【導(dǎo)讀】這次將特別介紹壓電(Piezo)器件。將介紹其應(yīng)用裝置之一“疊層壓電振動(dòng)片”。究竟什么是壓電器件?疊層壓電振動(dòng)片發(fā)揮作用的構(gòu)造是什么?介紹非常有趣的神奇物質(zhì)世界。
01 具有兩種性質(zhì)的神奇物質(zhì)“壓電器件”
也許很多人第一次聽說“疊層壓電振動(dòng)片”這個(gè)詞語。名稱似乎晦澀難懂,簡(jiǎn)而言之就是“引起振動(dòng)的元器件”。
引起振動(dòng)的元器件,常見的有智能手機(jī)上使用的振動(dòng)器,這是以偏心電機(jī)(裝有偏離重心的擺錘的電機(jī))為振動(dòng)源的振動(dòng)裝置。即便是同樣的振動(dòng)裝置,這次提到的 “疊層壓電振動(dòng)片”,一大特點(diǎn)在于以“壓電器件”為振動(dòng)源。
振動(dòng)源的“壓電器件”是一種具備非常有趣的特性的物質(zhì)。
英文名稱是“Piezoelectric devices”,根據(jù)施加的力產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”和“逆壓電效應(yīng)”兩種完全相反的作用。
①<施加的力=壓力>
給壓電器件施加“壓力”,會(huì)產(chǎn)生電荷。將這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。
②<施加的力=電壓>
給壓電器件施加“電壓”,會(huì)引起振動(dòng)。將這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。
疊層壓電振動(dòng)片是一種利用了施加電壓引起振動(dòng)的“逆壓電效應(yīng)”的振動(dòng)裝置。
02 通過振動(dòng)來產(chǎn)生觸感?疊層壓電振動(dòng)片的技術(shù)
就產(chǎn)生振動(dòng)這一點(diǎn)而言,前面也提到的振動(dòng)器等中使用的偏心電機(jī)與疊層壓電振動(dòng)片并無區(qū)別,同樣都是振動(dòng)裝置。但是,疊層壓電振動(dòng)片隱含著讓“單純的振動(dòng)” 發(fā)展為“高級(jí)技術(shù)”的魅力。
以疊層壓電振動(dòng)片的特點(diǎn)之一,即被稱為“力反饋”的(通過反作用力(回彈力)產(chǎn)生的)局部觸覺功能為例。只要輕觸智能手機(jī)界面上顯示的按鈕,就會(huì)通過疊層壓電振動(dòng)片的反作用力得到按過的感覺。
偏心電機(jī)雖然只能讓整個(gè)智能手機(jī)振動(dòng),但是疊層壓電振動(dòng)片采用壓電器件精密排列的構(gòu)造,因此只將觸覺傳遞到所按的部分。
利用反作用力的力反饋功能,預(yù)計(jì)將在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用。
不僅配置到智能手機(jī)等的顯示器上,而且被認(rèn)為可實(shí)現(xiàn)將具備力反饋功能的手套與VR組合起來,真實(shí)感受到抓住影像中物體的感覺的構(gòu)造。
并且,以實(shí)現(xiàn)力反饋的前沿技術(shù)(覺得顯示器表面粗糙或光滑之類的手感,即“觸感”)為目標(biāo)的研發(fā)也在進(jìn)行。
<因摩擦力而產(chǎn)生觸感的構(gòu)造>
?以超聲波頻率驅(qū)動(dòng)疊層壓電振動(dòng)片
?利用超聲波頻率驅(qū)動(dòng)時(shí),會(huì)在面板表面激起駐波
?通過改變駐波的振幅、頻率、相位來再現(xiàn)感觸
利用面板中嵌入的疊層壓電振動(dòng)片引起超精細(xì)振動(dòng),正是能夠再現(xiàn)“粗糙”或“光滑”之類觸感的構(gòu)造。而且,還能通過改變振動(dòng)的間隔或幅度,再現(xiàn)廣泛的觸感。
也有用手指描仿路線時(shí),能夠無縫感覺到階梯的高低不平感或積水的光滑感的演示裝置。
將來也許能夠通過融合疊層壓電振動(dòng)片與通信技術(shù),用智能手機(jī)和平板電腦模擬體驗(yàn)觸感。
03 也許可以具備這種功能!疊層壓電振動(dòng)片的未來
若將上面提到的疊層壓電振動(dòng)片的兩種觸覺功能“力反饋”與“觸感”組合起來,未來的發(fā)展前景如何呢?
<提高汽車駕駛的安全性>
目前,汽車儀表盤的操作開關(guān),大都處于物理開關(guān)被觸控面板取代的趨勢(shì)。
向觸控面板轉(zhuǎn)變,不僅汽車導(dǎo)航儀,音響和空調(diào)等操作功能也能集中到一處,優(yōu)點(diǎn)是可以提高可操作性和可設(shè)計(jì)性。
不過也有缺點(diǎn),就是與物理開關(guān)不同,無法瞬間辨別按鈕的位置和操作感。
疊層壓電振動(dòng)片既可消除這一缺點(diǎn),還能進(jìn)一步發(fā)揮觸控面板的優(yōu)點(diǎn)。
在觸控面板中裝入疊層壓電振動(dòng)片,可以通過力反饋?zhàn)R別按鈕的操作感。
而且只要給每個(gè)按鈕賦予不同的觸感,即便手摸也能識(shí)別按鈕操作感。
<家電產(chǎn)品的扁平化設(shè)計(jì)趨勢(shì)>
而且家電產(chǎn)品也跟汽車一樣,只要使用裝有疊層壓電振動(dòng)片的觸控面板,就能提高可設(shè)計(jì)性和功能性。
微波爐和洗衣機(jī)主要采用物理開關(guān)。一方面需要增加按鈕滿足各種菜單功能,另一方面需要追求主體的小型化和可設(shè)計(jì)性,無法增加按鈕數(shù)量,面臨兩難困境。
于是,像汽車的儀表盤一樣,配置再現(xiàn)觸覺功能的觸控面板,即可實(shí)現(xiàn)扁平化設(shè)計(jì)也能提高功能,有望誕生更加時(shí)尚的產(chǎn)品。
并且,提高觸感技術(shù)之后,也許還會(huì)誕生能夠再現(xiàn)點(diǎn)字的“觸覺點(diǎn)字觸控面板”之類的通用設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
不斷發(fā)展進(jìn)步的疊層壓電振動(dòng)片,屬于應(yīng)用范圍還有很大擴(kuò)展空間的一項(xiàng)技術(shù)。
不僅可以實(shí)現(xiàn)物理開關(guān)的可操作性、在游戲中應(yīng)用,還隱含著根據(jù)與各種產(chǎn)品的組合方式產(chǎn)生新解決方案的可能性。
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