压电陶瓷的控制方法、系统、电子设备和存储介质

技术领域

本申请实施例涉及微电子技术领域，特别涉及一种压电陶瓷的控制方法、系统、电子设备和存储介质。

背景技术

随着压电陶瓷的使用场景的多元化，除了将压电陶瓷作为致动器应用，还可以将压电陶瓷作为压力传感器应用在某些产品中；而在一个压电陶瓷上同时实现致动器和压力传感器两种功能，可以降低应用包含两种功能的压电陶瓷的产品的成本。

然而，由于压力传感器和致动器需要在一个压电陶瓷上实现，势必会出现压力传感器和致动器相互干扰的现象，如：当致动器还没有完全停止下来(存在拖尾或余震的情况)的时候使用压力传感器检测压力，会导致压力传感器的工作失真进而无法获取到准确的压力值；当通过压力传感器施加压力时，致动器的工作会受到所施加压力的影响进而导致致动器的震动效果一致性差。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种压电陶瓷的控制方法、系统、电子设备和存储介质。旨在提高压电陶瓷的工作一致性和压电陶瓷的工作状态的调整速度。

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种压电陶瓷的控制方法，应用在压电陶瓷的控制系统中，包括：当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取所述压电陶瓷的电容值和功能位；当所述功能位为传感器功能时，根据所述电容值获取所述压电陶瓷的压力值，根据所述压力值获取所述压电陶瓷的驱动参数，并根据所述驱动参数控制所述压电陶瓷的工作状态；当所述功能位为致动功能时，根据所述电容值获取所述压电陶瓷的工作参数，根据所述工作参数生成调整参数，并根据所述调整参数控制所述压电陶瓷的工作状态，以使所述压电陶瓷处于预期工作状态。

为实现上述目的，本申请实施例还提供一种压电陶瓷的控制系统，所述系统包括：主控模块、检测模块、驱动模块和压电陶瓷；所述检测模块，用于当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取所述压电陶瓷的电容值和功能位；所述检测模块，还用于在所述功能位为传感器功能时，根据所述电容值获取所述压电陶瓷的压力值，并将所述电容值和压力值发送给所述主控模块；所述主控模块，用于根据所述压力值获取所述压电陶瓷的驱动参数，并将所述驱动参数发送给所述驱动模块；所述检测模块，还用于在所述功能位为致动功能时，根据所述电容值获取所述压电陶瓷的工作参数，将所述工作参数发送给所述主控模块；所述主控模块，还用于根据所述工作参数生成调整参数，并将所述调整参数发送给所述驱动模块；所述驱动模块，用于根据所述驱动参数或所述调整参数控制所述压电陶瓷的工作状态，以使所述压电陶瓷处于预期工作状态。

为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的压电陶瓷的控制方法。

为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的压电陶瓷的控制方法。

本申请提出的压电陶瓷的控制方法，在压电陶瓷的控制过程中，当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取压电陶瓷的电容值和功能位；当功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值，根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，并根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态；当所功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数，根据工作参数生成调整参数，并根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使所述压电陶瓷工作在预期工作状态；使得本申请可以采用处于传感器功能的压电陶瓷为处于处于致动功能的压电陶瓷的工作一致性提供参考，实现压电陶瓷的闭环控制；同时可以根据压电陶瓷的电容值来对处于致动功能位下的压电陶瓷的工作状态进行控制，使得本申请可以实现处于致动功能的压电陶瓷的工作状态的快速调整，避免处于致动功能的压电陶瓷出现拖尾和余震。

附图说明

图1是本申请实施方式提供的压电陶瓷的控制方法的流程图一；

图2是本申请实施方式提供的压电陶瓷的控制方法的流程图二；

图3是本申请实施方式提供的压电陶瓷的控制方法的流程图三；

图4是本申请实施方式提供的压电陶瓷的控制方法的流程图四；

图5是本申请实施方式提供的压电陶瓷的控制系统的结构示意图一；

图6是本申请实施方式提供的压电陶瓷的控制系统的结构示意图二；

图7是本申请实施方式提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本申请的一个实施例涉及一种压电陶瓷的控制方法，应用在压电陶瓷的控制系统中，如图1所示，包括：

