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TDK TDK Electronics · TDK Europe

PowerHap Piezo-Aktuator mit haptischem Feedback

7. März 2019

Neue Dimensionen der Performance

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  • Konkurrenzlos bei Beschleunigung, Kraft und Reaktionszeit
  • Kompakte und leistungsstarke Piezo-Technologie
  • Beispiellos hochauflösendes haptisches Feedback für breites Anwendungsspektrum bei niedrigstem Energieverbrauch

Der innovative PowerHap™ Piezo-Aktuator mit haptischem Feedback ist jetzt in den drei kompakten Typen 0909H011V060, 1313H018V120 und 2626H023V120 verfügbar. Sie können bei einer Beaufschlagung mit einer Masse von 100 Gramm sehr hohe Beschleunigungswerte von 2,5 g, 7 g und 35 erreichen. Die Bauelemente mit integrierter Sensorfunktion zeichnen sich auch bei Kraft und Reaktionszeit durch konkurrenzlose Leistungswerte aus. Damit bieten die PowerHap Aktuatoren eine bislang nicht gekannte Qualität des haptischen Feedbacks. Entsprechend verbessern die kompakten und leistungsstarken Bauelemente die sensorische Erlebnisqualität von Human Machine Interfaces (HMIs) ganz erheblich und nutzen dafür den gesamten Bereich der menschlichen Tastempfindlichkeit.

PowerHap basiert auf Vielschicht-Piezoscheiben mit migrationsfreie Kupfer-Innenelektroden. Dank der Vielschichttechnologie lassen sich die Aktuatoren mit verhältnismäßig niedrigen Spannungen betreiben, je nach Typ bis zu 60 V oder 120 V. Dabei dehnen sich die Scheiben in z-Richtung nur minimal aus, kontrahieren aber aufgrund der Volumenerhaltung des Piezoeffekts gleichzeitig in x- und y-Richtung. Diese Kontraktion wird mit Hilfe von zwei Zimbeln, die auf beiden Seiten der Platte befestigt sind, in z-Richtung um den Faktor 15 verstärkt.

Kenndaten

TypDimensionen
[mm]
Nennspannung
[V]
Erwartete
Beschleunigung* [g]
Max. Kraft
[N]
Max. Auslenkung
[µm]
0909H011V0609,0 x 9,0 x 1,10 bis 602,5535
1313H018V12012,7 x 12,7 x 1,80 bis1207865
2626H023V12026 x 26 x 2,30 bis 1203525230

* 100 Gramm Masse

Verglichen mit konventionellen elektromagnetischen Lösungen, wie ERM-Motoren (Eccentric Rotary Motor) und LRA-Aktuatoren (Linear Resonant Actuator) bietet PowerHap große Beschleunigung und Kraft, eine gleichzeitig niedrige Bauhöhe und die kürzeste Reaktionszeit, und das bei einer bemerkenswert kleinen elektrischen Ladung pro Klick von 0,09 mC bis 0,8 mC. Zudem stellt er in ein und demselben Bauelement eine integrierte Sensorfunktion zur Verfügung.

PowerHap kann über den gesamten Stimulationsbereich von 1 Hz bis 500 Hz eingesetzt werden. Hinsichtlich Frequenz und Amplitude bestehen keine wesentlichen Einschränkungen. Daher lässt sich mit Hilfe des neuen Aktuators an den wichtigsten menschlichen Mechanorezeptoren ein kundenspezifisches haptisches Feedback erzeugen. Entsprechend können Entwickler spezifische, hochauflösende haptische Feedback-Profile erstellen, wie sie von Nutzern bei hochwertigen HMI-Anwendungen erwartet werden. Zu den Einsatzbereichen gehören Kraftfahrzeuge, Smartphones und Tablets, Haushaltsgeräte, Bank- und Warenautomaten, Spielekonsolen, Industriesteuerungen und medizinische Geräte.

Hauptanwendungsgebiete

  • Kraftfahrzeuge, Smartphones und Tablets, Haushaltsgeräte, Bank- und Warenautomaten, Spielekonsolen, Industriesteuerungen und medizinische Geräte

Haupteigenschaften und -vorteile

  • Hohe Beschleunigung 
  • Sehr große Kräfte
  • Hohe Auslenkung
  • Extrem niedrige Bauhöhe
  • Schnelle Reaktionszeit von < 1 ms
  • Kleine elektrische Ladung pro Klick