CN106452168B - 压电致动器驱动方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的一个实施例的致动器驱动方法可包括如下步骤:从第一基准频率以分阶段的形式对致动器驱动信号的频率进行扫描(sweep),从而检测消耗电流,并且将所述消耗电流回折的频率判断为第一共振频率,所述致动器驱动信号的频率对根据第一以及第二振动模式进行振动的压电致动器进行驱动;从第二基准频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,从而检测消耗电流,并且将所述消耗电流回折的频率判断为第二共振频率;以及根据所述第一共振频率以及所述第二共振频率输出致动器驱动信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电致动器(piezo actuator)驱动方法以及装置。
背景技术
就便携式电子设备而言,振动产生装置(Vibrator)正用于多种用途。
最近,利用具有低噪音、低电力特性的压电元件的振动产生装置,即压电致动器正在被使用,并且所述压电致动器是一种利用如下原理的装置,利用将电压施加至压电元件从而产生位移的逆压电效应的原理,并利用以产生的位移使得振动器的重量体移动,从而产生振动力的原理。
虽然压电致动器可实现为具有两个共振点的双频致动器的形态,但是由于所述致动器可具有悬臂(cantilever)结构,不同于两端得到支持并驱动的形态的致动器,因此产生无法提供充分的振动量的情况。
【先行技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)韩国公开专利公报第2007-0017709号
(专利文献2)日本专利申请公开公报第2003-304693号
发明内容
根据本发明的一个实施例,可提供一种压电致动器驱动方法以及装置,所述压电致动器驱动方法以及装置以如下形式进行驱动,对根据多个振动模式的共振频率进行判断,从而压电致动器可提供充分的振动力。
为解决上述的本发明的课题,根据本发明的一个实施例,提供一种压电致动器驱动方法,所述压电致动器驱动方法包括如下步骤:从第一基准频率以分阶段的形式对致动器驱动信号的频率进行扫描(sweep),从而检测消耗电流,并且将使得所述消耗电流回折的频率判断为第一共振频率,所述致动器驱动信号的频率对根据第一以及第二振动模式进行振动的压电致动器进行驱动;从第二基准频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,从而检测消耗电流,并且将使得所述消耗电流回折的频率判断为第二共振频率;以及根据所述第一共振频率以及所述第二共振频率输出致动器驱动信号。
此外,根据本发明的其他的实施例,提供一种压电致动器驱动装置,所述压电致动器驱动装置包括:压电致动器,其根据第一以及第二振动模式而变形;致动器驱动机,其输出对所述压电致动器进行驱动的致动器驱动信号;电流检测器,其检测所述致动器驱动机的消耗电流;频率控制器,其根据使得所述消耗电流回折的频率,对第一共振频率以及第二共振频率进行判断,并且输出频率控制信号;以及频率变换器,其根据所述频率控制信号,将驱动控制信号输出至所述致动器驱动机。
根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法以及装置的效果在于,能够以如下形式进行驱动,对根据多个振动模式的共振频率进行判断,从而压电致动器可提供充分的振动力。
附图说明
图1是表示根据本发明的一个实施例的压电致动器的概略立体图。
图2以及图3是用于说明图1的压电致动器的振动部件操作的概略立体图。
图4是表示根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法的流程图。
图5是表示在根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法中频率判断步骤的流程图。
图6是表示根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动装置的框图。
图7是表示根据通过本发明的一个实施例的频率扫描(frequency sweep)的压电致动器的振动量以及消耗电流的图表。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选实施形态进行说明。
但是,本发明的实施形态可变形为多种其他的形态,并且本发明的范围并非限定为以下说明的实施形态。此外,为了向该技术领域中具有一般知识的技术人员更全面地说明本发明,而提供本发明的实施形态。虽然本发明的多种实施例相互不同,但是应理解为没有必要相互排斥。例如,记载于此处的特定形状、结构以及特性是关于一个实施例的,在不超出本发明的精神以及范围的同时,可实现为其他的实施例。
此外,“包括”哪些构成要素的意思是,在没有特别相反的记载的情况下,不排除其他的构成要素,而且还可包括其他的构成要素。
以下,在说明根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法以及装置之前,参照图1至图3,对通过压电致动器驱动方法以及装置进行驱动的压电致动器一个例子进行说明。
