CN102354221B

CN102354221B - 促动器

Info

Publication number: CN102354221B
Application number: CN201110097661.7A
Authority: CN
Inventors: 松本哲郎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JP2011223842A; US8952594B2; US20110254497A1; CN102354221A; JP5622168B2

Abstract

本发明提供一种在内置传感器的促动器中难以受到驱动电极的影响的传感器。该促动器包括：电解质膜；第一和第二驱动电极，分别配置在上述电解质的相互对置的面，从而对该电解质膜提供电位差；传感器，在上述电解质膜上形成，从而检测作用于该电解质的力；以及驱动控制电路，基于指令信号和上述传感器的检测输出，对上述第一和第二驱动电极层提供驱动电压，上述驱动控制电路将与上述指令信号和所述传感器的检测输出的偏差对应的占空比的PWM驱动电压施加到上述第一和第二驱动电极之间。

Description

促动器

技术领域

本发明涉及一种促动器(actuator)，涉及能够检测位移的方向或位移的程度的促动器的结构等。

背景技术

作为促动器的种类之一，有高分子促动器(polymeractuator)。该促动器是如橡胶的柔软的材质，具有如下的特性：若施加电压，则会弯曲，若停止施加电压，则会恢复原样。例如，在离子交换膜的两侧形成电极，向离子交换膜提供电位差，从而使离子交换膜变形。这样的高分子电解质膜形的促动器的例子记载在特开平4-275078号公报和特开平11-169393号公报中。

【专利文献1】JP特开平4-275078号公报

【专利文献2】JP特开平11-169393号公报

但是，如上所述的高分子促动器一般响应速度慢，且不容易控制位移量。

此外，本申请人还另外提出了如下方案：为了将使用如上所述的高分子促动器的结构体小型化，将检测因弯曲而在电解质膜上产生的电位(电位差)的传感器设置在电解质膜上，进行反馈控制，从而使促动器工作在期望的位置上。

但是，与对设置在电解质膜上的驱动电极施加的电压(例如，3伏)相比，传感器所检测的电压(例如，2毫伏)较低。若靠近驱动电极而配置传感器，则传感器容易受到驱动电压的影响。此外，若将传感器远离驱动电极而配置，则虽然驱动电压对传感器的影响减少，但从促动器整体的小型化的观点出发并不优选这样的结构。

发明内容

本发明的一个方式的促动器是容易控制上述的位移量的促动器。

此外，在本发明的其他方式中，提供一种具备不易受到驱动电极的影响的传感器的促动器。

此外，在本发明的上述其他方式中，提供一种具备不易受到驱动电极的影响的传感器的小型促动器。

本发明的一个方式的促动器的特征在于，包含通过赋予电场而变形的电解质的层；以及对上述电解质赋予上述电场的第一驱动电极和第二驱动电极，向上述第一驱动电极提供第一驱动电压，向上述第二驱动电极提供第二驱动电压，对上述第一驱动电压和上述第二驱动电压中的至少一个进行脉宽调制，根据上述脉宽调制的程度，控制包含上述电解质的层的位移量。

其中，电解质膜是使离子通过的性质的膜，并且是还具有夹持电解质膜的负极和正极不会电短路的性质的膜。但并不限于此，只要是通过电压的施加，膜中的离子移动(或者偏移)且该膜的形状变形的膜即可。

通过这样的结构，能够容易控制包含电解质的层的位移量。与以电压电平(模拟)控制(驱动)促动器的情况相比，以振幅大的PWM信号来驱动促动器，能够进行噪声的影响少的控制。尤其适合以低位移量使促动器工作的情况。

优选上述促动器还包括驱动控制电路，该驱动控制电路提供上述第一驱动电压和上述第二驱动电压。由此，驱动控制电路和驱动电极接近，从而功率损耗减少。此外，也减少了噪声的影响。

优选上述第一驱动电极配置在包含上述电解质的层的第一面，上述第二驱动电极配置在包含上述电解质的层的、与上述第1面对置的第二面。由此，能够在包含电解质的层的厚度方向上形成电场。

