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技术领域

本实用新型涉及汽车车载设备领域，具体而言，涉及一种触觉 反馈装置。

背景技术

现有汽车车载系统的按钮多为机械按钮，驾乘人员通过按动机 械按钮操作车载系统的相应功能时，无法及时感知是否操作成功， 用户体验较差，所以如何使驾乘人员操作汽车按钮时，产生逼真的 互动体验，使其及时感知操作的成功与否是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种触觉反馈装置，以改善现有汽 车车载系统的机械按钮无法使用户及时感知是否操作成功的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种触觉反馈装置，应用于汽车车载系统，包括用于感应所述 汽车车载系统的按钮是否被按下的传感器、用于将模拟信号转换为 数字信号的信号处理装置、微控制器以及用于产生振动反馈的振动 装置，

所述微控制器分别与所述信号处理装置、所述振动装置连接， 所述信号处理装置与所述传感器连接，所述传感器与汽车车载系统 的按钮连接。

这种与汽车车载系统的按钮连接的触觉反馈装置，可以在驾乘 人员按动按钮时，及时产生振动反馈，使得驾乘人员通过振动触感 获知按动操作是否成功，提升用户体验。

进一步地，所述信号处理装置包括模数转换器，

所述模数转换器的信号输入端与所述传感器连接，所述模数转 换器的信号输出端与所述微控制器连接。

模数转换器将传感器输出的模拟信号转化为数字信号，微控制 器通过间隔预设时间读取模数转换器输出的数字信号，判断汽车车 载系统的按钮是否被按下，若模拟转换器输出的数字信号的幅值大 于预设的触发值，则微控制器判定按钮被按下，输出相应的控制信 号至汽车车载系统的总控制器以完成所述按钮对应的功能，反之， 判定所述按钮未被按下。

进一步地，所述信号处理装置还包括功率放大电路，

所述功率放大电路的输入端与所述传感器连接，所述功率放大 电路的输出端与所述模数转换器的信号输入端连接。

传感器输出的模拟电压或模拟电流信号的功率较小，通过功率 放大电路提高所述模拟信号的功率以降低微控制器的误判率，提升 整个装置的灵敏度及精确度。

进一步地，所述传感器为压力传感器。

传感器采用压力传感器的好处在于，压力传感器稳定性强，灵 敏度高，且使用广泛易获取。

进一步地，所述振动装置包括振动马达和用于驱动所述振动马 达的驱动装置，

所述驱动装置分别与所述微控制器、所述振动马达连接。

微控制器获取到模数传感器输出的高于预设触发值的数字信号 后，判断按钮被按下，输出控制信号至驱动装置，使得驱动装置驱 动振动马达进行振动，以产生振感，用户便感受到触觉反馈，及时 获知所按下按钮的操作是否成功。

进一步地，所述驱动装置包括第一驱动电路，

所述第一驱动电路的信号输入端与所述微控制器连接，所述第 一驱动电路的信号输出端与所述振动马达连接。

第一驱动电路接收微控制器输出的控制信号，并在接收到所述 控制信号后，输出与所述控制信号相对应的驱动信号至振动马达， 以使得振动马达以所述驱动信号所对应的频率进行振动，以使得用 户感受到不同程度的振感。

进一步地，所述振动马达为线性马达。

线性马达不需要经过中间的转换机构而直接产生直线运动，使 机构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度大大提高， 同时也提高了可靠性，节约了成本。