步骤101，当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取压电陶瓷的电容值和功能位。

在一示例实施中，当向压电陶瓷施加一定的外力时(如：通过手指按压盖板向压电陶瓷施加外力)，电容检测芯片获取压电陶瓷的电容值(可以为压电陶瓷两个电极之间的电容值)；由于压电陶瓷有两种功能，因此在获取压电陶瓷的电容值的同时还需要获取压电陶瓷的功能位；其中，压电陶瓷的功能位可以为0或1。

在一示例实施中，在获取压电陶瓷的电容值时，通过采集压电陶瓷的两个电极板间垂直距离来获取电容值；电容值的计算公式为：C＝εS/4πkd；其中，ε为介质介电常数，k为静电力常量，S为压电陶瓷的两个电极板正对面积，d为压电陶瓷的两个电极板间垂直距离，介电常数是一个陶瓷固有的物理量，对于同一种陶瓷，它的介电常数是不变的，当压电陶瓷受到外力作用时，会导致形变，从而改变了压电陶瓷的两个电极板间电极之间的距离d，因此电容会发生变化。

步骤102，当功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值，根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，并根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态。

在一示例实施中，在检测到压电陶瓷的功能位为0时，说明压电陶瓷目前处于传感器功能，此时可以根据压电陶瓷的电容值获取压电陶瓷的压力值；而不同得压力值又对应不同的驱动参数，根据压力值获取到压电陶瓷的驱动参数之后，根据所获取的驱动参数控制压电陶瓷的工作状态，其中，根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态本质上就是驱动压电陶瓷振动。

在一示例实施中，当压电陶瓷受到外力作用时使得压电陶瓷的两个电极板间电极之间的距离d，进而电容会发生变化，因此基于压电陶瓷的两个电极板之间的电容大小和距离成反比，通过压电陶瓷的电容值获取压电陶瓷两个电极板的距离变化量；同时，基于压电陶瓷电极板的距离变化和压电陶瓷的压力值成正比关系，可以通过压电陶瓷两个电极板的距离变化量获取到压电陶瓷的压力值。

在一示例实施中，在根据电容值获取压力值时，首先需要根据压电陶瓷的电容值和电容值计算公式C＝εS/4πkd获取压电陶瓷的两个电极板间垂直距离d；其次，根据压电陶瓷的控制系统中预设的压电陶瓷的两个电极板间初始距离d

步骤103，当功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数，根据工作参数生成调整参数，并根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使压电陶瓷处于预期工作状态。

在一示例实施中，在检测到压电陶瓷的功能位为1时，说明压电陶瓷目前处于致动功能，此时可以根据压电陶的电容值获取压电陶瓷的工作参数；之后可以基于工作参数来对压电陶瓷的工作状态进行调整，根据压电陶瓷的当前工作参数生成压电陶瓷的调整参数，并根据压电陶瓷的调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使压电陶瓷处于预期工作状态，进而使得压电陶瓷的性能达到最优。

在一示例实施中，压电陶瓷的工作参数可以为压电陶瓷的振动参数(如：振幅)，调整参数可以用来调整压电陶瓷的振动参数，进而控制处于致动功能的压电陶瓷的振幅与预期的振幅一致。

在一示例实施中，在根据电容值获取工作参数(如：振动参数)时，首先基于公式C＝εS/4πkd获取压电陶瓷的两个极板之间的距离，之后根据压电陶瓷的控制系统中预设的压电陶瓷的两个电极板间初始距离d