优选还包括传感器，该传感器形成在包含上述电解质的层上，从而检测包含该电解质的层的变形的方向和程度中的至少一个，上述驱动控制电路将与指令信号和上述传感器的检测输出的偏差对应的占空比的PWM驱动电压施加到上述第一驱动电极和上述第二驱动电极之间。由此，进行反馈控制，使得促动器的弯度加减与指令信号相对应。

优选上述驱动控制电路与上述指令信号和上述传感器的检测输出之间的偏差的极性相对应地向上述第一或第二驱动电极提供上述PWM驱动电压。

优选上述传感器形成在包含上述电解质的层的表面。由此，能够在促动器中简单地追加传感器。能够构成小型的促动器结构体。

优选上述驱动控制电路将上述PWM驱动电压周期性地提供给上述第一和第二驱动电极，上述PWM驱动电压的一个周期由PWM驱动期间和上述传感器的检测期间构成，在上述PWM驱动期间内，设定上述PWM驱动电压的占空比，在上述传感器的检测期间内，输出上述检测输出。由此，在时间轴上，分离促动器的驱动电压和传感器的检测输出，避免了电平相对高的驱动电压泄漏到检测输出中的串扰(crosstalk)。

优选在上述传感器的检测期间，切断上述驱动控制电路的驱动输出端和上述第一驱动电极之间以及上述驱动输出端和上述第二驱动电极之间。由此，在检测期间，分离促动器的驱动电极和驱动控制电路，能够从传感器获得更准确的检测输出。

优选在上述传感器的检测期间，将上述驱动控制电路的驱动输出端设定为高阻抗状态。由此，能够防止在检测期间、从促动器的驱动电极向驱动控制电路流入电流的情况。能够从传感器获得更准确的检测输出。

优选上述驱动控制电路形成为IC芯片，上述传感器形成为传感器电极或压电元件(压敏元件)等且配置在包含上述电解质的层的表面(层上)。由此，能够小型化促动器结构体整体。

另外，上述的结构可以适当地进行组合。

(发明效果)

在本发明的促动器中，由于以PWM电压来驱动促动器，所以与以电压电平来控制促动器的情况相比，能够进行噪声的影响少的控制。尤其适合以低位移量使促动器工作的情况。此外，由于在促动器(电解质膜)中安装控制器等电路芯片，所以能够构成小型的促动器结构体。

附图说明

图1是说明具备本发明的传感器电极层的促动器的例子的立体图。

图2是说明图1所示的促动器的动作例的说明图。

图3是说明促动器的驱动控制系统的方框图。

图4是说明施加到促动器的驱动电极的驱动信号的说明图。

图5是说明驱动电路33的结构例(平衡电路)的说明图。

图6是说明图5所示的驱动电路33的输入输出信号的时序图。

图7是说明驱动电路33的其他结构例(非平衡电路)的说明图。

图8是说明图7所示的驱动电路33的输入输出信号的时序图。

图9是说明对促动器的施加电压和促动器的位移量的说明图。

图10是说明电压电平控制和PWM控制的对应的说明图。

图11是说明驱动电路33的其他结构例(PWM电压驱动)的说明图。

图12是说明进行PWM驱动控制时的驱动时间和检测时间的分离的说明图。

图13是说明进行组合了PWM驱动控制与PWM驱动和检测时刻分离的动作的驱动电路的结构例的说明图。

图中：1…促动器；10…电解质膜；11、12…驱动电极；13…传感器电极；30…驱动控制系统；31…放大器；32…比较器；33…驱动电路；34…采样保持电路；36…PWM调制器；G1～G4…门电路；IN1…反相器；SW…(晶体管)开关。

具体实施方式

本发明的促动器使用提供电场时会变形的电解质膜，例如离子导电性的高分子电解质膜。以下，并没有准确地阐明电解质膜因电压的施加而变形的理由，但是该理由大致如以下的说明。

若在电解质膜的正反面分别形成电极，并通过直流电源在正反面的电极上产生电位差，则通过施加电场，电解质膜中的离子向对应于其极性的电极侧移动。由于水分子(溶剂)也随着该离子移动，所以在电解质膜的正电极侧和负电极侧，电解质膜中的水分(溶剂)量产生差异。在电解质膜中的水分量增加的一侧，电解质膜膨胀，而在水分量减少的一侧，电解质膜收缩。其结果，电解质膜弯曲。

