CN112654785B - 用于控制输送到sma致动器的功率的方法 - Google Patents

Abstract

概括地说，本技术的实施例提供了用于在需要时通过使用实现脉冲宽度调制(PWM)的单个控制器/控制电路来向SMA致动器导线输送更高功率的技术。一般，当PWM用于输送功率时，PWM频率可以是固定的，并且功率可以在每个PWM循环/周期期间施加到每个SMA致动器导线。本技术提供了一种在不改变PWM循环/周期的持续时间的情况下向SMA致动器导线输送更高功率(即，增加单独PWM脉冲的长度)的方法。本技术还提供了用于进行准确电阻测量以确定由SMA致动器导线移动的可移动部件的位置的技术。

Description

用于控制输送到SMA致动器的功率的方法

本申请总体上涉及用于控制输送到SMA致动器的功率的装置和方法，并且特别是涉及用于在需要时将更高的功率输送到SMA致动器导线的技术。

在本技术的第一实施方式中，提供了一种致动器，该致动器包括：静态部件；相对于静态部件能够移动的可移动部件；至少两个形状记忆合金(SMA)致动器导线，每个SMA致动器导线具有耦合到可移动部件的第一部分和耦合到静态部件的第二部分，其中SMA致动器导线的收缩驱动可移动部件的运动；以及控制器，其耦合到至少两个SMA致动器导线，用于产生具有固定脉冲宽度调制(PWM)频率的PWM控制信号以给至少两个SMA致动器导线提供功率，其中PWM控制信号通过控制器执行下列操作来在具有由PWM频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：将每个时隙划分成至少两个子时隙；产生第一PWM信号以向第一SMA致动器导线施加功率，第一PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；产生第二PWM信号以向第二SMA致动器导线施加功率，第二PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；以及施加第一PWM信号和第二PWM信号，使得在每个时隙中，第一PWM信号的脉冲在PWM循环的第一子时隙期间出现，以及第二PWM信号的脉冲在PWM循环的第二子时隙期间出现，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在子时隙中能够输送到SMA致动器导线的最大功率。

如下面参考附图更详细解释的，每个时隙可以具有持续时间或长度T，并且时隙T可以被划分成多个子时隙。子时隙可以具有相等的长度。子时隙的数量可以至少等于SMA导线的数量n，因为每个子时隙可以用于向单独SMA导线输送功率。因此，一般来说，每个子时隙可以具有等于T/n的持续时间。如上面所提到的，每个子时隙可以是可调整的，使得一个子时隙的持续时间可以在特定时隙中大于T/n(以及一个或更多个子时隙的持续时间可以被调整以补偿这个增加)。子时隙的长度定义可输送到SMA致动器导线的最大功率，因为施加到特定导线的脉冲在子时隙内被输送。在每个子时隙期间施加的脉冲的长度可以小于或等于子时隙的长度。因此，增加子时隙的持续时间可以使更多的功率能够输送到SMA致动器导线，因为这可以使在子时隙期间施加的脉冲的持续时间能够被增加。本技术有利地使单独子时隙的持续时间能够在需要时被调整。

在本技术的第二实施方式中，提供了一种装置，该装置包括：用于移动该装置的部件的致动器，该致动器包括：静态部件；相对于静态部件能够移动的可移动部件；以及至少两个形状记忆合金(SMA)致动器导线，每个SMA致动器导线具有耦合到可移动部件的第一部分和耦合到静态部件的第二部分，其中SMA致动器导线的收缩驱动可移动部件的运动；以及控制器，该控制器耦合到致动器，用于产生具有固定脉冲宽度调制(PWM)频率的PWM控制信号以给至少两个SMA致动器导线提供功率，其中PWM控制信号通过控制器执行下列操作来在具有由PWM频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：将每个时隙划分成至少两个子时隙；产生第一PWM信号以向第一SMA致动器导线施加功率，第一PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；产生第二PWM信号以向第二SMA致动器导线施加功率，第二PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；以及施加第一PWM信号和第二PWM信号，使得在每个时隙中，第一PWM信号的脉冲在PWM循环的第一子时隙期间出现，以及第二PWM信号的脉冲在PWM循环的第二子时隙期间出现，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在子时隙中能够输送到SMA致动器导线的最大功率。

该装置可以是下列项中的任一个：智能手机、移动计算设备、膝上型计算机、平板计算设备、安全系统、游戏系统、增强现实系统、增强现实设备、可穿戴设备、无人机、潜水船、飞机(aircraft)、航天器、车辆和自主车辆。将理解的是，这是可能的设备的非详尽列表。

在本技术的第三实施方式中，提供了一种用于控制输送到致动器的功率的方法，该致动器包括：静态部件；相对于静态部件能够移动的可移动部件；以及至少两个形状记忆合金(SMA)致动器导线，每个SMA致动器导线具有耦合到可移动部件的第一部分和耦合到静态部件的第二部分，其中SMA致动器导线的收缩驱动可移动部件的运动，该方法包括：将每个时隙划分成至少两个子时隙；产生第一PWM信号以向第一SMA致动器导线施加功率，第一PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；产生第二PWM信号以向第二SMA致动器导线施加功率，第二PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；以及施加第一PWM信号和第二PWM信号，使得在每个时隙中，第一PWM信号的脉冲在PWM循环的第一子时隙期间出现，以及第二PWM信号的脉冲在PWM循环的第二子时隙期间出现，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在子时隙中能够输送到SMA致动器导线的最大功率；其中，PWM控制信号具有固定PWM频率，并被用于给至少两个SMA致动器导线提供功率，并且在具有由PWM频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加。

在实施例中，在每个时隙内，在第二子时隙期间出现的第二PWM信号的脉冲可以紧接着在第一子时隙结束之后开始。

在致动器包括第一组SMA致动器导线和第二组SMA致动器导线的实施例中，该方法还可以包括：基于在第一组中的导线的数量将第一子时隙划分到第一组子时隙，并且基于在第二组中的导线的数量将第二子时隙划分到第二组子时隙；产生PWM信号以向第一组SMA致动器导线和第二组SMA致动器导线中的每个SMA致动器导线施加功率，每个信号包括处于PWM频率的脉冲；在每个时隙中，在第一组子时隙期间为第一组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号以及在第二组子时隙期间为第二组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号，其中第一组子时隙和第二组子时隙中的每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在第一组子时隙和第二组子时隙内能够输送的最大功率。

该方法还可以包括：向电阻测量电路发送信号以确定在选定时隙期间SMA致动器导线的电阻。

该方法还可以包括：在向电阻测量电路发送信号之前，确定在选定时隙的子时隙期间待施加的PWM脉冲是否具有小于最小测量持续时间的脉冲持续时间；以及如果是，则延长PWM脉冲的脉冲持续时间以等于最小测量持续时间。

最小测量持续时间可以例如在从0.5μs至3.0μs的范围内。在特定实施例中，最小测量持续时间可以是例如1μs。

该方法还可以包括：在每个时隙内分配专用电阻测量子时隙，在专用电阻测量子时隙期间SMA致动器导线的电阻可以被确定。

当SMA致动器导线的电阻要被确定时，该方法可以包括：将脉冲添加到用于向SMA致动器导线施加功率的PWM信号，其中脉冲在选定时隙的专用电阻测量子时隙期间出现；以及向电阻测量电路发送信号以在选定时隙的专用电阻测量子时隙期间确定SMA致动器导线的电阻。

当不在时隙中确定SMA致动器导线的电阻时，该方法可以包括：将脉冲添加到用于向需要高功率的SMA致动器导线施加功率的PWM信号，其中脉冲在时隙的专用电阻测量子时隙期间出现。一般来说，特定SMA致动器导线的电阻以低于PWM频率的频率被测量。换句话说，SMA致动器导线的电阻不在每个时隙中被测量，但是可以每n个时隙被测量一次。在一些情况下，如果不在特定时隙中确定电阻，则专用电阻测量子时隙可以不被用于向一个或更多个SMA致动器导线输送额外的功率。也就是说，在特定时隙中，专用电阻测量子时隙可以不被用于功率输送或者电阻测量。