进一步地，所述触觉反馈装置还包括用于指示所述按钮被按下 的发声装置，

所述发声装置与所述微控制器连接。

通过设置发生装置，使得用户按下按钮时，能够及时获得声音 反馈，以获知操作是否成功，提升用户体验

进一步地，所述发声装置包括压电陶瓷蜂鸣片和用于驱动所述 压电陶瓷蜂鸣片的第二驱动电路。

将发声装置设计为压电陶瓷蜂鸣片的好处在于，压电陶瓷蜂鸣 片的灵敏度高、可靠性好，并且耗能低、厚度薄、体积小。

本实用新型提供的触觉反馈装置，通过设置传感器、信号处理 装置、微控制器以及振动装置，使得驾乘人员按下按钮后，能够及 时获得振动反馈，以获知操作是否成功，提升了驾乘人员的使用体 验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实 施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示 出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种汽车车载系统中按钮与触 觉反馈装置的连接结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种触觉反馈装置示意性结构 框图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种触觉反馈装置示意性结 构框图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种触觉反馈装置示意性结 构框图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种触觉反馈装置示意性结 构框图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种触觉反馈装置示意性结 构框图。

附图标记：

汽车车载系统100；传感器200；压力传感器201；信号处理装 置300；模数转换器301；功率放大电路302；微控制器400；振动 装置500；驱动装置501；第一驱动电路5011；振动马达502；按钮 600；发声装置700；压电陶瓷蜂鸣片701；第二驱动电路702。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下 面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技 术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新 型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和 示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设 计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述 并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用 新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因 此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对 其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、 “下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品 使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型 和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的 限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而 不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规 定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解， 例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中 间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通 技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体 含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第 二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以 包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征 接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第 一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度 高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括 第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高 度小于第二特征。

请参阅图1，本实施例提供的触觉反馈装置，应用于汽车车载 系统100中，包括传感器200、信号处理装置300、微控制器400 以及振动装置500，其中，传感器200与信号处理装置300连接， 微控制器400分别与信号处理装置300和振动装置500连接，传感 器200用于感应汽车车载系统100中的按钮600是否被按下，信号 处理装置300用于将传感器200输出的模拟信号转化为数字信号， 微控制器400间隔预设时间读取信号处理装置300输出的数字信号 以判断按钮600被按下的动作是否发生，振动装置500根据微控制 器400发出的控制信号进行相应的振动以使得用户感受到触觉反 馈，及时获知按下按钮600的操作是否成功。

将这种触觉反馈装置应用于汽车车载系统100中，能够有效提 升驾乘人员的使用体验，使得按动按钮600的人能够及时获知操作 是否成功，尤其是对于驾驶员来讲，在驾车过程中，眼睛需要紧盯 车辆前进方向，在操作按钮600时，如果查看是否操作成功，则易 造成交通事故，在应用该触觉反馈装置后，驾驶员便可以根据是否 感受到振动反馈来判断操作是否成功，无需眼睛查看，有效避免了 事故的发生。

其具体实现原理为，在驾乘人员按下车载系统中的按钮600后， 传感器200输出的模拟电压值或模拟电流值产生变化，信号处理装 置300将变化的模拟信号转化为数字信号，微控制器400在获取到 所述数字信号后，判断该数字信号的幅值是否大于预设触发值，即 第一阈值，若大于，则微控制器400判定按钮600被按下的事件发 生，同时输出控制信号至振动装置500，使振动装置500产生振动 反馈，让按下按钮600的人及时获知操作已成功，若小于或等于第 一阈值，则微控制器400判定按钮600被按下的时间未发生，不发 送控制信号至振动装置500，此时按下按钮600的人便感受不到振 动的感觉，由此便可知道操作不成功，需要选择继续操作或者是放 弃操作。

在按动按钮600的操作成功后，松开按钮600，此时传感器200 输出的模拟信号值再次发生变化，信号处理装置300将所述模拟信 号转化为数字信号，微控制器400在获取到该数值变化的数字信号 后，与预设的断开值，即第二阈值比较，其中第二阈值小于第一阈 值，若数字信号的幅值小于第二阈值，则微控制器400判定松开按 钮600的动作发生，若数字信号的幅值大于或等于第二阈值且小于 第一阈值，则判定为松开按钮600的动作未发生。