作为电解质膜，可使用将离子液凝胶化的膜等，例如全氟磺酸膜(商品名“NAFION”，DuPont(株)注册商标)、全氟羧酸膜(商品名“FLEMION”、旭化成(株)注册商标)等。

电解质膜具有施加电压时弯曲、不施加电压时恢复原样的特性。

电解质膜的材质例如是如橡胶这样具有触感的材质，在不施加电压时比较柔软。

在本申请中，关注从外部向该电解质膜施加力(外部应力)时在电解质膜上产生电压(电位差)的情况。认为这是因如下原因引起的：若电解质膜弯曲，则在电解质膜中产生水分(溶剂)的偏移，由此在电解质膜的扩展侧和伸缩侧之间产生离子密度的差异。产生的电压与电解质膜的弯曲(弯度加减)有关。

在传感器电极层中检测该电压，并通过设置在电解质膜上的电路芯片(控制电路)进行信号处理。与驱动电压相比，传感器电极层的检测电压的电平低(例如，1/1500)，但通过在传感器电极的附近进行信号处理，从而能够将信号恶化抑制为最小限度，能够提高S/N。

(实施例1)

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图1至图3是说明本申请的促动器的动作的图，图1是表示促动器整体的示意结构的立体图，图2是说明图1所示的促动器的弯曲(弯度)动作例的说明图，图3是表示控制促动器的动作的控制器的结构例的方框电路图。

如图1所示，促动器1具备：在电解质膜10的一面形成的作为第一驱动电极层的驱动电极11(电极A)和传感器电极13；以及在另一个面的整体中形成的作为第二驱动电极层的驱动电极12(电极B)。为了电绝缘，驱动电极11和传感器电极13隔着规定距离，例如0.5～1.0mm左右。

电解质膜10例如可使用氟元素树脂类离子交换膜，但并不限于此。作为离子交换膜，可使用阳离子交换膜、阴离子交换膜中的任一个。例如，作为阳离子交换膜，可例举全氟磺酸膜、全氟羧酸膜。

驱动电极11和12、传感器电极13可使用金、白金、铱、钯、钌、碳纳米管(carbonnanotube)等，但并不限于这些。在将电极接合到电解质膜时，可适当地使用化学电镀、电学电镀、真空蒸镀、溅射法、涂敷、加压焊、焊接等。

例如，在实施例中，作为电解质膜10使用了全氟磺酸膜(商品名“NAFION”，DuPont公司注册商标)，其形状形成为短边为2cm、长边为5cm、厚度为200μm～1mm左右的长方形。上述的传感器电极13的形状例如是(电解质膜10的)短边方向的长度(宽度)为2mm、长边方向的长度为5cm。但并不限于该形状，可自由地选择电解质膜10或促动器的形状。

在实施例中，驱动电极11、12、传感器电极13是通过对电解质膜10实施镀金而形成的。向电解质膜10的镀金方式如下：在氯化二氯菲咯啉合金(III)[Au(phen)Cl₂]Cl水溶液中浸渍，通过离子交换反应，吸附金复合离子(goldcomplexions)。将吸附的膜浸渍在亚硫酸钠(Na₂SO₃)水溶液中，从而进行还原，向外侧析出被吸收到膜内部的金离子。由此，能够对膜的两面进行镀金。电镀的金的量中，在一次电镀工序中能够电镀的金的量为单面1～2mg/cm²。重复这个工艺来形成所需的电极膜度。例如，若重复4次～8次左右的电镀，则析出单面10mg/cm²左右的金。此时，金层(电极层)的膜厚大致为1～5μm左右。

由此，通过激光以电绝缘所需的0.5～1mm的宽度直线状切割在电解质膜的单面形成的金电极层，从而分离驱动电极11和传感器电极13。传感器电极13向电解质膜10的长度方向延伸，检测通过促动器的弯曲动作而在弯曲面产生的电极层12与13之间的电位差(电压)。另外，传感器电极13也可以形成在电解质膜10的正面和反面中的任一个面上。

