• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    一種電子裝置及其振動強度調整方法。依據耦合於該壓電元件的兩側的電容感測器所測得之電容值與預設電容值來產生調整電壓，並依據此調整電壓來產生驅動壓電元件的驅動電壓，以避免壓電材料之退極化問題影響到電子裝置的振度。
    公开号:TW201322512A
    申请号:TW100144648
    申请日:2011-12-05
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Weng-Chang Shen；Hsu-Hsiang Tseng
    申请人:Htc Corp；
    IPC主号:B06B1-00
    专利说明:
    電子裝置及其調整方法
    本發明是有關於一種電子裝置及其調整方法，且特別是有關於一種振動強度不受壓電材料退極化影響的電子裝置及其調整方法。
    隨著人性的需求及科技的進步，手機的功能亦隨之一日千里，而其不變的是強調科技與人性的互動，針對此項，最直接的就是當使用螢幕上的某些功能或玩遊戲時亦希望手機也能適時的予以回應，好讓人與手機能有更進一步的互動，而最直接的回應之一就是手機允予適當的振動。目前使手機振動的方式不外乎就是利用偏軸轉動慣量(Eccentric Rotating Mass,ERM)或壓電(piezo)元件來達到振動的效果，若為達到較快速的反應，壓電元件為其較佳的選擇。壓電元件的驅動方式為利用跨加電壓於壓電材料兩端形成電場驅使壓電元件振動，而隨著跨加電壓愈大其振度亦愈大，但隨著電場長時間操作下使得壓電材料會有退極化之問題產生，使得振度變小。
    本發明提供一種電子裝置及其振動強度調整方法，可使電子裝置的振動強度不因壓電材料退極化的影響而變小。
    本發明提出一種電子裝置，包括一壓電元件、一電容感測器、一控制單元以及一驅動單元。其中壓電元件依據驅動電壓而產生振動。電容感測器耦合於壓電元件的兩側，以感測該壓電元件之兩側間之一電容值。控制單元耦接電容感測器，依據上述電容值與預設電容值輸出調整電壓。驅動單元耦接控制單元與壓電元件，依據調整電壓與預設電壓輸出驅動電壓。
    在本發明之一實施例中，上述之控制單元計算電容值與預設電容值之差值，並據以輸出調整電壓。
    在本發明之一實施例中，上述之電容感測器包括一第一電極以及第二電極，第一電極以及第二電極分別設置於壓電元件的兩側，上述電容值產生於第一電極與第二電極之間。
    本發明更提出一種電子裝置調整方法，其中電子裝置包括用以產生振動的一壓電元件，以及設置於壓電元件兩側的電容感測器，電子裝置調整方法包括下列步驟。偵測壓電元件之兩側間之一電容值。依據上述電容值與預設電容值輸出調整電壓。依據調整電壓與預設電壓輸出驅動電壓。
    在本發明之一實施例中，上述依據電容值與預設電容值輸出調整電壓的步驟包括下列步驟。計算電容值與預設電容值之差值。依據差值輸出調整電壓。
    在本發明之一實施例中，上述之驅動電壓為調整電壓與預設電壓之和。
    在本發明之一實施例中，上述之壓電元件之材質包括石英、電氣石、氧化鋅、聚合物、陶瓷材料或複合材料。
    在本發明之一實施例中，上述之預設電容值為壓電元件未出現退極化情形時所偵測到之電容值，預設電壓為壓電元件未出現退極化情形時驅動壓電元件之電壓。
    基於上述，本發明依據偵測設置於壓電元件兩側之電容感測器所偵測得到之電容值與預設電容值來產生調整電壓，並依據此調整電壓來產生驅動壓電元件的驅動電壓，以避免壓電材料之退極化問題影響到壓電元件的振度。
    為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
    圖1繪示為本發明一實施例之電子裝置的示意圖。電子裝置100包括一壓電元件102、一電容感測器104、一控制單元106以及一驅動單元108。壓電材料具有電能-機械能的轉換特性，當其受到電壓驅動時會產生機械應力，因而發生形變，進而產生振動的效果，其可例如以石英、電氣石、氧化鋅、聚合物、陶瓷材料或複合材料等壓電材料構成。
    在本實施例中，電容感測器104耦合於壓電元件102的兩側，以以感測壓電元件102之兩側間之一電容值。進一步來說，電容感測器104可包括一第一電極104a以及一第二電極104b，其中第一電極104a以及第二電極104b分別設置於壓電元件102的兩側，上述電容值產生於第一電極104a與第二電極104b之間。
    控制單元106耦接電容感測器104與驅動單元108，控制單元106可依據電容感測器104所偵測到之電容值以及一預設電容值來產生一調整電壓Va。其中預設電容值為壓電元件102尚未出現退極化情形時，電容感測器104所偵測到的電容值，而調整電壓Va之電壓值可藉由經驗值內建計算。另外，驅動單元108更耦接至壓電元件102，其依據調整電壓Va與一預設電壓Vs輸出一驅動電壓Vd至壓電元件102，以驅動壓電元件102產生振動的效果。其中預設電壓Vs為壓電元件102未出現退極化情形時驅動壓電元件102之電壓。
    如上所述，當壓電元件102未出現退極化情形時，電容感測器104所感測到之電容值為預設電容值，此時控制單元106可不須輸出調整電壓Va(或其電壓值為0)，而驅動單元108則將預設電壓Vs作為驅動電壓Vd，並將其施加到壓電元件102上，以驅動壓電元件102產生振動。
