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ハプティクスを活用した製品設計の実践 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No. 1896 2024. 7. 30
ハプティクスを活用した製品設計の実践
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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CNGインジェクション駆動回路の製作 【LP21:駆動回路編】
ハプティクスを活用した製品設計の実践
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、製品設計に視覚や聴覚を補完する触覚インターフェースを取り入れる方法について解説した記事をご紹介します。

ハプティクスを活用した製品設計の実践

 人間とデジタル機器のインターフェースは視覚と聴覚が一般的ですが、触覚も重要な要素です。触覚によるインターフェースは「ハプティクス(Haptics)」と呼ばれ、携帯電話に着信があるとブルブル震えて知らせる機能などがよく知られています。

 ハプティクスは、バーチャルリアリティ(VR)拡張現実(AR)などを実現するには不可欠な機能であり、さらに自動運転車の様々な警告に使用したり、医療分野の遠隔治療などにも採用されています。

 ハプティクスを実現する方法には、偏心回転質量(Eccentric Rotating Mass:ERM)、リニア共振アクチュエータ(Linear Resonant Actuator:LRA)、圧電アクチュエータなどがあります。

 ERMは、モータの軸に偏りがある重りを取り付けて回転させることで振動させます。ERMは簡単に実現できますが、正確な振動パターンが必要な用途には不向きです。

 LRAはスピーカーと同じ原理で、コイルをAC駆動させて振動板を直線方向に動かします。LRAは、高分解能で応答性の高い振動パターンを実現できます。LRAと同じ原理ですが、より強力な磁石と重い質量を使用したボイスコイルモータ(VCM)は、よりリアルな振動効果を生み出すことができます。

 また、逆圧電効果を利用した圧電アクチュエータのピエゾベンダーは、ERMやLRAより高い電圧を必要としますが、高い変位精度と速い応答速度が得られ、遠隔操作で心臓の鼓動音などの複雑で詳細な信号を伝える医療機器などに使用されています。

 【アプリケーションラボ】では、ハプティクスの様々な応用例を紹介し、PUI Audio社の製品を例にしてハプティクスを実現するERMやLRA、VCM、ピエゾベンダーなどの原理と特長について詳しく解説しています。PUI Audio社は、1972年に設立された米国オハイオ州デイトンに本社を置くブザーやスピーカー、トランスデューサ、オーディオデバイスなどを開発/製造する企業です。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。


HD-EMB1104-SM-2
面実装ハプティクスアクチュエータ
 【HD-EMB1104-SM-2】
・単価:¥987 (税込)
・定格電圧:2.7V
・50dBA以下の音響ノイズで14,000RPMを生成
・サイズ:11×4.4×3.2mm


HD-EM0602-LW15-R
ハプティクスアクチュエータ
 【HD-EM0602-LW15-R】
・単価:¥1,450 (税込)
・ドライバー内蔵のブラシレスDCモーターを採用
・定格電圧:3V
・50dBA以下の音響ノイズで15,000RPMを生成
・サイズ:φ6×2.55mm、重量:0.33g


HD-LA1307-SM
面実装リニア共振アクチュエータ
 【HD-LA1307-SM】
・単価:¥1,657 (税込)
・特許取得済み触覚技術を採用
・AC入力電圧:2V(max)
・共振周波数:154Hz
・加速度:1.8G(max)
・サイズ:13×13×6.9mm、重量:2.4g


HD-VA2527
ボイスコイルモータ
 【HD-VA2527】
・単価:¥4,202 (税込)
・幅広い周波数範囲で高速応答
・入力電圧:1V
・加速度:2.61G(max)
・サイズ:φ25×27mm、重量:28g


HD-PAB1501
ディスク型ピエゾアクチュエータ
 【HD-PAB1501】
・単価:¥615 (税込)
・高速応答で強力な触覚フィードバック
・入力電圧:300V(max)
・共振周波数:6.5kHz
・サイズ:φ15×0.31mm、重量:0.225g


HD-PAS2507
ストリップ型ピエゾアクチュエータ
 【HD-PAS2507】
・単価:¥3,206 (税込)
・双方向変位で素早い応答時間
・入力電圧:50V(max)
・共振周波数:9kHz
・サイズ:25×7.1×0.5mm、重量:0.4g

【マルツの技術情報】
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CNGインジェクション駆動回路の製作 【LP21:駆動回路編】

 回路設計を精度よく行う為、回路モデリングを行いSPICE で解析し最適解を求めました。CNG インジェクションは等価回路モデルを採用し、駆動素子の動作を試作前に検証し回路基板を製作しました。

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