一种分别控制频率和强度的低频振动装置和控制方法与流程
1.本发明涉及振动控制技术领域，具体涉及一种分别控制频率和强度的低频振动装置和控制方法。
背景技术：
2.振动是可穿戴设备中一种常用的互动方式，如智能手表中的振动提醒，以及一些按按摩类设备的振动功能。常规的振动功能是通过振动电机来实现的，其控制原理如下：cpu通过可控的pwm信号打开和关闭可控开关，实现对直流电机两端电压的控制，从而控制电机转速，获得不同的振动效果。振动效果主要包括振动快慢(振频)以及振动强弱。振动效果(与电机激励电压直接相关)是通过cpu的开关间隔信号的占空比不同导致电机转速不同实现的，电压越高，振动越快且感觉上的振动强度也大。由此可见，振动频率和振动幅度相关联，无法精准的单独控制频率和强度，对于以人体触觉感知体验为主的人体可穿戴设备而言，这种个控制方式振动效果颗粒度较大，用户感受不够细腻。
技术实现要素：
3.为此，本发明提供一种分别控制频率和强度的低频振动装置和控制方法，以解决现有技术中由于振动效果受电压控制而导致的频率、强度无法精准单独控制的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明的第一方面提供了一种分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，包括：
6.获取一段连续的低频信号并存储形成音频文件；
7.调用音频文件中的部分低频信号形成低频信号片段；
8.对低频信号片段进行解码形成数字信号；
9.对数字信号进行数模转换形成模拟信号；
10.对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号；
11.接收放大模拟信号并产生振动，其中，该振动的振频与低频信号片段的频率成比例，该振动的强度与增益的强度成比例。
12.进一步地，所述低频信号的频率在3-100hz，由信号发生装置产生，采用音频格式进行存储，从而形成含有一段低频信号的音频文件。
13.进一步地，所述形成低频信号片段，包括如下步骤：
14.获取外部输入信息；
15.基于外部输入信息形成振频需求信息；
16.基于振频需求信息形成低频信号调用指令；
17.基于低频信号调用指令选取相应的所述低频信号片段。
18.进一步地，所述对模拟信号进行增益控制，包括如下步骤：
19.获取外部输入信息；
20.基于外部输入信息形成强度需求信息；
21.基于强度需求信息形成增益控制指令；
22.基于增益控制指令对模拟信号进行增益处理。
23.进一步地，所述接收放大模拟信号并产生振动由振动器完成，所述振动器为去掉了纸盘振膜、同时加强了振圈的动圈式喇叭。
24.本发明的第二方面提供了一种分别控制频率和强度的低频振动装置，用于实现本发明的第一方面所述的控制方法，包括：
25.存储单元，用于获取一段低频信号，并将低频信号以音频格式进行存储形成音频文件；
26.处理单元；用于调用存储单元中的部分低频信号形成低频信号片段；对低频信号片段进行解码形成数字信号；对增益单元进行增益控制；
27.转换单元；用于对数字信号进行数模转换形成模拟信号；
28.增益单元；用于接受处理单元的增益控制指令，对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号；
29.振动单元；用于接收放大模拟信号并产生振动，其振动的振频与低频信号片段的频率成比例，其振动的强度与增益控制的强度成比例。
30.进一步地，所述低频信号的频率在3-100hz，由信号发生装置产生。
31.进一步地，所述低频振动装置还包括输入单元，所述输入单元用于获取获取外部输入信息；所述处理单元还用于基于外部输入信息形成振频需求信息、基于振频需求信息形成低频信号调用指令、基于低频信号调用指令选取相应的所述低频信号片段，以及基于外部输入信息形成强度需求信息、基于强度需求信息形成增益控制指令。
32.进一步地，所述振动单元为去掉了纸盘振膜、同时加强了振圈的动圈式喇叭。
33.本发明具有如下优点：
34.调用音频文件中的低频信号，依次转化成数字信号、模拟信号，经增益处理后，在振动器或振动单元中产生振动。该振动的频率与低频信号的频率呈比例(例如1:1或m：n)，由于低频信号为连续的，从而实现振动频率的平滑控制；该振动的强度与增益的强度成比例(例如1:1或m：n)，实现对强度的控制。如此可分别对振动的振频和强度进行控制，如应用在穿戴设备中，可细化震动效果的颗粒度，提升用户体验。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
36.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
37.图1为本发明实施例提供的一种分别控制频率和强度的低频振动的控制方法的流
程图；
38.图2为本发明实施例提供的一种分别控制频率和强度的低频振动装置的电控原理图。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
40.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
