DE10108576A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung

Info

Publication number
DE10108576A1
DE10108576A1 DE10108576A DE10108576A DE10108576A1 DE 10108576 A1 DE10108576 A1 DE 10108576A1 DE 10108576 A DE10108576 A DE 10108576A DE 10108576 A DE10108576 A DE 10108576A DE 10108576 A1 DE10108576 A1 DE 10108576A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piezoelectric device
control signal
temperature
operable
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10108576A
Other languages
English (en)
Inventor
Christopher F Gallmeyer
Larry G Waterfield
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of DE10108576A1 publication Critical patent/DE10108576A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/062—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. for removing hysteresis

Landscapes

  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Ein Steuersystem zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung wird offenbart. Das Steuersystem weist eine Temperaturkompensationsschaltung auf, die betreibbar ist, um ein Steuersignal aufzunehmen, das einer erwünschten Position der piezoelektrischen Vorrichtung entspricht, und das Steuersignal ansprechend auf einer abgeschätzten Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung zu kompensieren. Eine Steuervorrichtung für die piezoelektrische Vorrichtung ist betreibbar, um das temperaturkompensierte Steuersignal aufzunehmen und ein Steuersignal zu erzeugen, das geeignet ist, um die piezoelektrische Vorrichtung zu der erwünschten Position zu treiben. Die Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung kann aus einer abgeschätzten ferroelektrischen Polarisation der piezoelektrischen Vorrichtung oder von einem Temperatursensor abgeschätzt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf pie­ zoelektrische Vorrichtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur genauen Steuerung der Bewegung einer piezoelektrischen Vorrichtung unter vari­ ierenden Betriebstemperaturen.
Technischer Hintergrund
Piezoelektrische Vorrichtungen verändern ihre Form an­ sprechend auf ein angelegtes elektrisches Feld. Ein elek­ trisches Feld, das in der Polarisationsrichtung angelegt wird, bewirkt eine Ausdehnung des piezoelektrischen Mate­ rials in der gleichen Richtung, während eine Spannung, die in der entgegengesetzten Richtung zur Polarisation angelegt wird, eine Kontraktion des Materials in der gleichen Richtung bewirken wird. Piezoelektrische Biege­ betätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise thermisch vorgespannte Biegebetätigungsvorrichtungen verwenden die "Biegewirkung" der Betätigungsvorrichtung, um elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln.
Aufgrund der Natur ihrer Konstruktion jedoch ist die Lei­ stung dieser Vorrichtungen temperaturabhängig und stellt ein Problem bei Anwendungen wie beispielsweise einem Mo­ torsystem dar, wo die Temperatur der Betätigungsvorrich­ tung von 0°C bis 100°C während des Betriebes reichen kann. In diesem breiten Temperaturbereich verändert sich die Position der Betätigungsvorrichtung als eine Funktion der angelegten Spannung und der Temperatur, so daß die Betätigungsvorrichtung temperaturkompensiert werden muß, um eine durchgängige, zuverlässige und vorhersagbare Be­ wegung oder Verschiebung der Betätigungsvorrichtung an­ sprechend auf das Eingangsbefehlssignal vorzusehen.
In der Vergangenheit wurden piezoelektrische Betätigungs­ vorrichtungen, die als Brennstoffsystembetätigungsvor­ richtungen angewandt wurden, durch mechanische Mittel temperaturkompensiert, wie beispielsweise durch hydrauli­ sche Kompensation. Diese mechanischen Verfahren erfordern komplexe Konstruktionen, die beträchtliche Produktkosten mit sich bringen und die Zuverlässigkeit des Ventilsteu­ ersystems verringern.
Somit gibt es eine Notwendigkeit für eine piezoelektri­ sche Betätigungsvorrichtung, die die Notwendigkeit für komplexe und unzuverlässige mechanische Vorrichtungen ausräumt, um eine Temperaturkompensation der Betätigungs­ vorrichtung vorzusehen. Es besteht auch eine Notwendig­ keit für eine piezoelektrische Betätigungsvorrichtung, die genau und zuverlässig zu einer erwünschten Position in einem relativ breiten Temperaturbereich der Betäti­ gungsvorrichtung betrieben werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Während die Erfindung in Verbindung mit gewissen Ausfüh­ rungsbeispielen beschrieben wird, wird klar sein, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele einge­ schränkt ist. Im Gegensatz dazu weist die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und äquivalente Ausführungen auf, wie sie im Kern und Umfang der vorliegenden Erfin­ dung liegen.
Gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung weist ein Steuersystem zur Temperaturkompensation einer piezoelek­ trischen Vorrichtung eine Temperaturkompensationsschal­ tung auf, die betreibbar ist, um ein Steuersignal von ei­ ner Steuersignalquelle zu empfangen, das einer erwünsch­ ten Position bzw. Soll-Position der piezoelektrischen Vorrichtung entspricht. Die Temperatursteuerschaltung ist betreibbar, um ein temperaturkorrigiertes oder tempera­ turkompensiertes Steuersignal ansprechend auf eine abge­ schätzte Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung zu erzeugen. Eine piezoelektrische Steuer­ schaltung ist mit der Temperaturkompensationsschaltung gekoppelt und ist betreibbar, um ein Steuersignal anspre­ chend auf das Steuersignal zu erzeugen, das von der Tem­ peratursteuerschaltung erzeugt wird, um die piezoelektri­ sche Vorrichtung in die gewünschte Position zu treiben, und zwar ansprechend auf die abgeschätzte Temperatur der piezoelektrischen Vorrichtung.
