CN115706489A - 致动器及其控制方法、电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种致动器，用于驱动一可移动部件进行预期移动，包括形状记忆合金组件以及控制器，所述控制器包括：驱动器，分别与所述可移动部件和所述形状记忆合金组件连接，用以控制所述形状记忆合金组件的温度及形变；传感器，分别与所述驱动器和所述可移动部件连接，用以感应所述可移动部件的偏移位置；以及电阻检测器，分别与所述驱动器和所述形状记忆合金组件连接，用以检测所述形状记忆合金组件的电阻并将所述电阻反馈至所述驱动器。由此可防止形状记忆合金线发生过载断线，从而保证致动器的使用寿命及性能。还公开一种致动器的控制方法及电子设备。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种具有形状记忆合金组件的致动器及其控制方法、具有该致动器的电子设备。
背景技术
微型自动聚焦摄像头广泛应用于手机、汽车、无人飞机、安防监控、智能家居等产品之中。例如，手机摄像头广泛地使用音圈马达实现自动对焦功能，通过音圈马达来驱动镜头沿其光轴移动。使用时，通过控制芯片来控制输入给驱动线圈的电流，以驱动磁铁与驱动线圈相互作用以驱动镜头移动，从而实现自动聚焦的功能。
随着当前智能手机摄像头拍照功能日益强大，音圈马达的光学防抖(OpticalImage Stabilizer，OIS)功能成为当前趋势，其采用一个光学致动器以驱动镜头沿垂直于光轴平面的方向下移动，从而补偿抖动偏移量，实现光学防抖。现有的OIS常采用多根形状记忆合金(Shape Memory Alloys，SMA)丝线来构成SMA致动器，SMA丝线受热发生收缩从而拉动其连接的弹片发生移动，进而驱动镜头及其上的自动对焦模组发生移动以补偿抖动产生的偏移量。
然而，该结构存在以下缺点：自动对焦模组及镜头被记忆合金丝线拉动，若被拉动到自动对焦模组的四角定位器与音圈马达的壳体接触时，自动对焦模组相对SMA致动器的位置不再发生改变，这种情况下，SMA致动器若持续被通电，记忆合金丝线则会进一步收缩，从而发生断线的风险。
因此，亟待一种改进的致动器，从而避免以上问题的发生。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种致动器，其可检测SMA线的电阻情况以及应力情况，从而防止SMA线发生过载断线，从而SMA线的使用寿命及性能。
本发明的另一个目的在于提供一种具有SMA的电子设备，其可检测SMA线的电阻情况，防止SMA线发生过载断线，从而电子设备的使用寿命及性能。
本发明的再一个目的在于提供一种致动器的控制方法，其可检测SMA线的电阻情况以及应力情况，从而防止SMA线发生过载断线，从而SMA线的使用寿命及性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种致动器，用于驱动一可移动部件进行预期移动，包括形状记忆合金组件以及控制器，所述控制器包括：驱动器，分别与所述可移动部件和所述形状记忆合金组件连接，用以控制所述形状记忆合金组件的温度及形变；传感器，分别与所述驱动器和所述可移动部件连接，用以感应所述可移动部件的偏移位置；以及电阻检测器，分别与所述驱动器和所述形状记忆合金组件连接，用以检测所述形状记忆合金组件的电阻并将所述电阻反馈至所述驱动器。
与现有技术相比，本发明通过设置电阻检测器检测形状记忆合金组件的电阻，从而实时监控形状记忆合金组件的温度和收缩情况，避免发生形状记忆合金组件过载断线的风险，从而提高致动器的使用寿命及性能。
较佳地，所述电阻检测器检测到所述形状记忆合金组件的电阻为电阻临界值的70％－95％或等于临界值时，所述驱动器减少所述形状记忆合金组件的通电量或停止向所述形状记忆合金组件供电。
较佳地，所述电阻检测器检测到所述形状记忆合金组件的电阻大于临界值时，所述驱动器继续向所述形状记忆合金组件供电。
较佳地，所述致动器包括底板、与所述底板固定的固定部、与所述固定部活动配合的活动部，所述形状记忆合金组件包括多根形状记忆合金线，每一所述形状记忆合金线的两端分别连接至所述固定部和所述活动部。
较佳地，所述控制器安装于所述固定部上，所述致动器还包括固定于所述固定部上用以隔开所述固定部和所述活动部的轴承。
较佳地，所述传感器为位置传感器。
较佳地，还包括用于驱动所述可移动部件在预定方向移动的自动对焦模组。更佳地，所述自动对焦模组包括透镜承座以及用于安装所述透镜承座的安装座，所述模组安装于所述安装座内。
可选地，所述自动对焦模组包括至少一磁铁及至少一线圈，以驱动所述透镜承座移动。
较佳地，还包括位于外周的壳体，以收容所述自动对焦模组以及所述模组。
本发明还提供一种具有上述致动器的电子设备以及一种致动器的控制方法。
该致动器的控制方法，其特征在于，包括：
检测可移动部件的偏移位置；
控制形状记忆合金组件的温度以及形变；
检测所述形状记忆合金组件的电阻；
根据检测到的所述形状记忆合金组件的电阻控制传输到所述形状记忆合金组件的电力，进而调整所述形状记忆合金组件的应力。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明致动器的一个实施例的结构框图。