在本技术的第四实施方式中，提供了一种用于控制输送到致动器的功率的电路，该致动器包括：静态部件；相对于静态部件能够移动的可移动部件；以及至少两个形状记忆合金(SMA)致动器导线，每个SMA致动器导线具有耦合到可移动部件的第一部分和耦合到静态部件的第二部分，其中SMA致动器导线的收缩驱动可移动部件的运动，该电路包括：控制器，该控制器耦合到至少两个SMA致动器导线，用于产生具有固定脉冲宽度调制(PWM)频率的PWM控制信号以给至少两个SMA致动器导线提供给功率，其中PWM控制信号通过控制器执行下列操作来在具有由PWM频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：将每个时隙划分成至少两个子时隙；产生第一PWM信号以向第一SMA致动器导线施加功率，第一PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；产生第二PWM信号以向第二SMA致动器导线施加功率，第二PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；以及施加第一PWM信号和第二PWM信号，使得在每个时隙中，第一PWM信号的脉冲在PWM循环的第一子时隙期间出现，以及第二PWM信号的脉冲在PWM循环的第二子时隙期间出现，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在子时隙中能够输送到SMA致动器导线的最大功率。

该电路可以包括通信地耦合到控制器的至少两个开关，其中，每个SMA致动器经由该至少两个开关中的一个开关耦合到第一电压电源轨，并且其中控制器使用所产生的第一PWM信号和第二PWM信号来控制开关的操作。

该电路可以包括至少两个感测电阻器，其中每个SMA致动器经由该至少两个感测电阻器中的一个感测电阻器耦合到第二电压电源轨。在这种情况下，该电路还可以包括用于通过下列操作来确定选定致动器导线的电阻的电阻测量电路：测量在被提供为与选定SMA致动器导线串联布置的感测电阻器两端的电压和/或通过该感测电阻器的电流；使用该测量结果来推导出感测电阻器的电阻；以及使用该推导来确定选定SMA致动器导线的电阻。

可选地，电路可以包括至少一个电流源，其中每个SMA致动器导线耦合到至少一个电流源。在这种情况下，电路还可以包括被布置成控制至少一个电流源的电流输出的至少一个数模转换器。该电路可以包括用于通过下列操作来确定选定致动器导线的电阻的电阻测量电路：测量在选定致动器导线两端的电压和/或通过该选定致动器导线的电流；以及使用该测量结果来推导出选定SMA致动器导线的电阻。

优选特征在所附从属权利要求中被阐述。

在本技术的相关实施方式中，提供了承载处理器控制代码以实现本文描述的方法中的任一个方法的非暂时性数据载体。

如将由本领域中的技术人员认识到的，本技术可被体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本技术可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例、或组合软件和硬件方面的实施例的形式。

此外，本技术可采取体现在计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备、或者前述项的任何合适的组合。

可以用一种或更多种编程语言的任何组合(包括面向对象的编程语言和传统的过程编程语言)来编写用于执行本技术的操作的计算机程序代码。代码部件可以体现为过程、方法等，并且可以包括子部件，这些子部件可以采取在从本地指令集的直接机器指令到高级编译或解释语言结构的任何抽象级别处的指令或指令序列的形式。

本技术的实施例还提供了承载代码的非暂时性数据载体，所述代码当在处理器上被实现时使处理器执行本文描述的方法中的任一个方法。

本技术还提供了在例如通用计算机系统或数字信号处理器(DSP)上实现上述方法的处理器控制代码。本技术还提供了承载处理器控制代码的载体，以在运行时特别是在非暂时性数据载体上实现上述方法中的任一个方法。代码可以在诸如磁盘、微处理器、CD-ROM或DVD-ROM、编程存储器(例如非易失性存储器(例如闪存)或只读存储器(固件)的载体上或在诸如光或电信号载体的数据载体上被提供。实现本文所述的技术的实施例的代码(和/或数据)可以包括传统编程语言(解释或编译)(例如C)的源、对象或可执行代码、或者汇编代码、用于设置或控制ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)的代码、或者用于硬件描述语言(例如Verilog(RTM)或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将认识到的，这样的代码和/或数据可以分布在彼此通信的多个耦合的部件之间。本技术可以包括控制器，该控制器包括耦合到系统的一个或更多个部件的微处理器、工作存储器和程序存储器。

对本领域中的技术人员还将清楚的是，根据本技术的实施例的逻辑方法的全部或部分可以适当地体现在包括执行上述方法的步骤的逻辑元件的逻辑装置中，并且这样的逻辑元件可以包括在例如可编程逻辑阵列或专用集成电路中的部件，例如逻辑门。这种逻辑布置可以进一步体现在用于使用例如虚拟硬件描述符语言来在这种阵列或电路中临时或永久地建立逻辑结构的使能元件(enabling elements)中，虚拟硬件描述符语言可以使用固定或可传输的载体介质来被存储和传输。

在实施例中，本技术可以以数据载体的形式实现，数据载体在其上具有功能数据，所述功能数据包括功能计算机数据结构，以当被加载到计算机系统或网络中并从而在计算机系统或网络上被操作时使所述计算机系统能够执行上述方法的所有步骤。

现在将仅通过示例的方式参考附图描述本技术的实现方式，其中：

图1示出了在致动器中的形状记忆合金(SMA)致动器导线的布置的平面图；

图2示出了用于控制致动器的SMA致动器导线的方案的示例时序图；

图3示出了用于控制致动器的SMA致动器导线的改进的方案的时序图；

图4示出了用于最大化输送到导线的功率同时使电阻测量能够被进行的第一方案的时序图的一段；

图5示出了用于最大化输送到导线的功率同时使电阻测量能够被进行的第二方案的时序图的一段；

图6示出了用于最大化输送到导线的功率同时使电阻测量能够被进行的第三方案的时序图的一段；

图7示出了用于驱动SMA致动器导线的示例电路的示意图；

图8示出了用于使用受控电流来驱动SMA致动器导线的示例电路的示意图；

图9示出了用于驱动SMA致动器导线的示例步骤的流程图；

图10示出了使SMA致动器导线的电阻能够被测量的示例步骤的流程图；

图11A示出了用于驱动两组四个导线同时使电阻测量能够被进行的方案的时序图；以及

图11B示出了用于最大化输送到两组四个导线的功率同时使电阻测量能够被进行的方案的时序图。

概括地说，本技术的实施例提供了用于在需要时通过使用实现脉冲宽度调制(PWM)的单个控制器/控制电路来向SMA致动器导线输送更高功率的技术。一般，当PWM用于输送功率时，PWM频率可以是固定的，并且功率可以在每个PWM循环/周期期间被施加到每个SMA致动器导线。本技术提供了用于在不改变PWM循环/周期的持续时间的情况下向SMA致动器导线输送更高功率(即，增加单独PWM脉冲的长度)的方法。这可能是有利的，因为本技术可以在任何给定时间向单独SMA致动器导线输送更高功率而不使在链中的所有随后的PWM脉冲移相。本技术还提供了用于进行准确的电阻测量以确定由SMA致动器导线移动的可移动部件的位置的技术。

图1示出了在致动器10中的形状记忆合金(SMA)致动器导线的布置的平面图。致动器10可以被合并到包括在操作期间需要移动的至少一个部件的任何装置中。例如，致动器10可以被用于移动图像捕获设备的光学元件，但是这是非限制性示例。致动器10可以被合并到例如智能手机、移动计算设备、膝上型计算机、平板计算设备、安全系统、游戏系统、增强现实系统、增强现实设备、可穿戴设备、医疗设备、药物输送设备、无人机(空中的、水上的、水下的等)、车辆(例如汽车、飞机、宇宙飞船、潜水船等)和自主车辆。将理解的是，这是本致动器可以被合并到的示例设备的非详尽列表。在一些情况下，小型化可能是致动器的重要设计标准。

致动器10可以在使用中包括需要移动的部件2。部件2可以通过悬挂系统以允许部件2相对于支撑结构4在两个正交方向上移动的方式被支撑在支撑结构4上，每个方向垂直于主轴P。在操作中，部件2可以在被示为X和Y的两个正交方向上垂直于主轴P移动。

在实施例中，致动器10可以包括四个形状记忆合金(SMA)致动器导线11至14，每个形状记忆合金致动器导线连接到支撑结构4和被用于移动需要移动的部件2的可移动部件15。(将理解的是，这仅仅是SMA致动器的一个示例布置——本技术适用于具有至少两个SMA致动器导线的致动器)。SMA致动器导线11至14中的每一个保持拉紧，从而在垂直于主轴P的方向上在可移动平台15和支撑块16之间施加力。在操作中，SMA致动器导线11至14在垂直于主轴P的两个正交方向上相对于支撑块16移动部件2。SMA致动器导线11至14均垂直于主轴P延伸。在该致动器10中，SMA致动器导线11至14可以在公共平面中延伸，这在最小化致动器10沿着主轴P的尺寸(例如，致动器10的总高度或深度)方面可以是有利的。