Die obigen und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen aus den beigefügten Zeichnungen und ih­ rer Beschreibung offensichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung dar­ gelegt werden und einen Teil davon bilden, veranschauli­ chen Ausführungsbeispiele der Erfindung und sie dienen zusammen mit einer oben dargelegten allgemeinen Beschrei­ bung der Erfindung und der unten dargelegten detaillier­ ten Beschreibung der Ausführungsbeispiele dazu, die Prin­ zipien der Erfindung zu erklären.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung gemäß der Prinzipien der vorliegen­ den Erfindung; und
Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 gezeigten Temperaturkompensationssteu­ ersystems.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf die Figuren und auf Fig. 1 insbesondere ist ein Steuersystem 10 gemäß der Prinzipien der vorlie­ genden Erfindung gezeigt, und zwar zur Temperaturkompen­ sation einer piezoelektrischen Vorrichtung 12, wie bei­ spielsweise einer thermisch vorgespannten Biegebetäti­ gungsvorrichtung, die mit dem Steuersystem 10 durch ein Paar von Leitungen 14a, 14b gekoppelt ist. Wie im Detail unten beschrieben wird, ist das Steuersystem 10 betreib­ bar, um ein Steuersignal auf der Leitung 16 von einer (nicht gezeigten) Steuersignalquelle aufzunehmen, das ei­ ner gewünschten Position bzw. Soll-Position der Betäti­ gungsvorrichtung 12 entspricht. Ansprechend auf das Steu­ ersignal auf der Leitung 16 legt das Steuersystem 10 eine Spannung an die Betätigungsvorrichtung 12 an, die mit dem Steuersignal in Beziehung steht, die entsprechend anspre­ chend auf eine abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betriebsumgebung der Betätigungsvorrichtung 12 kompen­ siert worden ist. In dieser Weise steuert das Steuersy­ stem 10 genau die Verschiebung der Betätigungsvorrichtung 12 ansprechend auf den Empfang des Steuersignals auf der Leitung 16 von der (nicht gezeigten) Steuersignalquelle über einen Bereich von Betätigungsvorrichtungsbetrieb­ stemperaturen. Während dies nicht gezeigt ist, wird klar sein, daß die Steuersignalquelle irgendein Positionssteu­ ersystem sein kann, das die Position einer piezoelektri­ schen Vorrichtung durch ein Steuersignal steuern kann.
Weiterhin mit Bezug auf Fig. 1 weist das Steuersystem 10 eine eindimensionale empirische Karte oder Datenstruktur 18 auf, die betreibbar ist, um das erwünschte Betäti­ gungsvorrichtungspositionssteuersignal bzw. das Betäti­ gungsvorrichtungssteuersignal für die erwünschte Position auf der Leitung 16 von der (nicht gezeigten) Steuersi­ gnalquelle als eine Eingangsgröße in die Karte 18 aufzu­ nehmen. Ansprechend auf den Empfang des Steuersignals auf der Leitung 16 erzeugt die Datenstruktur 18 als eine Aus­ gangsgröße auf der Leitung 20 ein erwünschtes Steuersi­ gnal bzw. Soll-Steuersignal, das elektrisch mit einer herkömmlichen Betätigungsvorrichtungssteuerschaltung 22 kompatibel ist, die dem Fachmann bekannt ist. Die Daten­ struktur 18 kann eine Nachschautabelle sein, die im RAM oder ROM gespeichert ist, ein Programmalgorithmus oder eine verkabelte Schaltung, wie dem Fachmann leicht offen­ sichtlich sein wird, wobei diese betreibbar sind, um eine Ausgangsgröße auf der Leitung 20 zu erzeugen, wobei das erwünschte Steuersignal einen Wert oder Parameter be­ sitzt, der von der empirischen Karte 18 definiert wird, und zwar ansprechend auf das erwünschte Betätigungsvor­ richtungspositionssteuersignal auf der Eingangsleitung 16.
Gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung weist das Steuersystem 10 eine Temperaturkompensationsschaltung auf, die im allgemeinen bei 24 gezeigt ist, die mit der Datenstruktur oder Karte 18 und der Betätigungsvorrich­ tungssteuerschaltung 22 gekoppelt ist. Die Temperaturkom­ pensationsschaltung 24 ist betreibbar, um das Steuersi­ gnal auf der Leitung 20 aufzunehmen, das als eine Aus­ gangsgröße der Datenstruktur 18 erzeugt wird, und um ein temperaturkompensiertes Steuersignal auf der Leitung 26 zu erzeugen, das ansprechend auf eine abgeschätzte Tempe­ ratur in der Nähe der Betriebsumgebung der piezoelektri­ schen Vorrichtung 12 korrigiert oder kompensiert worden ist.
