專利名稱：振動發(fā)生器和使用此振動發(fā)生器的便攜式電話的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種振動發(fā)生器，它特別適合用于便攜式電話，尋呼機，個人手持電話系統(tǒng)，電子游戲機等等，還提供了一種采用這種振動發(fā)生器的便攜式電話。
背景技術(shù)：
大多數(shù)公知的常規(guī)振動發(fā)生器都具有這樣一種結(jié)構(gòu)，在一個小型電動機的輸出軸上偏心地設(shè)置一個由高比重金屬制成的重塊(或是配重)，讓重塊的重心隨著電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而出現(xiàn)偏移或位移，從而產(chǎn)生振動。如果將這種振動發(fā)生器安裝在便攜式電話中，則重塊產(chǎn)生的振動代替呼叫音的產(chǎn)生，通過振動讓用戶能夠注意到接收呼叫或是消息，而不會被會議或是人群中的其它人發(fā)現(xiàn)。另外，對于諸如賽車游戲機或者是作戰(zhàn)游戲等采用振動發(fā)生器的游戲機來說，在操作部分提供振動能讓游戲機用戶感受到虛擬現(xiàn)實和游戲的樂趣。因此，如果想要游戲機的使用效果更加明顯，就需要產(chǎn)生更高振幅和更高能量的振動，這樣就需要一種能夠提供更高效率的有效振動發(fā)生器。
然而，為了提供高振幅/高能量振動，上文所述結(jié)構(gòu)的振動發(fā)生器就需要顯著增加重塊的偏心重量和操作性能。這樣就必然要導(dǎo)致大型驅(qū)動電動機，而且除高比重金屬的重塊的高價格問題之外，這對于裝置的小型化和價格降低的市場需求就會構(gòu)成障礙。
一般來說，振動發(fā)生器采用的驅(qū)動源是DC電動機，整流電刷會使它產(chǎn)生電磁噪聲，而有關(guān)的電路會受到電磁噪聲的有害影響。這樣，如何限制電磁噪聲就成了一個突出的問題。
除了采用電動機的上述振動發(fā)生器以外還有其它類型的低噪聲振動發(fā)生器，它們可以采用彈簧元件代替使用電動機，借助于電磁線圈的吸附/分離操作來振動一個浮動磁鐵。因為其結(jié)構(gòu)非常簡單，所以這種系統(tǒng)的優(yōu)點是降低成本，然而，另一方面，它無法提供足夠大的振動，除非能夠以設(shè)備中振動部分的機械特征(諸如彈簧的質(zhì)量和磁鐵的重量等等)所確定的諧振頻率來驅(qū)動電磁線圈。因此，由于迄今為止還沒有找到一種能夠始終跟隨機械諧振點的有效的驅(qū)動方法，所以機械系統(tǒng)的諧振點很容易由于制造偏差和老化變形等發(fā)生變化。因此，用彈簧元件作為振動發(fā)生器的嘗試尚未達到實用的水平。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，本發(fā)明的著眼點是要克服現(xiàn)有技術(shù)的振動發(fā)生器所固有的缺點。本發(fā)明的目的之一是提供一種新式的振動發(fā)生器，迫使電磁線圈的驅(qū)動頻率始終跟隨機械諧振頻率，從而產(chǎn)生高振幅和高能量的振動。
本發(fā)明的另一目的是提供一種采用這種振動發(fā)生器的小型廉價的便攜式電話。
按照權(quán)利要求1所限定的本發(fā)明的第一方面，提供了一種振動發(fā)生器1，它具有由一個彈簧件12以可浮動方式固定的運動部分11和一個帶電磁線圈13的振動發(fā)生部分2，這種振動發(fā)生器包括一個驅(qū)動控制部分10，它按照一個預(yù)定的恒定間隔檢測電磁線圈13的驅(qū)動電壓(Vd)，如果驅(qū)動電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向右增加型(也就是驅(qū)動電壓隨時間過去而增大)，就增大電磁線圈13的驅(qū)動頻率，如果驅(qū)動電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向左增加型(也就是驅(qū)動電壓隨時間過去而減小)，就通過控制來降低電磁線圈13的驅(qū)動頻率，從而使電磁線圈13的驅(qū)動頻率轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分2的諧振頻率上。
