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2018年03月26日 | TDK PiezoHapt，实现比偏心马达更细腻的振动
2018-03-26 来源：EEWORLD
TDK的PiezoHapt技术是由积层压电器件与振动板构成的薄型振动模块。主要采用了振动的触觉反馈技术及触觉反馈等。
触觉反馈技术(Haptics)是指通过力度及振动等皮肤感觉反馈传递信息的技术。
TDK的 PiezoHapt执行器是由积层压电器件与振动板构成的薄型振动模块，虽然其通过低电压驱动，但可应对各类振动形式。与以往用于应对设备振动的偏心马达或线性执行器（线性振动器）相比，本产品没有安装限制，可用于各类需要通过皮肤感觉进行反馈的应用。
PiezoHapt执行器的原理与结构
PiezoHapt执行器是将两面安装有电极的陶瓷压电器件贴合在金属板一面的单晶结构执行器。向电极中施加交流电压时，压电器件会发生伸缩，因此会使粘接的金属板发生弯曲。其表现如下图所示。通过交互变化附加电压，金属板会反复发生凸起、陷下弯曲，从而产生振动。通过采用该单晶结构可使整体金属板高效振动。
压电器件拥有单板与积层两种形式，但PiezoHapt执行器的压电器件为积层型，因此与相同厚度的单板型器件相比，可产生更大的位移。为此，相比需要高电压的普通压电式触觉反馈技术，TDK的PiezoHapt执行器可通过24V的低电压将振动感觉传递给皮肤。
同时，由于无需使用金属线对器件进行焊接接合，因此无需对积层器件产生负荷便可提高振幅效率。
启动速度为偏心马达的1/25，同时可应对多种振动形式
PiezoHapt的特性使其耗电量少于偏心马达，可实时表现出细腻的振动。
偏心马达或线性执行器一般是用于振动器的执行器。但是，这些产品都存在响应速度慢的缺点。例如，在制造用手碰触显示器时能够感受到凹凸感的设备时，其响应速度必须比现有执行器快。为此，实现更为先进的触觉反馈技术仍面临不少课题。
TDK的PiezoHapt执行器可通过压电特性实现瞬间响应。以下图表为偏心马达与PiezoHapt驱动的比较。偏心马达启动需0.1秒以上，而PiezoHapt执行器的启动速度仅为其1/25。
同时，由于PiezoHapt执行器相比偏心马达可通过短时间通电进行运行，因此耗电量较少也是其特点之一。输入的频率或电压越高，耗电量也会变大，但通过优化形成的振动可实现省电。
由于可通过改变驱动电压改变PiezoHapt执行器振幅，因此可细腻地表现多种振动形式。这是偏心马达所无法实现的。
此外，偏心马达很难将振动传递至远离安装位置的部位，但PiezoHapt执行器可将振动均匀传递至整体。利用这一特点，可将强烈的振动传递至整个显示器或触摸屏。除了形成均匀振动以外，其还能检测碰触指尖位置，并根据该位置改变振动。
驱动电压较高是压电式的难点所在，但TDK的PiezoHapt执行器通过使用积层器件克服了这一难点，由此实现了偏心马达所无法实现的功能，并且进一步扩大了使用振动的触觉反馈技术的运用可能性。
PiezoHapt主要应用于显示屏、穿戴式设备、车载导航、触摸屏、控制器等要求通过皮肤感觉进行反馈的各类设备。
史海拾趣
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