Insbesondere ist eine Hysterese verwickelt in die Bezie­ hung zwischen der Größe des Steuersignals, das an die Be­ tätigungsvorrichtung 12 angelegt wird, das heißt die Steuerspannung, und der Verschiebung der Betätigungsvor­ richtung 12 ansprechend auf dieses Steuersignal. Da die piezoelektrischen Vorrichtungen nicht lineare Gain- bzw. Verstärkungsvorrichtungen sind, ist das physikalische Be­ wegungsprofil der Vorrichtung nicht direkt proportional zum Profil des Steuersignals, das an die Betätigungsvor­ richtung angelegt wurde. Darüber hinaus ist die Hystere­ sekurve temperaturabhängig, so daß ein Eingangssteuersi­ gnal, das an eine Betätigungsvorrichtung angelegt worden ist, um eine erwünschte Verschiebung bei einer Temperatur der Betätigungsvorrichtung zu erzeugen, nicht die gleiche Verschiebung der Betätigungsvorrichtung bei einer anderen Temperatur erzeugen wird. Zu diesem Zwecke ist die Tempe­ raturkompensationsschaltung 24 betreibbar, um das Steuer­ signal auf der Leitung 20 ansprechend auf die abgeschätz­ te Temperatur in der Nähe der Betriebsumgebung der Betä­ tigungsvdrrichtung 12 zu korrigieren oder zu kompensie­ ren, um ein temperaturkorrigiertes oder temperaturkompen­ siertes Steuersignal auf der Leitung 26 zu erzeugen, das die Betätigungsvorrichtung 12 zu der erwünschten Position oder Verschiebung bei der abgeschätzten Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung treiben wird.
Insbesondere weist die Temperaturkompensationsschaltung 24 des Steuersystems 10 eine zweidimensionale empirische Karte oder Datenstruktur 28 auf, die betreibbar ist, um das Steuersignal für die erwünschte Betätigungsvorrich­ tungsposition auf der Leitung 20 zu empfangen, und zwar von der eindimensionalen Karte oder Datenstruktur 18 als eine Eingangsgröße in die Karte 28. Die Karte 28 ist auch betreibbar, um eine abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung 12 auf der Leitung 30 zu emp­ fangen, und zwar als eine weitere Eingangsgröße für die Karte 28. Ansprechend auf den Empfang des Steuersignals für die erwünschte Betätigungsvorrichtungsposition auf der Leitung 20 und die abgeschätzte Temperatur in der Nä­ he der Betätigungsvorrichtung 12 auf der Leitung 30, er­ zeugt die Datenstruktur 28 als eine Ausgangsgröße auf der Leitung 26 das temperaturkorrigierte oder temperaturkom­ pensierte Steuersignal, das die Betätigungsvorrichtung 12 zu der erwünschten Position oder Verschiebung ansprechend auf die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betäti­ gungsvorrichtung 12 treiben wird. Das temperaturkorri­ gierte oder temperaturkompensierte Steuersignal auf der Leitung 26 ist mit der Betätigungsvorrichtungssteuer­ schaltung 22 gekoppelt, um die Betätigungsvorrichtung 12 zu der erwünschten Position oder Verschiebung bei der ab­ geschätzten Temperatur in der Nähe der Betätigungsvor­ richtung 12 zu treiben. Die Datenstruktur 28 kann auch eine Nachschautabelle sein, die in einem RAM oder Ar­ beitsspeicher oder einem ROM oder Lesespeicher gespei­ chert ist, ein Programmalgorithmus oder eine verkabelte Schaltung, wie leicht dem Fachmann offensichtlich sein wird, die betreibbar ist, um als eine Ausgangsgröße auf der Leitung 26 das temperaturkorrigierte oder temperatur­ kompensierte Steuersignal auf der Leitung 26 zu erzeugen, das einen Wert oder Parameter besitzt, der von der empi­ rischen Karte 28 ansprechend auf das erwünschte Steuersi­ gnal auf der Leitung 20 und die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung 12 auf der Ein­ gangsleitung 30 definiert wird.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung 12 aus einer abgeschätzten ferroelektrischen Polarisation der Betätigungsvorrichtung 12 abgeschätzt werden. Insbesonde­ re weist die Temperaturkompensationsschaltung 24 des Steuersystems 10 typischerweise eine Polarisationsab­ schätzschaltung auf, die im allgemeinen bei 32 angezeigt ist, die mit der Datenstruktur oder Karte 28 und der Be­ tätigungsvorrichtungssteuerschaltung 22 gekoppelt ist. Für eine gegebene Zeitdauer mißt die Polarisationsab­ schätzschaltung 32 die Veränderung der angelegten Span­ nung an die Betätigungsvorrichtung 12 (V) durch eine Kom­ parator- bzw. Vergleichsschaltung 34, die mit der Betäti­ gungsvorrichtungssteuerschaltung 22 durch die Leitung 36 gekoppelt ist. Während der gleichen Zeitdauer mißt die Polarisationsabschätzschaltung 32 die Veränderung der La­ dung auf der Betätigungsvorrichtung 12 (Q) durch eine Stromintegrationsschaltung 38, die mit der Betätigungs­ vorrichtungssteuerschaltung 22 durch die Leitung 40 ge­ koppelt ist. Aus den gemessenen V- und Q-Werten wird eine äquivalente Kapazität der Betätigungsvorrichtung 12 (CE) durch die folgende Gleichung bestimmt, wobei die äquiva­ lente Kapazität (CE) abhängig ist von der physikalischen Konstruktion der Betätigungsvorrichtung 12 und von der Temperatur in der Nähe der Betriebsumgebung der Betäti­ gungsvorrichtung 12:
CE = Q/V
Um eine genaue Abschätzung der äquivalenten Kapazität (CE) sicherzustellen, muß V ein signifikanter Teil (< 50%) des vollen Laufbereiches der Betätigungsvorrichtung 12 sein. Die Hysteresekurve von Spannung gegenüber Ladung der Betätigungsvorrichtung wird den minimalen Wert von V bestimmen, der in dieser Berechnung verwendet werden kann, und zwar ohne Verlust der Genauigkeit.