    而當壓電元件102隨時間經過而出現退極化的情形時，電容感測器104所偵測到之電容值將受到退極化的影響而下降，此時控制單元106便可依據電容值的變化情形來輸出調整電壓Va。舉例來說，控制單元106可計算出現退極化情形時的電容感測器104所偵測到之電容值與預設電容值間的差值，並依據此電容差值來輸出調整電壓Va，當此電容差值越大時，控制單元106隨之輸出越大的調整電壓Va。
    另一方面，驅動單元108則可依據調整電壓Va與預設電壓Vs來輸出的驅動電壓Vd。舉例來說，驅動單元108可例如以一加法器來實施，將調整電壓Va與預設電壓Vs相加後之結果作為驅動電壓Vd輸出至壓電元件102，以驅動壓電元件102產生振動。如此藉由控制單元106與驅動單元108反應壓電元件102的退極化情形來調整施加於壓電元件102上的驅動電壓Vd，便可調整壓電元件102的振度，當壓電元件102的退極化情形越嚴重時，驅動電壓Vd的電壓值隨之增加，以避免電子裝置100的振度受到壓電元件102的退極化影響而減小。
    值得注意的是，在其它實施例中，上述控制單元106決定其所輸出之調整電壓Va之電壓值的方式並不限於依據電容值與預設電容值間的差值，驅動單元108決定其所輸出之驅動電壓Vd之電壓值的方式亦不限於將調整電壓Va與預設電壓Vs相加。調整電壓Va與驅動電壓Vd的變化情形亦可依據較複雜的函數來決定，而不限於上述實施例所舉的方式。
    圖2繪示為本發明一實施例之電子裝置調整方法流程圖。請參照圖2，綜上所述，電子裝置調整方法可包括下列步驟。首先，偵測壓電元件之兩側間之一電容值(步驟S202)。接著，依據電容值與預設電容值輸出調整電壓(步驟S204)，其中預設電容值為壓電元件未出現退極化情形時所偵測到之電容值。舉例來說，可先計算電容值與預設電容值之差值，然後再依據此差值來輸出調整電壓，當電容差值越大時，輸出的調整電壓亦隨之越大。最後，依據調整電壓與預設電壓輸出驅動電壓(步驟S206)，以驅動壓電元件產生振動。其中預設電壓為壓電元件未出現退極化情形時驅動壓電元件之電壓，而驅動電壓之電壓值可例如為調整電壓與預設電壓之和。
    綜上所述，本發明利用控制單元依據偵測電容感測器兩端得到之電容值與預設電容值間的差值來產生調整電壓，並利用驅動單元依據此調整電壓來產生驅動電壓，以依據壓電材料之退極化程度不同產生對應的驅動電壓來維持電子裝置的振度，有效解決壓電材料之退極化造成振度減小的問題。
    雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．電子裝置
    102．．．壓電元件
    104．．．電容感測器
    104a、104b．．．電極
    106．．．控制單元
    108．．．驅動單元
    Va．．．調整電壓
    Vs．．．預設電壓
    Vd．．．驅動電壓
    S202~S206．．．電子裝置的振動強度調整步驟
    圖1繪示為本發明一實施例之電子裝置的示意圖。
    圖2繪示為本發明一實施例之電子裝置調整方法流程圖。
    100．．．電子裝置
    102．．．壓電元件
    104．．．電容感測器
    104a、104b．．．基板
    106．．．控制單元
    108．．．驅動單元
    Va．．．調整電壓
    Vs．．．預設電壓
    Vd．．．驅動電壓
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種電子裝置，包括：一壓電元件，依據一驅動電壓而產生振動；一電容感測器，耦合於該壓電元件的兩側，以感測該壓電元件之兩側間之一電容值；一控制單元，耦接該電容感測器，依據該電容值與一預設電容值輸出一調整電壓；以及一驅動單元，耦接該控制單元與該壓電元件，依據該調整電壓與一預設電壓輸出該驅動電壓。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該控制單元計算該電容值與該預設電容值之差值，並據以輸出該調整電壓。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該驅動電壓為該調整電壓與該預設電壓之和。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該壓電元件之材質包括石英、電氣石、氧化鋅、聚合物、陶瓷材料或複合材料。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述之電子裝置，其中該預設電容值為該壓電元件未出現退極化情形時該電容感測器所偵測到之電容值，該預設電壓為該壓電元件未出現退極化情形時驅動該壓電元件之電壓。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電容感測器包括：一第一電極；以及一第二電極，該第一電極以及該第二電極分別設置於該壓電元件的兩側。
    [7] 一種電子裝置調整方法，該電子裝置包括用以產生振動的一壓電元件，以及設置於該壓電元件兩側的一電容感測器，該電子裝置調整方法包括：偵測該壓電元件之兩側間之一電容值；依據該電容值與一預設電容值輸出一調整電壓；以及依據該調整電壓與一預設電壓輸出該驅動電壓。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置調整方法，其中依據該電容值與該預設電容值輸出該調整電壓的步驟包括：計算該電容值與該預設電容值之差值；以及依據該差值輸出該調整電壓。
