量測(cè)及回饋電路、量測(cè)及回饋按鍵與量測(cè)及回饋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明與壓電材料（Piezoelectric material)有關(guān)，特別是關(guān)于一種藉由壓電材 料的壓電特性與逆壓電特性實(shí)現(xiàn)多階段量測(cè)及回饋的量測(cè)及回饋電路、量測(cè)及回饋按鍵與 量測(cè)及回饋方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 于現(xiàn)有技術(shù)中，三態(tài)閘（Tri-state gate)通常會(huì)被用來作為切換壓電材料的量測(cè) 及回饋電路的元件。電路起初處于量測(cè)模式下，當(dāng)壓電材料受到外力作用而產(chǎn)生變形時(shí)會(huì) 輸出電壓，電路量測(cè)到此輸出電壓后，便會(huì)切換至輸出模式，并輸出致動(dòng)信號(hào)至壓電材料， 使其產(chǎn)生振動(dòng)。
[0003] 然而，現(xiàn)有技術(shù)并未明確提及關(guān)于壓電材料的量測(cè)及回饋電路的完整控制方法， 尤其是當(dāng)壓電材料受電路輸出致動(dòng)時(shí)會(huì)開始持續(xù)產(chǎn)生信號(hào)，導(dǎo)致電路無法得知何時(shí)需停 止。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的量測(cè)及回饋電路僅能提供單一階段的外力輸入量測(cè)與振動(dòng)回饋輸 出，并無法因應(yīng)不同強(qiáng)度的外力輸入提供具有不同強(qiáng)度或不同型式的回饋輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種量測(cè)及回饋電路、量測(cè)及回饋按鍵與量測(cè) 及回饋方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)所遭遇到的上述種種問題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種量測(cè)及回饋電路，用以量測(cè)外力并輸出振動(dòng)回 饋，包含：壓電材料，用于在該壓電材料變形時(shí)產(chǎn)生輸出電壓；以及控制單元，耦接該壓電 材料；其中，該控制單元初始處于量測(cè)模式，該控制單元量測(cè)該輸出電壓是否超過預(yù)設(shè)電壓 值；當(dāng)該壓電材料受該外力變形且產(chǎn)生的該輸出電壓超過該預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，該控制單元開 始計(jì)時(shí)預(yù)定量測(cè)時(shí)段，該控制單元于該預(yù)定量測(cè)時(shí)段內(nèi)持續(xù)量測(cè)該輸出電壓，并根據(jù)該輸 出電壓的變化得到最大電壓值；當(dāng)該預(yù)定量測(cè)時(shí)段結(jié)束時(shí)，該控制單元從該量測(cè)模式切換 至回饋模式；于該回饋模式下，該控制單元根據(jù)該最大電壓值輸出回饋信號(hào)，并將該回饋信 號(hào)施加給該壓電材料，使得該壓電材料振動(dòng)而輸出該振動(dòng)回饋。
[0006] 于一實(shí)施例中，當(dāng)控制單元從量測(cè)模式切換至回饋模式時(shí)，控制單元開始計(jì)時(shí)預(yù) 定輸出時(shí)段，控制單元于預(yù)定輸出時(shí)段內(nèi)輸出回饋信號(hào)給壓電材料，當(dāng)預(yù)定輸出時(shí)段結(jié)束 時(shí)，控制單元會(huì)退出回饋模式。
[0007] 于一實(shí)施例中，壓電材料受外力變形所產(chǎn)生的輸出電壓對(duì)應(yīng)于壓電材料的變形 量，并且壓電材料的變形量對(duì)應(yīng)于外力。
[0008] 于一實(shí)施例中，當(dāng)最大電壓值為第一電壓時(shí)，壓電材料的振動(dòng)具有第一振動(dòng)特性， 當(dāng)最大電壓值為第二電壓時(shí)，壓電材料的振動(dòng)具有第二振動(dòng)特性，第一振動(dòng)特性及第二振 動(dòng)特性選自于由振動(dòng)振幅、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間、振動(dòng)頻率及振動(dòng)波形的至少其中一種。
[0009] 于一實(shí)施例中，控制單元更耦接至輸出裝置，控制單元更將回饋信號(hào)施加給輸出 裝置，驅(qū)使輸出裝置輸出光線回饋或聲音回饋。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例為一種量測(cè)及回饋按鍵，于此實(shí)施例中，量測(cè)及回 饋按鍵用以量測(cè)外力并輸出振動(dòng)回饋，量測(cè)及回饋按鍵包含鍵帽、壓電材料及控制單元，壓 電材料設(shè)置于鍵帽下方，當(dāng)鍵帽被外力按壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓電材料變形而產(chǎn)生輸出電壓，控制 單元耦接壓電材料，控制單元初始處于量測(cè)模式，控制單元開始計(jì)時(shí)預(yù)定量測(cè)時(shí)段，控制單 元于預(yù)定量測(cè)時(shí)段內(nèi)持續(xù)量測(cè)輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓的變化得到最大電壓值，當(dāng)預(yù)定 量測(cè)時(shí)段結(jié)束時(shí)，控制單元從量測(cè)模式切換至回饋模式，于回饋模式下，控制單元根據(jù)最大 電壓值輸出回饋信號(hào)，并將回饋信號(hào)施加給壓電材料，驅(qū)使壓電材料振動(dòng)而輸出振動(dòng)回饋 并傳遞給鍵帽。