41.如图1所示，实施例1提供了一种分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，包括如下步骤。
42.步骤s1，获取一段连续的低频信号并存储形成音频文件。该低频信号的频率在3-100hz，由信号发生装置产生，采用音频格式进行存储，从而形成含有一段从3hz连续升至100hz的低频信号的音频文件。
43.步骤s2，调用音频文件中的部分低频信号形成低频信号片段。在该步中，执行如下步骤：步骤s21，获取外部输入信息；步骤s22，基于外部输入信息形成振频需求信息；步骤s23，基于振频需求信息形成低频信号调用指令；步骤s24，基于低频信号调用指令选取相应的所述低频信号片段。例如，穿戴设备上的接近传感器(距离传感器的一种)，在与环境中对应的目标靠近的过程中，距离一点点变小，此时，接近传感器作为输入单元，将距离信息作为外部输入信息传输给处理单元(芯片或者处理器)；一般情况下，越靠近时，需要振动越快，此时处理单元可根据距离生成振频需求信息，如相隔1m时，振频在5hz，此为振频需求信息，随着距离的减小，每减小一定的距离，振频提升1hz，根据该振频需求信息调用音频文件中的5hz的点对应的低频信号作为起始点，随着距离变小，依次调用(5+n)hz片段，振动单元或振动器产生5-(5+n)hz的连续变化的振动，如此实现对振频的平滑调节。
44.步骤s3，对低频信号片段进行解码形成数字信号。
45.步骤s4，对数字信号进行数模转换形成模拟信号。
46.步骤s5，对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号。在该步中，执行如下步骤：步骤s51，获取外部输入信息；步骤s52，基于外部输入信息形成强度需求信息；步骤s53，基于强度需求信息形成增益控制指令；步骤s54，基于增益控制指令对模拟信号进行增益处理。与在步骤s2较为相似，例如，穿戴设备上的接近传感器(距离传感器的一种)，在与环境中对应的目标靠近的过程中，距离一点点变小，此时，接近传感器作为输入单元，将距离信息作为外部输入信息传输给处理单元(芯片或者处理器)；一般情况下，越靠近时，振动越强，此时处理单元可根据距离生成强度需求信息，如相隔1m时，强度在10个能量级，此为强度需求信息，随着距离的减小，每减小一定的距离，强度提升1个能量级，处理单元根据该强度需求信息生成对应10个能量级的增益控制指令(起始指令)，随着距离变小，依次生成(10+m)个能量级hz片段的增益控制指令，形成连续增强的增益控制指令，增益单元接收增益控
制指令后进行对应的增益控制(一般是放大)，振动单元或振动器依照增益后的放大模拟信号产相应能量级的振动，如此实现对振幅的调节。
47.步骤s6，接收放大模拟信号并产生振动，其中，该振动的振频与低频信号片段的频率成比例，该振动的强度与增益的强度成比例。接收放大模拟信号并产生振动由振动器完成，所述振动器为去掉了纸盘振膜、同时加强了振圈的动圈式喇叭。由于去掉了纸盘振膜，该喇叭不能发声；由于加强了振圈，该喇叭的振动能力得以加强，从而能够用于如穿戴设备等产品中作为振动单元或振动器来使用。
48.本实施例还提供了一种分别控制频率和强度的低频振动装置，用于实现上述的控制方法，如图2所示，包括存储单元10、处理单元20、转换单元30、增益单元40和振动单元50。下面以应该在穿戴设备中对各组成单元的功能及连接关系进行介绍，穿戴设备的接近传感器作为一种输入单元60。
49.存储单元10用于获取一段低频信号，并将低频信号以音频格式进行存储形成音频文件。一般的音频文件是为了产生声音，音频信号频率通常在20hz～20khz之间；但在本实施例中，低频振动装置主要是为了产生振动效果，因此使用3hz-100hz之间的低频信号，该信号通过特定的信号发生装置产生，使用通用的音频格式(如wav或者mp3)存储在存储单元10(单片机或者外置存储器，芯片集成了ddr(双倍速率同步动态随机存储器)及flash(闪存)等存储单元10，cpu主频在100mhz以上)中。
50.处理单元20与输入单元60(如上述的接近传感器)、存储单元10电连接，用于调用存储单元10中的部分低频信号形成低频信号片段；对低频信号片段进行解码形成数字信号；其中，形成低频信号片段时，处理单元20还用于基于外部输入信息形成振频需求信息，基于振频需求信息形成低频信号调用指令，基于低频信号调用指令选取相应的所述低频信号片段。处理单元20还与增益单元40电连接，用于基于外部输入信息形成强度需求信息，基于强度需求信息形成增益控制指令，向增益单元40发送增益控制指令，对增益单元40进行增益控制。
51.转换单元30与处理单元20电连接，用于对数字信号进行数模转换形成模拟信号。转换单元30可采用编码译码器(codec)，若cpu内置dac功能，则codec可省略。cpu和codec通过i2c/i2s接口进行通信。cpu对音频文件进行解码，并输出数字信号，codec将数字信号转换为模拟信号
52.增益单元40与转换单元30、处理单元20电连接，用于接受处理单元20的增益控制指令，对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号。由于cpu产生的信号较弱，不足以推动喇叭进行振动，因此需要增加放大器进行增益控制。由于前端采用的都是类音频格式，因此放大器也可以使用通用的音频放大芯片，这也极大的降低了装置的功耗和成本，提高了装置的通用性。同时cpu可以直接调节放大芯片的输出功率增益，从而调整了装置振动的强弱效果，这比起传统的振动方式更加直接有效。
