选手机还只看CPU?一文带你领略手机马达的丰富一面

科技   科技   2023-02-19 21:31   上海  

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“嗡嗡嗡...嗡嗡嗡...”,伴随着清晨的第一缕阳光,嘈杂的手机振动声将我从凡尔纳岛的PDC总部召回,社畜打工人的一天开始了。

撇过头微眯着床头柜上“肆意喧嚣”的手机,我不禁想将它大卸八块:这玩意儿是怎么发声的?


01 手机是如何振动的呢

在手机发展的早期,振动通常用于闹铃和来电提醒等。随着触屏智能机的逐渐发展,手机通过振动来达到触觉反馈的功能,给人一种踏实的触摸感。
那这种振动到底是怎么来的?这其实都是手机内嵌的微型马达产生的。在功能机和智能机早期时代,转子马达不可一世,随着应用场景的不断深化和用户体验的不断升级,线性马达横空出世。
接下来,我们一起聊聊马达的发展历程、设计结构以及运作原理吧。

02 马达的分类和原理

转子马达
柱形转子马达
柱形转子马达类似mini版四驱赛车的马达,都是利用电磁感应原理驱动转子产生转动。前轴的不对称质量块,在旋转的过程中离心力不断变化,带动整个手机上下左右摇晃,振动声就此产生了。
优点:
驱动方式简单、成本低;
缺点:
体积大,不利于手机轻薄化设计;
启停慢,无方向性,“嗡嗡”声不够干脆,振感差。

扁平转子马达
为了适应手机轻薄化的发展,在柱形转子马达的基础上,设计出了如下扁平式的转子马达,其核心原理仍是利用不对称质量块的偏心力产生振动,其优缺点也和柱形马达基本一致。

线性马达
线性马达的运行原理和打桩机类似,它能将电能直接转换为机械能,带着内部动子沿固定方向做往复运动。利用高压驱动IC,可以进一步缩短线性马达的启停时间,并提高其振动强度,“哒哒”声的质感和细腻感是转子马达不能比拟的。
线性马达可以单独控制其振动力度或频率,通过其内置芯片可以预存很多振动波形,还能伴随音乐振动。开发人员可以根据不同的使用场景、游戏场景(枪支型号)适配对应的振动波形,给用户带来了丰富的触觉反馈。

Z轴线性马达
Z轴线性马达的外形和扁平转子马达类似,其内部定子沿着Z轴做往复运动,能在上下方向上带来较强的振感。Z轴行程较短,振感相比X轴线性马达偏弱,但比转子马达已强了太多了。
优点:
启停快、方向感强,“嘚嘚”声干脆立体;
体积较小,成本适中
缺点:
运动行程短,振感比X轴线性马达偏弱

X轴线性马达
X轴线性马达外观呈现出长方体的形状,内部动子沿着X方向往复运动,手机的X轴或Y轴向空间较大,因此X轴线性马达相比Z轴拥有更长的行程,带来的振感也更强。
因为X/Y轴的空间拓展性比较强,通常可以采用体积更大的X轴马达来获得更强更好的振感体验。
优点:
启停快、方向感强,“哒哒”声更干脆;
运动行程长,振感比Z轴线性马达更强
缺点:
体积偏大,成本较高

超宽频线性马达
常规的线性马达都存在一个最强振动频点F0,在这频率之外,振感会急速下降。超宽频线性马达则能在较宽的频率范围内均提供不弱的振动量,更加丰富了振感效果,。
超宽频线性马达由于其较大的体积和昂贵的成本,目前常用在高端的游戏手柄当中,还未能在智能手机中普及,仅在Redmi K50中崭露头角。
超宽频线性马达是未来触觉反馈的发展方向,随着技术的进步,或许有一天,我们也能通过手机来感受到徐徐清风和淼淼水波了。
优点:
超宽振动频率,振感效果更丰富
缺点:
体积更大,成本更高

03 线性马达的应用
苹果从iPhone6开始引进线性马达,自2018后,国产主流旗舰机型陆续跟进。发展至今,线性马达已然成为各大厂商的一大卖点,也是消费者们极致体验不可缺少的一部分。我们一起看下线性马达的几大应用场景吧。

模拟实体按键
为了提高手机的密封性、整体美观性、以及极致操作性,很多厂家都推出过取消实体按键的产品,比如华为的mate30 pro,配合着大曲面屏,确实美不胜收。
对于游戏发烧友而言,肩键必不可少,拯救者Y90采用双X轴线性马达+压感,模拟实体肩键,手感依旧非常优秀。

游戏4D振感
通过对游戏场景的识别,X轴线性马达能够针对不同枪声、驾驶、碰撞、跳跃等多种场景,给予玩家不同的振感效果,通过这种直接的物理反馈,玩家能或者非常真实的触感体验。


提升交互体验
X轴线性马达可以伴随音乐节奏振动,丰富音乐频响特性;它还能模拟机械键盘的敲击感,让用户有更好的触屏使用体验;闹铃、拍照、通知栏...各种场景中能有它的身影。



总结

X轴线性马达凭借着超强的振感、丰富的振动效果和干脆悦耳的“哒哒”声,逐渐成为挑选手机不可忽视的重要部分,其未来的发展也非常值得期待。

你的手机使用的是什么马达呢?欢迎评论区一起讨论吧。



END


本期手机马达就讲解到这,欢迎评论区留言,喜欢的话就点个关注吧,定期分享电路原理、技术案例、工程管理等相关知识。持续关注不迷路哦。



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工程师说硬件

工程师说硬件
多年一线大厂手机硬件资深开发工程师、新晋AR领域高级硬件工程师。 定期分享硬件干货知识、调试案例、电路设计等知识!
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