图2为本发明致动器的控制方法的一个实施例的流程图。
图3为本发明致动器的一个优选实施例的结构框图。
图4为本发明致动器的一个优选实施例的分解图。
图5为本发明致动器的控制器与相关部件的连接框图。
具体实施方式
下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。如上所述，本发明的实质在于提供一种改进的致动器，其可防止SMA线过载而发生断线风险，从而保证电子设备的性能和使用寿命。本发明的致动器适用于以下具有SMA组件的任一设备：智能手机、移动计算装置、笔记本电脑、平板计算装置、安全系统、游戏系统、增强现实系统、可穿戴装置、无人驾驶飞机、非自主驾驶交通工具和自主驾驶交通工具。
如图1所示，本发明的致动器100包括可移动部件11、与可移动部件11连接的SMA组件125以及对SMA组件125进行控制的控制器130。具体地，控制器130包括与可移动部件和SMA组件125连接的驱动器131，以控制SMA组件125的温度及形变；分别与驱动器131和可移动部件11连接的传感器133，用以感应可移动部件11的偏移位置；以及分别与驱动器131和所SMA组件125连接的电阻检测器135，用以检测SMA组件125的电阻并将电阻反馈至驱动器131。通过反馈的电阻可以掌握SMA组件125当前的应力情况是否达到应力临界值，从而控制SMA组件125的供电或断电，以防止SMA组件125过载断线。
图2展示致动器的控制方法的一个优选实施例的流程图。S1，传感器133感应可移动部件的偏移位置；S2，控制SMA组件125的温度以及形变，具体是：根据传感器133的数据，驱动器131对SMA组件125进行持续通电，SMA组件125的温度升高进而产生预定收缩量(应力)；S3，电阻检测器135检测SMA组件125的电阻：判断SMA组件125的电阻是否小于或等于临界值；S4，若是，停止向SMA组件125供电；S5，若否，向SMA组件125供电。亦即，通过实时或定时检测SMA组件125的电阻，可以掌握SMA组件125的收缩情况(应力大小)，在SMA组件125的应力达到临界值时，由此产生的电阻信号被反馈至驱动器131，以控制SMA组件的电力情况，从而防止SMA组件发生过载断线风险。
下面以用于透镜驱动的防抖应用例子来对本发明的致动器进行更具体的描述，但并不限于下述实施例。
如图3-4所示，作为一个优选实施例，本发明的致动器100包括用于驱动透镜在光轴方向上移动的自动对焦模组110、用于驱动透镜在光轴的垂直平面上移动的防抖模组120，以及用于控制自动对焦模组110和防抖模组120的控制器130。
具体地，该自动对焦模组110、防抖模组120和控制器130均安装在壳体140内。自动对焦模组110包括用于支撑透镜11的透镜承座111以及用于安装该透镜承座111的安装座112，安装座112的四个角各设有定位器113。常见地，自动对焦模组110包括一对磁铁(图未示)以及相配合的一对线圈(图未示)，可按需要设置为动圈式音圈马达或动磁式音圈马达，在控制器130的电流控制下，线圈被通电，对磁铁产生交互作用，从而在光轴方向上产生驱动力，推动透镜沿光轴上下运动，从而实现透镜自动对焦。可选地，自动对焦模组110的磁铁和线圈的数量或布局可依照实际需求进行配置，在此不详述。当然，也能采用其他形式或结构的自动对焦模组，在此不受限制。
请参考图4，防抖模组120安装在自动对焦模组110的安装座112下方。具体地，该防抖模组120包括底板121、与底板121固定的固定部，如弹片122、与固定弹片122在光轴方向上活动配合的活动部，如弹片123、固定在固定部122上用以隔开固定部122和活动部123的轴承124，以及分别与固定部122和活动部123连接的形状记忆合金(SMA)组件125。自动对焦模组110的安装座112的底部固定在活动部123上。优选地，该SMA组件125包括多根SMA线，通常根据致动器的形状设置四根，每一个根SMA线的一端连接在固定部122上，例如夹爪122a上，另一端连接在活动部123的夹爪123a上。
具体地，控制器130安装在固定部122上，与SMA组件125相连，用以控制SMA线的情况。特定地，如图5所示，控制器130包括驱动器131、传感器133以及电阻检测器135。该驱动器131分别与自动对焦模组110和SMA组件125连接，用以控制自动对焦模组110的线圈的通电情况以及SMA组件125的温度及形变。传感器133分别与驱动器131和自动对焦模组110连接，用以感应自动对焦模组110和其上的透镜的移动位置。当传感器133感应到自动对焦模组110及其上的透镜的位置发生偏移时，将数据反馈至驱动器131，驱动器131对SMA组件125进行持续通电，SMA组件125的温度升高进而产生预定收缩量。电阻检测器135分别与驱动器131和SMA组件125连接，用以检测SMA组件125的电阻并将电阻反馈至驱动器131。