Die Polarisationsabschätzschaltung 32 des Steuersystems 10 weist eine eindimensionale empirische Karte oder Da­ tenstruktur 42 auf, die betreibbar ist, um die äquivalen­ te Kapazität (CE) auf der Leitung 44 als eine Eingangs­ größe in die Karte 42 aufzunehmen. Die empirische Karte oder Datenstruktur 42 wird vorzugsweise von den ferro­ elektrischen Polarisationshysteresekurven der Betäti­ gungsvorrichtung 12 abgeleitet, um die abgeschätzte Tem­ peratur auf der Leitung 30 zu erzeugen. Die äquivalente Kapazität (CE) ergibt effektiv einen einzigartigen Nei­ gungswert in den ferroelektrischen Polarisationshystere­ sekurven, die mit der abgeschätzten Temperatur in der Nä­ he der Betätigungsvorrichtung 12 korreliert bzw. in Be­ ziehung gesetzt werden kann, wie dem Fachmann offensicht­ lich sein wird. Die Datenstruktur 42 kann auch eine Nach­ schautabelle sein, die in dem RAM bzw. Arbeitsspeicher oder dem ROM bzw. Lesespeicher gespeichert ist, weiter einen Programmalgorithmus oder eine verkabelte Schaltung, wie dem Fachmann offensichtlich sein wird, und zwar be­ treibbar zur Erzeugung einer Ausgangsgröße auf der Lei­ tung 30, wobei die abgeschätzte Temperatur einen Wert oder Parameter besitzt, der von der empirischen Karte 42 ansprechend auf die äquivalente Kapazität (CE) auf der Eingangsleitung 44 definiert wird.
Alternativ ist wie in Fig. 2 gezeigt, wo gleiche Bezugs­ zeichen gleiche Teile darstellen, ein Steuersystem 10' gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung zur Temperaturkompensation der Betätigungsvorrichtung 12 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Polarisa­ tionsabschätzschaltung 32 der Fig. 1 durch einen Tempe­ ratursensor 46 ersetzt, der geeignet ist, um in der all­ gemeinen Betriebsumgebung der Betätigungsvorrichtung 12 montiert zu werden. Beispielsweise könnte in einem Motor­ system der Temperatursensor 46 befestigt sein, um die Mo­ toröl- oder Kühlmitteltemperatur abzufühlen, oder der Sensor könnte direkt an der Betätigungsvorrichtung 12 be­ festigt sein. Auf diese Weise erzeugt der Sensor 46 eine abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betriebsumgebung der Betätigungsvorrichtung 12 als eine Eingangsgröße auf der Leitung 30 in die zweidimensionale empirische Karte oder Datenstruktur 28. Die Karte 28 ist betreibbar, um das Steuersignal für die erwünschte Betätigungsvorrich­ tungsposition auf der Leitung 20 aufzunehmen, und zwar von der eindimensionalen Karte oder Datenstruktur als ei­ ne Eingangsgröße in die Karte 28. Die Karte 28 ist auch betreibbar, um die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung 12 auf der Leitung 30 als eine weitere Eingangsgröße in die Karte 28 aufzunehmen. An­ sprechend auf den Empfang des Steuersignals für die er­ wünschte Betätigungsvorrichtungsposition auf der Leitung 20 und die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betä­ tigungsvorrichtung 12 auf der Leitung 30 erzeugt die Da­ tenstruktur 28 als eine Ausgangsgröße auf der Leitung 26 das temperaturkorrigierte oder temperaturkompensierte Steuersignal, das die Betätigungsvorrichtung 12 zu der erwünschten Position oder Verschiebung treibt, anspre­ chend auf die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Be­ tätigungsvorrichtung 12. Das temperaturkorrigierte oder temperaturkompensierte Steuersignal wird auf der Leitung 26 an die Betätigungsvorrichtungssteuerschaltung 22 ge­ koppelt, um die Betätigungsvorrichtung 12 zu der er­ wünschten Position oder Verschiebung bei der abgeschätz­ ten Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung zu treiben.
