Электровибрация

История электровибрации восходит к 1954 году. Впервые она была открыта случайно и Э. Маллинкродтом , А.Л. Хьюзом и У. Слитором-младшим сообщили: «…что проводя сухим пальцем по проводящей поверхности, покрытой тонким изолирующим слоем и возбуждая с сигналом 110 В создавало характерное резиновое ощущение». В их эксперименте палец и металлическая поверхность создают емкостную установку. Сила притяжения, создаваемая между пальцем и поверхностью, была слишком слабой, чтобы ее можно было ощутить, но она вызывала ощущение резины, когда палец двигался по поверхности. Группа назвала это ощущение «электровибрацией». Примерно с начала 2010 года Сенсег и исследования Диснея разрабатывают технологию, которая могла бы привнести электровибрацию в современные устройства с сенсорным экраном.

История

«Летом 1950 года Э. Маллинкродт заметил, что некая блестящая латунная электрическая розетка не была такой гладкой, когда свет горел, как при выключенном свете». Затем Маллинкродт создал установку для научного исследования этого эффекта. Алюминиевую пластину он подключил через переменный токоограничивающий резистор к источнику питания 60 Гц, 110 В. Половину алюминиевой пластины покрыли изоляционным лаком , а оставшуюся часть оставили без покрытия. В результате теста он установил, что ощущение трения появляется только тогда, когда между проводящей поверхностью и скользящим пальцем имеется изолирующий барьер. Он пришел к выводу, что палец электрически поляризуется, и этот индуцированный заряд создает силу между пальцем и поверхностью. Он назвал это явление «электрически индуцированными вибрациями».

Теория электростатических сил

Электростатическая сила создается путем приложения изменяющегося во времени напряжения между электродом и изолированной пластиной заземления . Когда палец сканирует изолированную пластину с изменяющимся во времени напряжением, палец работает как индуцированная заземляющая пластина. Индуцированное статическое электричество создает электрическое силовое поле между пальцем и поверхностью.

Модель конденсатора с параллельными пластинами можно использовать для аппроксимации границы раздела кожа-поверхность. Электрод действует как одна пластина, а проводящий подкожный слой кожи — как другая, представляя собой гибрид естественного и искусственного электростатического привода. Следующее уравнение аппроксимирует электростатическую силу, действующую между пальцем и электродом:

$F_{\text{e}}={\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon _{r}AV^{2}}{2d^{2}}},$

где

$\varepsilon _{0}$ – диэлектрическая проницаемость свободного пространства,

$\varepsilon _{r}$ – диэлектрическая проницаемость,

$A$ – площадь электродов,

$V$ – напряжение, приложенное между двумя пластинами,

$d$ – расстояние между двумя пластинами.

Результирующая сила слишком мала для восприятия кожей человека, но при движении пальца по поверхности на движущемся пальце возникает сила трения, которую можно выразить как

$f=\mu F_{\text{e}},$

где $\mu$ это коэффициент трения.

Дальнейшие исследования показали, что этой модели недостаточно для объяснения таких интерфейсов кожа-поверхность.