触发值与断开值之间，即第一阈值与第二阈值之间设置有预设 间隔的好处在于，可以防止按钮600触发抖动的情况发生。

请参阅图2，对于信号处理装置300，由于其主要功能为将传感 器200输出的模拟信号转化为数字信号，所以优选地，其包括有模 数转换器301，模数转换器301的信号输入端与传感器200电连接， 信号输出端与微控制器400电连接，传感器200输出模拟信号后， 模数转换器301将所述模拟信号转化为数字信号，并输出至微控制 器400。

优选地，信号处理装置300还包括功率放大电路302，其中， 功率放大电路的信号输入端与传感器200连接，功率放大电路的信 号输出端与模数转换器301的信号输入端连接。传感器200输出的 模拟信号的功率较小，为了提升整个装置的灵敏度和精确度，通过 功率放大电路将传感器200输出的模拟信号的功率放大并输出至模 数转换器301中，模数转换器301再将功率放大后的模拟信号转换 为数字信号。

请参阅图3，对于传感器200，本实施例中优选为压力传感器 201，压力传感器201可为压电式压力传感器，如电容式压力传感器， 电容式压力传感器的原理为将圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容 器的一个电极，在所述薄膜受到压力而变形时，所述薄膜与固定电 极之间的电容量产生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关 系的电信号，并将该电信号输出至模数转换器301。

或者为扩散硅式压力传感器，这种压力传感器201的原理为将 压力直接作用于压力传感器的不锈钢或陶瓷膜片上，使膜片产生与 介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，同时通过 检测电路进行检测，转换输出一个对应于所述压力的测量信号，并 将所述测量信号输出至模数转换器301中。

为了使驾乘人员在按动按钮600时，获得较为真实的振动触感， 本实施例中，振动装置500包括有驱动装置501和振动马达502， 驱动装置501分别与微控制器400和振动马达502连接。

在微控制器400判定汽车车载系统100的按钮600被按下后， 输出控制信号至驱动装置501，所述驱动装置501根据控制信号控 制振动马达502产生振动，以使得驾乘人员及时获知操作是否成功。

请参阅图4，优选地，驱动装置501包括第一驱动电路5011， 第一驱动电路5011的信号输入端与微控制器400的信号输出端连 接，第一驱动电路5011的信号输出端与振动马达502连接，第一驱 动电路5011可以根据微控制器400发送的控制信号控制振动马达 502以不同的模式或强度进行振动，以使得驾乘人员在不同的情况 下接受到不同的触觉反馈，提升用户体验。

汽车车载系统100中通常设有多个按钮600以触发实现不同的 功能，当按下不同按钮600时，第一驱动电路5011可以根据按钮 600的不同设置不同的振动模式和振动强度，以使得用户在按动不 同按钮600时有不同的振动触感，目的一是避免同一模式和强度的 振动触感单一乏味，二是可以让用户根据触感的不同区分不同的按 钮600，尤其是司机在驾车过程中，眼睛需要目视车子前进方向， 这样设计就可以使司机直接根据触觉反馈来判断所按下的按钮600 是否正确，若错按其他按钮600，可以及时纠正，有效降低事故的 发生几率。

对于振动马达502，可选择转子发动机或线性马达，转子发动 机与通常的往复式发动机的不同之处在于，它可以直接将可燃气的 燃烧膨胀力转化为驱动扭矩，取消了无用的直线运动，因而同样功 率的转子发动机尺寸较小，重量较轻；线性马达则又在转子发动机 的基础上进一步的缩小了尺寸，其不需要经过中间转换机构而直接 产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和 定位精度大大提高，同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和 维护更加简便，所以本实施例中，振动马达502优选为是线性马达。

请参阅图5，优选地，触觉反馈装置还包括发声装置700，其作 用在于在汽车车载系统100的按钮600被按下后发出提示声以使用 户获知操作已成功，在振动触觉的基础上又增加操作提示声，双重 反馈，有效提升用户体验，同时也增添驾车乐趣。