不管SMA致动器导线11至14是垂直于主轴P还是在与垂直于主轴P的平面成小角度下倾斜，致动器10都可以被制造得非常紧凑，特别是在沿着主轴P的方向上非常紧凑。在一些实施例中，SMA致动器导线11至14可以非常细，通常直径为大约25μm，以确保快速加热和冷却。SMA致动器导线11至14的布置可以不增加致动器10的覆盖区，并且可以在沿着主轴P的方向上被制造得非常细，因为SMA致动器导线11至14实质上被铺设在垂直于主轴P的其中它们保持在操作中的平面中。于是，沿着主轴的高度可以取决于其他部件(例如压接构件17和18)的厚度以及取决于允许制造所必需的高度。在实践中，已经发现，SMA致动器导线11至14的致动器布置可以被制造到小于1mm的高度。在智能手机摄像机的示例中，SMA致动器导线11至14的尺寸通常将在SMA致动器导线11至14与垂直于主轴P的平面之间的角度限制到小于20度，并且更优选地小于10度。

SMA致动器导线11至14在一端处通过相应的压接构件17连接到可移动平台15，并且在另一端处通过压接构件18连接到支撑块16。压接构件17和18压接导线以机械地保持该导线(可选地通过使用粘合剂来加强)。压接构件17和18还向SMA致动器导线11至14提供电气连接。然而，可以可选地使用用于连接SMA致动器导线11至14的任何其他合适的装置。

SMA材料具有以下性质：在加热时它经历导致SMA材料收缩的固态相变。在对SMA致动器导线11至14中的一个加热时，其中的应力增加且该导线收缩。这引起部件2的运动。相反，在冷却SMA致动器导线11至14中的一个使得其中的应力减小时，该导线在来自SMA致动器导线11至14中的相对的SMA致动器导线的力的作用下膨胀。这允许部件2在相反的方向移动。

如图1所示，SMA致动器导线11至14如下具有围绕主轴P的布置。SMA致动器导线11至14中的每个沿着部件2的一侧布置。因此，SMA致动器导线11至14在围绕主轴P的不同的角位置处布置成环。因此，四个SMA致动器导线11至14由布置在主轴P的相对侧上的第一对SMA致动器导线11和13以及布置在主轴P的相对侧上的第二对SMA致动器导线12和14组成。第一对SMA致动器导线11和13能够选择性地驱动以在所述平面中的第一方向上相对于支撑结构4移动部件2，并且第二对SMA致动器导线12和14能够选择性地驱动以在所述平面中的横向于第一方向的第二方向上相对于支撑结构4移动部件2。在不同于平行于SMA致动器导线11至14的方向上的运动可以通过这些对的SMA致动器导线11至14的致动的组合来进行驱动以提供在横向方向上的运动的线性组合。观察这个运动的另一种方式是，在环中相邻于彼此的任一对SMA致动器导线11至14的同时收缩将驱动部件2在平分SMA致动器导线11至14中的那两个SMA致动器导线的方向上(在图1中对角地，如由箭头X和Y所标记的)的运动。

作为结果，SMA致动器导线11至14能够被选择性地驱动以相对于支撑结构4将部件2移动到在垂直于主轴P的两个正交方向上的运动的范围内的任何位置。运动的范围的大小取决于SMA致动器导线11至14在它们的正常操作参数内的几何形状和收缩范围。

通过选择性地改变SMA致动器导线11至14的温度来控制部件2相对于垂直于主轴P的支撑结构4的位置。这是通过使提供电阻加热的选择性驱动电流通过SMA致动器导线11至14来实现的。加热由驱动电流直接提供。冷却通过减小或停止驱动电流来提供，以允许部件2通过到它的周围环境的传导、对流(convection)和辐射来冷却。

图2示出了用于控制致动器的SMA致动器导线的方案的示例时序图200。在示例时序图200中，四个致动器导线由单个控制器/控制电路使用脉冲宽度调制(PWM)驱动(提供功率)，如由信号/脉冲202至208所示的。用于使用PWM来向多个SMA致动器导线施加功率的一种方法是具有固定PWM频率，并在每个PWM循环/周期中向一个导线施加功率。图2显示了多个PWM循环，其中每个循环具有持续时间T。为了清楚起见，图2示出了六个PWM循环。这种方法意味着施加到每个导线的功率与施加到其他导线中的任一个导线的功率无关。可能期望的是PWM脉冲在任何给定时间未被施加到多于一个SMA致动器导线，因为这可以最小化或减少电源或调节器需要输送的瞬时功率。

因此，图2示出了用于使用单个电源来给多个SMA致动器导线提供功率的一个方法。在每个循环T中，依次驱动一个SMA致动器导线。在这个所示的示例中，有四个SMA致动器导线，并且每个SMA致动器导线在周期T的单独的四分之一(即，T/4)期间被驱动。换句话说，周期T可以基于SMA致动器导线的数量被分成多个子周期或时隙，并且每个SMA致动器导线在这些时隙中的一个时隙期间被单独地驱动。因此，如图2所示，在第一循环T期间，信号202在第一T/4时隙期间被施加到第一SMA致动器导线，信号204在第二T/4时隙期间被施加到第二SMA致动器导线，信号206在第三T/4时隙期间被施加到第三SMA致动器导线，并且信号208在第四T/4时隙期间被施加到第四SMA致动器导线。一旦第一循环完成，下一个循环就开始，在下一个循环期间，信号202在第一T/4时隙期间被施加到第一个SMA致动器导线，等等。因此，如果例如功率脉冲每400μs(即，T＝400μs)被施加到每个导线一次，那么任何脉冲的最大脉冲长度将是100μs，因为四个导线中的每一个导线被分配100μs时隙，其可以在该100μs时隙期间被驱动。

这种PWM方案限制了可以被施加到任一个导线的最大功率，因为每个信号在特定持续时间(例如T/4)的时隙中被施加。因此，即使一个或更多个导线需要低功率，施加到另一个导线的功率也可以不增加，因为信号可以仅针对用于驱动该导线的时隙被施加。

当致动器包括相对的SMA致动器导线时，例如图1所示的致动器，当另一个相对的导线所需的功率增加时，一个导线所需的功率通常减少。本技术利用这个事实来使更高功率能够在PWM循环T期间输送到一个或更多个导线。特别是，本技术允许在特定的PWM循环T中的每个PWM脉冲的时隙持续时间被改变，使得输送到一个导线的最大功率可以增加(通常因为另一个导线需要更少的功率)。

在图2中，每个脉冲在时隙的一部分期间被输送，使得时隙的一部分不用于输送功率。这意味着每个PWM循环的一部分不被用于给导线提供功率，且因此可输送的最大功率被限制。

图3示出了用于控制致动器的SMA致动器导线的改进的方案的时序图300。为了清楚起见，图3示出了六个PWM循环。在这里，两个或更多个PWM脉冲可以在特定的PWM循环T期间被叠加，使得当一个PWM脉冲完成时，下一个PWM脉冲开始。如所示，在任何给定的PWM循环T中，信号302被施加到第一SMA致动器导线，信号304紧接着在信号302之后被施加到第二SMA致动器导线，信号306紧接着在信号304之后被施加到第三SMA致动器导线，并且信号308紧接着在信号306之后被施加到第四SMA致动器导线。图3示出了如果每导线的脉冲持续时间与图2中的相同则在每个PWM循环结束时的一部分如何未被使用。这实际上意味着任一个或更多个脉冲的持续时间可以增加，使得施加到导线的功率可以增加。例如，如果在特定的PWM循环T期间第一导线和第三导线被提供功率(或“接通”)而第二导线和第四导线未被提供功率或需要较少的功率(或“关断”)，则信号302和306的脉冲持续时间可以增加，以增加输送到第一导线和第三导线的功率。类似地，在下一个PWM循环T中，信号304和308的脉冲持续时间可以增加，以增加输送到第二导线和第四导线的功率。