在一示例实施中，可以将压电陶瓷的调整参数与压电陶瓷的电容值(也可以是压电陶瓷的压力值)形成对应关系存储在压电陶瓷的控制系统，以供后续调整使用。

此处需要注意的是，步骤102和步骤103只能够择一执行，并不能够同步执行。

本实施例，在压电陶瓷的控制过程中，当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取压电陶瓷的电容值和功能位；当功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值，根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，并根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态；当所功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数，根据工作参数生成调整参数，并根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使压电陶瓷处于预期工作状态；使得本申请可以采用处于传感器功能的压电陶瓷为处于致动功能的压电陶瓷的工作一致性提供参考，实现压电陶瓷的闭环控制；同时可以根据压电陶瓷的电容值来对处于致动功能位下的压电陶瓷的工作状态进行控制，使得本申请可以实现处于致动功能的压电陶瓷的工作状态的快速调整，避免处于致动功能的压电陶瓷出现拖尾和余震。

本申请的一个实施例涉及一种压电陶瓷的控制方法，应用在压电陶瓷的控制系统中，如图2所示，包括：

步骤201，当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取压电陶瓷的电容值和功能位。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤101大致相同，此处不一一赘述。

步骤202，当功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤102提及的获取压力值的方法大致相同，此处不一一赘述。

步骤203，压力值是否满足预设的压力阈值。

在一示例实施中，由于压电陶瓷包含传感器功能和致动功能两种功能，且两种功能不能够同时存在，因此，在压电陶瓷处于传感器功能时，需要判断处于传感器功能的压电陶瓷是否需要切换到致动功能。

在一示例实施中，判断处于传感器功能的压电陶瓷是否需要切换到致动功能的判断条件为：压电陶瓷的压力值是否满足预设的压力阈值；当压力值满足预设的压力阈值时，可以执行步骤204；当压力值不满足预设的压力阈值时，可以执行步骤201。

步骤204，根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，将压电陶瓷的功能为设置为致动功能，并根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态。

在一示例实施中，在需要将处于传感器功能的压电陶瓷切换到致动功能时，首先根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，并将压电陶瓷的功能位调整到致动功能，之后根据驱动参数控制压电陶瓷进入致动功能；驱动参数可以控制压电陶瓷的振动幅度、振动频率等振动参数。

步骤205，当功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数，根据工作参数生成调整参数，并根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使压电陶瓷处于预期工作状态。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤103大致相同，此处不一一赘述。

此处需要注意的是，步骤202至步骤204与步骤205为并列方案，择一执行即可。

本实施例，在其他实施例的基础之上还可以基于压电陶瓷的电容值来切换压电陶瓷的功能位。

本申请的一个实施例涉及一种压电陶瓷的控制方法，应用在压电陶瓷的控制系统中，如图3所示，包括：

步骤301，当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取压电陶瓷的电容值和功能位。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤101大致相同，此处不一一赘述。

步骤302，当功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值，根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，并根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤102大致相同，此处不一一赘述。

步骤303，当功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤103提及的获取工作参数的方法大致相同，此处不一一赘述。

步骤304，检测压电陶瓷是否完成驱动动作。

在一示例实施中，在对压电陶瓷的工作状态进行控制之前，首先需要判断压电陶瓷的致动功能是否已完成，之后在根据压电陶瓷的致动功能的完成情况对压电陶瓷的工作状态进行控制。

在一示例实施中，压电陶瓷的致动功能是否已完成的判断条件为“压电陶瓷是否完成驱动动作”，压电陶瓷的工作是由压电陶瓷的控制系统中的驱动模块发出的脉冲信号驱动的，通过检测脉冲信号是否发生结束来判断压电陶瓷的驱动动作是否完成，如果脉冲信号发送结束，则压电陶瓷的驱动动作完成；当压电陶瓷完成驱动动作时，执行步骤305；当压电陶瓷未完成驱动动作时，执行步骤306。