[0011] 于一實(shí)施例中，控制單元量測(cè)輸出電壓是否超過預(yù)設(shè)電壓值；當(dāng)壓電材料所產(chǎn)生 的輸出電壓超過預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制單元開始計(jì)時(shí)預(yù)定量測(cè)時(shí)段。
[0012] 于一實(shí)施例中，量測(cè)及回饋按鍵還包含鍵盤編碼電路，鍵帽上顯示字元符號(hào)，當(dāng)最 大電壓值小于預(yù)設(shè)臨界值時(shí)，鍵盤編碼電路輸出字元符號(hào)的小寫字形，當(dāng)最大電壓值大于 或等于預(yù)設(shè)臨界值時(shí)，鍵盤編碼電路輸出字元符號(hào)的大寫字形。
[0013] 于一實(shí)施例中，量測(cè)及回饋按鍵還包含按鍵電極，按鍵電極耦接控制單元。當(dāng)壓電 材料與按鍵電極之間的電位差不為零時(shí)，控制單元判定鍵帽未被按壓；當(dāng)壓電材料與按鍵 電極之間的電位差為零時(shí)，控制單元判定鍵帽被按壓。
[0014] 于一實(shí)施例中，壓電材料受外力變形所產(chǎn)生的輸出電壓對(duì)應(yīng)于壓電材料的變形 量，并且壓電材料的變形量對(duì)應(yīng)于外力。
[0015] 于一實(shí)施例中，當(dāng)最大電壓值為第一電壓時(shí)，壓電材料的振動(dòng)具有第一振動(dòng)特性； 當(dāng)最大電壓值為第二電壓時(shí)，壓電材料的振動(dòng)具有第二振動(dòng)特性；第一振動(dòng)特性及第二振 動(dòng)特性選自于由振動(dòng)振幅、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間、振動(dòng)頻率及振動(dòng)波形的至少其中一種。
[0016] 于一實(shí)施例中，控制單元更耦接至輸出裝置，控制單元更將回饋信號(hào)施加給輸出 裝置，驅(qū)使輸出裝置輸出光線回饋或聲音回饋。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例為一種量測(cè)及回饋方法，于此實(shí)施例中，量測(cè)及回 饋方法用以量測(cè)外力并輸出振動(dòng)回饋，量測(cè)及回饋方法包含下列步驟：(a)進(jìn)入量測(cè)模式； (b)開始計(jì)時(shí)預(yù)定量測(cè)時(shí)段；(C)于預(yù)定量測(cè)時(shí)段內(nèi)持續(xù)量測(cè)壓電材料所產(chǎn)生的輸出電壓， 其中壓電材料受外力變形而產(chǎn)生輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓的變化得到最大電壓值；（d) 當(dāng)預(yù)定量測(cè)時(shí)段結(jié)束時(shí)，從量測(cè)模式切換至回饋模式；（e)于回饋模式下，根據(jù)最大電壓值 輸出回饋信號(hào)；以及（f)將回饋信號(hào)施加給壓電材料，驅(qū)使壓電材料振動(dòng)而輸出振動(dòng)回饋。
[0018] 于一實(shí)施例中，量測(cè)及回饋方法進(jìn)一步包含下列步驟：(b'）于量測(cè)模式下，量測(cè) 輸出電壓是否超過預(yù)設(shè)電壓值，當(dāng)量測(cè)結(jié)果為輸出電壓超過預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，開始計(jì)時(shí)預(yù)定 量測(cè)時(shí)段。
[0019] 于一實(shí)施例中，量測(cè)及回饋方法進(jìn)一步包含下列步驟：當(dāng)步驟（d)從量測(cè)模式切 換至回饋模式時(shí)，開始計(jì)時(shí)預(yù)定輸出時(shí)段；于預(yù)定輸出時(shí)段內(nèi)輸出回饋信號(hào)；以及當(dāng)預(yù)定 輸出時(shí)段結(jié)束時(shí)，退出回饋模式。
[0020] 于一實(shí)施例中，壓電材料受外力變形所產(chǎn)生的輸出電壓對(duì)應(yīng)于壓電材料的變形 量，并且壓電材料的變形量對(duì)應(yīng)于外力。
[0021] 于一實(shí)施例中，當(dāng)最大電壓值為第一電壓時(shí)，壓電材料的振動(dòng)具有第一振動(dòng)特性； 當(dāng)最大電壓值為第二電壓時(shí)，壓電材料的振動(dòng)具有第二振動(dòng)特性。第一振動(dòng)特性及第二振 動(dòng)特性選自于由振動(dòng)振幅、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間、振動(dòng)頻率及振動(dòng)波形的至少其中一種。