因此，本技术可以提供一种致动器，giant致动器包括：静态部件；相对于静态部件能够移动的可移动部件；至少两个形状记忆合金(SMA)致动器导线，每个SMA致动器导线具有耦合到可移动部件的第一部分和耦合到静态部件的第二部分，其中SMA致动器导线的收缩驱动可移动部件的运动；以及控制器，该控制器耦合到至少两个SMA致动器导线，用于产生具有固定脉冲宽度调制(PWM)频率的PWM控制信号以给至少两个SMA致动器导线提供功率，其中PWM控制信号通过控制器执行下列操作来在具有由PWM频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：将每个时隙分成至少两个子时隙；产生第一PWM信号以向第一SMA致动器导线施加功率，第一PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；产生第二PWM信号以向第二SMA致动器导线施加功率，第二PWM信号包括处于PWM频率的脉冲；以及施加第一PWM信号和第二PWM信号，使得在每个时隙中，第一PWM信号的脉冲在PWM循环的第一子时隙期间出现，以及第二PWM信号的脉冲在PWM循环的第二子时隙期间出现，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在子时隙中能够输送到SMA致动器导线的最大功率。

每个时隙可以具有持续时间或长度T，并且时隙T可以被分成多个子时隙。子时隙的数量可以至少等于SMA导线的数量n，因为每个子时隙可以用于向单独SMA导线输送功率。因此，一般来说，每个子时隙可以具有等于T/n的持续时间。每个子时隙可以是可调整的，使得一个子时隙的持续时间可以在特定时隙中大于T/n(以及一个或更多个子时隙的持续时间可以被调整以补偿这个增加)。子时隙的长度定义能够输送到SMA致动器导线的最大功率，因为施加到特定导线的脉冲是在子时隙内被输送的。在每个子时隙期间施加的脉冲的长度可以小于或等于子时隙的长度。因此，增加子时隙的持续时间可以使更多的功率能够输送到SMA致动器导线，因为这可以使在子时隙期间施加的脉冲的持续时间能够增加。本技术有利地使单独子时隙的持续时间能够在需要时被调整。

在一些实施例中，在第二子时隙期间出现的第二PWM信号的脉冲可以紧接着在第一子时隙结束之后开始，使得信号被“叠加(stacked)”。这在例如图3和图5中被示出。然而，在一些实施例中，在时隙内的一个或更多个脉冲可以不被叠加(即，在脉冲之间没有任何间隙的情况下可以不被施加)。这在例如图4和图6中被示出。无论脉冲是否被叠加，在时隙中的每个子时隙的持续时间都是可调整的，以改变能够输送到SMA致动器导线的最大功率。

当使用SMA致动器来控制可移动部件的位置时，测量(或确定)每个SMA致动器导线的长度以便确定/推断可移动部件的位置可能是有用的。可以通过测量每个SMA致动器导线的电阻来确定长度，因为电阻与长度成比例。可能需要知道每个SMA致动器导线的电阻，以便确定施加到导线的功率的精确数量，以改变可移动部件的位置。

用于确定可移动部件的位置的一种实施方式是使电阻测量夹在驱动信号之间。当驱动SMA致动器导线时，可以测量每个SMA致动器导线的电阻。因此，当特定SMA致动器导线被提供功率/驱动时，它的电阻可能需要在PWM循环的时隙期间被测量。每当SMA致动器导线被驱动时测量电阻可能不是必要的。电阻可以以比PWM频率慢的速率被测量。例如，电阻测量可以在每n个脉冲(或循环)中被进行1次，其中n可以在8到64的范围内——将理解的是，该范围是说明性的而非限制性的。在实施例中，当驱动导线时，可以通过对在串联感测电阻器两端的电压采样来测量SMA致动器导线的电阻(见图7)。在实施例中，当受控电流用于驱动导线时，SMA致动器导线的电阻可以直接被测量(见图8)。

然而，为了进行准确的电阻测量，可能需要最小脉冲宽度(持续时间)，以便允许有放大器(例如运算放大器)的任何设置时间(settling times)和/或解释任何模数转换器(ADC)的采集时间。因此，这可能需要用于驱动SMA致动器导线的功率输送PWM脉冲被“拉伸”，即脉冲的持续时间被增加，使得脉冲持续时间足够长以使电阻测量能够被进行。改变脉冲的持续时间可能有不合乎需要的连锁效应，因为如果一个导线的一个脉冲变得更长，在链中的所有随后的脉冲将移相。这可能以成音频频率将相当大的能量添加到导线驱动信号。也就是说，通常以2.5kHz、即人耳最敏感的频率测量电阻。因此，增加一个脉冲持续时间的效应可能增加致动器的可听噪声。此外，如果PWM使用软件控制的，则调整所有后续脉冲的上升沿和下降沿可能在计算上是昂贵的。

因此，本技术的致动器可以包括用于确定至少两个SMA致动器导线的电阻的电阻测量电路。

本技术提供了用于进行电阻测量而不引起相移的多种方法。下文参照图4、5和6较详细地描述了这些方法。这些方法涉及利用每个PWM循环的未使用部分(见图3)以增加施加到一个或更多个SMA致动器导线的脉冲的长度，使得电阻测量可以被进行而不使所有后续脉冲的相位移动。因为每个SMA致动器导线可能需要在每个PWM循环期间被提供功率，将在一个循环内的任一个或更多个脉冲的持续时间增加无限的数量也许是可能的，因为这可以阻止功率输送到其他导线。

图4示出了用于最大化输送到导线的功率同时使电阻测量能够被进行的第一方案的时序图的一段。在该方案中，在一个PWM循环T期间将被提供功率的每个导线被分配一个最小时隙宽度，并且脉冲本身被叠加，使得当一个PWM脉冲完成时，下一个PWM脉冲开始。施加到特定导线的脉冲不需要持续最小时隙宽度的整个持续时间。如图4所示，信号402被施加到第一SMA致动器导线，信号404紧接着在信号402之后被施加到第二SMA致动器导线，信号406紧接着在信号404之后被施加到第三SMA致动器导线，以及信号408在信号406之后被施加到第四SMA致动器导线。(在所示的示例中，在信号406和信号408之间存在短间隙，在该短间隙期间，第三SMA致动器导线和第四SMA致动器导线都不被驱动)。每个信号402-408被分配一个最小时隙宽度，在该最小时隙宽度期间，可以能够向相对应的致动器导线施加驱动脉冲。最小时隙宽度可以是PWM循环持续时间T的一小部分，例如对于四导线致动器等于或小于T/4。最小时隙宽度可以至少等于进行电阻测量所需的时间的长度。以这种方式，如果脉冲持续时间不足够长到使可靠或准确的电阻测量能够被测量，那么脉冲持续时间可以被延长到至少等于最小时隙宽度。通过向每个致动器导线定义最小时隙宽度，任何单独的致动器导线被提供功率持续这样的一段长时间以至于在特定的PWM循环期间其他导线不被提供功率可能是不可能的。例如，任何未使用的时间都可以被重新分配到需要更多功率的其他导线。

在图4中，信号402和404分别施加到第一SMA致动器导线和第二SMA致动器导线。第三SMA致动器导线在所示的PWM循环期间在低功率模式中，使得施加到导线的脉冲很短。如所示，信号406的脉冲的持续时间短于最小时隙宽度。如果在该PWM循环期间第三致动器导线的电阻测量被进行，则最小时隙宽度使信号406的脉冲的持续时间能够被延长或拉伸到使更准确的电阻测量能够被进行的长度/持续时间。

图4所示的方案可能是有用的，因为电阻测量脉冲可以可插入到信号中而不干扰或移动后续脉冲的相位。该方案可能也是有用的，因为只有当导线在低功率模式中(即，低功率被施加到导线)时脉冲拉伸才是需要的。因此，由于不拉伸脉冲持续时间而造成的功率输送的任何潜在浪费可能都不是问题，因为导线无论如何都处在低功率模式中。因此，最小时隙宽度可以被定义为进行电阻测量所需的最小持续时间，其也最小化了功率输送的潜在浪费。

因此在实施例中，电阻测量电路可以在PWM脉冲被施加到SMA致动器导线的子时隙期间进行电阻测量。当PWM脉冲的脉冲持续时间大于或等于最小测量持续时间时，电阻测量电路可以进行电阻测量。最小测量持续时间可以在0.5μs至3.0μs的范围内。在特定实施例中，最小测量持续时间可以是1.0μs。

控制器可以向电阻测量电路发送信号以在选定时隙期间确定SMA致动器导线的电阻。在向电阻测量电路发送信号之前，控制器可以确定在选定时隙的子时隙期间待施加的PWM脉冲是否具有小于最小测量持续时间的脉冲持续时间，并且如果脉冲持续时间小于最小测量持续时间，则可以将在子时隙中的PWM脉冲的脉冲持续时间拉伸到至少等于最小测量持续时间。