图1是表示根据本发明的一个实施例的由压电致动器驱动方法以及装置进行驱动的压电致动器的一个例子的概略立体图。
参照图1,根据本发明的一个实施例的振动产生装置100作为一个例子,其可构成为,包括外壳(housing)(未图示)、振动部件120、压电元件130以及重量体140。
外壳具有内部空间,以便可将振动部件120、压电元件130以及重量体140设置于内部,并且可包括用于设置振动部件120的设置部件110。设置部件110可具有长方体块体(block)形状。
在此,对关于长度、宽度、厚度的术语进行定义,长度指的是图1的X方向,宽度指的是图1的Y方向,厚度指的是图1的Z方向。
振动部件120的一端固定设置于外壳。作为一个例子,振动部件120的一端固定设置于外壳的设置部件110。换句话说,振动部件120能够以具有悬臂(cantilever)结构的形式设置于外壳。
此外,振动部件120具有根据振动模式(mode)振动部件120进行振动的形状。参照图2至图3,对关于其的详细的说明将要在后面进行叙述。
另外,振动部件120包括设置部122与延长部124,所述设置部122设置有压电元件130,所述延长部124从设置部122的至少一侧面进行延长。
设置部122的一端固定设置于所述设置部件110。另外,所述压电元件130可固定设置于设置部122的一面。
另外,设置部122指的是压电元件130以接合的形式设置的部分,并且可具有矩形的板(plate)形状。作为一个例子,设置部122可具有与压电元件130相对应的形状。
延长部124可包括第一延长部125与第二延长部126,所述第一延长部125从设置部122的一侧面进行延长,所述第二延长部126从设置部122的其他侧面进行延长。作为一个例子,延长部124可具有以设置部122的长度方向中心线为基准对称的形状。换句话说,延长部124可从设置部122的两侧面延长形成,并且作为一个例子,如图1所示,从设置部122的其他端部的两侧面延长形成。
第一延长部125包括:第一宽度方向延长板125a,其从设置部122的其他端部一侧面进行延长;第一长度方向延长板125b,其从第一宽度方向延长板125a的末端进行延长,并向设置部122的长度方向延长。
此外,第二延长部126包括:第二宽度方向延长板126a,其从设置部122的其他端部其他侧面进行延长;第二长度方向延长板126b,其从第二宽度方向延长板126a的末端以与第一长度方向延长板125b相平行的形式延长形成。
另外,第一以及第二长度方向延长板(125b、126b)能够以具有阶梯的形式形成。作为一个例子,第一以及第二长度方向延长板(125b、126b)能够以具有阶梯的形式形成。
并且,振动部件120通过压电元件130的变形进行振动,并且可根据振动模式对振动部件120的振动状态进行变更。作为一个例子,振动模式可包括第一振动模式与第二振动模式,并且在第一振动模式中振动部件120用第一共振频率进行振动,并且在第二振动模式中振动部件120用第二共振频率进行振动。
在振动部件120用第一共振频率进行振动的第一振动模式的情况下,可使得延长部124得到延长的设置部122的其他端部最大限度地振动。
进一步,在振动部件120用第二共振频率进行振动的第二振动模式的情况下,就振动部件120的最大位移产生部而言,第一以及第二长度方向延长板125b、126b的末端可最大限度地振动。
如上所述,通过包括设置部122和延长部124的振动部件120可以以第一以及第二振动模式实现振动。
压电元件130固定设置于振动部件120。作为一个例子,压电元件130固定设置于振动部件120的设置部122的一面,并且可具有条(bar)形状。
另外,压电元件130连接于电路板(未图示),并且振动部件120与重量体140以多个振动模式进行振动。作为一个例子,根据驱动压电元件130的驱动信号的共振频率以多个振动模式来振动振动部件120与重量体140。
重量体140固定设置于振动部件120。作为一个例子,重量体140可设置于振动部件120的一面。作为一个例子,重量体140可具有大概长方体形状。
此外,重量体140接合于第一以及第二长度方向延长板125b、126b,从而固定设置于振动部件120。作为一个例子,重量体140将粘附部件146作为媒介可连接于第一以及第二长度方向延长板125b、126b。
如上所述,在重量体140的一面形成有插入槽142,设置部122插入于所述插入槽142,并且在与第一以及第二长度方向延长板125b、126b相面对地配置的部分进行接合,在剩下的部分从振动部件120以间隔的形式配置。
图2以及图3是用于说明图1的压电致动器的振动部件操作的概略立体图。图2是用于说明根据本发明的一个实施例的振动部件以第一振动模式进行驱动的情况的操作图,并且图3是用于说明根据本发明的一个实施例的振动部件以第二振动模式进行驱动的情况的操作图。
参照图2,设置部122的一端固定设置于设置部件110,从而振动部件120形成为悬臂(cantilever)结构。另外,在通过压电元件130(图1)以第一振动模式振动部件120进行振动的情况下,在振动部件120的设置部122一端固定的状态下,振动部件120向上、向下进行振动。
此时,如图2所示,在第一振动模式的情况下,可使得延长部124得到延长的设置部122的其他端部最大限度地振动。