[0022] 于一實(shí)施例中，量測(cè)及回饋方法進(jìn)一步包含下列步驟：將壓電材料所輸出的振動(dòng) 回饋傳遞給設(shè)置于壓電材料上方的鍵帽。
[0023] 于一實(shí)施例中，量測(cè)及回饋方法進(jìn)一步包含下列步驟：將回饋信號(hào)施加給輸出裝 置，驅(qū)使輸出裝置輸出光線回饋或聲音回饋。
[0024] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的量測(cè)及回饋電路及方法利用壓電材料的壓電特性 與逆壓電特性實(shí)現(xiàn)多階段量測(cè)及回饋的具體功效。此外，根據(jù)本發(fā)明的量測(cè)及回饋按鍵可 應(yīng)用于例如鍵盤的輸入裝置上，由于僅需同一組壓電材料即能同時(shí)完成外力量測(cè)與振動(dòng)回 饋，故可省去于鍵盤中設(shè)置感測(cè)模組的空間并降低其生產(chǎn)成本。
[0025] 關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以藉由以下的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的量測(cè)及回饋電路的功能方塊圖；
[0027] 圖2為圖1中的量測(cè)及回饋電路于量測(cè)模式下的功能方塊圖；
[0028] 圖3為根據(jù)輸出電壓在預(yù)定量測(cè)時(shí)段內(nèi)的變化情形得到最大電壓值的示意圖；
[0029] 圖4為圖1中的量測(cè)及回饋電路于回饋模式下的功能方塊圖；
[0030] 圖5為量測(cè)及回饋電路將回饋信號(hào)施加給輸出裝置，以驅(qū)使輸出裝置輸出其他型 式的回饋的示意圖；
[0031] 圖6為設(shè)置有壓電材料的量測(cè)及回饋按鍵的爆炸圖；
[0032] 圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例的量測(cè)及回饋方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為使對(duì)本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進(jìn)一步的了解，茲配合實(shí)施例詳細(xì) 說明如下。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種量測(cè)及回饋電路。于此實(shí)施例中，量測(cè)及回饋 電路利用壓電材料的壓電特性與逆壓電特性來量測(cè)壓電材料所受到的外力并驅(qū)使壓電材 料輸出相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)回饋。
[0035] 首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的量測(cè)及回饋電路的功能方塊圖。如圖 1所示，量測(cè)及回饋電路1包含壓電材料PZ、路徑切換單元10及控制單元12。其中，壓電材 料PZ耦接路徑切換單元10 ;路徑切換單元10耦接控制單元12。
[0036] 量測(cè)及回饋電路1的控制單元12還包含量測(cè)單元120、微處理器122及驅(qū)動(dòng)單元 124。其中，量測(cè)單元120耦接路徑切換單元10及微處理器122 ;微處理器122耦接路徑切 換單元10、量測(cè)單元120及驅(qū)動(dòng)單元124 ;驅(qū)動(dòng)單元124親接路徑切換單元10及微處理器 122〇
[0037] 于此實(shí)施例中，壓電材料PZ具有二作用：（1)在量測(cè)模式下，當(dāng)壓電材料PZ承受 到外力作用而變形時(shí)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，以及（2)在回饋模式下，當(dāng)壓電材料PZ接收 到回饋信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)回饋，該回饋信號(hào)可對(duì)應(yīng)于輸出電壓的最大電壓值。 路徑切換單元10用以在量測(cè)模式或回饋模式下切換壓電材料PZ與控制單元12之間的不 同信號(hào)傳輸路徑；控制單元12用以在量測(cè)模式下量測(cè)壓電材料所產(chǎn)生的輸出電壓并根據(jù) 輸出電壓于預(yù)定量測(cè)時(shí)段內(nèi)的變化得到最大電壓值，以及在回饋模式下根據(jù)最大電壓值產(chǎn) 生相對(duì)應(yīng)的回饋信號(hào)來驅(qū)動(dòng)壓電材料PZ產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)回饋。
[0038] 接下來，將分別就此實(shí)施例中的量測(cè)及回饋電路1在量測(cè)模式及回饋模式下的運(yùn) 作情形進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0039] 如圖2所示，當(dāng)控制單元12處于量測(cè)模式下時(shí)，路徑切換單元10會(huì)切換壓電材料 PZ與控制單元12之間的信號(hào)傳輸路徑，讓壓電材料PZ與控制單元12中的量測(cè)單元120耦 接，使得控制單元12中的量