图5示出了用于最大化输送到导线的功率同时使电阻测量能够被进行的第二方案的时序图的一段。在该方案中，每个PWM循环T包括可用于进行电阻测量的预定义部分或时隙512。也就是说，每个PWM循环包括用于进行电阻测量的专用时隙512。预定义电阻测量时隙512可以在每个PWM循环的开始处(如图5所示)、在每个PWM循环的末尾处或其他情况。预定义电阻测量时隙512的持续时间可以至少等于进行电阻测量所需的最小持续时间。预定义电阻测量时隙512的持续时间可以被优化为足够长到允许电阻测量被进行而不显著减少可以在PWM循环期间被提供到致动器导线的最大功率。每个PWM循环的剩余部分可以在每个致动器导线之间均等地或以其他方式被划分。为了进行电阻测量，待分析的导线在用于进行电阻测量的专用时隙512的一些或全部期间被提供功率/驱动，并且当导线被提供功率时，导线的电阻(直接地或间接地)被测量。导线可以在同一循环期间再次被提供功率。

在图5中，在所示的PWM循环期间，四个导线中的每一个被提供功率/驱动。施加到每个导线的驱动脉冲被叠加，使得当一个PWM脉冲完成时，下一个PWM脉冲开始。如图5所示，信号502被施加到第一SMA致动器导线，信号504紧接着在信号502之后被施加到第二SMA致动器导线，信号506紧接着在信号504之后被施加到第三SMA致动器导线，以及信号508紧接着在信号506之后被施加到第四SMA致动器导线。在实施例中，每个信号502-508可以被分配该信号可以被施加的最小时隙宽度(如上面关于图4所述)。可选地，信号502-508可以具有任何长度(相等的或不相等的)，并且可以被布置成使得信号在PWM循环内适合。信号502-508可以被布置成使得它们不重叠。在该方案中，在每个PWM循环开始时提供用于电阻测量的专用时隙512。在所示的示例中，第三SMA致动器导线在低功率状态中，即，未被驱动很长时间。从而，施加到第三SMA致动器导线的信号506的驱动脉冲很短，并且具有不足的持续时间来进行准确的电阻测量。在这种情况下，如果第三SMA致动器导线的电阻在该PWM循环期间将被测量，则电阻替代地在专用时隙512期间被测量。施加到第三导线的脉冲的持续时间可以有效地被拉伸(按照图4)以进行电阻测量，不同之处在于一些脉冲在专用时隙512期间出现以及一些脉冲在PWM循环的剩余部分期间出现。

在所示的示例中，不需要第三SMA致动器导线的电阻测量。(如上面所提到的，这可能是因为电阻可以以比PWM频率低的速率被测量。因此，电阻测量可以不是每当低功率条件出现时被进行，而是可以每n次或n个循环出现一次。)因此，专用时隙512没有被浪费，且可以替代地用于给需要更多功率的任何导线提供功率。因此，如所示，专用时隙512的一部分用于驱动第二致动器导线，因为信号504包括在专用时隙512期间出现的附加脉冲510。

图5所示的方案可以是有用的，因为电阻测量的时序在每个PWM循环中是固定的。这可以帮助移除电阻测量准确度与输送到导线的功率的任何关系，因为待测量的导线可以在专用时隙512期间被特别地提供功率。此外，当电阻未被测量时，专用时隙512可以被重新分配以向一个或更多个导线输送功率。

在实施例中，控制器可以在每个时隙内分配专用电阻测量子时隙，在该专用电阻测量子时隙期间SMA致动器导线的电阻可以被确定。

专用电阻测量子时隙可以具有大于或等于上面提到的最小测量持续时间的持续时间。

可以在每个时隙的开始处提供专用电阻测量子时隙。可选地，可以在每个时隙的末尾处提供专用电阻测量子时隙。对于所有的PWM循环，专用电阻测量子时隙可以处于相同放置(即，在每个时隙的末尾或开始处)。

当SMA致动器导线的电阻将被确定时，控制器可以将脉冲添加到用于向SMA致动器导线施加功率的PWM信号，其中脉冲在选定时隙的专用电阻测量子时隙期间出现；并且向电阻测量电路发送信号以在选定时隙的专用电阻测量子时隙期间确定SMA致动器导线的电阻。

当SMA致动器导线的电阻未在一个时隙中被确定时，控制器可以将脉冲添加到用于向需要高功率的SMA致动器导线施加功率的PWM信号，其中脉冲在该时隙的专用电阻测量子时隙期间出现。

图6示出了用于最大化输送到导线的功率同时使电阻测量能够被进行的第三方案的时序图的一部分。在该方案中，每个PWM循环T被分成两半，并且数组导线可以在每一半内被驱动。

例如，在致动器包括四个SMA致动器导线的情况下，导线对可以在所分裂的PWM循环的每一半内被驱动。在每一对内，导线可以在每个循环中被驱动或被提供相同量的功率，或者可以是“相对的导线”，使得当一对中的一个导线在高功率模式中时，该对中的另一个导线在低功率模式中。因此，每个PWM循环的每一半可用于驱动一对导线。在PWM循环的每一半内且实际上在整个PWM循环内，脉冲被叠加，使得当一个PWM脉冲完成时，下一个PWM脉冲开始。如图6所示，在PWM循环的第一半期间，信号602被施加到第一SMA致动器导线，并且信号604在信号602之后被施加到第二SMA致动器导线，其中第一SMA致动器导线和第二SMA致动器导线可以是一对导线(例如，一对相对的导线)。如虚线圆610所示，在信号602和信号604之间可以存在小间隙，使得功率在整个时隙期间不被连续地施加。然而，间隙可以在信号604之后被提供，使得信号602和604被叠加，但是在信号606开始之前存在间隙。如箭头所指示，信号602和604的脉冲的持续时间可以在所分裂/划分的PWM周期的范围内是可调整的。

类似地，在PWM循环的第二半期间，信号606紧接着在信号604之后被施加到第三SMA致动器导线，以及信号608在信号606之后被施加到第四SMA致动器导线，其中第三SMA致动器导线和第四SMA致动器导线可以是一对导线(例如一对相对的导线)。如虚线圆610所示，在信号606和信号608之间可以存在小间隙，使得功率在整个时隙期间不被连续地施加。然而，可以在信号606开始之前或在信号608结束之后提供间隙。因此，在实施例中，信号606和608可以被叠加，和/或信号604和606可以不被叠加。如箭头所指示，信号606和608的脉冲的持续时间可以在所分裂/划分的PWM周期的界限内是可调整的。因此，例如，如果第三SMA致动器导线将在低功率模式中以及第四SMA致动器导线将在高功率模式中，则信号606的脉冲的持续时间可以减小以及信号608的脉冲的持续时间可以增加。如图6所示，这意味着施加到第四SMA致动器导线的信号608的脉冲的持续时间可以长于T/4(即占空比可以大于25％)。

在另一个示例中，致动器可以包括八个SMA致动器导线，并且一组四个导线可以在所分裂的PWM循环的每一半内被驱动。例如，四个导线的每个拉紧组可以在给定的PWM循环中接收相同的功率，且因此一个拉紧组可以在PWM循环的一半期间被驱动，而另一个拉紧组可以在PWM循环的另一半期间被驱动。在PWM循环的每一半内且实际上在整个PWM循环内，脉冲被叠加，使得当一个PWM脉冲完成时，下一个PWM脉冲开始。此外，在PWM循环的每一半内，在每一半中的脉冲的持续时间可以在所分裂/划分的PWM周期的界限内是可调整的。因此，在8导线致动器中，施加到SMA致动器导线的脉冲的持续时间可以在有下面的限制的情况下长于T/8(即占空比可以大于12.5％)：每个拉紧组中的所有四个导线必须在PWM循环的它们的一半内被驱动。

将理解的是，PWM循环不需要均等地被划分/分裂。PWM循环可以以不均等的方式分成两个部分，使得较多的功率可以施加到特定的导线组。如果导线被硬驱动，例如如果致动器位置需要快速改变，这可以是有用的。

图11A示出了用于驱动两组四个导线同时电阻测量能够被进行的方案的示例时序图。在该示例中，每组四个导线被考虑为一个拉紧组。每个拉紧组可能需要相同的功率，使得在用于驱动一个拉紧组的四个PWM子时隙期间施加的功率的总和等于在用于驱动另一个拉紧组的四个PWM子时隙期间施加的功率的总和。将理解的是，该技术可以应用于具有任何尺寸的拉紧组，例如拉紧组均包括一个导线，拉紧组均包括两个导线，等等。图11A示出了如何为均具有四个导线的两个拉紧组实现叠加的PWM。第一拉紧组包含导线GN0至GN3，以及第二拉紧组包含导线GN4至GN7。在该例中，在两个拉紧组之间的时序关系可以是任意的，即来自每个拉紧组的导线可以同时被驱动。这可以在图11A中被看到，因为第一拉紧组的导线GN0与第二拉紧组的导线GN4(以及导线GN5)同时被驱动。