此外,参照图3,在通过压电元件130(图1)以第二振动模式振动部件120进行振动的情况下,与设置部122相比,延长部124更大地向上、向下进行振动,并且第一以及第二长度方向延长板125b、126b的末端可最大限度地振动。
如上所述,通过包括有设置部122与延长部124的振动部件120,振动部件120可以以第一以及第二振动模式进行振动。
另外,第一共振频率与第二共振频率的频率差异可以为50Hz以上。进一步,第一振动模式的第一共振频率与第二振动模式的第二共振频率可处于50Hz-400Hz范围内。此外,以下,假设第一共振频率具有比第二共振频率低的频率,并进行说明。
在图1至图3中叙述的压电致动器仅仅是用于说明根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法以及装置的例子,所述叙述不限制本发明的范围。换句话说,若根据本发明一个实施例的压电致动器驱动方法以及装置为根据多个振动模式进行振动的压电致动器,则可得到适用。
图4是表示根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法的流程图。参照图4,可大体用三个步骤对根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法进行说明。
从第一基准频率,以分阶段的形式对根据多个振动模式驱动压电致动器的致动器驱动信号的频率进行扫描(sweep),从而检测消耗电流,并可将所述消耗电流回折的频率判断为第一共振频率S410。
接下来,从第二基准频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,从而检测消耗电流,并且可将所述消耗电流回折的频率判断为第二共振频率S420。
此外,在所述第一共振频率判断步骤S410以及所述第二共振频率判断步骤S420中,在40Hz至50Hz的范围内以分阶段的形式可对所述致动器驱动信号的频率进行扫描。
另外,在所述第一共振频率判断步骤S410以及所述第二共振频率判断步骤S420中,从低频率至高频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,并且可将所述消耗电流下降的频率判断为第一共振频率以及第二共振频率。此外,从高频率至低频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,并且也可将所述消耗电流上升的频率判断为第一共振频率以及第二共振频率。
在对第一共振频率以及第二共振频率进行判断之后,根据所述第一共振频率以及所述第二共振频率可输出致动器驱动信号S430。
另外,在所述压电致动器具有三个以上的多个振动模式的情况下,在对第一共振频率以及第二共振频率进行判断之后,为了对除此之外的共振频率进行判断,以分阶段的形式从除此之外的基准频率进行扫描,从而可重复检测消耗电流的步骤,并且根据所述第一共振频率、所述第二共振频率以及除此以外的共振频率可输出致动器驱动信号。
由此,根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法的效果在于,能够以如下形式进行驱动,对根据多个振动模式的共振频率进行判断,从而压电致动器可提供充分的振动力。
图5是表示在根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法中频率判断步骤的流程图。
参照图4进行说明的所述第一共振频率判断步骤S410、所述第二共振频率判断步骤S420以及除此之外的共振频率判断步骤分别根据图5所示的流程图来进行,并对此进行如下说明。
首先,将基准频率设定为驱动频率S511,并且输出具有所述驱动频率的致动器驱动信号并可检测消耗电流S512。
接下来,判断所述消耗电流是否回折S513,若消耗电流未回折,则以分阶段的形式可对所述驱动频率进行扫描S514。
在反复进行所述消耗电流回折判断步骤S513、驱动频率扫描步骤S514以及消耗电流检测步骤S512,从而判断消耗电流回折的情况下,可将消耗电流回折的频率判断为共振频率S515。
图6是表示根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动装置的框图。根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动装置可包括:致动器驱动机620,其对压电致动器610进行驱动;电流检测器630;频率控制器640以及频率变换器650。
致动器驱动机620输出致动器驱动信号从而可对压电致动器进行驱动,并且电流检测器630可检测致动器驱动机620的消耗电流。
频率控制器640得到来自所述电流检测器的消耗电流信息的输入,并且根据消耗电流回折的频率对第一共振频率以及第二共振频率进行判断,并可输出频率控制信号。此外,也可对除了第一共振频率以及第二共振频率以外的共振频率进行判断。
例如,频率控制器640可通过微处理器(microprocessor)等的硬件(hardware)与以搭载至所述硬件从而执行已设定的操作的形式进行编程(programming)的软件(software)的结合来得到实现。