Industrielle Anwendbarkeit
Im Gebrauch wird klar sein, daß das Steuersystem 10 be­ treibbar ist, um ein temperaturkorrigiertes oder tempera­ turkompensiertes Steuersignal an die Betätigungsvorrich­ tung 12 zu liefern, um die Betätigungsvorrichtung 12 an die erwünschte Position oder Verschiebung zu treiben, und zwar ansprechend auf die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der Betätigungsvorrichtung. Die Temperaturkompensa­ tionsschaltung 24 des Steuersystems 10 eliminiert die Notwendigkeit von komplexen und unzuverlässigen mechani­ schen Vorrichtungen zum Vorsehen einer Temperaturkompen­ sation der Betätigungsvorrichtung 12. Zusätzlich elimi­ niert die Polarisationsabschätzschaltung 32 der Fig. 1 die Notwendigkeit eines Temperatursensors 46 (Fig. 2) zur Abschätzung der Temperatur in der Nähe der Be­ triebsumgebung der Betätigungsvorrichtung 12. Das Steuer­ system 12 der vorliegenden Erfindung sieht eine genaue Bewegungssteuerung der Betätigungsvorrichtung 12 unter variierenden Betriebstemperaturen vor.
Während die vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht worden ist, und während diese Ausführungsbeispiele ziem­ lich genau beschrieben worden sind, besteht bei den An­ meldern nicht die Absicht, in irgendeiner Weise den Um­ fang der beigefügten Ansprüche auf diese detaillierte Ausführung einzuschränken oder zu begrenzen. Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann leicht offensichtlich werden. Die Erfindung in ihren breiteren Aspekten ist daher nicht auf die speziellen Details, die entsprechende Vorrichtung und das Verfahren und das ver­ anschaulichende gezeigte und beschriebene Ausführungsbei­ spiel begrenzt. Entsprechend können Abweichungen von die­ sen Details vorgenommen werden, ohne vom Kern oder Umfang des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes der Anmelder abzuweichen.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Er­ findung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Of­ fenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezo­ elektrischen Vorrichtung die folgendes aufweist:
eine Temperaturkompensationsschaltung, die betreib­ bar ist, um ein erstes Steuersignal entsprechend ei­ ner erwünschten Position der piezoelektrischen Vor­ richtung aufzunehmen und ein zweites Steuersignal ansprechend auf das erste Steuersignal zu erzeugen, das ansprechend auf eine abgeschätzte Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung kompen­ siert ist; und
eine Steuerschaltung für eine piezoelektrische Vor­ richtung, die mit der Temperaturkompensationsschal­ tung gekoppelt ist und betreibbar ist, um das zweite Steuersignal aufzunehmen und ein drittes Steuersi­ gnal ansprechend auf das zweite Steuersignal zu er­ zeugen, das geeignet ist, um die piezoelektrische Vorrichtung in die erwünschte Position zu treiben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperatur­ kompensationsschaltung eine erste Datenstruktur auf­ weist, die betreibbar ist, um das erste Steuersignal mit der abgeschätzten Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung zu korrelieren bzw. in Beziehung zu setzen, um das zweite Steuersignal zu erzeugen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Temperatur­ kompensationsschaltung weiter eine Polarisationsab­ schätzschaltung aufweist, die mit der Steuerschal­ tung für die piezoelektrische Vorrichtung gekoppelt ist und betreibbar ist, um die ferroelektrische Po­ larisation der piezoelektrischen Vorrichtung zu schätzen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Temperatur­ kompensationsschaltung weiter eine zweite Daten­ struktur aufweist, die betreibbar ist, um die Tempe­ ratur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung abzuschätzen, und zwar aus der abgeschätzten ferro­ elektrischen Polarisation der piezoelektrischen Vor­ richtung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Polarisati­ onsabschätzschaltung eine Komparator- bzw. Ver­ gleichsschaltung aufweist, die betreibbar ist, um eine Veränderung der Schaltung zu messen, die an die piezoelektrische Vorrichtung angelegt wird, und zwar über eine vorbestimmte Zeitdauer.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Polarisati­ onsabschätzschaltung weiter eine Integratorschaltung aufweist, die betreibbar ist, um den Strom zu inte­ grieren, der in die piezoelektrische Vorrichtung fließt, und zwar über eine vorbestimmte Zeitdauer.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperaturab­ schätzschaltung einen Temperatursensor aufweist, der betreibbar ist, um die Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung abzuschätzen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Temperatur­ kompensationsschaltung eine erste Datenstruktur auf­ weist, die betreibbar ist, um das erste Steuersignal mit der abgeschätzten Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung zu korrelieren bzw. damit in Beziehung zu setzen, um das zweite Steuer­ signal zu erzeugen.
9. Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezo­ elektrischen Vorrichtung, die folgendes aufweist:
eine erste Datenstruktur, die betreibbar ist, um ein erstes Steuersignal entsprechend einer erwünschten Position der piezoelektrischen Vorrichtung mit einer abgeschätzten Temperatur in der Nähe der piezoelek­ trischen Vorrichtung zu korrelieren bzw. in Bezie­ hung zu setzen, um ein zweites Steuersignal anspre­ chend auf das erste Steuersignal zu erzeugen, das ansprechend auf die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung kompensiert wurde; und
eine Steuerschaltung für die piezoelektrische Vor­ richtung, die betreibbar ist, um das zweite Steuer­ signal aufzunehmen und ein drittes Steuersignal an­ sprechend auf das zweite Steuersignal zu erzeugen, das geeignet ist, um die piezoelektrische Vorrich­ tung zu der erwünschten Position zu treiben.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, die weiter eine Polari­ sationsabschätzschaltung aufweist, die mit der Steu­ erschaltung für die piezoelektrische Vorrichtung ge­ koppelt ist und betreibbar ist, um die ferroelektri­ sche Polarisation der piezoelektrischen Vorrichtung abzuschätzen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, die weiter eine zweite Datenstruktur aufweist, die betreibbar ist, um die Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vor­ richtung aus der abgeschätzten ferroelektrischen Po­ larisation der piezoelektrischen Vorrichtung abzu­ schätzen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Polarisati­ onsabschätzschaltung eine Komparatorschaltung auf­ weist, die betreibbar ist, um eine Spannungsverände­ rung zu messen, dis an die piezoelektrische Vorrich­ tung über eine vorbestimmte Zeitdauer angelegt wor­ den ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Polarisati­ onsabschätzschaltung weiter eine Integratorschaltung aufweist, die betreibbar ist, um den Strom zu inte­ grieren, der in die piezoelektrische Vorrichtung über die vorbestimmte Zeitdauer fließt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, die weiter einen Tempe­ ratursensor aufweist, der betreibbar ist, um die Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vor­ richtung abzuschätzen.
15. Verfahren zur Temperaturkompensation einer piezo­ elektrischen Vorrichtung, das folgendes aufweist:
Empfang eines ersten Steuersignals, das einer er­ wünschte Position einer piezoelektrischen Vorrich­ tung entspricht;
Abschätzung der Temperatur in der Nähe der piezo­ elektrischen Vorrichtung; und
Erzeugung eines Steuersignals, das geeignet ist, um die piezoelektrische Vorrichtung zu der erwünschten Position zu treiben, wobei das Steuersignal anspre­ chend auf die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der piezoelektrischen Vorrichtung temperaturkompen­ siert ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der Erzeugung des Steuersignals folgendes aufweist:
Erzeugung eines zweiten Steuersignals ansprechend auf das erste Steuersignal, das ansprechend auf die abgeschätzte Temperatur in der Nähe der piezoelek­ trischen Vorrichtung kompensiert ist; und
Erzeugung eines dritten Steuersignals ansprechend auf das zweite Steuersignal, das geeignet ist, um die piezoelektrische Vorrichtung zu der erwünschten Position zu treiben.
17. Verfahren nach Anspruch 15, das weiter folgendes aufweist:
Abschätzung der ferroelektrischen Polarisation der piezoelektrischen Vorrichtung; und
Abschätzung der Temperatur in der Nähe der piezo­ elektrischen Vorrichtung aus der abgeschätzten fer­ roelektrischen Polarisation der piezoelektrischen Vorrichtung.
18. Verfahren nach Anspruch 15, das weiter die Abschät­ zung der Temperatur in der Nähe der piezoelektri­ schen Vorrichtung durch einen Temperatursensor auf­ weist.
19. Verfahren nach Anspruch 16, das weiter folgendes aufweist:
Vorsehen einer ersten Datenstruktur, die betreibbar bzw. wirksam ist, um das erste Steuersignal mit der abgeschätzten Temperatur in der Nähe der piezoelek­ trischen Vorrichtung zu korrelieren bzw. in Bezie­ hung zu setzen, um das zweite Steuersignal zu erzeu­ gen.
20. Verfahren nach Anspruch 17, das weiter folgendes aufweist:
Vorsehen einer zweiten Datenstruktur, die betreibbar ist, um die Temperatur in der Nähe der piezoelektri­ schen Vorrichtung aus der abgeschätzten ferroelek­ trischen Polarisation der piezoelektrischen Vorrich­ tung abzuschätzen.