然而，因为来自每个拉紧组的导线可以同时被驱动，当任一拉紧组都没有接收功率时在每个PWM循环中分配一段时间可能是必要的，使得电阻测量可以被进行。因此，在具有如所示的持续时间T的每个PWM循环内，提供用于进行电阻测量的专用时隙Tmeas。预定义电阻测量时隙Tmeas可以在每个PWM循环的开始处(如图11A所示)、在每个PWM循环的末尾处或其他情况。预定义电阻测量时隙Tmeas的持续时间可以至少等于进行电阻测量所需的最小持续时间。预定义电阻测量时隙Tmeas的持续时间可以被优化为足够长到允许电阻测量被进行，而不显著减小可以在PWM循环期间提供到致动器导线的最大功率。如早些时候所述的，为了进行电阻测量，待分析的导线在专用时隙Tmeas的一部分或全部专用时隙Tmeas期间被提供功率/驱动，并且当导线被提供功率时，导线的电阻(直接地或间接地)被测量。导线可以在同一循环期间再次被提供功率。在一个导线的电阻被测量时没有功率被输送到其他导线对于电阻测量的精确性是重要的。

当PWM脉冲被叠加(使得PWM脉冲在前一个PWM脉冲关断时开启)时，可能产生PWM脉冲的非均匀时间分配。然而，如上面所解释的，这可以允许可用时间被用于到导线的最佳功率输送。图11B示出了用于最大化输送到两组四个导线的功率同时使电阻测量能够被进行的方案的时序图。对于特定的致动器应用(例如在相机中的自动聚焦)，在每个拉紧组中的两个导线可能需要接收最大功率，而在同一拉紧组中的两个导线可能需要接收非常低的功率。这在图11B中被示出——在第一拉紧组中，GN0和GN3(其可以是相对的导线或相邻的导线)接收尽可能多的功率，而导线GN1和GN2接收非常少的功率。类似地，在第二拉紧组中，导线GN4和导线GN5接收尽可能多的功率，而导线GN6和GN7接收非常少的功率。上述技术调整PWM循环的每个子时隙的持续时间以使所需的功率能够输送到导线GN0和GN3以及导线GN4和GN5。将理解的是，在每个PWM循环内，虽然八个导线可以被驱动，但是拉紧组单独地/独立于彼此被驱动。因此，对于每个拉紧组，每个PWM循环可以以不同的方式分成子时隙。这可以在图11A和图11B中被看到——施加到每个拉紧组的脉冲可以在PWM循环内相对于彼此不同。

因此，在致动器包括第一组和第二组SMA致动器导线的实施例中，控制器可以：基于在第一组中的导线的数量将第一子时隙分成第一组子时隙，并且基于在第二组中的导线的数量将第二子时隙分成第二组子时隙；产生PWM信号以向第一组SMA致动器导线和第二组SMA致动器导线中的每个SMA致动器导线施加功率，每个信号包括处于PWM频率的脉冲；以及在每个时隙中在第一组子时隙期间为第一组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号以及在第二组子时隙期间为第二组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号，其中第一组子时隙和第二组子时隙中的每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在第一组子时隙和第二组子时隙内能够输送的最大功率。

可选地，在致动器包括第一SMA致动器导线组和第二组SMA致动器导线的情况下，对于第一组，控制器可以：基于在第一组中的导线的数量将每个时隙分成第一组子时隙；产生PWM信号以向第一组SMA致动器导线中的每个SMA致动器导线施加功率，每个信号包括处于PWM频率的脉冲；以及在每个时隙中在第一组子时隙期间为第一组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号，其中第一组子时隙中的每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在第一组子时隙内能够输送的最大功率。对于第二组，控制器可以：基于在第二组中的导线的数量将每个时隙分成第二组子时隙；产生PWM信号以向第二组SMA致动器导线中的每个SMA致动器导线施加功率，每个信号包括处于PWM频率的脉冲；以及在每个时隙中在第二组子时隙期间为第二组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号，其中第二组子时隙中的每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在第二组子时隙内能够输送的最大功率。

如上面关于图11A和图11B所提到的，控制器可以在每个时隙中与为第二组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号同时为第一组SMA致动器导线施加所产生的PWM信号。也就是说，每个时隙对于每组SMA致动器导线独立地被划分成子时隙，并且在第一组中的导线在它们的子时隙中与在第二组中的导线被驱动/提供功率同时被驱动/提供功率。对于每组SMA致动器导线，可以以不同的方式划分时隙(或者可以调整每组的子时隙)。也就是说，第一组的第一子时隙可以具有与第二组的第一子时隙相比不同的持续时间和结束时间，第一组的第二子时隙可以具有与第二组的第二子时隙相比不同的持续时间、开始时间和结束时间，等等。这在图11A和图11B中被示出。因此，为第一组SMA致动器导线产生的PWM脉冲可以不同于为第二组SMA致动器导线产生的PWM脉冲。

在实施例中，第一集合/组SMA致动器导线可以包括两个导线，以及第二集合/组SMA致动器导线可以包括两个导线。在第一集合/组SMA致动器导线和第二集合/组SMA致动器导线中的每个集合/组中的两个导线可以是相对的导线。在实施例中，第一集合/组SMA致动器导线可以包括四个导线，以及第二集合/组SMA致动器导线可以包括四个导线。

图7示出了用于根据本文描述的任何驱动方案来驱动SMA致动器导线的示例电路700的示意图。在这个布置中，致动器的每个SMA致动器导线702耦合在电路700的正电源轨Vm和负电源轨GND之间。为了简单起见，在这里仅示出了单个导线702，但是将理解的是，致动器可以包括任何数量的SMA致动器导线，每个导线可以耦合在正电源轨和负电源轨之间。在这个布置中，每个SMA致动器导线702可以经由感测电阻器706耦合到正电源轨，并且经由开关704耦合到负电源轨。在感测电阻器706两端的电压可以被测量，并被用于计算瞬时电流并因而计算SMA致动器导线702本身的电阻。因此，放大器708(例如运算放大器)可以被布置成放大在感测电阻器706两端的电压，并且因而得到的放大信号可以被提供到模数转换器(ADC)710。输入偏移电压可以由数模转换器(DAC)712提供到放大器708。当SMA致动器导线702将被驱动时，控制器(未示出)可以控制开关704的操作。开关704可以由任何合适的开关设备(例如FET(场效应晶体管)，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))实现。控制器(或其他)可以在每个PWM循环期间输出控制信号以操作开关704，以便将SMA致动器导线702连接到电源，并使电流能够流经SMA致动器导线702和感测电阻器706。控制信号可以基于本文描述的PWM方案之一。当电流流动时，可以测量感测电阻器706的电阻。该测量可以用作用于测量SMA致动器导线702本身的电阻的代理。

图8示出了用于使用受控电流并根据本文所述的任何驱动方案来驱动SMA致动器导线的示例电路800的示意图。在这个布置中，致动器的每个SMA致动器导线802耦合在电路800的正电源轨Vm和负电源轨GND之间。为了简单起见，在这里仅示出了单个导线802，但是将理解的是，致动器可以包括任何数量的SMA致动器导线，每个SMA致动器导线可以耦合在正电源轨和负电源轨之间。在这个布置中，每个SMA致动器导线802可以耦合到可以供应具有预定电流值的电流的电流源808。电流源808可以由具有适当地高的输出阻抗的任何传统类型的电流源实现。输出具有预定值的电流的电流源808的使用可以允许在SMA致动器导线802的两端的电压Vw被确定以及SMA致动器导线802的电阻被测量。数模转换器806可用于控制电流源808的电流输出或值。

放大器810(例如运算放大器)可以被布置成放大在SMA致动器导线802两端的电压Vw，并且所得到的放大信号可以被提供到模数转换器(ADC)812。输入偏移电压可以由数模转换器(DAC)814提供到放大器810。当SMA致动器导线802将被驱动时，控制器(未示出)可以控制开关804的操作。开关804可以由任何合适的开关设备(例如FET(场效应晶体管)，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))实现。控制器(或其他)可以在每个PWM循环期间输出控制信号以操作开关804，以便将SMA致动器导线802连接到电源，并使电流能够流经SMA致动器导线802。控制信号可以基于本文描述的PWM方案之一。当电流流动时，可以测量SMA致动器导线802的电阻。

