线性谐振传动器如何工作的（线性谐振传动器如何工作原理）

线性谐振执行器(LRA) 是在单轴上产生振荡力的振动电机。与直流偏心旋转质量(ERM) 电机不同，线性谐振执行器依靠交流电压来驱动压在与弹簧相连的移动质量上的音圈。当音圈以弹簧的共振频率驱动时，整个致动器会以可感知的力振动。尽管可以通过改变交流输入来调整线性谐振执行器的频率和振幅，但执行器必须以其谐振频率驱动，才能在高电流下产生有意义的力。

音圈在设备内部保持静止，同时相对于移动质量振动。通过驱动磁铁相对于弹簧上下移动，LRA 整体发生位移，从而产生振动。基本机制类似于扬声器产生声音。在扬声器中，空气通过锥体移动，并通过将交流电频率和振幅转换为振动频率和振幅，以不同的频率移动。在内部，扬声器通过快速变化的交流电移动磁体来完成此任务。与可以在任何频率下驱动的扬声器不同，LRA 对于特定频率范围内的触觉应用非常有用。

除了将音圈产生的力直接传输到皮肤外，该设备还通过利用弹簧的谐振频率来优化功耗。如果音圈以其共振频率将磁体推向弹簧，则该设备可以更有效地产生更高振幅的振动。由于音圈由交流电驱动，因此可以对所需的振动频率和振幅进行建模，并且可以独立修改频率和振幅。这与ERM 电机不同，ERM 电机与所产生的振动的两种特性都相关。

尽管频率可能会有所不同，但LRA 通常会在较窄的频率范围内运行，以优化其功耗。如果装置以弹簧谐振频率驱动，则产生等幅振动所需的功率就会减少。无论如何，这种改进本身比ERM 电机具有独特的优势：随着时间的推移，强度变化的精确波形可以在固定频率的LRA 中再现，而ERM 电机中变化强度的波形也会产生变化的振动频率。

LRA 的典型启动时间约为10ms，这只是ERM 电机产生振动所需时间的一小部分。当电流施加到设备内的音圈时，磁体立即移动，产生令人难以置信的速度。在ERM 电机中，直到电机达到运行速度时才会产生振动—— 即使过度驱动电机以产生更快的加速度，电机也可能需要20-50ms 才能达到所需的振动强度。不幸的是，LRA 的停止时间明显长于ERM 电机。由于运行过程中内部弹簧会持续储存动能，LRA 可能需要300 毫秒才能停止振动。值得庆幸的是，主动制动机制也适用于LRA，它可以通过对提供给执行器的交流信号进行180 度相移，产生抵抗振荡弹簧的力，从而非常快速地停止振动（大约10 毫秒内）。

许多现代手机使用LRA 代替其他类型的振动电机，以更少的功率产生更广泛的振动触觉效果。其他消费电子产品（例如视频游戏控制器）也利用线性谐振执行器为触摸板提供触觉反馈。

该分线板适用于使用LRA 的设备的模拟原型设计。上述分线板可以轻松与任何电子原型平台集成。您还可以在线找到分线板的其他变体。

现成的芯片可以简化某些应用的开发过程。 TI 的DRV2605 和DRV2605 等触觉驱动器可以驱动LRA 以及ERM 电机。当我们设计具有丰富触觉反馈的可穿戴设备Moment 时，我们在四个线性谐振执行器上使用了DRV2605，以提供身临其境的触觉效果

力矩旋转利用精确定时的触觉效果在皮肤上产生运动的感觉。这为创建信息的触觉表示提供了独特的机会—— 例如，内置触觉罗盘使用户始终能够感觉到真正的北方在哪里。 Moment还配备了一个计时器，可以将时间的流逝转化为用户手腕上的运动感觉，从而提高他们对不同任务花费了多少时间的认识。 DRV2605 使我们能够快速制作设备原型并开发这些独特的应用，而无需担心驱动LRA 的复杂性。

由于DRV2605 简化了以正确的谐振频率驱动LRA 的过程，因此我们能够更快地迭代硬件设计的其他部分。此外，通过I2C 接口将DRV2605 实现为带有微控制器的电路非常简单，并且占用空间很小，除了驱动器芯片外，只需要去耦电容器。为您的设计选择LRA 还有助于提高精度和使用寿命。

尽管线性谐振执行器似乎难以在定制设计中实现，但TIDRV2605 等触觉驱动器芯片可以简化流程、提高性能并降低总体功耗。

TI 的驱动器旨在驱动触觉执行器，通过消除不必要的功能和软件控制来简化设计过程。提高性能和简化设计涉及多个功能。例如，自动闭环反馈改善了ERM和LRA的响应。自动校准检测并配置每个执行器的闭环反馈系数，自谐振检测感测LRA 的谐振频率。

由于它是根据用户的需求定制的，LRA 可以提供更好的整体触觉体验。 LRA 不断发展，努力降低功耗和电路板面积，同时产生更清晰、更强的触觉效果。

由于我们更多地依赖电子用户界面，我们需要触觉反馈来帮助我们了解系统正在做什么。触觉技术不仅让我们获得更满意的体验，还有助于改善控制、扩展功能并增强系统用户的安全性，同时帮助制造商使他们的产品脱颖而出。

审稿编辑：郭婷