DE10108576A 2000-03-21 2001-02-22 Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung Withdrawn DE10108576A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/532,328 US6400062B1 (en) 2000-03-21 2000-03-21 Method and apparatus for temperature compensating a piezoelectric device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10108576A1 true DE10108576A1 (de) 2001-09-27

Family

ID=24121321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10108576A Withdrawn DE10108576A1 (de) 2000-03-21 2001-02-22 Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6400062B1 (de)
JP (1) JP2001314092A (de)
DE (1) DE10108576A1 (de)
GB (1) GB2365146A (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003038394A2 (de) * 2001-10-29 2003-05-08 Hydac Electronic Gmbh Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der qualität eines fluids, insbesondere eines schmier- und/oder kühlmittels
EP1311004A2 (de) * 2001-11-10 2003-05-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Spannungssollwertberechnung eines piezoelektrischen Elementes
DE102008045955A1 (de) * 2008-09-04 2010-03-11 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer temperaturbedingten Längenänderung einer Aktoreinheit, die im Gehäuse eines Kraftstoffinjektors angeordnet ist
DE102010021448A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der elektrischen Polarisation eines piezoelektrischen Aktuators
DE102010040761A1 (de) 2010-09-14 2012-03-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Einstellen eines Piezoaktormoduls

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794795B2 (en) * 2001-12-19 2004-09-21 Caterpillar Inc Method and apparatus for exciting a piezoelectric material
US6597083B2 (en) * 2001-12-19 2003-07-22 Caterpillar Inc. Method and apparatus for compensating for temperature induced deformation of a piezoelectric device
BRPI0416808A (pt) * 2003-11-20 2007-01-09 Viking Technologies Lc termo-compensação integral para atuador eletro-mecánico
US20050258715A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Schlabach Roderic A Piezoelectric actuator having minimal displacement drift with temperature and high durability
DE102007023547B3 (de) * 2007-05-21 2008-06-26 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Irreversibilität einer Längenänderung eines Piezokristalls
JP5131939B2 (ja) * 2010-08-26 2013-01-30 株式会社村田製作所 圧電デバイス
JP5858605B2 (ja) * 2010-11-04 2016-02-10 キヤノン株式会社 圧電振動子の駆動方法、該駆動方法による塵埃除去装置、超音波モータ
US9258651B2 (en) * 2013-10-17 2016-02-09 Turtle Beach Corporation Transparent parametric transducer and related methods

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4267478A (en) * 1978-11-17 1981-05-12 The Singer Company Pathlength controller for a ring laser gyroscope
JPS57159939A (en) 1981-03-30 1982-10-02 Nissan Motor Co Ltd Electronic controller of fuel injection amount in fuel injection internal combustion engine
US4469974A (en) 1982-06-14 1984-09-04 Eaton Corporation Low power acoustic fuel injector drive circuit
US4451710A (en) 1982-09-01 1984-05-29 Gte Atea Nv Precisely stabilized piezoelectric receiver
US4565940A (en) 1984-08-14 1986-01-21 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus using a piezoelectric film for active control of vibrations
US4639697A (en) 1984-09-13 1987-01-27 Raytheon Company Temperature compensation circuitry
US4705003A (en) 1984-10-17 1987-11-10 Nippon Soken, Inc. Apparatus for controlling electroexpansive actuator avoiding deterioration of polarization
US4688536A (en) 1985-06-28 1987-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive circuit for an electrostrictive actuator in a fuel injection valve
AT387286B (de) 1986-12-19 1988-12-27 Avl Verbrennungskraft Messtech Verfahren und einrichtung zur bestimmung von schwingungseigenschaften sowie zum betreiben eines piezoelektrischen wandlers
JPH0667224B2 (ja) * 1987-01-08 1994-08-24 松下電器産業株式会社 超音波モ−タの駆動装置
US4868447A (en) 1987-09-11 1989-09-19 Cornell Research Foundation, Inc. Piezoelectric polymer laminates for torsional and bending modal control
DE3809284A1 (de) 1988-03-19 1989-09-28 Diehl Gmbh & Co Steuerschaltung fuer ein piezo-stellglied
US5043621A (en) 1988-09-30 1991-08-27 Rockwell International Corporation Piezoelectric actuator
JP2536114B2 (ja) 1989-01-18 1996-09-18 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
JPH02218832A (ja) 1989-02-20 1990-08-31 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の空燃比制御装置
JPH03246195A (ja) 1990-02-26 1991-11-01 Teijin Seiki Co Ltd アクチュエータシステムの安定性補償回路
JPH0830710B2 (ja) 1990-03-08 1996-03-27 本田技研工業株式会社 角速度検出器
US5214668A (en) 1990-09-28 1993-05-25 Nec Corporation Temperature detector and a temperature compensated oscillator using the temperature detector
US5130619A (en) 1990-12-26 1992-07-14 Kubota Corporation Drive control apparatus for an ultrasonic motor
KR100203322B1 (ko) 1991-10-11 1999-06-15 매리 제이 캘라한 전자 제어식 분사기용 댐핑 작동기 및 밸브 조립체
US5557154A (en) 1991-10-11 1996-09-17 Exlar Corporation Linear actuator with feedback position sensor device
US5271313A (en) 1991-11-12 1993-12-21 Lindegren Iii Carl J Position-controlled actuator
JP2809535B2 (ja) 1991-12-06 1998-10-08 三菱電機株式会社 エンジン制御装置
US5201296A (en) 1992-03-30 1993-04-13 Caterpillar Inc. Control system for an internal combustion engine
JPH0662585A (ja) 1992-08-04 1994-03-04 Fujitsu Ltd 圧電素子駆動回路
DE4234237C2 (de) 1992-10-10 2000-11-30 Bosch Gmbh Robert Temperaturkompensierter Mikroaktor
JP3085337B2 (ja) 1993-01-19 2000-09-04 アイシン精機株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
US5471721A (en) 1993-02-23 1995-12-05 Research Corporation Technologies, Inc. Method for making monolithic prestressed ceramic devices