步骤305，获取压电陶瓷的第一电容值，并根据第一电容值调整压电陶瓷的功能位。

在一示例实施中，在调整压电陶瓷的功能位之前，首先根据第一电容值和压电陶瓷的预设静态电容值获取电容变化量；之后根据电容变化量来判断对压电陶瓷的功能位的调整时机。

在一示例实施中，压电陶瓷的功能位的调整时机的判断条件为：电容变化量是否满足预设的调整条件；当电容变化量不满足调整条件时，表明处于致动功能的压电陶瓷还未完全停止运作，需要生成停止参数，并基于停止参数控制压电陶瓷的工作状态处于停止运作，并再次获取压电陶瓷的第一电容值；当电容变化量满足预设的调整条件时，表明处于致动功能的压电陶瓷基于处于停止运作的状态，此时可以调整压电陶瓷的功能位，将压电陶瓷的功能为调整为传感器功能；将压电陶瓷的功能为调整为传感器功能，可以再次执行步骤301。

步骤306，检测工作参数是否满足预期工作状态。

在一示例实施中，处于致动功能的压电陶瓷可能由于外界因素(如工作环境、工作温度等等)导致压电陶瓷的工作状态不是理想状态，因此，需要通过处于致动功能的压电陶瓷的当前工作参数(如当前振动参数)来判断压电陶瓷的工作状态是否为预期工作状态(压电陶瓷的理想工作状态)；在压电陶瓷的工作参数满足预期工作状态时，说明压电陶瓷的工作状态为理想状态，此时可以执行步骤301持续对压电陶瓷的电容值进行检测；在压电陶瓷的工作参数不满足预期工作状态时，说明压电陶瓷的工作状态不是理想状态，此时可以执行步骤307，对压电陶瓷的工作参数(如振动参数)进行调整。

步骤307，根据工作参数和工作条件生成调整参数，并根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使压电陶瓷处于预期工作状态。

在一示例实施中，在对压电陶瓷的工作参数进行调整时，需要根据压电陶瓷的当前工作参数和工作条件生成调整参数，之后再根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态；其中，调整参数可以为驱动电压，驱动频率，用于调整压电陶瓷的谐振频率。

此处需要注意的是，步骤302与步骤303至步骤307为并列方案，择一执行即可。

本实施例，在其他实施例的基础之上还可以在对处于致动功能的压电陶瓷的工作状态进行控制时，可以将当前压电陶瓷的工作状态调整到理想状态，也可以在致动功能结束时将压电陶瓷调整为传感器功能。

本申请的一个实施例涉及一种压电陶瓷的控制方法，应用在压电陶瓷的控制系统中，如图4所示，包括：

步骤401，当检测到压电陶瓷的电容变化时，获取所述压电陶瓷的电容值和功能位。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤101大致相同，此处不一一赘述。

步骤402，当功能位为传感器功能时，根据电容值获取所述压电陶瓷的压力值，根据压力值获取压电陶瓷的驱动参数，并根据驱动参数控制压电陶瓷的工作状态。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤102大致相同，此处不一一赘述。

步骤403，当功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数，根据工作参数生成调整参数，并根据调整参数控制压电陶瓷的工作状态，以使压电陶瓷处于预期状态。

在一示例实施中，本步骤与本申请实施例的步骤103大致相同，此处不一一赘述。

步骤404，当功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值。

在一示例实施中，当压电陶瓷处于传感器功能时，可以直接根据压电陶瓷的电容值获取压电陶瓷的压力值。

步骤405，当功能位为致动功能且压电陶瓷的工作状态为指定状态时，根据电容值获取压电陶瓷的压力值。

在一示例实施中，当压电陶瓷处于致动功能时，只有在压电陶瓷的工作状态为指定状态(静止状态)时，才能够根据电容值获取压电陶瓷的压力值。

在一示例实施中，当压电陶瓷处于致动功能时，可以基于压电陶瓷的电容值获取压电陶瓷的振动参数作为工作参数，并根据振动参数中的振幅判断是否对压电陶瓷的功能位进行调整；当振动参数中的振幅大于阈值时，表明压电陶瓷还处于振动状态，若将压电陶瓷的功能位调整为传感器功能，此时使用传感器功能测压力时，处于振动状态的致动器会导致所测量的压力值存在一定的误差；当振动参数中的振幅小于阈值时，表明压电陶瓷已经处于静止状态，此时将压电陶瓷的功能位调整为传感器功能，能给避免由于致动器振动导致的测量误差，进而获取到精确的压力值。

