量测及回馈电路、量测及回馈按键与量测及回馈方法
【技术领域】
[0001] 本发明与压电材料（Piezoelectric material)有关，特别是关于一种藉由压电材 料的压电特性与逆压电特性实现多阶段量测及回馈的量测及回馈电路、量测及回馈按键与 量测及回馈方法。
【背景技术】
[0002] 于现有技术中，三态闸（Tri-state gate)通常会被用来作为切换压电材料的量测 及回馈电路的元件。电路起初处于量测模式下，当压电材料受到外力作用而产生变形时会 输出电压，电路量测到此输出电压后，便会切换至输出模式，并输出致动信号至压电材料， 使其产生振动。
[0003] 然而，现有技术并未明确提及关于压电材料的量测及回馈电路的完整控制方法， 尤其是当压电材料受电路输出致动时会开始持续产生信号，导致电路无法得知何时需停 止。此外，现有技术中的量测及回馈电路仅能提供单一阶段的外力输入量测与振动回馈输 出，并无法因应不同强度的外力输入提供具有不同强度或不同型式的回馈输出。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明的目的之一在于提供一种量测及回馈电路、量测及回馈按键与量测 及回馈方法，以改善现有技术所遭遇到的上述种种问题。
[0005] 根据本发明的一具体实施例为一种量测及回馈电路，用以量测外力并输出振动回 馈，包含：压电材料，用于在该压电材料变形时产生输出电压；以及控制单元，耦接该压电 材料；其中，该控制单元初始处于量测模式，该控制单元量测该输出电压是否超过预设电压 值；当该压电材料受该外力变形且产生的该输出电压超过该预设电压值时，该控制单元开 始计时预定量测时段，该控制单元于该预定量测时段内持续量测该输出电压，并根据该输 出电压的变化得到最大电压值；当该预定量测时段结束时，该控制单元从该量测模式切换 至回馈模式；于该回馈模式下，该控制单元根据该最大电压值输出回馈信号，并将该回馈信 号施加给该压电材料，使得该压电材料振动而输出该振动回馈。
[0006] 于一实施例中，当控制单元从量测模式切换至回馈模式时，控制单元开始计时预 定输出时段，控制单元于预定输出时段内输出回馈信号给压电材料，当预定输出时段结束 时，控制单元会退出回馈模式。
[0007] 于一实施例中，压电材料受外力变形所产生的输出电压对应于压电材料的变形 量，并且压电材料的变形量对应于外力。
[0008] 于一实施例中，当最大电压值为第一电压时，压电材料的振动具有第一振动特性， 当最大电压值为第二电压时，压电材料的振动具有第二振动特性，第一振动特性及第二振 动特性选自于由振动振幅、振动持续时间、振动频率及振动波形的至少其中一种。
[0009] 于一实施例中，控制单元更耦接至输出装置，控制单元更将回馈信号施加给输出 装置，驱使输出装置输出光线回馈或声音回馈。
[0010] 根据本发明的另一具体实施例为一种量测及回馈按键，于此实施例中，量测及回 馈按键用以量测外力并输出振动回馈，量测及回馈按键包含键帽、压电材料及控制单元，压 电材料设置于键帽下方，当键帽被外力按压时，会导致压电材料变形而产生输出电压，控制 单元耦接压电材料，控制单元初始处于量测模式，控制单元开始计时预定量测时段，控制单 元于预定量测时段内持续量测输出电压，并根据输出电压的变化得到最大电压值，当预定 量测时段结束时，控制单元从量测模式切换至回馈模式，于回馈模式下，控制单元根据最大 电压值输出回馈信号，并将回馈信号施加给压电材料，驱使压电材料振动而输出振动回馈 并传递给键帽。
[0011] 于一实施例中，控制单元量测输出电压是否超过预设电压值；当压电材料所产生 的输出电压超过预设电压值时，控制单元开始计时预定量测时段。
[0012] 于一实施例中，量测及回馈按键还包含键盘编码电路，键帽上显示字元符号，当最 大电压值小于预设临界值时，键盘编码电路输出字元符号的小写字形，当最大电压值大于 或等于预设临界值时，键盘编码电路输出字元符号的大写字形。
[0013] 于一实施例中，量测及回馈按键还包含按键电极，按键电极耦接控制单元。当压电 材料与按键电极之间的电位差不为零时，控制单元判定键帽未被按压；当压电材料与按键 电极之间的电位差为零时，控制单元判定键帽被按压。
[0014] 于一实施例中，压电材料受外力变形所产生的输出电压对应于压电材料的变形 量，并且压电材料的变形量对应于外力。
[0015] 于一实施例中，当最大电压值为第一电压时，压电材料的振动具有第一振动特性； 当最大电压值为第二电压时，压电材料的振动具有第二振动特性；第一振动特性及第二振 动特性选自于由振动振幅、振动持续时间、振动频率及振动波形的至少其中一种。
[0016] 于一实施例中，控制单元更耦接至输出装置，控制单元更将回馈信号施加给输出 装置，驱使输出装置输出光线回馈或声音回馈。
