压电式触觉反应处理方案的商场前景宽广，无论是智能手机、轿车、工业操控、家用电器仍是游戏机都呈现出利好发展趋势。
跟着商场对快捷性和安全性要求的不断进步，比如接触屏和其他触控面板等多功用人机界面 (HMI)简直无处不在。偏疼马达(ERM) 或线性马达(LRA) 等现有触觉反应处理方案有许多缺陷，包含尺度相对较大、刺进高度与显现操控器高度相关以及在智能手机或平板等电池供电设备上功耗较高级。此外，无论是反应的频率仍是强度，都只能在十分窄的规模内改变，且不具有任何传感器功用。
TDK的PowerHap™和PiezoHapt™系列压电式履行器供给了更好的代替处理方案，它们将压力传感器和履行器集成在一起，能为触觉反应运用供给各种履行器产品。其间，PowerHap的力度更大，PiezoHapt更薄。
典型加速度g与电压联系曲线（负载100克）。此处电压信号是一 个峰值120 V的半正弦波，脉冲长度5 ms，对应频率为200 Hz
1 纤薄的触觉反应履行器PiezoHapt L
TDK专为轿车和智能手机显现器开发了L8060和L3015型履行器，其刺进高度极小，仅为0.35 mm和0.3 mm，面积也只要80 mm×60 mm (L8060) 和30 mm×15 mm (L3015)。PiezoHapt选用单晶结构规划，依据1个一端连接到振荡板的扁平积层压电元件，能直接设备到显现器下面（图1）。
图1 超薄TDK PiezoHapt（小于35 mm）适用于智能手机、平板和车载显现器。
履行器的作业电压≤24 V (L8060) 或≤12 V (L3015)。依据施加电压的幅值和频率，PiezoHapt能发生丰厚的振荡型式，在200 Hz正弦频率下可完成(40~65) µm的位移。这些类型特别合适用于OLED显现器。
图2 正方形PowerHap履行器的规划。该系列产品包含4种类型，边际长度在(9.0~26.0) mm之间，刺进高度则在(1.1~2.3) mm之间。凭仗积层技能，其可完成25 N以上的力和230 µm的位移。
2 PowerHap：优异的加速度、力和呼应时刻
PowerHap系列履行器依据带内置铜电极的积层压电板。底子规划如图2所示。
为压电板施加电压后，它在z轴的分散的极小，但由于继续的压电效应，电压会一起在x和y轴缩短。压电板上的2个钛钹（1边1个）会将x和y轴的缩短在z轴上扩大15倍，然后完成最大230 µm的位移（2626H023V120型）。施加电压和位移之间的线性度十分高（关于该类型而言，位移/电压比是1.8 µm/V），这一点十分有用。它能一起完成信号幅值和波形的准确可变操控。
凭仗积层压电技能，PowerHap的呼应时刻和加速度功用都极佳。例如，在只是1 ms的上升时刻规模内，压电振子的加速度就能到达15.0 g；若负载为100克，则可完成最大35 g的最大加速度值，然后发生十分大的力（25 N）。传统处理方案底子无法到达平等水平的功用。2626H023V120型履行器的呼应时刻和加速度如图3所示。
PowerHap履行器适用的触发规模很广，为1~500 Hz，并且合适各种幅值、周期和信号波形（例如正弦波、三角波或方波等）。依据具体类型的不同，驱动电压可在20~120 V或-10~60 V之间。因而，这些履行器能为人体机械影响感受器生成定制的触觉反应。相应地，这些履行器使规划师可为轿车和工业运用中期望完成先进HMI的用户创造出特定的高清触觉反应。不超越2.3 mm厚的小尺度规划与强反应相结合，使这些履行器不仅能集成到显现器中，并且还能直接置于平面设备之下。这关于食品工业或医疗技能等一起存在苛刻工业环境和严厉卫生规范的运用，可助力完成所必需的高密封性水平。
在作为传感器运用时，PowerHap的输出电压能在大规模内坚持与施加压力的份额联系。