按照上述結(jié)構(gòu)，對每個驅(qū)動頻率上的重疊波形的變化進行檢測和校正，將驅(qū)動頻率轉(zhuǎn)移到諧振頻率上，這樣就能校正制造中的波動或偏差以及由于隨時間劣化造成的諧振點變化，這樣就能使振動發(fā)生部分始終在諧振點上振動，從而實現(xiàn)高振幅和高能量的振動發(fā)生。
按照權(quán)利要求2所限定的本發(fā)明的第二方面，驅(qū)動控制部分10具有一個波形檢測電路3，用來檢測感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱(或準對稱)人字型，還具有一個積分電路用于對波形檢測電路3的輸出積分后產(chǎn)生一個控制電壓(VC2)，以及一個方波振蕩電路，它通過控制電壓(VC2)來控制振蕩頻率。
按照上述結(jié)構(gòu)，與驅(qū)動頻率相對應(yīng)的感應(yīng)電壓波形的變化被接連地轉(zhuǎn)換成DC電壓(控制電壓VC2)的變化，這樣就能利用例如電壓控制振蕩器(VCO)作為方波振蕩電路而便利地實現(xiàn)頻率控制。進而還能夠簡化電路結(jié)構(gòu)。
按照權(quán)利要求3所限定的本發(fā)明的第三方面，波形檢測電路3被用來提供對驅(qū)動電壓(Vd)前端采樣，將其保持電壓與驅(qū)動電壓(Vd)相比較，從而檢測出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱(或準對稱)人字型。
按照上述結(jié)構(gòu)就能獲得在圖3(a)，3(b)和3(c)中用虛線表示的作為比較的參考電壓的保持電壓，并且能夠獲得相應(yīng)的檢測輸出。
按照權(quán)利要求4所限定的本發(fā)明的第四方面，波形檢測電路3被用來提供對驅(qū)動電壓(Vd)前端和后端采樣，將其保持電壓相互比較，從而檢測出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱(或準對稱)人字型。
按照這一結(jié)構(gòu)，如果驅(qū)動電壓的前端比它的后端小，就能確定感應(yīng)電壓波形是向右增加型(也就是諧振點位于低位)，如果前端比它的后端大，就能確定該波形是向左增加或向右減小型(也就是諧振點位于高位)。如果前端等于后端，就能確定感應(yīng)電壓波形是對稱人字型(也就是諧振點)。這樣就能夠修改本發(fā)明第四方面的波形檢測電路，讓它能夠?qū)Ⅱ?qū)動電壓的前端與其后端相比較。
按照權(quán)利要求5所限定的本發(fā)明的第五方面，對驅(qū)動電壓(Vd)的檢測是在在方波驅(qū)動中施加正/負電壓時執(zhí)行的。
如果用方波來驅(qū)動電磁線圈，通過磁鐵振動所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，如圖2所示特殊波形就會重疊在線圈驅(qū)動電壓上。換句話說，如果線圈的驅(qū)動頻率比振動發(fā)生部分的機械諧振頻率高，要重疊的感應(yīng)電壓波形就會如圖2中(f)所示向右增加，而如果驅(qū)動頻率比諧振頻率低，電壓波形就會如圖2中(g)所示向左增加。另外，在諧振時就會獲得如圖2中(h)所示的對稱(或準對稱)人字型。
按照權(quán)利要求6所限定的本發(fā)明的第六方面，對驅(qū)動電壓(Vd)的檢測是在方波驅(qū)動中施加負電壓時執(zhí)行的。
與第五方面中在施加正負電壓時感應(yīng)的電壓波形不同，本發(fā)明的第六方面僅僅檢測在施加負電壓時感應(yīng)的電壓波形，用于校正驅(qū)動頻率(參見圖6)。在這種情況下能夠簡化驅(qū)動控制部分的電路結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明的第一到第六方面可以制成小型的振動(振蕩)發(fā)生器并且提供高振幅和高能量的振動，這種發(fā)生器最適合作為便攜式電話等設(shè)備的振動源，能夠?qū)Ρ銛y式電話等設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)上的小型化和成本降低有所貢獻。