较佳地，电阻检测器135检测到SMA组件125的电阻为电阻临界值的70％-95％或等于临界值时，驱动器131减少SMA组件125的通电量或停止向SMA组件125供电；电阻检测器135检测到SMA组件125的电阻大于临界值时，驱动器131向SMA组件125重新供电。例如，作为一个优选实施例，当SMA组件125的电阻为临界值的70％-95％时，减少SMA组件125的通电量；当SMA组件125的电阻为临界值的95％-100％时，停止向SMA组件125供电。更具体地，结合图3，电阻检测器135实时检测SMA组件125的电阻，当SMA组件125收缩程度越高，其横截面越大，则电阻越小。当SMA组件125的接近最大应力临界值时(线的最大应力可通过计算和试验得出),此时阻值为R0，驱动器131停止向SMA组件125供电，那样，SMA线的温度逐渐下降，线体变长，电阻变大，当阻值大于临界值R0时，驱动器131重新向SMA组件125供电。
由此，本发明通过设置电阻检测器135检测SMA组件125的电阻，从而实时监控SMA组件125的温度和收缩情况，避免发生SMA组件125过载断线的风险，从而提高致动器的使用寿命及性能。
本发明还公开一种具有上述致动器100的电子设备，可获得同样的有益效果。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (15)
1.一种致动器，用于驱动一可移动部件进行预期移动，包括具有形状记忆合金组件以及控制器的模组，所述其特征在于：所述控制器包括：
驱动器，分别与所述可移动部件和所述形状记忆合金组件连接，用以控制所述形状记忆合金组件的温度及形变；
传感器，分别与所述驱动器和所述可移动部件连接，用以感应所述可移动部件的偏移位置；以及
电阻检测器，分别与所述驱动器和所述形状记忆合金组件连接，用以检测所述形状记忆合金组件的电阻并将所述电阻反馈至所述驱动器。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述电阻检测器检测到所述形状记忆合金组件的电阻为电阻临界值的70％-95％或等于临界值时，所述驱动器减少所述形状记忆合金组件的通电量或停止向所述形状记忆合金组件供电。
3.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述电阻检测器检测到所述形状记忆合金组件的电阻大于临界值时，所述驱动器继续向所述形状记忆合金组件供电。
4.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述模组还包括底板、与所述底板固定的固定部、与所述固定部活动配合的活动部，所述形状记忆合金组件包括多根形状记忆合金线，每一所述形状记忆合金线的两端分别连接至所述固定部和所述活动部。
5.如权利要求4所述的致动器，其特征在于：所述控制器安装于所述固定部上，所述致动器还包括固定于所述固定部上用以隔开所述固定部和所述活动部的轴承。
6.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述传感器为位置传感器。
7.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：还包括用于驱动所述可移动部件在预定方向移动的自动对焦模组。
8.如权利要求7所述的致动器，其特征在于：所述自动对焦模组包括透镜承座以及用于安装所述透镜承座的安装座，所述模组安装于所述安装座内。
9.如权利要求8所述的致动器，其特征在于：所述自动对焦模组包括至少一磁铁及至少一线圈，以驱动所述透镜承座移动。
10.如权利要求7所述的致动器，其特征在于：还包括位于外周的壳体，以收容所述自动对焦模组以及所述模组。
11.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1-10任一项所述的致动器。
12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于：所述设备为智能手机、移动计算装置、笔记本电脑、平板计算装置、安全系统、游戏系统、增强现实系统、可穿戴装置、无人驾驶飞机、交通工具中的任一种。
13.一种致动器的控制方法，其特征在于，包括：
检测可移动部件的偏移位置；
控制形状记忆合金组件的温度以及形变；
检测所述形状记忆合金组件的电阻；
根据检测到的所述形状记忆合金组件的电阻控制传输到所述形状记忆合金组件的电力，进而调整所述形状记忆合金组件的应力。
14.如权利要求13所述的致动器的控制方法，其特征在于，还包括：判断所述形状记忆合金组件的电阻是否小于或等于临界值，若是，减少所述形状记忆合金组件通电量或停止向所述形状记忆合金组件供电；反之，向所述形状记忆合金组件重新供电。
15.如权利要求14所述的致动器的控制方法，其特征在于：当所述形状记忆合金组件的电阻为临界值的70％-95％时，减少所述形状记忆合金组件的通电量；当所述形状记忆合金组件的电阻为所述临界值的95％-100％时，停止向所述形状记忆合金组件供电。
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