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Haptische Rückmeldung für UIs

Haptische Rückmeldung für UIs Haptische Rückmeldung für UIs

Technischer Lösungsvorschlag A2020-016
Unternehmenseinheit: Diehl AKO Stiftung & Co. KG

Beschreibung:
Haptische Rückmeldung für Benutzeroberflächen auf der Grundlage eines Aktuators auf einer flexiblen Leiterplatte

Eine flexible Leiterplatte kann sich (in einem begrenzten Bereich) biegen und verdrehen. Ein Aktuator ist als Spule (eingebaut in die flexible Leiterplatte) konzipiert, die sich in einem Magnetfeld bewegen kann. Das Magnetfeld kann durch einen starken Magneten oder eine andere Spule auf der gleichen oder einer anderen Leiterplatte erzeugt werden. Eine Bewegung der flexiblen Leiterplatte wird genutzt, um einen Klopfeffekt zu erzeugen, indem das flexible Teil auf das starre Teil aufschlägt.

Diese Erfindung vereinfacht die haptische Rückmeldung des Geräts durch den Einsatz weniger zusätzlicher Aktoren, die als ERM (Eccentric Rotating Mass) oder LRA (Linear Resonant Actuators) bekannt sind. Diese Erfindung beschreibt die Implementierung eines Aktuators innerhalb der Leiterplatte durch Verwendung einer flexiblen Leiterplatte.

Bisher werden Aktoren auf unterschiedliche Weise gebaut. Um ein haptisches Feedback zu erhalten, müssen zusätzliche Komponenten im Gerät untergebracht werden. Physikalische Elemente (Aktoren, Motoren), die auf der Leiterplatte oder im Gerät montiert werden.

Beispiele von Vorrichtungen mit haptischem Feedback:

  • D. Parisi, 2018, Tactile temporalities: Das unmögliche Versprechen, die Effizienz zu steigern und Verzögerungen durch haptische Medien zu beseitigen
  • https://www.precisionmicrodrives.com/vibration-motors/linear-resonant-actuators-lras/.
  • https://www.precisionmicrodrives.com/vibration-motors/
  • Es gibt einen Kanal auf YouTube, der ähnliche Aktoren vorstellt, aber sie werden weder in einer Anwendung noch in einer Marktlösung verwendet
    https://www.youtube.com/channel/UCdxTCCRnQgfi2vr2fZupYIQ

Durch das in der Spule der Flex-PCB induzierte Magnetfeld wird ein Teil der Flex-PCB bewegt. Durch diese Bewegung entsteht ein Klopfeffekt, indem ein Teil der flexiblen Leiterplatte auf einen anderen trifft. Eine alternative Lösung ist die Verwendung einer Metallkugel/eines Magneten, der sich im Magnetfeld bewegt, das durch den Druck auf der Leiterplattenspule erzeugt wird. Die Bewegung des Metalls/Magneten trifft auf die Oberfläche der Leiterplatte oder einen Teil des Gehäuses, in dem sie eingeschlossen ist.

Es werden weder zusätzliche Elemente auf der Leiterplatte noch eine zusätzliche Vorrichtung benötigt (außer der Metallkugel/dem Magneten als bewegliches Teil in einer Variante der Lösung).

Die Verwendung einer (flexiblen) Leiterplatte mit integrierter Spule ist einfacher, um eine haptische Rückmeldung mit weniger externen Elementen zu erreichen. Bewegliche Teile (wie Metallkugel/Magnet) sind direkt im Gerätegehäuse eingeschlossen.

Eine flexible Leiterplatte kann sich (in einem begrenzten Bereich) biegen und verdrehen. Ein Aktuator ist als Spule (eingebaut in die flexible Leiterplatte) konzipiert, die sich in einem Magnetfeld bewegen kann. Das Magnetfeld kann durch einen starken Magneten oder eine andere Spule auf der gleichen oder einer anderen Leiterplatte erzeugt werden. Eine Bewegung der flexiblen Leiterplatte wird ausgenutzt, um einen Klopfeffekt zu erzeugen, indem das flexible Teil auf die starre Leiterplatte aufschlägt. (siehe die Idee https://www.youtube.com/watch?v=c0Wh9mZckWY).

Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen kleinen Magneten in ein Kunststoffgehäuse einzuschließen. Das Kunststoffgehäuse kann an die Leiterplatte montiert werden, auf der eine Spule angebracht ist. Die mitgelieferte Spule erzeugt ein magnetisches Feld, das den kleinen Magneten bewegen kann. Durch das Aufschlagen des Magneten auf den Kunststoff oder die Leiterplatte wird ein Klopfeffekt erzeugt. Als Kunststoffgehäuse kann das Gehäuse einer ganzen Elektronik verwendet werden. (siehe https://www.youtube.com/watch?v=EHN8Wx2BKkM).

Es muss ein geeignetes Design der Spulen entwickelt werden. Berechnungen des Stromflusses in der Spule und der Stärke des Magnetfelds müssen durchgeführt werden.

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