소자 하나로 입력 센싱, 햅틱, 사운드 구현
모듈 및 세트 개발자들을 위한 Signal Input 및 정량적 측정 Data 즉시 확인
Technology
입력 감지(Input Sensing)
RMA의 두 자석 간에는 자기장이 만들어지고 이 두 자석 간의 거리 변화에 따라 감겨있는 코일의 임피던스가 변화되게 됩니다. 사람의 손에 의해서건 플라스틱이나 금속이건 어느 종류의 물질에 의해서건 발생된 두 자석 간 거리 변화는 임피던스 변화를 발생시키고 이를 센서로 활용할 수 있습니다. 전자기기 비롯한 각종 기기에서 햅틱 Trigger 용으로 사용되는 터치센서나 압력센서는 RMA 센서로 대치 가능합니다.
햅틱과 사운드 구현을 위한 진동
RMA는 N-N, S-S 등 두 개의 자석들의 같은 극이 마주 보게 배치한 액추에이터입니다. 마주한 같은 극의 두 개의 자석 사이에는 반발력이 작용합니다. 이 두 개 자석 중 코일이 감겨있는 입력 자석은 고정된 기판에 단단히 체결되어 있고, 코일이 감겨있지 않은 출력 자석은 햅틱 및 사운드 재생이 가능한 기판에 고내열 접착제로 부착됩니다.
코일에 감겨 있고 고정된 기판에 단단히 부착된 하부 자석(Bottom)에 전압을 인가하면 코일에 전류가 흐르게 되고 이는 전기장과 자기장에 의해 로렌츠힘을 발생시켜 상부 자석(Top)을 밀 어내게 됩니다. 입력 전압의 크기, 시간을 다양하게 변화시켜 모듈이나 세트 설계자가 원하는 다양한 햅틱과 오디오 출력을 만들어 냅니다.
모듈
RMA는 코일에 흐르는 전류가 로렌츠힘을 발생시키고 이 힘이 진동판 역할을 하는 상부 기판에 부착된 자석을 밀어내고 당기며 상부 기판을 상하로 진동시켜 햅틱과 사운드를 발생시킵니다. 즉, 동일한 시그널을 입력하더라도 상부 자석이 부착된 기판의 재질, 두께, 서스펜션 상태에 따라 출력되는 결과는 많이 달라집니다. 모듈 설계자는 이러한 RMA의 특성을 잘 이해하여 햅틱과 사운드 효과를 최적화하는 기구 설계를 해야 하며 입력 신호를 다양하게 변경해 가며 결과를 모니터링해야 합니다.
넥스는 모듈 엔지니어의 최적 입력 시그널 설계를 위해 Development Kit 1, 2, 3를 제공합니다.
발열 문제
RMA는 150 turns 이상으로 감기는 코일을 사용하므로 인가되는 전압이 유도하는 전류와 코일의 저항에 의해 열이 발생합니다. 모듈설계 엔지니어는 그러므로 설계 단계에서 방열을 최대한 가능케 하는 방안을 적용해야 합니다. 코일이 감겨 있는 Bottom 자석을 기판에 체결 시 충분한 크기의 방열 금속을 적용하는 설계가 필요합니다.
발열은 에너지가 많이 소요되는 저주파 대역에서 주로 발생합니다. 낮은 주파수 대역이 절대 필요조건이 아닌 사운드 효과를 설계할 때에는 HPF를 적용하여 발열을 줄일 수 있습니다.
저주파 대역을 사용해야 하는 햅틱 적용 시에는 연속적으로 인가되는 전압의 시간을 제한하여 발열 문제를 방지하는 설계를 적용해야 합니다.
Product
넥스 RMA는 센싱 기능을 가지고 있는가 그렇지 않은가에 따라 Active와 Passive로 구분되고 소자의 모양에 따라 원형과 사각형으로 구분됩니다.
모델명은 다음처럼 표기됩니다:
Active RMA
Active RMA는 전압이 인가되어 로렌츠 힘을 발생시키는 코일과 별도로 두 개 자석 간의 거리 변화에 따른 임피던스 변화를 감지하기 위한 별개의 코일을 갖는 구조의 제품입니다.
모델명 | 지름(mm) | 두께(mm) | 체적(mm³) | 무게(g) |
|---|---|---|---|---|
AC-090-035 | 9.0 | 3.5 | 223.0 | 1.1 |
AC-120-048 | 12.0 | 4.8 | 543.0 | 3.1 |
AC-160-064 | 16.0 | 6.4 | 1287 | 7.6 |
Passive RMA
Passive RMA는 상부 기판에 부착되는 자석과는 달리 하부 기판에 체결되는 자석에 전압 인가를 위한 코일이 감겨 있는 구조의 제품입니다.