具体地,频率控制器640为了对第一共振频率以及第二共振频率进行判断,能够以如下形式输出频率控制信号,使得致动器驱动信号的频率以分阶段的形式从第一基准频率以及第二基准频率进行扫描。
此外,频率控制器640能够以如下形式输出频率控制信号,在40Hz至50Hz的范围内以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描。
频率控制器640能够以如下形式输出频率控制信号,从低频率至高频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,并且根据所述消耗电流下降的频率,可对第一共振频率以及第二共振频率进行判断。此外,频率控制器640以如下形式输出频率控制信号,从高频率至低频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,并且根据所述消耗电流上升的频率,也可对第一共振频率以及第二共振频率进行判断。
由此,根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动装置,即使在存在工艺偏差以及温度偏差的情况下,也可对准确的共振频率进行判断,并且根据多个共振频率,对压电致动器进行驱动从而可提供充分的振动力。
图7是表示根据通过本发明的一个实施例的频率扫描的压电致动器的振动量以及消耗电流的图表。
在图7的下端的图表中,根据频率扫描可确定在大概160Hz以及240Hz中消耗电流回折。根据本发明的一个实施例的压电致动器驱动方法可将消耗电流回折的频率判断为共振频率。
参照图7,当致动器驱动信号的频率被判断成所述共振频率的频率的情况下,可确认压电致动器的振动量(Grms)表现得相对较高。
以上,虽然通过具体的构成要素等的特定事项、限定的实施例以及附图对本发明进行说明,但是其仅仅为了帮助更为全面地理解本发明而提供的,本发明并非限定于所述实施例,并且如果是本发明所属的技术领域中具有一般知识的技术人员,则可尝试进行源于所述记载的多种修改以及变形。
由此,本发明的思想并非局限于所述说明的实施例,并且后述的权利要求范围以及与所述权利要求范围均等或等价的变形的全部情况均属于本发明的思想范畴。
标号说明
100、610:压电致动器
110:设置部件
120:振动部件
130:压电元件
140:重量体
620:致动器驱动机
630:电流检测器
640:频率控制器
650:频率变换器
Claims (4)
1.一种压电致动器驱动方法,其在致动器驱动装置中执行,所述压电致动器驱动方法包括如下步骤:
从第一基准频率以分阶段的形式对致动器驱动信号的频率进行扫描,从而检测消耗电流,并且将所述消耗电流回折的频率判断为第一共振频率,所述致动器驱动信号的频率对根据第一以及第二振动模式进行振动的压电致动器进行驱动;
从第二基准频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,从而检测消耗电流,并且将所述消耗电流回折的频率判断为第二共振频率;以及
根据所述第一共振频率以及所述第二共振频率输出致动器驱动信号;
所述第一共振频率判断步骤以及所述第二共振频率判断步骤,在40Hz至50Hz的范围内以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描;
所述第一共振频率判断步骤以及所述第二共振频率判断步骤,从高频率至低频率以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描,并且将所述消耗电流上升的频率判断为第一共振频率以及第二共振频率。
2.根据权利要求1所述的压电致动器驱动方法,
所述第一共振频率判断步骤以及所述第二共振频率判断步骤包括如下步骤:
将基准频率设定为驱动频率;
输出具有所述驱动频率的致动器驱动信号,并且检测消耗电流;
直到检测出回折的消耗电流为止,以分阶段的形式对所述驱动频率进行扫描,从而对所述检测消耗电流的步骤进行重复;以及
将使得所述消耗电流回折的频率判断为共振频率并储存。
3.一种压电致动器驱动装置,其包括:
压电致动器,其根据第一以及第二振动模式进行变形;
致动器驱动机,其输出对所述压电致动器进行驱动的致动器驱动信号;
电流检测器,其检测所述致动器驱动机的消耗电流;
频率控制器,其根据所述消耗电流回折的频率,对第一共振频率以及第二共振频率进行判断,并且输出频率控制信号;以及
频率变换器,其根据所述频率控制信号,将驱动控制信号输出至所述致动器驱动机;
所述频率控制器以如下形式输出频率控制信号,在40Hz至50Hz的范围内以分阶段的形式对所述致动器驱动信号的频率进行扫描;
所述频率控制器以如下形式输出频率控制信号,所述致动器驱动信号的频率从高频率至低频率以分阶段的形式进行扫描,并且根据所述消耗电流上升的频率,对第一共振频率以及第二共振频率进行判断。
4.根据权利要求3所述的压电致动器驱动装置,
所述频率控制器为了对第一共振频率以及第二共振频率进行判断,以如下形式输出频率控制信号,使得致动器驱动信号的频率以分阶段的形式从第一基准频率以及第二基准频率进行扫描。
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