按照權(quán)利要求7所限定的本發(fā)明的第七方面提供了一種振動發(fā)生器21，其振動發(fā)生部分22具有一個彈簧件32，一個永磁體30和一個電磁線圈33，振動發(fā)生器包括用來驅(qū)動電磁線圈33的振蕩電路25，用來檢測振動發(fā)生部分22的振動的一個傳感器23，用來將傳感器輸出相位延遲大約90度的一個延遲電路24，以及一個驅(qū)動控制部分40，用來將振蕩電路25的振蕩頻率轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分22的諧振頻率上。
利用上述結(jié)構(gòu)，當用方波電流來驅(qū)動電磁線圈時，用傳感器中獲得的信號在鄰近諧振點部位的第一位置驅(qū)動，從而針對相位已經(jīng)提前了大約90度的情況產(chǎn)生一個小的振動，并且將在此時刻獲得的傳感器信號以大約90度的延遲輸入到振蕩電路，從而將振蕩頻率轉(zhuǎn)移到諧振頻率上。利用這一結(jié)構(gòu)就能自動校正由于外部環(huán)境的變化，隨時間的劣化，制造偏差等因素造成的機械系統(tǒng)諧振點的差異，從而獲得有效和較大的振動力。
按照權(quán)利要求8所限定的本發(fā)明的第八方面，振動發(fā)生部分22主要包括具有一個固定端的U形彈簧片31，永磁體30和一個電磁鐵33。
按照第八方面的結(jié)構(gòu)，彈簧片被制成U形，由此使其振動部分的基本長度加大，這樣就能使諧振頻率較低，使驅(qū)動控制部分比較容易完成向諧振點的轉(zhuǎn)移控制。
按照權(quán)利要求9所限定的本發(fā)明的第九方面，振蕩電路25主要包括一個門電路(U1)，連接到門電路的輸出和輸入上的一個電阻器件(R3)，和連接在輸入與地之間的一個電容(C2)。
按照這樣的結(jié)構(gòu)能夠使電路結(jié)構(gòu)得以簡化，獲得一種高效低價的振動發(fā)生器。
本發(fā)明的第十方面還提供了一種新式的便攜式振動發(fā)生器。
附圖簡介

圖1的電路圖表示按照本發(fā)明第一實施例的振動發(fā)生器中的一個驅(qū)動控制部分。
圖2的示意圖表示圖1所示的驅(qū)動控制部分中各部分的波形圖。
圖3(a)，3(b)和3(c)表示圖1所示驅(qū)動控制部分中一個部分的波形，該部分與圖2中所示的各個部分不同。
圖4(a)和4(b)表示按照本發(fā)明的振動發(fā)生器的例子。
圖5是按照本發(fā)明第二實施例的振動發(fā)生器的驅(qū)動控制部分的電路圖。
圖6的示意圖表示圖5所示的驅(qū)動控制部分中各部分的波形圖。
圖7是按照本發(fā)明第三實施例的振動發(fā)生器的電路圖。
圖8是圖7所示本發(fā)明第三實施例的振動發(fā)生器的一個透視圖。
圖9的示意圖表示圖7所示振動發(fā)生器的驅(qū)動控制部分中各部分的波形圖。
發(fā)明的最佳實施方式第一實施例以下參照圖1到4來解釋本發(fā)明的第一實施例。
如圖1所示，振動發(fā)生器1帶有一個振動發(fā)生部分2，它具有一個運動部分(永磁體11)和一個電磁線圈13，以及還帶有一個驅(qū)動控制部分10，它采用一個機械諧振頻率的方波來驅(qū)動電磁線圈13。
以下參照圖1來說明驅(qū)動控制部分10的細節(jié)。
在圖1中，波形檢測電路3檢測線圈驅(qū)動電壓的重疊波形(感應(yīng)電壓波形)的變化(也就是向右增加，向左增加或是對稱人字形)。波形檢測電路3有一個采樣電路，它包括利用控制信號A導(dǎo)通和關(guān)斷的一個門電路U1(例如是模擬開關(guān))和連接到門電路U1輸出端的一個充電電容C1。波形檢測電路3具有一個比較器U2，利用控制信號B導(dǎo)通和關(guān)斷的一個門電路U3。波形檢測電路3的負(-)輸入端一側(cè)連接到電磁線圈13的兩個繞組L1，L2的中間部位，而線圈13的這一中間部位通過一個電阻R7連接到一個驅(qū)動電源Vcc。