因此，在实施例中，电阻测量电路可以通过下列操作来确定选定致动器导线的电阻：测量在选定致动器导线两端的电压和/或通过选定致动器导线的电流；以及使用该测量结果来推导出选定SMA致动器导线的电阻。选定致动器导线是致动器的至少两个SMA致动器导线中的一个SMA致动器导线。

可选地，电阻测量电路可以通过下列操作来确定选定致动器导线的电阻：测量在被提供为与选定SMA致动器导线串联布置的感测电阻器两端的电压和/或通过该感测电阻器的电流；使用该测量结果来推导出感测电阻器的电阻；以及使用该推导来确定选定SMA致动器导线的电阻。选定致动器导线是致动器的至少两个SMA致动器导线中的一个SMA致动器导线。

一般来说，电阻测量电路可以以低于PWM频率的频率进行电阻测量。电阻测量频率可以在1.5kHz至5.0kHz的范围内。在特定实施例中，电阻测量频率可以是2.5kHz。

在实施例中，本文描述的致动器的控制器可以包括控制电路，即可以用硬件实现。可选地，控制器可以包括处理器或微处理器，即可以使用硬件和软件的组合来实现。

图9示出了用于驱动致动器的SMA致动器导线的示例步骤的流程图。如上所述，致动器包括静态部件；相对于静态部件能够移动的可移动部件；以及至少两个形状记忆合金(SMA)致动器导线，每个SMA致动器导线具有耦合到可移动部件的第一部分和耦合到静态部件的第二部分，其中SMA致动器导线的收缩驱动可移动部件的运动。该方法包括：产生具有固定脉冲宽度调制(PWM)频率的叠加式PWM控制信号以给至少两个SMA致动器导线提供功率，其中PWM控制信号在一系列时隙中被施加。该方法通过产生第一PWM信号以向第一SMA致动器导线施加功率(步骤S900)来开始，第一PWM信号包括处于固定PWM频率的脉冲。在步骤S902，该方法包括产生第二PWM信号以向第二SMA致动器导线施加功率，第二PWM信号包括处于PWM频率的脉冲。在步骤S904，该方法包括叠加第一PWM信号和第二PWM信号。信号可以被叠加，使得在每个时隙中，第一PWM信号的脉冲在PWM循环的第一子时隙期间出现，以及第二PWM信号的脉冲在PWM循环的第二子时隙期间出现，并且第二PWM信号的脉冲紧接在第一PWM信号的脉冲结束之后开始。

图10示出了用于使SMA致动器导线的电阻能够被测量的示例步骤的流程图。该方法通过确定PWM周期或循环的固定持续时间(步骤S1000)以及然后将每个PWM循环分成时隙(步骤S1002)来开始。时隙的数量可以大于或等于SMA致动器导线的数量。例如，在实施例中，如果有n个SMA致动器导线，则每个PWM循环可以被分成n个时隙，在这n个时隙期间每个导线可以被驱动。可选地，例如，如果需要专用时隙来进行电阻测量(如上面参考图5所述)，则每个PWM循环可以被分成多于n个时隙。时隙可以具有相等的长度(例如，如图3所示)或可以是不相等的(例如，如图4和图5所示)。对于每个SMA致动器导线，基于例如SMA致动器导线在每个PWM循环期间是否在低功率状态或高功率状态中来为每个PWM循环产生或确定脉冲(步骤S1004)。

对于每个循环，该方法可以包括确定是否将在特定的PWM循环期间为特定的SMA致动器导线进行电阻测量(步骤S1006)。如果没有电阻测量将在特定的PWM循环期间被进行，该方法可以继续进行以为每个SMA致动器导线产生控制信号(步骤S1012)。如早些时候所述的，每个导线的控制信号可以包括在每个PWM循环的所分配的时隙期间施加脉冲以给SMA致动器导线提供功率的指令。每个控制信号的脉冲长度可以小于或等于分配到导线的时隙的长度。

如果将在特定的PWM循环期间为特定的SMA致动器导线进行电阻测量，则该方法可以包括确定在该PWM循环中为该导线产生的脉冲的长度是否足够长到进行准确的电阻测量(步骤S1006)。该方法可以包括例如将待进行的电阻测量的最小持续时间(其可以是预定存储值)与为SMA致动器导线产生的脉冲的长度进行比较。如果该确定指示脉冲持续时间足够长，则该方法继续行到步骤S1012。如果该确定指示脉冲持续时间不够长，则该方法可以包括调整脉冲的长度(步骤S1010)。例如，可以通过在时隙(在该时隙期间，脉冲被施加)内拉伸脉冲(按照图4)或者通过将脉冲“拉伸”到用于电阻测量的专用时隙内(按照图5)来增加脉冲长度。一旦脉冲长度被调整，每个导线的控制信号就可以被产生(步骤S1012)，为应用做准备。

本领域技术人员将认识到，虽然前文已经描述了被认为是最佳模式的内容和在适当的情况下的执行本技术的其他模式，但是本技术不应该局限于在优选实施例的本描述中公开的特定配置和方法。本领域中的技术人员将认识到，本技术具有宽范围的应用，以及实施例可以采用宽范围的修改而不偏离如在所附权利要求中所定义的任何创造性概念。

Claims (27)

1.一种致动器，包括：

静态部件；

可移动部件，所述可移动部件相对于所述静态部件是能够移动的；

至少两个形状记忆合金致动器导线，每个形状记忆合金致动器导线具有耦合到所述可移动部件的第一部分和耦合到所述静态部件的第二部分，其中所述形状记忆合金致动器导线的收缩驱动所述可移动部件的运动；以及

控制器，所述控制器耦合到所述至少两个形状记忆合金致动器导线，以用于产生具有固定脉冲宽度调制频率的脉冲宽度调制控制信号以给所述至少两个形状记忆合金致动器导线提供功率，其中所述脉冲宽度调制控制信号通过所述控制器执行下列操作来在具有由所述脉冲宽度调制频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：

将每个时隙划分成至少两个子时隙；

产生第一脉冲宽度调制信号以向第一形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第一脉冲宽度调制信号包括处于脉冲宽度调制频率的脉冲；

产生第二脉冲宽度调制信号以向第二形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第二脉冲宽度调制信号包括处于所述脉冲宽度调制频率的脉冲；以及

施加所述第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号，使得在每个时隙中，所述第一脉冲宽度调制信号的脉冲在脉冲宽度调制循环的第一子时隙期间出现，以及所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲在所述脉冲宽度调制循环的第二子时隙期间出现，其中所述第一脉冲宽度调制信号或所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲的持续时间小于相应的第一子时隙或第二子时隙的持续时间，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在所述子时隙中能够输送到所述形状记忆合金致动器导线的最大功率。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，在每个时隙内，在所述第二子时隙期间出现的所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲紧接在所述第一子时隙结束之后开始。

3.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器包括第一组形状记忆合金致动器导线和第二组形状记忆合金致动器导线，以及其中，所述控制器：

基于在所述第一组中的导线的数量将所述第一子时隙划分到第一组子时隙，并且基于在所述第二组中的导线的数量将所述第二子时隙划分到第二组子时隙；

产生脉冲宽度调制信号以向所述第一组形状记忆合金致动器导线和第二组形状记忆合金致动器导线中的每个形状记忆合金致动器导线施加功率，每个信号包括处于所述脉冲宽度调制频率的脉冲；以及

在每个时隙中在所述第一组子时隙期间为所述第一组形状记忆合金致动器导线施加所产生的脉冲宽度调制信号以及在所述第二组子时隙期间为所述第二组形状记忆合金致动器导线施加所产生的脉冲宽度调制信号，其中所述第一组子时隙和第二组子时隙中的每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在所述第一组子时隙和第二组子时隙内能够输送的最大功率。

4.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述控制器在每个时隙中与为所述第二组形状记忆合金致动器导线施加所产生的脉冲宽度调制信号同时地为所述第一组形状记忆合金致动器导线施加所产生的脉冲宽度调制信号。

5.根据权利要求3或4所述的致动器，其中，为所述第一组形状记忆合金致动器导线产生的所述脉冲宽度调制信号不同于为所述第二组形状记忆合金致动器导线产生的所述脉冲宽度调制信号。