此处需要注意的是，步骤402至步骤405只能够择一执行，并不能够同步执行。

本实施例，在其他实施例的基础之上还可以在保证压电陶瓷处于静止的时候才开始检测压力，可以很好的避免压力检测与致动的干扰。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本申请的另一个实施例涉及一种压电陶瓷的控制系统，下面对本实施例的压电陶瓷的控制系统的细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本例的必须，图5是本实施例所述的压电陶瓷的控制系统的示意图，包括：主控模块501、驱动模块503、检测模块504和压电陶瓷505。

其中，驱动模块503和检测模块504构成压电陶瓷闭环控制子系统502，压电陶瓷闭环控制子系统502通过I2C、USB、SPI或其他总线与主控模块501连接；主控模块501可以是任何设备，包括例如移动电话、电脑、耳机、汽车接口和其他可以当做主控的设备；闭环控制系统502可以是单颗芯片或者是芯片的集成系统；压电陶瓷505还可以是任意一种包含致动器兼压力传感器两种功能的器件。

其中，压电陶瓷的控制系统还可以如图6所示，主控模块501、压电陶瓷闭环控制子系统502中的驱动模块503和检测模块504均在电路板507中实现；压电陶瓷505包含电极509和电极510，且位于电路板的下方，电极509和电极510与驱动模块503和检测模块504连接；盖板506位于电路板507的上方；整个压电陶瓷的控制系统建立在支架508之上。

其中，检测模块504，用于当检测到压电陶瓷505的电容变化时，获取压电陶瓷505的电容值和功能位；检测模块504，还用于在功能位为传感器功能时，根据电容值获取压电陶瓷505的压力值，并将电容值和压力值发送给主控模块501；主控模块501，用于根据压力值获取压电陶瓷505的驱动参数，并将驱动参数发送给驱动模块503；检测模块504，还用于在功能位为致动功能时，根据电容值获取压电陶瓷的工作参数，将工作参数发送给主控模块501；主控模块501，还用于根据工作参数生成调整参数，并将调整参数发送给驱动模块503；驱动模块503，用于根据驱动参数或调整参数控制压电陶瓷505的工作状态。

其中，检测模块504，还用于当功能位为传感器功能时，获取压电陶瓷505的电容值，并根据电容值获取压电陶瓷505的压力值；或者，检测模块504，还用于当功能位为致动功能且压电陶瓷505的工作状态为指定状态时，获取压电陶瓷505的电容值，并根据电容值获取压电陶瓷505的压力值。

不难发现，本实施例为与上述方法实施例对应的系统实施例，本实施例可以与上述方法实施例互相配合实施。上述实施例中提到的相关技术细节和技术效果在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述实施例中。

需要说明的是，本系统实施例主要是针对方法实施例提供的压电陶瓷的控制方法在软件实现层面上的描述，其实现还需要依托于硬件的支持，如相关模块的功能可以被部署到处理器上，以便处理器运行实现相应的功能，特别地，运行产生的相关数据可以被存储到存储器中以便后续检查和使用。

值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本申请的创新部分，本实施例中并没有将与解决本申请所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

本申请另一个实施例涉及一种电子设备，如图7所示，包括：至少一个处理器601；以及，与所述至少一个处理器601通信连接的存储器602；其中，所述存储器602存储有可被所述至少一个处理器601执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器601执行，以使所述至少一个处理器601能够执行上述各实施例中的压电陶瓷的控制方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本申请另一个实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。