图2是说明促动器1的动作例的说明图。在该图中，对于与图1对应的部分附加相同的标号，省略该部分的说明。

如图2所示，若从直流电源分别向促动器1的驱动电极层11和12施加负电压和正电压，则电解质膜10中的阴离子向驱动电极层12侧移动。伴随于此，驱动电极层11侧的水分相对减少，驱动电极12侧的水分相对增大，如图2的左图所示，促动器1向左侧弯曲。同样地，若从直流电源分别向驱动电极层11和12施加正电压和负电压，则电解质膜10中的阴离子向驱动电极层11侧移动。驱动电极层12侧的水分相对减少，驱动电极11侧的水分相对增大，如图2的右图所示，促动器1向右侧弯曲。

图3是说明驱动上述的促动器1的控制系统(控制器)30的方框图。控制系统(控制器)30可由集成电路(IC)芯片构成。可将该集成电路芯片配置在促动器1上。

如图3所示，传感器电极13的检测电压被放大器31电平放大之后输入到比较器(差动放大器)32的反相输入。在比较器32中，提供与当前时刻的促动器1的位置对应的电压。如后述那样，在间歇性地检测传感器电极13的检测电压的情况下，优选在放大器31和比较器32之间设置通过选通信号G工作的采样保持电路34。在比较器32的正相输入中，输入促动器1的动作量的目标值作为电压值。比较器32输出传感器电极的电压与目标值的偏差。驱动电路33根据该偏差输出的极性(正或负)，决定促动器1的移动方向，并决定输出电压的极性。此外，根据偏差输出的绝对值，决定使促动器1弯曲多大程度，从而设定输出电压的电平。

另外，控制系统30还可以由一芯片微型计算机或由FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)等进行软件处理或者功能块的组合等构成。

驱动电路33的输出电压提供给促动器1的驱动电极11和12。促动器1向与驱动电路33的输出电压的极性对应的方向弯曲(bends)，成为与输出电压的电平对应的弯曲量(amountofbending)。若促动器1被驱动电极11和12弯曲，则在传感器电极13的区域的电解质膜中，水分因弯曲而移动，从而离子密度产生差异，传感器电极13的电压产生变化。该值被反馈到比较器32，比较器32将与目标值的差分作为偏差而输出，并进行校正。通过重复这样的动作的反馈控制循环，促动器1移动至与设定的目标值对应的位置并稳定。

在本实施例中，在进行如上所述的控制时，在时间轴上分开基于驱动电极的促动器1的驱动时期和基于传感器电极的检测时期，使它们不重复。由此，在基于传感器电极的产生电压的检测中停止驱动电压的供给，避免了驱动电压对检测电压的影响(串扰)。

图4是说明驱动促动器1的驱动信号的时序图。图4(A)表示从驱动电路33向驱动电极11和12提供的驱动信号的结构。图4(B)表示从驱动电路33的输出端子A、B输出的输出电压(驱动信号)的状态。

如图4(A)所示，驱动信号的时间轴由向促动器1施加电压的驱动时间(驱动期间)和在从传感器电极13读取输出电压时停止输出的检测时间(检测期间)构成。驱动期间中的电压电平(模拟)与应使促动器1弯曲的量对应。在检测时间内，将驱动电路33的输出端设定为高阻抗状态HiZ，驱动电路33不会对传感器电极13的检测输出产生影响。

通过与检测时间的组合，设定控制的一个周期。

另外，一个周期中的驱动时间和检测时间的顺序可以是任一个在前。将一个周期中的检测时间的比率设定地极小，驱动效率会更好。此外，也可以伸缩一个周期的时间。

如上所述，通过在时间轴上分开向促动器1施加驱动电压的期间和检测期间，使他们不会重复，从而能够避免驱动电极对传感器电极的串扰。

图5表示由平衡电路构成了传感器电极13、放大器31以及驱动电路33时的结构例(一部分)。在该图中，提供给驱动电路33的方向控制信号和模拟信号与图3所示的比较器32的输出的偏差的极性和偏差的绝对值(驱动电压)对应。根据方向控制信号切换开关1和2的选择，来进行控制，由此设定模拟信号的极性。选通信号G与上述的驱动时间和检测时间对应地控制开关3和4的接通或关断，从A端子和B端子分别向促动器1的驱动电极11和12提供模拟信号(驱动电压)。各个开关由晶体管等构成。设置在促动器1中的传感器电极13由两个对置的电极构成，产生平衡输出。该检测输出被由差动放大器构成的放大器3放大之后提供到比较器32。