[0017] 根据本发明的另一具体实施例为一种量测及回馈方法，于此实施例中，量测及回 馈方法用以量测外力并输出振动回馈，量测及回馈方法包含下列步骤：(a)进入量测模式； (b)开始计时预定量测时段；(C)于预定量测时段内持续量测压电材料所产生的输出电压， 其中压电材料受外力变形而产生输出电压，并根据输出电压的变化得到最大电压值；（d) 当预定量测时段结束时，从量测模式切换至回馈模式；（e)于回馈模式下，根据最大电压值 输出回馈信号；以及（f)将回馈信号施加给压电材料，驱使压电材料振动而输出振动回馈。
[0018] 于一实施例中，量测及回馈方法进一步包含下列步骤：(b'）于量测模式下，量测 输出电压是否超过预设电压值，当量测结果为输出电压超过预设电压值时，开始计时预定 量测时段。
[0019] 于一实施例中，量测及回馈方法进一步包含下列步骤：当步骤（d)从量测模式切 换至回馈模式时，开始计时预定输出时段；于预定输出时段内输出回馈信号；以及当预定 输出时段结束时，退出回馈模式。
[0020] 于一实施例中，压电材料受外力变形所产生的输出电压对应于压电材料的变形 量，并且压电材料的变形量对应于外力。
[0021] 于一实施例中，当最大电压值为第一电压时，压电材料的振动具有第一振动特性； 当最大电压值为第二电压时，压电材料的振动具有第二振动特性。第一振动特性及第二振 动特性选自于由振动振幅、振动持续时间、振动频率及振动波形的至少其中一种。
[0022] 于一实施例中，量测及回馈方法进一步包含下列步骤：将压电材料所输出的振动 回馈传递给设置于压电材料上方的键帽。
[0023] 于一实施例中，量测及回馈方法进一步包含下列步骤：将回馈信号施加给输出装 置，驱使输出装置输出光线回馈或声音回馈。
[0024] 相较于现有技术，根据本发明的量测及回馈电路及方法利用压电材料的压电特性 与逆压电特性实现多阶段量测及回馈的具体功效。此外，根据本发明的量测及回馈按键可 应用于例如键盘的输入装置上，由于仅需同一组压电材料即能同时完成外力量测与振动回 馈，故可省去于键盘中设置感测模组的空间并降低其生产成本。
[0025] 关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明一实施例的量测及回馈电路的功能方块图；
[0027] 图2为图1中的量测及回馈电路于量测模式下的功能方块图；
[0028] 图3为根据输出电压在预定量测时段内的变化情形得到最大电压值的示意图；
[0029] 图4为图1中的量测及回馈电路于回馈模式下的功能方块图；
[0030] 图5为量测及回馈电路将回馈信号施加给输出装置，以驱使输出装置输出其他型 式的回馈的示意图；
[0031] 图6为设置有压电材料的量测及回馈按键的爆炸图；
[0032] 图7为本发明另一实施例的量测及回馈方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033] 为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细 说明如下。
[0034] 根据本发明的一具体实施例为一种量测及回馈电路。于此实施例中，量测及回馈 电路利用压电材料的压电特性与逆压电特性来量测压电材料所受到的外力并驱使压电材 料输出相对应的振动回馈。
[0035] 首先，请参照图1，图1为本发明一实施例的量测及回馈电路的功能方块图。如图 1所示，量测及回馈电路1包含压电材料PZ、路径切换单元10及控制单元12。其中，压电材 料PZ耦接路径切换单元10 ;路径切换单元10耦接控制单元12。
[0036] 量测及回馈电路1的控制单元12还包含量测单元120、微处理器122及驱动单元 124。其中，量测单元120耦接路径切换单元10及微处理器122 ;微处理器122耦接路径切 换单元10、量测单元120及驱动单元124 ;驱动单元124親接路径切换单元10及微处理器 122〇
[0037] 于此实施例中，压电材料PZ具有二作用：（1)在量测模式下，当压电材料PZ承受 到外力作用而变形时产生相对应的输出电压，以及（2)在回馈模式下，当压电材料PZ接收 到回馈信号驱动时，产生相对应的振动回馈，该回馈信号可对应于输出电压的最大电压值。 路径切换单元10用以在量测模式或回馈模式下切换压电材料PZ与控制单元12之间的不 同信号传输路径；控制单元12用以在量测模式下量测压电材料所产生的输出电压并根据 输出电压于预定量测时段内的变化得到最大电压值，以及在回馈模式下根据最大电压值产 生相对应的回馈信号来驱动压电材料PZ产生相对应的振动回馈。
[0038] 接下来，将分别就此实施例中的量测及回馈电路1在量测模式及回馈模式下的运 作情形进行详细说明。
[0039] 如图2所示，当控制单元12处于量测模式下时，路径切换单元10会切换压电材料 PZ与控制单元12之间的信号传输路径，让压电材料PZ与控制单元12中的量测单元120耦 接，使得控制单元12中的量