모델명 | 지름(mm) | 두께(mm) | 체적(mm³) | 무게(g) |
|---|---|---|---|---|
PC-090-035 | 9.0 | 3.5 | 223.0 | 1.1 |
PC-120-048 | 12.0 | 4.8 | 543.0 | 3.1 |
PC-160-064 | 16.0 | 6.4 | 1287 | 7.6 |
PC-250-108 | 25.0 | 10.8 | 5301 | 34 |
사각형 RMA
넥스는 RMA가 부착되는 제품의 기구 설계상 편이를 위한 사각형 제품을 제공합니다. 사용자의 요청에 따라 다양한 모양과 크기, Active와 Passive RMA를 Customizing 하여 제공할 수 있습니다.
모델명 | 가로(mm) | 세로(mm) | 두께(mm) | 체적(mm³) | 무게(g) |
|---|---|---|---|---|---|
PS-0616-022 | 16.0 | 6.0 | 2.2 | 211.2 | 1.2 |
Development Kit
다양한 진동 패턴 입력
RMA는 특정 공진주파수 대역에서 단순한 진동 패턴만을 발생시키지 않고, 전주파수대역을 활용하면서 다양한 진동 패턴을 발생 시킬 수 있는 액추에이터입니다. 이러한 RMA의 장점을 최대한으로 활용할 수 있도록 넥스는 다양한 시그널을 입력할 수 있는 Development Kit 1과 Development Kit 2를 제공합니다.
햅틱 결과의 정량적 측정
햅틱 설계 엔지니어가 마주하는 어려움 중 하나는 햅틱 진동 결과를 정량적으로 분석하기 쉽지 않다는 것입니다. 액추에이터 공급자가 제공하는 G-Force Data는 액추에이터 단품에 대한 G-Force 값이지 액추에이터가 기기에 장착된 세트 상태의 값이 아닙니다. 그러므로 개발 단계에서 많은 햅틱 설계 엔지니어는 액추에이터가 장착된 세트의 진동 성능을 손끝에 전달되는 촉감에 의지하여 정성적인 평가를 하고 있으며. 정량적 진동 측정을 위해서는 고가의 진동 측정 장비를 사용해야 하는 불편함이 있습니다. 넥스는 자체 개발한 개발자용 모바일 G-Force 측정기를 합리적인 가격에 제공합니다.
Development Kit 1 (D-Kit-1)
Development Kit 1은 햅틱 액추에이터의 성능을 손쉽게 평가하고, 다양한 환경에 직관적으로 적용해 테스트할 수 있도록 설계되었습니다.
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터치 기반 버튼을 이용한 신호 선택 및 진동 세기 조절이 가능합니다.
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사용자가 직접 제작한 WAV 또는 MP3 파일을 추가할 수 있도록 MCU와의 통신 기능이 제공됩니다.
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MCU는 Wi-Fi 네트워크를 통해 접속할 수 있으며, PuTTY나 WinSCP와 같은 간단한 툴을 사용하여 통신이 가능합니다.
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버튼 설정은 간단한 코드 수정으로 추가하거나 변경할 수 있습니다.
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버튼 설정 코드에서는 버튼 제목과 연결된 WAV 또는 MP3 파일을 자유롭게 수정할 수 있습니다.
Development Kit 2 (D-Kit-2)
Development Kit 2는 넥스 햅틱 엑추에이터를 활용한 햅틱 피드백 시스템의 개발 및 데모를 지원하기 위해 설계되었습니다. Development Kit 1과의 차이점은 햅틱 개발자에게 다양한 햅틱 신호 입력의 자유도를 높이고 입력 sensing 조건도 설정이 가능한 것입니다.
특징
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Infineon PSoC™ 4100S Plus + TI DRV2511 기반
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Scilab 기반 .wav -> PWM 변환
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Actuation Sensing 기능 인식
입력 Sensing
입력 Sensing이란 사용자의 입력을 감지하는 코일에서 발생하는 전압 변화를 기반으로 햅틱 피드백 제공 표면의 눌림/해제 동작을 감지하는 기술입니다.
Development Kit 2를 통해 다음과 같은 파라미터들이 조정 가능합니다.
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Press Threshold
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Release Threshold
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Release Ratio
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Minimum Delay
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ADC LSB 크기
G-Force 측정기
넥스 G-Force 측정기는 햅틱 개발 엔지니어들의 설계를 돕기 위해 개발되었습니다. 햅틱은 작동시키려는 기기를 진동시키는 것이 기본입니다. 햅틱 개발 엔지니어들은 사용자에게 더 좋은 느낌의 진동을 주기 위해 섬세한 진동 패턴을 설계하는 한편 다양한 상황을 표현하는 차별화된 진동 모드를 설계하고 테스트합니다.
넥스 G-Force 측정기는 이와 같이 설계하는 각종 입력 시그널에 의해 사용자의 손끝, 또는 몸의 각 부분에 전 달되는 진동을 쉽게 정량적으로 Data화 하여 보여주는 개발자 맞춤형 측정기입니다.