主要由電阻R1和電容C2構(gòu)成的一個積分電路(平滑電路)4用來平滑波形檢測電路3的輸出Vo，產(chǎn)生一個控制電壓VC2。電阻R2和R3是用來在門電路U3關(guān)斷時提供一個預(yù)定電位的偏置電路，各個電阻的阻抗值是按照能夠獲得電源Vcc的一個中間電位的要求來設(shè)置的。
方波振蕩電路5有一個用U4表示的電壓控制振蕩器(VCO)，它以積分的輸出作為振蕩控制電壓，還包括諸如電阻R4到R6，電容C3等外圍型部分和元件。控制電壓VC能夠使電壓控制振蕩器U4在預(yù)定范圍內(nèi)可選地改變振蕩頻率，并且，附帶地，如果控制電壓VC2變低，振蕩頻率就會變高。另一方面，如果控制電壓VC2變高，振蕩頻率就會變低。電壓控制振蕩器U4的輸出側(cè)通過驅(qū)動器U5，U6等連接到繞組L1和L2上。
以下要參照圖2及圖3(a)，3(b)和3(c)來說明驅(qū)動控制部分10的工作模式。
由圖1所示的電壓控制振蕩器U4振蕩的方波通過驅(qū)動器U5和U6按照圖2中(a)和(b)所示的定時驅(qū)動各個繞組L1和L2。在這種情況下是按照預(yù)定的定時(也就是按照方波驅(qū)動施加的正/負電壓)交替地向繞組L1和繞組L2供電。例如，如果對繞組L1提供電流，電磁線圈就會吸引磁鐵11，如果對繞組L2提供電流，磁鐵11就會脫離電磁線圈。通過繞組L1和L2的反復(fù)操作，使磁鐵11按照預(yù)定驅(qū)動頻率振動。
在這一時刻，由于磁鐵的振動感應(yīng)的電壓，對應(yīng)著圖2中(f)到(h)所示的驅(qū)動頻率的特殊波形重疊在電磁線圈13的驅(qū)動電壓Vd上。而且，圖2中(f)到(h)的波形也部分顯示出驅(qū)動電壓Vd的重疊波形。換句話說，如果電磁線圈13的驅(qū)動頻率比振動發(fā)生部分2的諧振頻率高，所構(gòu)成的重疊波形就是圖2中波形(f)所示的向右增加型，另一方面，如果它比諧振頻率低，所構(gòu)成的重疊波形就是圖2中波形(h)所示的向左增加型。另外，在諧振時會出現(xiàn)圖2中波形(h)所示的大致對稱(或準對稱)的人字形。
在波形檢測電路3中，通過門電路U1按照控制信號A的定時在預(yù)定時長內(nèi)對驅(qū)動電壓Vd采樣，并且其前端部分的電壓對電容C1充電(保持)。這一時刻的保持電壓成為比較器U2的參考電壓。比較器U2將保持電壓VC1與電磁線圈13的驅(qū)動電壓Vd相比較，驅(qū)動電壓Vd被輸入到負(-)端。如果驅(qū)動電壓Vd比圖2的波形(f)到(h)中用虛線表示的參考電壓VC1高，就輸出一個L(低)電壓，另一方面，如果驅(qū)動電壓比參考電壓低，就輸出一個H(高)電壓。門電路U3連接到一個控制信號B，門電路的門僅僅在驅(qū)動繞組L1時才導(dǎo)通。
現(xiàn)在如果驅(qū)動頻率比諧振頻率高，比較器U2的輸出就幾乎是L(低)輸出，而控制電壓VC2就變成低，電壓控制振蕩器U4的振蕩頻率向更高頻區(qū)轉(zhuǎn)移，如圖3(a)所示。如果驅(qū)動頻率比諧振頻率低，比較器U2的輸出就幾乎是H(高)輸出，而控制電壓VC2就變成高，電壓控制振蕩器U4的振蕩頻率向更低頻區(qū)轉(zhuǎn)移，如圖3(b)所示。另外，如果振蕩頻率達到了非常接近諧振頻率的部分，比較器U2的輸出就會進入圖3(c)所示的H輸出和L輸出各占一半的狀態(tài)，控制電壓VC2維持在當時的電位，這樣就會維持當時的振蕩頻率。
當門電路U3關(guān)斷時，也就是在驅(qū)動繞組L2的時間段中，用電阻R2和R3將控制電壓VC2偏置到電源Vcc的中間電位，電源控制振蕩器U4的振蕩頻率始終設(shè)置在接近諧振頻率的位置，從而加快頻率校正的響應(yīng)速度。
