加速度 (g) 约 1g 约 1-2g 约 3-5g 约 3-5g
可闻噪声 非常大 中等 无噪声 无噪声
响应时间 约 50ms 约 30ms 0.5ms 0.5ms
高清触觉 否 否 是 是
成本 $ $$ $$ $$$
www.ti.com.cn
系统描述
5
ZHCU118B–January 2015–Revised May 2015
TIDU613 — http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU613
版权 © 2015, Texas Instruments Incorporated
集成触觉反馈的触摸金属按钮
2.5
机机械械设设计计
集成触觉反馈的触摸金属按钮
TI 参加设计系统的机械设计由铝质外壳、印刷电路板 (PCB) 和橡胶垫圈所组
成。 铝质外壳的外形尺寸约为 12.5 cm × 5.5 cm × 1.5 cm。
铝质外壳由顶部和底部两部分组成。 顶部包含四个按钮:铝质外壳上刻蚀出轮廓的
大
按钮;在顶部中央凸起
“向上”、“向下”按钮;以及铝质外壳上呈小型凸起的“小”按钮。 顶部外壳如图 2 上半部分所示。 该按钮布局
旨在为终端设备解决方案中多种不同按钮配置提供示例。 PCB 通过双面胶带(3M™ VHB™ 转移胶带
F9460PC,更多信息请参见 www.3m.com)固定在顶部外壳内侧。
图图 2. 集集成成触触觉觉反反馈馈的的触触摸摸金金属属按按钮钮的的机机械械外外壳壳详详图图
剩余76页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38743968
- 粉丝: 404
- 资源: 2万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功