3 传感器特性
除了优异的功用，凭仗于积层压电技能，PowerHap元器件还具有优异的传感器功用。众所周知，传统开关或按钮只能供给导通和关断2种开关状况，而PowerHap则可供给与所施加压力成份额的输出电压，相应的特性曲线如图4所示。
与传统机械按钮不同，运用PowerHap甚至能完成依据所施加压力的巨细，触发不同的动作和触觉反应的共同处理方案。
图3 长方形PowerHap产品合适显现器的横向操控。典型运用包含车载显现器等。
4 超薄规划，能横向设备于纤薄设备中
除了合适设备于平面下方的正方形PowerHap产品之外，TDK还开发了4种类型的超薄长方形PowerHap产品，可一起供给笔直和横向触觉反应。2种最小的类型长度仅为9 mm和12 mm，特别合适智能手机、平板电脑、家用电器、游戏机、VR/AR设备、智能手表、数字记载仪和手持医疗设备等。别的2种较大的类型旁边面长度为60 mm，是现在功用最强壮的PowerHap产品，可发生高达50 N的力，可移动重达1 kg的物体。例如，这些强壮的套件能设备到显现器旁边面，以完成水平方向上的触觉反应，如图5所示。
为让用户了解PowerHap履行器的多种触觉反应功用，TDK供给了2款评价套件。BOS1901Kit开发板依据60 V履行器（0909H011V060,0904H014V060和1204H018V060）设计，触觉履行器架构来自Boréas Technologies。该款开发板具有尺度紧凑、电流耗费小和呼应速度快等特色。除此之外，还供给了对电压幅值、频率、脉冲重复频率、信号波形和传感器功用进行调理的选项。
第2款评价套件适用于60 V和120 V PowerHap产品，并供给了2种类型：一种针对单个履行器(Z63000Z2910Z 1Z 1)，另一种则适用于多达5个履行器(Z63000Z2910Z 1Z 7)。这些套件包含了0909H011V060、1313H018V120和2626H023V120类型的PowerHap履行器。
图4 评价套件能够给用户供给关于PowerHap履行器触觉反应功用的开始形象，并协助他们对各种规划要素进行评价
5 强壮的协作厂商，一流的规划支撑
选用触觉反应的体系是一种相对较新的技能。因而，尚无可供学习的规范处理方案。为使不同职业的客户都能完成快速和高性价比的触觉处理方案规划，TDK携手3家抢先的触控企业，并组成合资联盟。
Aito 首要供给依据HapticTouch硬件和软件的操控器处理方案，能把压电履行器转换成带触觉反应的精细接触传感器。这样就能够在滑润表面上模仿触控开关或按钮。归纳运用TDK和Aito的触觉反应技能能在智能手机接触屏上完成触控处理方案，或许替换掉轿车上的传统开关和按钮。Aito专心于运用TDK小型PiezoHapt S系列履行器的处理方案。
Boréas Technologies现已开发出了依据其CapDrive™专利技能的BOS1901驱动集成芯片。该芯片能效特别高，并且供给了传感器功用，特别合适用于操控作业电压在60 V以下的TDK PowerHap履行器。接下来，Boréas将会为最高驱动电压120 V的大型TDK PowerHap产品开发首款低功耗压电驱动集成芯片。
Immersion是抢先的触觉反应技能开发商和授权商。该公司与TDK签署了PowerHap和PiezoHapt履行器的协作推行协议。Immersion授权这些履行器与其软件产品合作运用，并将这些履行器纳入了他们的参阅规划之中。这样可协助客户使用世界上最纤薄和最强壮的履行器，完成先进的触控处理方案。
未来，越来越多的设备和体系都会装备触觉反应设备，以进步快捷性、安全性和操作可靠性。凭仗共同的产品系列以及与合资联盟的密切协作，TDK能为各种接触运用供给最佳处理方案。
