Piezo elektriksel etki ile zorlanan dokunmatik ekranların tasarımı ve titreşim analizi

Abstract

Elektronik cihazlar üzerindeki dokunmatik ekranlarda genellikle görsel ve işitsel geri bildirimler kullanılmaktadır. Bu cihazlar, gürültülü ve dikkat dağıtıcı ortamlarda kullanıldığı zaman çoğunlukla mevcut geri bildirim yöntemleri yetersiz kalmakta ve cihazın kullanılabilirliği ciddi derecede azalmaktadır. Bu nedenle yeni bir teknolojiye ihtiyaç duyulmaktadır. Dokunmatik ekranlara hareket verilerek parmak uçlarındaki sinirlerin uyarılması ile oluşturulan dokunsal geri bildirimler son zamanlarda bu sektörde önem kazanmaya başlayan konulardan birisidir. Dokunmatik geri bildirim düzeneği için zorlayıcı olarak piezo zorlayıcılar kullanılmaktadır. Piezo zorlayıcılar malzeme özellikleri gereği üzerlerine gerilim uygulandığında şekil değiştirmektedirler. Eğer bu zorlama sinüzoidal ise bu aktivasyon ile bağlı oldukları eleman olan ekranda da titreşim meydana gelmektedir. Piezo zorlayıcılara mekanik çalışma sınırları içerisinde tüm titreşim fonksiyonları uygulanabilmektedir. Böylelikle kalp atışı, patlama sesi gibi her çeşit titreşim fonksiyonu dokunmatik ekran üzerinde oluşturulabilmektedir. Bu çalışmada sektörde kullanılan farklı tasarım parametrelerine sahip ekran camlarının titreşim mod yapıları deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Nümerik analizler sonlu elemanlar yöntemini temel alan ANSYS programında yapılmıştır. Nümerik analizlerde piezo zorlayıcıların malzeme ve elektriksel özellikleri dikkate alınmaktadır. Ekran üzerinde en iyi titreşim fonksiyonunu üretebilmek için farklı piezo eleman sayısı ve farklı piezo yerleşimleri için analizler yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar ile nümerik analizler uyumludur.

Audiovisual feedback is usually used on touch screens on electronic devices. When these devices are used in noisy and distracting environments, existing feedback methods are often inadequate and the usability of the device is severely degraded. For this reason, new technology is needed. Tactile feedback generated by stimulating the nerves at the fingertips by acting on the touchscreens is one of the issues that have recently gained importance in this sector. Piezo actuators are used for the tactile feedback mechanism. Piezo actuators are deformed when tension is applied to them due to material properties. If this strain is sinusoidal, vibrations occur on the screen, which is the element to which they are connected with this activation. All vibration functions can be applied to the piezo actuators within the mechanical working limits. Thus, all kinds of vibration functions such as heartbeat, explosion sound can be created on the touchscreen. In this study, vibration mod structures of the display glasses with different design parameters used in the sector are examined experimentally and numerically. Numerical analysis was performed by using the ANSYS program based on the finite element method. Material and electrical properties of piezo actuators are taken into account in the numerical analysis. In order to produce the best vibration function on the screen, different piezo numbers and different piezo settlements were analyzed. Numerical analyses are compatible with experimental studies.