也可以采用許多其他方法和裝置代替上述的電路結(jié)構(gòu)來檢測波形。例如，盡管圖中沒有表示，但對驅(qū)動電壓Vd的前端和后端都可以在預(yù)定時間內(nèi)采樣，以比較各個保持電壓并且檢測其感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱(或準對稱)型。在這種情況下，如果驅(qū)動電壓前端的各個保持電壓比后端的保持電壓小，這種波形就被確定為向右增加型(也就是諧振點位于較低頻部分)，如果驅(qū)動電壓前端的保持電壓比后端的保持電壓大，這種波形就被確定為向右增加型(也就是諧振點位于較高頻部分)，如果前端的保持電壓與后端的保持電壓相等，這種波形就被確定為對稱人字型(也就是諧振點)。
第二實施例以下參照圖5和6來解釋關(guān)于驅(qū)動控制部分10的本發(fā)明第二實施例。
在上述的第一實施例中，在驅(qū)動線圈時對重疊波形的檢測定時是被確定在施加正/負電壓的時刻做出。然而，在第二實施例中，重疊波形的檢測定時僅僅在施加負電壓時(也就是線圈驅(qū)動被關(guān)斷時)做出。
在第二實施例中，驅(qū)動控制部分10的電路結(jié)構(gòu)與圖1類似，唯一的區(qū)別是驅(qū)動控制部分10的電磁線圈13是由單個繞組L構(gòu)成的，它的一端連接到驅(qū)動電源Vcc，另一端連接到驅(qū)動器U6的輸出和波形檢測電路3的負(-)輸入端。
在上述結(jié)構(gòu)中，由電壓控制振蕩器U4振蕩的方波被用來按照圖6中(a)和(b)的定時驅(qū)動繞組L。在這個時刻，如圖6中(e)到(f)所示的波形按照線圈驅(qū)動被關(guān)斷的定時重疊在電磁線圈13的驅(qū)動電壓Vd上。與第一實施例相似，如果電磁線圈13的驅(qū)動頻率比振動發(fā)生部分2的諧振頻率高，重疊的波形是向右增加型，如圖6中的(e)所示。同樣，如果電磁線圈13的驅(qū)動頻率比這一諧振頻率低，重疊的波形變成向左增加型，如圖6中的(f)所示。在諧振時會出現(xiàn)如圖6(g)所示的對稱或準對稱的人字形波形。然后的處理大致與上文中本發(fā)明第一實施例所述的相同，無需進一步解釋。
第二實施例的電路結(jié)構(gòu)是一種更加簡單的形式，部件和元件數(shù)量比第一實施例要少，更加有效于小型化目的。
按照本發(fā)明，注意在各個驅(qū)動頻率上電磁線圈的感應(yīng)電壓的改變或變化，使得當處在驅(qū)動控制部分10控制下的感應(yīng)電壓波形是向右增加型時，驅(qū)動頻率就會變高，同樣，如果感應(yīng)電壓波形是向左增加型，驅(qū)動頻率就會變低，這樣就能將驅(qū)動頻率接連地轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分2的機械諧振頻率上。這樣就能校正由機械偏移和不規(guī)則(例如是彈簧質(zhì)量和磁鐵重量的偏移)引起的機械變化以及隨時間的劣化，讓電磁線圈的驅(qū)動始終跟隨諧振點，這樣就能用振動發(fā)生部分2有效地提供高振幅和高能量的振動力。
圖4(a)和(b)表示按照本發(fā)明的振動發(fā)生部分2的優(yōu)選示例。
在圖4(a)中，振動發(fā)生部分2具有固定在管狀軛14上的一個電磁線圈13，移動插入線圈繞組中的一個永磁體11，以及固定在永磁體11一端的線圈彈簧12，令磁鐵朝著電磁線圈13偏置。在圖4(b)中，振動發(fā)生部分2具有一個U形彈簧片12，固定在軛14中并且固定在U形彈簧片尖部的一個電磁線圈13，電磁線圈向下突出，而圖示的永磁體11固定在電磁線圈13的下部。本發(fā)明的驅(qū)動控制部分10可以采用圖4(a)和4(b)所示的結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明的振動發(fā)生器1可以做得比采用電動機和重塊的常規(guī)結(jié)構(gòu)要小，并且能夠有效地獲得高振幅和高能量的振動，它特別適合作為便攜式電話的振動源。另外，它還有利于便攜式電話的小型化和成本降低。
第三實施例以下參照圖7，8和9來解釋本發(fā)明的第三實施例。