对于提示声的设计，可选地，可以根据用户的需求设置不同的 提示声或者根据不同的按钮600设置不同的提示声。其实现过程可 为，发声装置700连接汽车车载系统100的扬声器，在按钮600被 按下后，微控制器400获取到幅值大于第一阈值的数字信号，判定 为按钮600被按下的事件发生，同时发送控制信号至发声装置700， 在接收到所述控制信号后，发声装置700根据该控制信号发出相应 的提示声音以使用户获知操作已成功。

或者，为了简化结构，如图6所示，可直接将发声装置700设 计为包括压电陶瓷蜂鸣片701以及用于驱动压电陶瓷蜂鸣片701的 第二驱动电路702，当第二驱动电路702接收到微控制器400的控 制信号后，驱动蜂鸣片发出蜂鸣声以提示用户操作已成功。

本实用新型提供的触觉反馈装置，通过设置传感器200、信号 处理装置300、微控制器400、振动装置500以及发声装置700，使 得驾乘人员按下按钮600后，能够及时获得振动反馈，以获知操作 是否成功，有效提升了驾乘人员的使用体验。

为了更清楚说明本实用新型，本实施例列举了一些具体的实施 方式，如下所示:

实施方式1

一种触觉反馈装置，应用于汽车车载系统100，包括用于感应 所述汽车车载系统100的按钮600是否被按下的传感器200、用于 将模拟信号转换为数字信号的信号处理装置300、微控制器400以 及用于产生振动反馈的振动装置500，所述微控制器400分别与所 述信号处理装置300、所述振动装置500连接，所述信号处理装置 300与所述传感器200连接，所述传感器200与汽车车载系统100 的按钮600连接。

所述信号处理装置300包括模数转换器301，所述模数转换器 301的信号输入端与所述传感器200连接，所述模数转换器301的 信号输出端与所述微控制器400连接。

所述信号处理装置300还包括功率放大电路，所述功率放大电 路的输入端与所述传感器200连接，所述功率放大电路的输出端与 所述模数转换器301的信号输入端连接。

实施方式2

一种触觉反馈装置，应用于汽车车载系统100，包括用于感应 所述汽车车载系统100的按钮600是否被按下的传感器200、用于 将模拟信号转换为数字信号的信号处理装置300、微控制器400以 及用于产生振动反馈的振动装置500，所述微控制器400分别与所 述信号处理装置300、所述振动装置500连接，所述信号处理装置 300与所述传感器200连接，所述传感器200与汽车车载系统100 的按钮600连接。

所述传感器200为压力传感器201。

所述振动装置500包括振动马达502和用于驱动所述振动马达 502的驱动装置501，所述驱动装置501分别与所述微控制器400、 所述振动马达502连接。

所述振动马达502为线性马达。所述驱动装置501包括第一驱 动电路5011，所述第一驱动电路5011的信号输入端与所述微控制 器400连接，所述第一驱动电路5011的信号输出端与所述振动马达 502连接。

实施方式3

一种触觉反馈装置，应用于汽车车载系统100，包括用于感应 所述汽车车载系统100的按钮600是否被按下的传感器200、用于 将模拟信号转换为数字信号的信号处理装置300、微控制器400以 及用于产生振动反馈的振动装置500，所述微控制器400分别与所 述信号处理装置300、所述振动装置500连接，所述信号处理装置 300与所述传感器200连接，所述传感器200与汽车车载系统100 的按钮600连接。

所述振动装置500包括振动马达502和用于驱动所述振动马达 502的驱动装置501，所述驱动装置501分别与所述微控制器400、 所述振动马达502连接。

所述振动马达502为转子发动机。

所述触觉反馈装置还包括用于指示所述按钮600被按下的发声 装置700，所述发声装置700与所述微控制器400连接。

所述发声装置700包括压电陶瓷蜂鸣片701和用于驱动所述压 电陶瓷蜂鸣片701的第二驱动电路702。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更 改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。