53.振动单元50与赠与单元电连接，用于接收放大模拟信号并产生振动，其振动的振频与低频信号片段的频率成比例，其振动的强度与增益控制的强度成比例。振动单元50为去掉了纸盘振膜、同时加强了振圈的动圈式喇叭，产生的振动通过支架传到到装置上。可选的，振动喇叭通过高粘性双面胶或胶水粘合在设备外壁上，喇叭振动时带动装置同频振动，从而达到可控的振动频率和幅度。振动喇叭需要对传统音频喇叭进行改造，但保持了基本
的动圈式喇叭主题功能，其工艺也是喇叭制作中的可控工艺，因此可以低成本的获取，不影响装置的整体可实现性。
54.总体上，对通用的音频处理方式进行的修改，通过定制低频的播放文件实现振动频率的平滑控制，同时通过增益控制实现振动强弱控制，使得装置的振动功能可控，同时提升了装置的振动体验。使用上述方法的装置或上述的装置，振动效果可以直接通过数字化表示，振动效果可以在使用前进行灵活编辑，而且重复使用时的一致性很好。
55.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
技术特征：
1.一种分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，其特征在于，包括：获取一段连续的低频信号并存储形成音频文件；调用音频文件中的部分低频信号形成低频信号片段；对低频信号片段进行解码形成数字信号；对数字信号进行数模转换形成模拟信号；对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号；接收放大模拟信号并产生振动，其中，该振动的振频与低频信号片段的频率成比例，该振动的强度与增益的强度成比例。2.根据权利要求1所述的分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，其特征在于，所述低频信号的频率在3-100hz，由信号发生装置产生，采用音频格式进行存储，从而形成含有一段低频信号的音频文件。3.根据权利要求1所述的分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，其特征在于，所述形成低频信号片段，包括如下步骤：获取外部输入信息；基于外部输入信息形成振频需求信息；基于振频需求信息形成低频信号调用指令；基于低频信号调用指令选取相应的所述低频信号片段。4.根据权利要求1所述的分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，其特征在于，所述对模拟信号进行增益控制，包括如下步骤：获取外部输入信息；基于外部输入信息形成强度需求信息；基于强度需求信息形成增益控制指令；基于增益控制指令对模拟信号进行增益处理。5.根据权利要求1所述的分别控制频率和强度的低频振动的控制方法，其特征在于，所述接收放大模拟信号并产生振动由振动器完成，所述振动器为去掉了纸盘振膜、同时加强了振圈的动圈式喇叭。6.一种分别控制频率和强度的低频振动装置，其特征在于，用于实现权利要求1-5任意一项所述的控制方法，包括：存储单元，用于获取一段低频信号，并将低频信号以音频格式进行存储形成音频文件；处理单元；用于从存储单元中调用音频文件中的部分低频信号形成低频信号片段；对低频信号片段进行解码形成数字信号；对增益单元进行增益控制；转换单元；用于对数字信号进行数模转换成模拟信号；增益单元；用于接受处理单元的增益控制指令，对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号；振动单元；用于接收放大模拟信号并产生振动，其振动的振频与低频信号片段的频率成比例，其振动的强度与增益控制的强度成比例。7.根据权利要求6所述的分别控制频率和强度的低频振动装置，其特征在于，所述低频信号的频率在3-100hz，由信号发生装置产生。8.根据权利要求6所述的分别控制频率和强度的低频振动装置，其特征在于，还包括输
入单元，所述输入单元用于获取获取外部输入信息；所述处理单元还用于基于外部输入信息形成振频需求信息、基于振频需求信息形成低频信号调用指令、基于低频信号调用指令选取相应的所述低频信号片段，以及基于外部输入信息形成强度需求信息、基于强度需求信息形成增益控制指令。9.根据权利要求6所述的分别控制频率和强度的低频振动装置，其特征在于，所述振动单元为去掉了纸盘振膜、同时加强了振圈的动圈式喇叭。
技术总结
本发明公开了一种分别控制频率和强度的低频振动装置和控制方法，涉及振动控制技术领域，该方法包括如下步骤：获取一段连续的低频信号并存储形成音频文件；调用音频文件中的部分低频信号形成低频信号片段；对低频信号片段进行解码形成数字信号；对数字信号进行数模转换形成模拟信号；对模拟信号进行增益处理形成放大模拟信号；接收放大模拟信号并产生振动。音频文件依次转化成数字信号、模拟信号，经增益处理后在振动单元产生振动，该振动的频率与低频信号的频率呈比例，从而实现振动频率的平滑控制，该振动的强度与增益的强度成比例，实现对强度的控制；如此可分别对振动的振频和强度进行控制。度进行控制。度进行控制。