    [9] 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置調整方法，其中該驅動電壓為該調整電壓與該預設電壓之和。
    [10] 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置調整方法，其中該壓電元件之材質包括石英、電氣石、氧化鋅、聚合物、陶瓷材料或複合材料。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置調整方法，其中該預設電容值為該壓電元件未出現退極化情形時所偵測到之電容值，該預設電壓為該壓電元件未出現退極化情形時驅動該壓電元件之電壓。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI445224B|2014-07-11|電子裝置及其調整方法
    US10219077B2|2019-02-26|Display device
    EP2762999B1|2017-10-25|Overdrive voltage for an actuator to generate haptic effects
    WO2017161654A1|2017-09-28|扬声器单体、扬声器系统及调整振膜的振动位移的方法
    US10344821B2|2019-07-09|Vibration suppressing apparatus and vibration suppressing method thereof
    JP2011247729A5|2013-06-27|素子構造体、慣性センサー、電子機器
    JP5923585B2|2016-05-24|圧力検出装置、圧力検出装置の制御方法、及びプログラム
    CN108370483B|2020-07-24|确定具有电容电极和压电电极的mems麦克风的绝对灵敏度的系统和方法
    US10277988B2|2019-04-30|Controlling mechanical properties of a MEMS microphone with capacitive and piezoelectric electrodes
    JP6123947B2|2017-05-10|押圧センサ及び電子機器
    JP5950053B2|2016-07-13|押圧検出センサ
    CN105378614B|2019-05-21|按压检测传感器
    Gong et al.2019|A monocharged electret nanogenerator‐based self‐powered device for pressure and tactile sensor applications
    TW201526669A|2015-07-01|揚聲器的驅動訊號的產生裝置及方法
    WO2016059940A1|2016-04-21|圧力検出装置、圧力検出装置の制御方法、及びプログラム
    US9116224B2|2015-08-25|Electronic device
    JP2014224693A5|2016-07-28|圧電性の結晶体の極性及び／又は表裏を判定できるようにする装置及び方法
    TW201535187A|2015-09-16|具有力偵測之電子裝置
    WO2020032255A1|2020-02-13|センサシステム及びこれを用いた測定装置
    JP6282414B2|2018-02-21|振動センサ
    Athavale2015|An analytical model for piezoelectric unimorph cantilever subjected to an impulse load
    JP6197962B2|2017-09-20|タッチ式入力装置及びタッチ入力検出方法
    Helistö et al.2012|Use of electromechanical feedback in MEMS for suppressing electronics noise
    JP5459653B2|2014-04-02|音響校正装置
    Tripathi et al.2014|Design and Simulation of AlN-based MEMS Acoustic Sensor for High SPL Measurement
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102012102791A1|2013-05-29|
    TWI445224B|2014-07-11|
    US20130134832A1|2013-05-30|
    CN103138701B|2015-09-30|
    US8659207B2|2014-02-25|
    CN103138701A|2013-06-05|
    DE102012102791B4|2013-08-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    DE2211750A1|1972-03-10|1973-09-13|Braun Ag|Piezoelektrischer schwingantrieb|