另外，可根据选通信号G设定采样保持电路34的电平保持定时。

图6是图5所示的驱动电路中的信号的时序图。在该图所示的例子中，在选通信号的D1期间(驱动期间)，开关2和4导通，从外部提供3伏的驱动电压(模拟输入)。通过方向控制信号为低电平，从而开关1和2成为图示的选择设定，在A输出端子中导出3伏，在B输出端子中导出0伏。之后，选通信号成为检测期间HZ，打开开关3和4，将A输出端子和B输出端子设为高阻抗状态。在检测期间HZ中，检测传感器电极的输出电压，并反馈到模拟输入中。通过使用采样保持电路34，能够将检测值保持到下一次检测。即使是间歇性的采样，也能够进行反馈控制。

在选通信号的下一个D2期间，开关2和4导通，从外部提供-3伏的驱动电压(模拟输入)。通过方向控制信号为高电平，从而开关1和2成为与图示相反的选择设定，在A输出端子中导出0伏，在B输出端子中导出-3伏。之后，选通信号成为检测期间HZ，打开开关3和4，将A输出端子和B输出端子设为高阻抗状态。在检测期间HZ中，检测传感器电极的输出电压，并反馈到模拟输入中。

在选通信号的后续的D3期间以后，也进行同样的控制。

图7表示通过非平衡电路构成了传感器电极13、放大器31以及驱动电路33时的结构例(一部分)。通过在各个电路中共用接地电位，电路结构比平衡电路(图5)更简单。

图8是图7所示的驱动电路中的信号的时序图。通过设为非平衡电路结构，B输出端子成为接地电位。在A输出端子和B输出端子之间可得到的驱动电压与图6的情况相同。

如上所述，若在促动器中直接搭载传感器，则来自驱动电极的串扰成为问题，但如本实施例那样，将驱动时间和检测时间分开，从而避免了串扰，可进行良好的检测。通过设置了传感器的促动器来使用反馈控制，从而能够构成更加小型的结构体。

(实施例2)

接着，说明促动器的PWM(PulseWidthModulation，脉宽调制)控制。

如图9所示，促动器1的弯曲量(位移量)随着向驱动电极的施加电压电平而变化。在图中，大致示出将施加电压变化为0～3伏时的促动器1的变化。

图10是说明从促动器1的驱动电压的电平控制(模拟驱动)替换到驱动电压的PWM控制(脉冲电压的施加时间比率控制)的图。

图10(A)是表示例如3伏的脉冲电压的占空比与促动器的位移量的关系的图表的例子。其中，占空比是脉冲的高电平的时间t与脉冲周期的一周期的时间T之比，由duty＝(t/T)×100％表示。通过控制脉冲电压(驱动电压)的占空比，能够控制促动器的弯曲(位移)。

图10(B)是表示向促动器的施加电压电平与促动器的位移量的关系的图表的例子。从两个图可知，若进行提供与模拟驱动中的位移量相同的位移量的PWM驱动，则能够将驱动电压的电平控制(模拟驱动)替换为驱动电压的PWM控制。

例如，可知，在想要将促动器的位移量设定为50％的情况下，在电平控制中施加1.5伏的电压(参照图10(B))，而在PWM控制中只要施加占空比为50％的驱动电压脉冲即可。

图11表示由PWM驱动电路构成了驱动电路33时的结构例。在PWM驱动电路中，输入通过PWM调制电路36而从模拟输入变换后的PWM信号、和设定促动器1的弯曲方向的方向控制信号。

如图11(A)所示，PWM驱动电路由二输入与门G1和G2、反相器IN1构成。向与门G1的一个输入端提供方向控制信号，向另一端输入PWM信号，输出端连接到B输出端子。向与门G2的一个输入端，经由反相器IN1提供方向控制信号，向另一端输入PWM信号，输出端连接到A输出端子。

如图11(B)所述，在方向控制信号为低电平的情况下，PWM驱动电路将PWM信号导出到A输出端子。此外，在高电平的情况下，将PWM信号导出到B输出端子。促动器1与提供PWM信号的电极对应地决定弯曲方向，且与PWM信号的占空比对应地设定弯曲量(位移量)。