第三實施例的振動發(fā)生器21有一個U形彈簧片構(gòu)成的彈簧件，它是由彎折一個彈性長條板制成的，還有固定在U形彈簧片32下部的一個永磁體30，以及在與永磁體30成相隔面對關(guān)系的彈簧片32的另外一端部“浮動安裝”(或者是以浮動方式安裝)一個激勵線圈33，讓U形彈簧片32另一端部上的激勵線圈33能夠在彈簧片本身的彈性作用下相對于彈簧片32的另一端部彈性移動。永磁體30的下部A被安裝在一個接收振動的振動體上。在本發(fā)明中，位于圖8下部的永磁體30與位于圖8上部的激勵線圈30之間的位置關(guān)系可以通過將永磁體30放在上部和將激勵線圈33放在下部來顛倒改變，使永磁體30浮動安裝在U形彈簧片32的上端部。
按照本發(fā)明的第三實施例，一個重塊或擺錘34被安裝在靠近激勵線圈33部位的彈簧片32的一個端部，用重塊或擺錘34將激勵電流有效地轉(zhuǎn)換成振動能量。在U形彈簧片32內(nèi)側(cè)靠近振動部分的位置還設(shè)有一個傳感器23以便檢測振動。傳感器23可以檢測到小的振動(例如是1.0mm左右的振幅)，這樣就能采用一個導(dǎo)電材料零件作為檢測觸點來使用簡單的結(jié)構(gòu)，而不用使用市場上出售的開關(guān)。
以下參照圖7，8和9來說明驅(qū)動控制部分40及其工作模式。方波振蕩電路25的輸出通過驅(qū)動器U2連接到振蕩發(fā)生部分的激勵線圈33。振蕩電路25有一個施密特觸發(fā)器式的二輸入端NAND門電路U1，連接到NAND門電路U1的一個電阻R3，以及具有一個電容C2的積分環(huán)路。相對于振蕩電路25，時間常數(shù)是這樣設(shè)置的，使得在提供電源時，讓振蕩電路25在接近由振蕩發(fā)生部分22的機械因素(諸如永磁體30，重塊34和電磁線圈33的總重量，以及彈簧片32的彈性強度或彈力)所確定的諧振頻率的頻率上自我振蕩。
振動檢測傳感器23具有設(shè)置在一個基底上的接觸部分，并且該部分由電阻R1上拉(連接)到電源Vcc。彈簧片32的位置靠近傳感器23的固定側(cè)A被下拉(連接)到地。
由電阻R2和電容C1構(gòu)成的一個積分延遲電路24的時間常數(shù)是這樣設(shè)置的，使得接觸信號S0的相位延遲大約90度。
按照上述的結(jié)構(gòu)，如果為驅(qū)動控制部分40提供電源，振蕩電路25就會按照圖9(c)和(d)的定時自我振蕩，并且用其振蕩輸出S3通過驅(qū)動器U2驅(qū)動激勵線圈33，使重塊或擺錘34振動。圖9(a)表示重塊或擺錘34的振動。
在擺錘34振動時，已經(jīng)被打開的傳感器23的觸點也與振動同步，反復(fù)地驅(qū)動導(dǎo)通/關(guān)斷。對于這種電路結(jié)構(gòu)，接觸信號S0在不操作時或者說電磁線圈33和永磁體30相互排斥時處于關(guān)斷狀態(tài)(觸點打開狀態(tài))，而在元件33和30相互吸引時處于導(dǎo)通狀態(tài)(觸點短路狀態(tài))。圖9表示在按照諧振頻率執(zhí)行驅(qū)動控制操作時各部分的波形。如圖9所示，在驅(qū)動信號S4和接觸信號S0之間有大約90度的相位差，但是，在剛剛接通電源時，以及在驅(qū)動頻率尚未充分轉(zhuǎn)移到諧振頻率上的狀態(tài)下，接觸信號S0和驅(qū)動信號S4之間的相位關(guān)系有一個間隙或是偏移(未示出)，另外，彈簧片23的振動是極小的。
以下要解釋振蕩電路25的振蕩頻率比諧振頻率高時的操作控制。接觸信號S0相對于圖9所示的定時被延遲了，并且其延遲信號S1相對于門電路輸入S2被延遲(按照一定的延遲)地輸入門電路U1。這樣，門電路輸入S2就變成了在導(dǎo)通周期的前(最前)端被延遲的波形信號，其結(jié)果會使激勵線圈33的驅(qū)動電流出現(xiàn)和導(dǎo)通周期前端的延遲一樣多的延遲，這樣就能降低振蕩頻率。因而就能使振蕩頻率更近地移向諧振頻率，最終轉(zhuǎn)移到非常接近諧振頻率的部分。