US5722373A (en) 1993-02-26 1998-03-03 Paul; Marius A. Fuel injector system with feed-back control
US5486997A (en) 1994-08-04 1996-01-23 General Electric Company Predictor algorithm for actuator control
JP3129120B2 (ja) 1994-10-04 2001-01-29 株式会社村田製作所 加速度センサ
US5632841A (en) 1995-04-04 1997-05-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Thin layer composite unimorph ferroelectric driver and sensor
EP0744836A3 (de) * 1995-05-25 1998-03-25 Kabushiki Kaisha Meidensha Temperaturkompensierter Kristalloszillator
US5714831A (en) 1995-11-13 1998-02-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for improved control of piezoelectric positioners
KR0165516B1 (ko) 1996-02-26 1999-05-01 김광호 진동 검출 센서
US5945768A (en) 1997-05-08 1999-08-31 Alliedsignal Inc. Piezoelectric drive circuit
JP3600418B2 (ja) 1997-11-14 2004-12-15 三菱電機株式会社 アクチュエータ制御装置
US5875764A (en) 1998-05-13 1999-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for valve control
AT2962U3 (de) 1998-07-02 1999-11-25 Avl List Gmbh Einspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
DE19848950C2 (de) 1998-10-23 2003-03-06 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Konstantsteuerung piezoelektrischer Aktuatoren für Kraftstoffeinspritzsysteme

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003038394A2 (de) * 2001-10-29 2003-05-08 Hydac Electronic Gmbh Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der qualität eines fluids, insbesondere eines schmier- und/oder kühlmittels
DE10152777A1 (de) * 2001-10-29 2003-05-15 Hydac Electronic Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines Mediums, insbesondere eines Schmier- und/oder Kühlmittels
WO2003038394A3 (de) * 2001-10-29 2004-03-25 Hydac Electronic Gmbh Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der qualität eines fluids, insbesondere eines schmier- und/oder kühlmittels
US7104117B2 (en) 2001-10-29 2006-09-12 Hydac Electronic Gmbh Device and method for determining the quality of a medium, particularly of a lubricant and/or coolant
EP1311004A2 (de) * 2001-11-10 2003-05-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Spannungssollwertberechnung eines piezoelektrischen Elementes
DE10155389A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Spannungssollwertberechnung eines piezoelektrischen Elementes
EP1311004A3 (de) * 2001-11-10 2005-11-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Spannungssollwertberechnung eines piezoelektrischen Elementes
DE102008045955A1 (de) * 2008-09-04 2010-03-11 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer temperaturbedingten Längenänderung einer Aktoreinheit, die im Gehäuse eines Kraftstoffinjektors angeordnet ist
DE102010021448A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der elektrischen Polarisation eines piezoelektrischen Aktuators
DE102010040761A1 (de) 2010-09-14 2012-03-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Einstellen eines Piezoaktormoduls

Also Published As

Publication number Publication date
GB0106850D0 (en) 2001-05-09
JP2001314092A (ja) 2001-11-09
US20020053952A1 (en) 2002-05-09
US6400062B1 (en) 2002-06-04
GB2365146A (en) 2002-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10108576A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturkompensation einer piezoelektrischen Vorrichtung
EP0348701B1 (de) Vorrichtung zur Abstandsmessung
DE4434559A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Betrieb eines Füllstandssensors
EP3045877B1 (de) Verfahren zum betreiben eines coriolis-massedurchflussmessgeräts
DE10162207A1 (de) Elektrisches Servolenksteuersystem
DE102007061252A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Selbstkalibrierung der Stromrückkopplung
DE10063080A1 (de) Aktorsteuerung und zugehöriges Verfahren
DE102010043358A1 (de) Verfahren und Systeme zur Thermistortemperaturverarbeitung
EP1350954A1 (de) Stellvorrichtung mit Formgedächtniselement
DE102008042146A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors
DE10149982A1 (de) Verfahren zur Ermittlung der Temperatur einer elektrischen Spule sowie zugehörige Vorrichtung
DE102012209384A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen einer adaptiven Regelung einer Stellung eines Stellglieds eines Stellgebers
DE102005062813B4 (de) Füllstandmessanordnung mit einer Sicherheitsabschaltung bei hohen Temperaturen
DE10121719A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Position und der Geschwindigkeit einer piezoelektrischen Vorrichtung
DE4324982A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Messung der Sperrschichttemperatur eines GTO-Thyristors
DE4315336B4 (de) Verfahren und Einrichtung zur Messung und Korrektur von Prozeßvariablen
DE102019109176A1 (de) Verfahren zum Schließen eines Schaltschützes und Schaltschütz mit Temperaturkompensation
DE112007000655T5 (de) Thermisches Vorscannen elektrischer Schaltungen unter Verwendung thermisch trimmbarer Widerstände
DE60201327T2 (de) Verfahren zum Abschätzen der Position und Geschwindigkeit eines Ankers in einem elektromagnetischen Aktor zur Steuerung eines Motorventils
DE3533197A1 (de) Gemischregelung fuer einen verbrennungsmotor
DE69923035T2 (de) Hydraulische Regelung
DE19949136A1 (de) Betätigungsaufsatz für ein Ventil
DE2714519A1 (de) Einrichtung zum messen der geschwindigkeit eines in einem waermeabsorbierenden medium bewegten fahrzeugs, insbesondere eines wasserfahrzeugs
DE2733006A1 (de) Temperatur-messumformer
DE3412538C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: H02N 2/06 AFI20051017BHDE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee