LRAモータードライブのためのパルス密度変調

パルス密度変調(Pulse Density Modulation,略称PDM)は、線形共振アクチュエータ(Linear Resonant Actuator,略称LRA)モーターの振動強度と周波数を制御するために一般的に使用される技術です。LRAモーターは、スマートフォン、ゲームコントローラー、触覚フィードバックデバイスなどの様々なデバイスで触覚フィードバックを生成するために使用されます。

LRAモーターにPDMを適用する際には、通常固定周波数の高周波パルス列が使用されます。パルスの密度は振動強度を決定し、密なパルスの密度が強い振動を生じます。パルスの数や幅を動的に調整することで、異なる振動周波数と強度を実現できます。

以下は、LRAモーターにPDMを適用する一般的な手順の概要です:

  1. パルス生成:通常、高周波で固定周波数のパルス列が生成されます。周波数は、望む振動特性に基づいて選択されます。
  2. パルス密度制御:パルス列内のパルスの密度を制御して振動強度を調整します。これは、一定の時間枠内でのパルス数を変調することで実現します。パルス数を増やすと振動強度が増し、減らすと強度が低くなります。
  3. パルス幅の調整:また、パルス列内の個々のパルスの幅を調整することで、振動特性をさらに微調整できます。パルス幅を変調することで、特定の振動パターンや効果を実現することができます。
  4. LRAモーターの駆動:制御されたパルス列からなるPDM信号がLRAモーターの駆動に使用されます。モーターはパルスに応じて対応する振動を発生させます。

PDMを活用することで、LRAモーターの振動強度と周波数を精密に制御できます。これにより、カスタマイズされた触覚フィードバックの体験を提供し、ユーザーとデバイスの相互作用を向上させることが可能です。

なお、具体的な実装の詳細は、対象となるLRAモーターやそれに関連する制御回路によって異なります。製造業者は通常、自社のLRAモーターにPDMを適用する方法に関するガイドラインと仕様を提供しており、性能の最適化と望む触覚効果の達成に役立ちます。

PDMとPWMのLRAモータードライブにおける違い

LRA(線型共振アクチュエータ)モーターの文脈において、パルス密度変調(Pulse Density Modulation、PDM)とパルス幅変調(Pulse Width Modulation、PWM)の両方がモーターの振動を制御するために使用されることがあります。以下は、LRAモーターアプリケーションにおけるPDMとPWMの違いです:

  • 制御原理:
    • PDM:PDMは、特定の時間枠内でのパルスの密度または数を変化させることによってモーターの振動強度を制御します。パルスの密度が高いほど振動が強くなり、密度が低いと振動が弱くなります。
    • PWM:PWMは、固定周波数のパルス列内のパルスの幅または持続時間を調整することによってモーターの振動強度を制御します。幅の広いパルスは強い振動を生み出し、幅の狭いパルスは弱い振動を生み出します。
  • 制御精度:
    • PDM:PDMは高い精度と細かい制御を提供します。パルスの密度をより詳細に調整することで、振動レベルをより精密に制御できます。
    • PWM:PWMは良好な制御精度を提供しますが、PDMと同じレベルの詳細な制御はできない場合があります。制御の解像度は、固定周波数のパルス列と利用可能な離散的なパルス幅の数によって制限されます。
  • エネルギー効率:
    • PDM:一部のシナリオでは、PDMはPWMよりもエネルギー効率が高くなることがあります。PDMはパルスの密度を調整して振動強度を制御するため、アクティブな振動中により高いパルス密度を利用し、アイドル状態ではパルスを削減または排除することで、必要な振動エネルギーをより効率的に提供できます。
    • PWM:一方、PWMは常に一定の周波数のパルス列を維持し、モーターの振動レベルを低くする必要がある場合でも常にパルスが存在するため、比較的高いエネルギー消費につながる場合があります。
  • 実装の複雑さ:
    • PDM:LRAモーターのPDM制御を実装するには、通常、パルス密度を正確に生成して制御するためのより複雑な回路とアルゴリズムが必要です。必要な制御精度を達成するために、追加のコンポーネントや信号処理技術を使用する場合があります。
    • PWM:PWM制御は比較的簡単に実装できます。固定周波数のパルス列を生成し、希望の振動強度に基づいてパルス幅を調整するだけであり、PWMベースの制御回路は一般的に利用可能でモーター制御システムに簡単に統合できます。

まとめると、PDMとPWMはLRAモーターの振動強度を制御するための異なる手法を提供します。PDMはパルス密度を調整して高い制御精度と潜在的に高いエネルギー効率を提供しますが、PWMはより簡単な実装を提供しますが、やや低い制御精度と潜在的に高いエネルギー消費を持つ場合があります。PDMとPWMの選択は、アプリケーションの特定の要件と制御精度、エネルギー効率、実装の複雑さとの間のトレードオフによって決まります。

バイタルサインズ PDM ベリログ IP

特徴

  • 脈衝密度調製(Pulse Density Modulation,簡稱PDM)用於LRA馬達驅動
  • 全橋式或半橋式輸出驅動
  • 可調節調製時鐘速率
  • 全數位式PDM調製
  • 音頻轉觸覺效果

Symbol (シンボル)

ポートの説明

いいえ

ポート名

極性

説明

1

RSTN

IN

非同期リセット(ロー・アクティブ)

2

CLK_Audio

IN

クロック

3

pdm_ck

IN

脈波密度変調クロックレート、pmd_ckを1のままにすると、変調クロックはCLK_Audioとなります。

4

clr

IN

同期リセット(ハイアクティブ)

5

mute

IN

出力ミュート、spk_p/spm_mを低レベルに設定します

6

pdm_data

IN

入力データ

7

spk_p

OUT

H-ブリッジMOSドライブ入力信号

8

spk_m

OUT

H-ブリッジMOSドライブ入力信号

購入場所

もし興味がありましたら、お問い合わせください   sales@vsigntek.com