Электровибрация - Electrovibration

История электровибрация восходит к 1954 году. Впервые был обнаружен случайно и Э. Маллинкродт А. Л. Хьюз и В. Слейтор-младший сообщили, что «… проведя сухим пальцем по проводящей поверхности, покрытой тонким изолирующим слоем и возбужденной сигналом 110 В, возникло характерное ощущение эластичности».^[1] В их эксперименте палец и металлическая поверхность создают емкостной настраивать. Сила притяжения, создаваемая между пальцем и поверхностью, была слишком слабой для восприятия, но создавала ощущение эластичности, когда палец двигался по поверхности. Это ощущение было названо группой «электровибрация». Примерно с начала 2010 года Senseg^[2][3] и Disney Research^[4][5] разрабатывают технологии, которые могут привнести электровибрацию в современные устройства с сенсорным экраном.

История

«Летом 1950 года Э. Маллинкродт заметил, что некоторая блестящая латунная электрическая розетка не казалась такой гладкой, когда свет горел, как при выключенном».^{[нужна цитата ]} Затем Маллинкродт создал установку для научного исследования эффекта. Он подключил алюминиевую пластину через регулируемый токоограничивающий резистор к источнику питания 60 Гц, 110 В. Половина алюминиевой пластины была покрыта изоляционный лак, а остальное осталось без покрытия. В результате теста он определил, что ощущение трения возникает только тогда, когда между проводящей поверхностью и скользящим пальцем есть изолирующий барьер. Он пришел к выводу, что палец электрически поляризуется, и этот индуцированный заряд создает силу между этим пальцем и поверхностью. Он назвал это явление «электрически индуцированные колебания».^[1]

Теория электростатических сил

An электростатическая сила создается путем приложения изменяющегося во времени напряжения между электрод и изолированный плоскость земли. Когда палец скользит по изолированной пластине с изменяющимся во времени напряжением, палец работает как индуцированная земля. Индуцированное статическое электричество создает электрическое силовое поле между пальцем и поверхностью.

А конденсатор с параллельными пластинами Модель может быть использована для аппроксимации границы раздела кожа – поверхность. Электрод действует как одна пластина, в то время как проводящий подкожный слой в коже действует как другая, представляя собой гибридный естественный / искусственный электростатический привод.^[6] Следующее уравнение приблизительно соответствует электростатической силе, действующей между пальцем и электродом:

${\displaystyle F_{\text{e}}={\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon _{r}AV^{2}}{2d^{2}}},}$

куда

${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ - диэлектрическая проницаемость свободного пространства,

${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ - диэлектрическая постоянная,

${\displaystyle A}$ - площадь электродов,

${\displaystyle V}$ - напряжение, приложенное между двумя пластинами,

${\displaystyle d}$ - расстояние между двумя пластинами.

Результирующая сила слишком мала для восприятия кожей человека, но когда палец движется по поверхности, на движущемся пальце появляется сила трения, которую можно выразить как

${\displaystyle f=\mu F_{\text{e}},}$

куда ${\displaystyle \mu }$ коэффициент трения.

Дальнейшие исследования показали, что этой модели недостаточно для объяснения таких границ раздела кожа-поверхность.^[6]

Рекомендации

1. Mallinckrodt, E .; Hughes, A. L .; Sleator, W. Jr. "Восприятие кожей электрически индуцированных колебаний ". (Извлекать) Наука, Vol. 118, No. 3062, pp. 277–278, 4 сентября 1953 г. Дои:10.1126 / science.118.3062.277. ISSN  0036-8075 (печать) Проверено 7 июня 2015 г. (требуется подписка) для полного доступа.
2. Senseg.
3. Виджекун, Динеш; Cecchinato, Marta E .; Хогган, Ева; Линьяма, Юкка (2012), «Электростатическое модулированное трение как тактильная обратная связь: восприятие интенсивности», Тактильные ощущения: восприятие, устройства, мобильность и общение, Springer Berlin Heidelberg, стр. 613–624, Дои:10.1007/978-3-642-31401-8_54, ISBN  978-3-642-31400-1
4. Бау, Оливье; Исрар, Али; Пупырев, Иван; Харрисон, Крис; Баскингер, Марк; Мэй, Джейсон (3 октября, 2010 г.) Электростатическая вибрация (ранее «TeslaTouch»), Disney Research, Дата обращения 7 июня 2015.
5. Bau, O .; Пупырев, И .; Israr, A .; Харрисон, К. (2010). «TeslaTouch: электровибрация сенсорных поверхностей» (PDF). Материалы 23-го ежегодного симпозиума ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса (UIST). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Ассоциация вычислительной техники (ACM) (требуется подписка): 283–292. Дои:10.1145/1866029.1866074. ISBN  978-1-4503-0271-5. S2CID  7033653. Получено 7 июн 2015 - через chrisharrison.net. (скачать бесплатно, 4,2 МБ).
6. Agarwal, A.K .; Nammi, K .; Качмарек, К. А .; Тайлер, М. Э .; Биби, Д. Дж. «Гибридный природный / искусственный электростатический привод для тактильной стимуляции», Микротехнологии в медицине и биологии, 2-я ежегодная международная конференция по специальной теме IEEE-EMB (2–4 мая 2002 г.), (Аннотация) стр. 341–345, 2002 г. ISBN  0-7803-7480-0, Дои:10.1109 / MMB.2002.1002343. Дата обращения 7 июня 2015. (требуется подписка) (также можно прочитать на researchgate.net ).