另一方面，如果振蕩頻率比諧振頻率低，接觸信號S0就會比圖9所示的定時提前，并且其延遲信號S1比門電路輸入S2更早地輸入到門電路U1。這樣，門電路輸出S3就會變成這樣一個波形信號，其脈沖信號的后端向前移動。結(jié)果，激勵線圈33的驅(qū)動電流就會比振蕩頻率高于諧振頻率的上述情況下超前，使得振蕩頻率變高。這樣就能使振蕩頻率更接近諧振頻率，并且轉(zhuǎn)移到非常接近諧振頻率的振蕩頻率。
通過驅(qū)動控制部分40的上述操作，就能夠在本實施例的振動發(fā)生器21中自動校正或調(diào)節(jié)由于制造偏差，隨時間的劣化或者是外部環(huán)境變化而引起的機械系統(tǒng)中諧振點的間隙或偏移，使得在靠近諧振點處驅(qū)動這種裝置，這樣就能有效地獲得大的振動。另外，驅(qū)動控制部分40沒有采用通常在校正控制系統(tǒng)或機械中使用的復(fù)雜的反饋控制機制，這樣就能極大地簡化電路結(jié)構(gòu)，并且能實現(xiàn)一種高振動的價格低廉的振動發(fā)生器。
本發(fā)明是按照預(yù)定的間隔檢測電磁線圈的驅(qū)動電壓，如果感應(yīng)電壓的波形在此時是向右增加型，就提高電磁線圈的驅(qū)動頻率，如果感應(yīng)電壓的波形是向左增加型，就降低電磁線圈的驅(qū)動頻率。這種控制方式能使電磁線圈的驅(qū)動頻率向振動發(fā)生部分的機械諧振頻率轉(zhuǎn)移，并且能夠校正由于機械系統(tǒng)的偏差和不規(guī)則以及隨時間的劣化而產(chǎn)生的機械變化，讓電磁線圈的驅(qū)動始終跟隨諧振點，這樣就能用振動發(fā)生部分2有效地提供高振幅和高能量的振動力。
本發(fā)明的振動發(fā)生器1可以用于便攜式電話，有助于便攜式電話的小型化和成本降低。
另外，如權(quán)利要求7所述，本發(fā)明提供的一種振動發(fā)生器包括用于驅(qū)動電磁線圈的振蕩電路，用于檢測振動發(fā)生部分的振動的傳感器，用于將傳感器的輸出相位延遲大約90度的延遲電路，以及用于將振蕩電路的振蕩頻率轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分的諧振頻率上的一個驅(qū)動控制部分。利用這種結(jié)構(gòu)，機械系統(tǒng)中由于外部環(huán)境變化，隨時間的劣化，制造偏差等等造成的諧振點差異會得到自動校正，從而獲得有效并更大的振動力。
在本發(fā)明的振動發(fā)生器中，按照權(quán)利要求8所述，振動發(fā)生部分22主要包括具有一個固定端的一個U形彈簧片31，一個永磁體30和一個電磁鐵33。彈簧片被制成U形，以便由此加長其振動部分的基本長度，這樣就能降低諧振頻率，使驅(qū)動控制部分比較容易完成向諧振點的轉(zhuǎn)移控制。
按照權(quán)利要求9所限定的本發(fā)明，振蕩電路主要包括一個門電路，連接到門電路的輸出和輸入上的一個電阻器件，和連接在輸入與地之間的一個電容。這樣就能使電路結(jié)構(gòu)得以簡化，并且能夠進行控制以跟隨諧振點，獲得一種高效低價的振動發(fā)生器。
盡管本發(fā)明僅僅是參照著最佳實施例來描述的，但是應(yīng)該意識到在權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)還可以有許多修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種振動發(fā)生器1，它具有由一個彈簧件12以浮動方式固定的運動部分11和一個帶電磁線圈13的振動發(fā)生部分2，這種振動發(fā)生器包括一個驅(qū)動控制部分10，它按照一個預(yù)定的恒定間隔檢測電磁線圈13的驅(qū)動電壓(Vd)，如果驅(qū)動電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向右增加型(也就是驅(qū)動電壓隨時間過去而增大)，就增大電磁線圈13的驅(qū)動頻率，如果驅(qū)動電壓(Vd)的感應(yīng)電壓波形是向左增加型(也就是驅(qū)動電壓隨時間過去而減小)，就通過控制來降低電磁線圈13的驅(qū)動頻率，從而使電磁線圈13的驅(qū)動頻率轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分2的諧振頻率上。