6.根据权利要求3或4所述的致动器，其中，所述第一组形状记忆合金致动器导线包括两个导线，以及所述第二组形状记忆合金致动器导线包括两个导线。

7.根据权利要求6所述的致动器，其中，在所述第一组形状记忆合金致动器导线和第二组形状记忆合金致动器导线中的每一组中的两个导线是相对的导线。

8.根据权利要求3或4所述的致动器，其中，所述第一组形状记忆合金致动器导线包括四个导线，以及所述第二组形状记忆合金致动器导线包括四个导线。

9.根据权利要求1到4中的任一项所述的致动器，还包括：

用于确定所述至少两个形状记忆合金致动器导线的电阻的电阻测量电路。

10.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述电阻测量电路在脉冲宽度调制脉冲被施加到形状记忆合金致动器导线的子时隙期间进行电阻测量。

11.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述控制器：

向所述电阻测量电路发送信号以确定在选定时隙期间形状记忆合金致动器导线的电阻。

12.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述控制器：

在向所述电阻测量电路发送信号之前，确定在所述选定时隙的子时隙期间待施加的所述脉冲宽度调制脉冲是否具有小于最小测量持续时间的脉冲持续时间；以及

如果所述脉冲持续时间小于所述最小测量持续时间，则拉伸在所述子时隙中的所述脉冲宽度调制脉冲的脉冲持续时间以至少等于所述最小测量持续时间。

13.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述控制器：

在每个时隙内分配专用电阻测量子时隙，在所述专用电阻测量子时隙期间形状记忆合金致动器导线的电阻能够被确定。

14.根据权利要求13所述的致动器，其中，所述专用电阻测量子时隙具有大于或等于最小测量持续时间的持续时间。

15.根据权利要求13或14所述的致动器，其中，在每个时隙的开始处提供所述专用电阻测量子时隙。

16.根据权利要求13或14所述的致动器，其中，在每个时隙的末尾处提供所述专用电阻测量子时隙。

17.根据权利要求13或14所述的致动器，其中，当要确定形状记忆合金致动器导线的电阻时，所述控制器：

将脉冲添加到用于向所述形状记忆合金致动器导线施加功率的所述脉冲宽度调制信号，其中所述脉冲在选定时隙的所述专用电阻测量子时隙期间出现；以及

向所述电阻测量电路发送信号以在所述选定时隙的所述专用电阻测量子时隙期间确定所述形状记忆合金致动器导线的电阻。

18.根据权利要求13或14所述的致动器，其中，当不在时隙中确定形状记忆合金致动器导线的电阻时，所述控制器：

将脉冲添加到用于向需要高功率的形状记忆合金致动器导线施加功率的脉冲宽度调制信号，其中所述脉冲在所述时隙的所述专用电阻测量子时隙期间出现。

19.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述电阻测量电路通过下列操作来确定选定形状记忆合金致动器导线的电阻：

测量在所述选定形状记忆合金致动器导线两端的电压和/或通过所述选定形状记忆合金致动器导线的电流；以及

使用测量结果来推导出所述选定形状记忆合金致动器导线的电阻。

20.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述电阻测量电路通过下列操作来确定选定形状记忆合金致动器导线的电阻：

测量在被提供为与所述选定形状记忆合金致动器导线串联布置的感测电阻器两端的电压和/或通过所述感测电阻器的电流；

使用测量结果来推导出所述感测电阻器的电阻；以及

使用所述推导来确定所述选定形状记忆合金致动器导线的电阻。

21.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述电阻测量电路以低于所述脉冲宽度调制频率的频率进行电阻测量。

22.根据权利要求1到4、7、10到14以及19到21中的任一项所述的致动器，其中，所述控制器包括控制电路。

23.根据权利要求1到4、7、10到14、19到21中的任一项所述的致动器，其中，所述控制器包括处理器或微处理器。

24.一种包括在操作期间需要移动的至少一个部件的装置，包括：

致动器，所述致动器用于移动所述装置的部件，所述致动器包括：

静态部件；

可移动部件，所述可移动部件相对于所述静态部件是能够移动的；以及

至少两个形状记忆合金致动器导线，每个形状记忆合金致动器导线具有耦合到所述可移动部件的第一部分和耦合到所述静态部件的第二部分，其中所述形状记忆合金致动器导线的收缩驱动所述可移动部件的运动；以及

控制器，所述控制器耦合到所述致动器，以用于产生具有固定脉冲宽度调制频率的脉冲宽度调制控制信号以给所述至少两个形状记忆合金致动器导线提供功率，其中所述脉冲宽度调制控制信号通过所述控制器执行下列操作来在具有由所述脉冲宽度调制频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：

将每个时隙分成至少两个子时隙；

产生第一脉冲宽度调制信号以向第一形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第一脉冲宽度调制信号包括处于脉冲宽度调制频率的脉冲；

产生第二脉冲宽度调制信号以向第二形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第二脉冲宽度调制信号包括处于所述脉冲宽度调制频率的脉冲；以及

施加所述第一脉冲宽度调制信号和所述第二脉冲宽度调制信号，使得在每个时隙中，第一脉冲宽度调制信号的脉冲在脉冲宽度调制循环的第一子时隙期间出现，以及所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲在所述脉冲宽度调制循环的第二子时隙期间出现，其中所述第一脉冲宽度调制信号或所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲的持续时间小于相应的第一子时隙或第二子时隙的持续时间，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在所述子时隙中能够输送到所述形状记忆合金致动器导线的最大功率。

25.一种用于控制输送到致动器的功率的方法，所述致动器包括：静态部件；相对于所述静态部件能够移动的可移动部件；以及至少两个形状记忆合金致动器导线，每个形状记忆合金致动器导线具有耦合到所述可移动部件的第一部分和耦合到所述静态部件的第二部分，其中所述形状记忆合金致动器导线的收缩驱动所述可移动部件的运动，所述方法包括：

将每个时隙划分成至少两个子时隙；

产生第一脉冲宽度调制信号以向第一形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第一脉冲宽度调制信号包括处于脉冲宽度调制频率的脉冲；

产生第二脉冲宽度调制信号以向第二形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第二脉冲宽度调制信号包括处于所述脉冲宽度调制频率的脉冲；以及

施加所述第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号，使得在每个时隙中，所述第一脉冲宽度调制信号的脉冲在脉冲宽度调制循环的第一子时隙期间出现，以及所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲在所述脉冲宽度调制循环的第二子时隙期间出现，其中所述第一脉冲宽度调制信号或所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲的持续时间小于相应的第一子时隙或第二子时隙的持续时间，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在所述子时隙中能够输送到所述形状记忆合金致动器导线的最大功率；

其中，脉冲宽度调制控制信号具有固定脉冲宽度调制频率，并被用于给所述至少两个形状记忆合金致动器导线提供功率，并且在具有由所述脉冲宽度调制频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加。

26.一种非暂时性数据载体，其承载处理器控制代码以实现根据权利要求25所述的方法。

27.一种用于控制输送到致动器的功率的电路，所述致动器包括：静态部件；相对于所述静态部件能够移动的可移动部件；以及至少两个形状记忆合金致动器导线，每个形状记忆合金致动器导线具有耦合到所述可移动部件的第一部分和耦合到所述静态部件的第二部分，其中所述形状记忆合金致动器导线的收缩驱动所述可移动部件的运动，所述电路包括：

控制器，所述控制器耦合到所述至少两个形状记忆合金致动器导线，以用于产生具有固定脉冲宽度调制频率的脉冲宽度调制控制信号以给所述至少两个形状记忆合金致动器导线提供功率，其中所述脉冲宽度调制控制信号通过所述控制器执行下列操作来在具有由所述脉冲宽度调制频率定义的持续时间的一系列时隙中被施加：

将每个时隙划分成至少两个子时隙；

产生第一脉冲宽度调制信号以向第一形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第一脉冲宽度调制信号包括处于所述脉冲宽度调制频率的脉冲；

产生第二脉冲宽度调制信号以向第二形状记忆合金致动器导线施加功率，所述第二脉冲宽度调制信号包括处于所述脉冲宽度调制频率的脉冲；以及

施加所述第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号，使得在每个时隙中，所述第一脉冲宽度调制信号的脉冲在脉冲宽度调制循环的第一子时隙期间出现，以及所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲在所述脉冲宽度调制循环的第二子时隙期间出现，其中所述第一脉冲宽度调制信号或所述第二脉冲宽度调制信号的脉冲的持续时间小于相应的第一子时隙或第二子时隙的持续时间，其中每个子时隙的持续时间是可调整的，以改变在所述子时隙中能够输送到所述形状记忆合金致动器导线的最大功率。