根据上述的PWM驱动控制，例如在电压电平控制的情况下，若施加电压变动0.5伏，则在促动器中产生16.6％的位移量。这在进行精确的控制的情况下会成为很大的误差要因。此外，在电压电平控制的情况下，若施加电压低，则电解质膜的反应变慢，接近噪声电压，从而容易受到噪声的影响。相对于此，若是PWM驱动，则振幅以高电平保持一定，且通过精度高(水晶)的振荡器使PWM的时间轴稳定，所以不容易受到噪声的影响。

此外，与通过电压电平控制向电解质膜长时间施加低电压的情况相比，短时间施加高电平信号会减少电解质膜的劣化。

这样，若设为数字驱动(PWM)，则与模拟驱动(电平控制)的情况相比，不易受到噪声的影响。能够控制细微的位移量，所以非常好。

(实施例3)

优选在PWM驱动控制中，也进行上述的驱动时间和检测时间的分离(参照图4)。由此，在基于传感器电极的产生电压的检测中停止驱动电压的提供，能够避免驱动电压脉冲对检测电压的影响(串扰)。

图12是说明驱动促动器1的驱动信号的时序图。图12(A)表示从PWM驱动电路33提供给驱动电极11和12的驱动信号的结构。图12(B)表示从驱动电路33的输出端子A、B输出的输出电压(PWM驱动信号)的状态。该图的“+”表示正极性电压脉冲的振幅(或者高电平)，“-”表示负极性电压脉冲的振幅(或者低电平)，“Z”表示输出端子的高阻抗状态。

如图12(A)所示，驱动信号的时间轴由向促动器1施加电压的驱动时间(PWM驱动期间D)和在从传感器电极13读取输出电压时停止输出的检测时间(相当于高阻抗期间HZ)构成。驱动期间中的电压脉冲宽度(占空比)对应于应使促动器1弯曲的量。如后述那样，在检测时间中，将驱动电路33的输出端设定为高阻抗状态HiZ，驱动电路33不会对传感器电极13的检测输出产生影响。

在本实施例中，也通过驱动时间与检测时间的组合来设定控制的一个周期。另外，一个周期中的驱动时间和检测时间的顺序可以是任一个时间在前。将一个周期中的检测时间的比率设定成极小，驱动效率会更好。此外，也可以伸缩一个周期的时间。

如上所述，通过在时间轴上分开向促动器1施加驱动电压的期间和检测期间，使它们不会重复，从而能够避免驱动电极对传感器电极的串扰。

如图13(A)所示，PWM驱动电路33由二输入与门G1和G2、反相器IN1、三态门G3和G4构成。三态门具有H电平、L电平、高阻抗的三种动作模式。向与门G1的一个输入端提供方向控制信号，向另一端输入PWM信号，输出端经由门电路G3连接到B输出端子。

向与门G2的一个输入端经由反相器IN1提供方向控制信号，向另一端输入PWM信号，输出端经由门电路G4连接到A输出端子。

向门电路G3和G4提供选通信号G。在上述的检测期间中，选通信号切断PWM信号向输出端子的中继，将各输出端子(A、B)设为高阻抗状态。由此，防止电流从传感器电极13侧流入驱动电路33侧，提高了传感器的检测精度。

图13(B)是上述的PWM驱动电路33中的信号的时序图。另外，在图13中，由最后一级的三态门G3和G4的输出的状态(将H电平设为“+”，将L电平设为“-”，将高阻抗设为“Z”)来表示A和B输出端子的电平状态。在图13所示的例子中，在选通信号G的D1期间(驱动期间)，门电路G3和G4导通，将门电路G1和G2的输出导出到输出端子。若方向控制信号为低电平，则门电路G1不导通，门电路G2导通。PWM信号被导出到A输出端子，在B输出端子中导出“-”电平(例如，0伏)。之后，选通信号在检测期间成为HZ，将门电路G3和G4的输出端设为高阻抗状态，将A输出端子和B输出端子设为高阻抗状态。在检测期间HZ，检测传感器电极的输出电压，从而反馈到PWM信号中。

在选通信号G的下一个D2期间，门电路G3和G4导通，提供PWM信号。由于方向控制信号为高电平，所以门电路G1导通，门电路G2不导通。在A输出端子中设定“-”电平，在B输出端子中导出PWM信号。之后，选通信号在检测期间成为HZ，使门电路G3和G4开路，将A输出端子和B输出端子设为高阻抗状态。在检测期间HZ，检测传感器电极的输出电压，从而反馈到模拟输入中。在选通信号的后续的D3期间以后，也进行同样的控制。

另外，也可以通过将后级的三态门G3和G4构成为输出+3伏输出(H)、-3伏输出(L)、高阻抗(Z)这三种状态来设为平衡电路结构，进行向两个驱动电极的施加电压的极性的反转。

在机器人等人造肌肉中使用上述的促动器会很方便。此外，能够将上述的促动器和光传感器进行组合来应用在自动遮光的系统、例如百叶窗(遮光帘)、人造虹膜、照相机的光圈机构等中，即可用于各种用途中。

如上说明，根据本发明的实施例，由于分开了向驱动电极的驱动电压的供给时间(期间)和检测时间(期间)，所以能够消除在高分子促动器中搭载了传感器时成为问题的串扰。此外，能够构成使用了通过搭载传感器而被小型化的促动器的反馈控制系统。

此外，能够构成通过使用PWM驱动信号作为促动器的驱动电极的驱动电压，从而在低驱动信号电平下也能够工作且抗噪声能力强的反馈控制系统。

此外，将上述的反馈控制系统的电路设为IC芯片，并将其搭载在促动器中，从而能够实现促动器结构体的小型化。

另外，在上述实施例中，传感器电极向一个方向延伸，产生了与在该方向上的促动器的弯曲(bending)对应的一个输出，但并不限于此。

此外，即使代替传感器电极，在电解质膜上使用产生与施加压力对应的电压的PZT等压电元件或应变器等的电阻值变化元件，也能够期待相同的效果。

Claims

1.一种促动器，其特征在于，具备：

包含通过赋予电场而变形的电解质的层；

对所述电解质赋予所述电场的配置在包含所述电解质的层的第一面的第一驱动电极、和配置在包含所述电解质的层的与所述第一面对置的第二面的第二驱动电极；以及

传感器电极，形成在包含所述电解质的层上，检测包含该电解质的层的变形的方向和程度中的至少一个，

所述第一驱动电极和所述第二驱动电极中的任一方和所述传感器电极隔着规定距离电绝缘地形成在包含所述电解质的层的同一面，

向所述第一驱动电极提供第一驱动电压，向所述第二驱动电极提供第二驱动电压，

对所述第一驱动电压和所述第二驱动电压中的至少一个进行脉宽调制，根据所述脉宽调制的程度，控制包含所述电解质的层的位移量。

2.如权利要求1所述的促动器，其特征在于，

所述促动器还包括驱动控制电路，该驱动控制电路提供所述第一驱动电压和所述第二驱动电压。

3.如权利要求2所述的促动器，其特征在于，

所述驱动控制电路将具有与指令信号和所述传感器电极的检测输出之间的偏差相对应的占空比的脉宽调制驱动电压施加到所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间。

4.如权利要求3所述的促动器，其特征在于，

与所述指令信号和所述传感器电极的检测输出之间的偏差的极性相对应地，所述驱动控制电路向所述第一驱动电极或所述第二驱动电极提供所述脉宽调制驱动电压。

5.如权利要求3所述的促动器，其特征在于，

所述驱动控制电路将所述脉宽调制驱动电压周期性地提供给所述第一驱动电极和所述第二驱动电极，

所述脉宽调制驱动电压的一个周期由脉宽调制驱动期间和所述传感器电极的检测期间构成，

在所述脉宽调制驱动期间内，设定所述脉宽调制驱动电压的占空比，

在所述传感器电极的检测期间内，输出所述检测输出。

6.如权利要求5所述的促动器，其特征在于，

在所述传感器电极的检测期间，切断所述驱动控制电路的驱动输出端与所述第一驱动电极之间以及所述驱动输出端与所述第二驱动电极之间的电压。

7.如权利要求5所述的促动器，其特征在于，

在所述传感器电极的检测期间，所述驱动控制电路的驱动输出端被设定为高阻抗状态。