    DE2548264A1|1975-10-28|1977-05-05|Siemens Ag|Elektrischer oszillator|
    DE3241601A1|1982-08-19|1984-02-23|Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München|Elektrisch zu betaetigendes stellglied|
    DE10023306C2|2000-05-15|2002-07-11|Grieshaber Vega Kg|Verfahren zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antrieben in Füllstandmessgeräten|
    US6975123B1|2000-12-20|2005-12-13|Maxtor Corporation|Method and apparatus for calibrating piezoelectric driver in dual actuator disk drive|
    JP4038400B2|2001-09-11|2008-01-23|日本碍子株式会社|セラミック積層体、セラミック積層体の製造方法、圧電／電歪デバイス、圧電／電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体|
    JP4342137B2|2002-02-05|2009-10-14|ブラザー工業株式会社|圧電トランスデューサの製造方法|
    JP3783235B2|2003-06-16|2006-06-07|セイコーエプソン株式会社|圧電発振器とその製造方法ならびに圧電発振器を利用した携帯電話装置および圧電発振器を利用した電子機器|
    JP2005160028A|2003-10-27|2005-06-16|Nec Tokin Corp|撓み振動型エキサイタ|
    DE102004052248A1|2004-10-27|2006-05-18|Siemens Ag|Hybride Ansteuerschaltung|
    US7339384B2|2005-06-02|2008-03-04|Georgia Tech Research Corporation|System and method for sensing capacitance change of a capacitive sensor|
    JP2007088691A|2005-09-21|2007-04-05|Seiko Epson Corp|圧電振動片および圧電デバイスとこれらの製造方法|
    US9001045B2|2005-11-08|2015-04-07|Nokia Corporation|Cost efficient element for combined piezo sensor and actuator in robust and small touch screen realization and method for operation thereof|
    JP4373994B2|2006-05-31|2009-11-25|株式会社東芝|可変容量装置および携帯電話|
    US8421483B2|2008-06-13|2013-04-16|Sony Ericsson Mobile Communications Ab|Touch and force sensing for input devices|
    DE102008028885A1|2008-06-18|2009-12-31|Epcos Ag|Verfahren zur Abstimmung einer Resonanzfrequenz eines piezoelektrischen Bauelementes|
    JP5268762B2|2009-04-20|2013-08-21|日本発條株式会社|圧電アクチュエータ処理装置および圧電アクチュエータ処理方法|
    US20110029287A1|2009-07-31|2011-02-03|Carnegie Mellon University|Self-Diagnosing Transducers and Systems and Methods Therefor|JP2013236130A|2012-05-02|2013-11-21|Kyocera Corp|電子機器、制御方法、及び制御プログラム|
    CN103321891A|2013-06-19|2013-09-25|重庆中镭科技有限公司|一种压电泵振子及控制方法|
    CN109314180A|2016-06-07|2019-02-05|皇家飞利浦有限公司|电活性聚合物致动器|
    CN109688246B|2018-11-19|2021-01-22|深圳市万普拉斯科技有限公司|一种移动终端设备|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US13/304,406|US8659207B2|2011-11-24|2011-11-24|Electronic device and adjustment method thereof|
    [返回顶部]