2.按照權(quán)利要求1的振動發(fā)生器，其特征是驅(qū)動控制部分10具有一個波形檢測電路3，用來檢測感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱人字型，還具有一個積分電路用于對波形檢測電路3的輸出積分以產(chǎn)生一個控制電壓(VC2)，以及一個方波振蕩電路5，它通過控制電壓(VC2)來控制振蕩頻率。
3.按照權(quán)利要求2的振動發(fā)生器，其特征是波形檢測電路3被用來提供對驅(qū)動電壓(Vd)前端采樣，將其保持電壓與驅(qū)動電壓(Vd)相比較，從而檢測出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱人字型。
4.按照權(quán)利要求2的振動發(fā)生器，其特征是，波形檢測電路3被用來提供對驅(qū)動電壓(Vd)前端和后端采樣，將其保持電壓相互比較，從而檢測出感應(yīng)電壓的波形是向右增加型，向左增加型，還是對稱(或準對稱)人字型。
5.按照權(quán)利要求1到4之一的振動發(fā)生器，其特征是對驅(qū)動電壓(Vd)的檢測是在方波驅(qū)動中施加正/負電壓時執(zhí)行的。
6.按照權(quán)利要求1到4之一的振動發(fā)生器，其特征是對驅(qū)動電壓(Vd)的檢測是在方波驅(qū)動中施加負電壓時執(zhí)行的。
7.一種振動發(fā)生器，其振動發(fā)生部分22具有一個彈簧件32，一個永磁體30和一個電磁線圈33，其中該振動發(fā)生器包括用來驅(qū)動電磁線圈33的振蕩電路25，用來檢測振動發(fā)生部分22的振動的一個傳感器23，用來將傳感器輸出相位延遲大約90度的一個延遲電路24，以及一個驅(qū)動控制部分40，用來將振蕩電路25的振蕩頻率轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分22的諧振頻率上。
8.按照權(quán)利要求7的振動發(fā)生器，其特征是振動發(fā)生部分22主要包括具有一個固定端的U形彈簧片31，永磁體30和一個電磁鐵33。
9.按照權(quán)利要求7或8的振動發(fā)生器，其特征是振蕩電路25主要包括一個門電路(U1)，連接到門電路的輸出和輸入上的一個電阻器件(R3)，和連接在輸入與地之間的一個電容(C2)。
10.按照權(quán)利要求1或7的振動發(fā)生器，其特征是振動發(fā)生器被使用和安裝在一個便攜式電話中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種允許通過跟隨機械諧振點而工作的振動發(fā)生器。振動發(fā)生器1具有一個帶電磁線圈13的振動發(fā)生部分2和由一個彈簧件12浮動固定的磁鐵11。用方波驅(qū)動電磁線圈13以獲得振動力。振動發(fā)生器1包括一個驅(qū)動控制部分10,它按照一個預(yù)定的恒定間隔檢測電磁線圈13的驅(qū)動電壓。如果驅(qū)動電壓的感應(yīng)電壓波形是向右增加型,驅(qū)動控制部分10就增大電磁線圈13的驅(qū)動頻率,如果感應(yīng)電壓波形是向左增加型,就降低其驅(qū)動頻率。這樣就能使電磁線圈的驅(qū)動頻率轉(zhuǎn)移到振動發(fā)生部分2的諧振頻率上。因此,對電磁線圈13的驅(qū)動能夠跟隨機械諧振點,從而獲得足夠大的振動。
文檔編號B06B1/02GK1365303SQ01800671
公開日2002年8月21日 申請日期2001年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月28日
發(fā)明者小林剛一, 坂田重道, 鈴木實 申請人:巖城電子株式會社