DE602005001365T2

DE602005001365T2 - Verfahren, Vorrichtung und Steuerprogramm zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors

Info

Publication number: DE602005001365T2
Application number: DE602005001365T
Authority: DE
Inventors: Jun Suwa-shi Matsuzaki; Takashi Suwa-shi Kawaguchi; Reiko Suwa-shi Nagahama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: CN1722601A; CN100536310C; JP2006033907A; US7348708B2; US20060006762A1; DE602005001365D1; JP4487662B2; EP1617489B1; EP1617489A1

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator, eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator, eine elektronische Einrichtung, ein Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator und ein Aufzeichnungsmedium.
[Technologie des Standes der Technik]
Piezoelektrische Elemente haben ein ausgezeichnetes Wandlungsverhältnis elektrischer Energie in mechanische Energie, und ausgezeichnete Empfindlichkeit. Verschiedene Piezoelektrische Aktuatoren, die die piezoelektrischen Effekte piezoelektrischer Elemente nutzen, waren deshalb vor kurzem in Entwicklung. Diese piezoelektrischen Aktuatoren werden auf das Gebiet verschiedener elektronischer Einrichtungen angewendet, wie etwa Piezoelektrische Summer, Tintenstrahlköpfe in Druckern, Ultraschallmotoren, elektronische Uhren und tragbare Einrichtungen.
In piezoelektrischen Aktuatoren schwankt jedoch, da die Resonanzfrequenz wegen dem Einfluss der Umgebungstemperatur, der Last und dergleichen schwankt, auch die Frequenz des Ansteuersignals, das zum Ansteuern des piezoelektrischen Aktuators fähig ist, gemäß der Umgebungstemperatur, der Last und dergleichen.
Deshalb sind Systeme bekannt, in denen die Frequenz des Ansteuersignals innerhalb eines breiten Bereiches durchlaufen (variiert wird), der den Frequenzbereich des schwankenden Ansteuersignals enthält, und der Motor wird zuverlässig angesteuert (siehe z.B. Patentliteraturstelle 1).
Speziell wird in Patentliteraturstelle 1 die Durchlaufspannung einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle zu einem spannungsgesteuerten Oszillator ausgegeben, die Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird innerhalb eines Bereiches von f_L bis f_H beständig variiert, und eine Frequenz, worin ein piezoelektrisches vibrierendes Element angesteuert werden kann, kann immer sichergestellt werden, wobei es möglich gemacht wird, das piezoelektrische vibrierende Element (piezoelektrischer Aktuator) zuverlässig anzusteuern.
[Patentliteraturstelle 1] Examined Patent Application (Kokoku) Nr. 5-16272.
In den Patentzusammenfassungen von Japan, Volume 013, Nummer 176, 25. April 1989 und JP 01 005378A wird die Erreichung, in einem Ultraschallmotor-Triebwerk, eines stabilen Triebwerkes hoher Effizienz durch Verwenden einer Wechselspannung, die von einer Sektion höherer Ansteuerfrequenz zu einer Sektion, die in der Ansteuerfrequenz geringer ist, periodisch durchläuft, offenbart.
In den Patentzusammenfassungen von Japan, Volume 013, Nummer 354, B. August 1989 und JP 01 114379A wird die Reduzierung, in einer Ultraschallmotoreinrichtung, der Schwankung einer Bewegungsgeschwindigkeit, durch Einstellen der Durchlaufrichtung einer Frequenzdurchlaufeinrichtung von der höheren Seite der Frequenz zu der unteren Seite, wenn ein mechanischer Zweigstrom von einem gesetzten Wert oder weniger ist, und durch Einstellen der Durchlaufrichtung von der unteren Seite zu der höheren Seite, wenn der mechanische Zweigstrom von dem gesetzten Wert oder mehr ist, offenbart.
[Offenbarung der Erfindung]
[Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind]
Patentliteraturstelle 1 enthält eine Beschreibung einer Ansteuerung in einer Resonanzfrequenz. Die Impedanz des piezoelektrischen Elementes verringert sich nahe dem Resonanzpunkt abrupt, und ist in dem Resonanzpunkt am geringsten. Deshalb wächst der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes (piezoelektrischer Aktuator) extrem stark, wenn das piezoelektrische Element in der Resonanzfrequenz angesteuert wird, und abhängig von der Situation kann sich die Leistungsquellenspannung plötzlich verringern, was einen Fehler des Systems verursacht.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator, eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator, eine elektronische Einrichtung mit diesem piezoelektrischen Aktuator, ein Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator und ein Aufzeichnungsmedium, auf dem dieses Steuerprogramm aufgezeichnet ist, vorzusehen.
[Mittel, die verwendet werden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen]
Das Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator, umfassend einen vibrierenden Rumpf, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf ein piezoelektrisches Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird; wobei die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches durchlaufen wird; und ist gekennzeichnet dadurch, dass die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz verschoben wird und der Frequenzdurchlauf fortgesetzt wird, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird, gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
In der vorliegenden Erfindung wird der Verbrauchsstrom überwacht, und wenn dieser Verbrauchsstrom gleich oder größer einem gesetzten Bezugswert ist, wird die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz z.B. mehrerer Kilohertz verschoben. Deshalb kann die Resonanzfrequenzkomponente entfernt werden, wenn die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, durchlaufen (variiert) wird. Da das piezoelektrische Element ohne die Resonanzfrequenzkomponente angesteuert wird, in der der Verbrauchsstrom am höchsten ist, können extreme Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden. Da Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden können, können Systemfehler wegen dem Fließen eines übermäßigen Verbrauchsstroms vermieden werden.
Das Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der zweiten Erfindung ist ein Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator, umfassend einen vibrierenden Rumpf, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf ein piezoelektrisches Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird; wobei die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches durchlaufen wird und gekennzeichnet dadurch ist, dass die Frequenz des Ansteuersignals zu dem Anfangswert zurückgeführt wird und der Frequenzdurchlauf fortgesetzt wird, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird, gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
In der vorliegenden Erfindung wird der Verbrauchsstrom überwacht, und wenn dieser Verbrauchsstrom gleich oder größer einem gesetzten Bezugswert ist, wird die Frequenz des Ansteuersignals zu dem Anfangswert, wie etwa dem Maximalwert, zurückgeführt, nach Durchlaufen von dem Maximalwert eines spezifischen Frequenzbereichs zu dem Minimalwert. Deshalb kann die Resonanzfrequenzkomponente entfernt werden, wenn die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, durchlaufen (variiert) wird. Da das piezoelektrische Element ohne die Resonanzfrequenzkomponente angesteuert wird, in der der Verbrauchsstrom am höchsten ist, können deshalb extreme Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden. Da Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden kann, können auch Systemfehler wegen dem Fließen eines übermäßigen Verbrauchsstroms vermieden werden.
Des weiteren kann in jeder der Erfindungen, da die Frequenz des Ansteuersignals innerhalb eines spezifischen Bereiches durchlaufen (variiert), das piezoelektrische Element zuverlässig angesteuert werden, falls es innerhalb dieses Frequenzbereiches angesteuert wird.
Da das Ansteuersignal innerhalb eines spezifischen Frequenzbereiches beständig durchlaufen wird, kann auch die Ansteuerfrequenz des piezoelektrischen Elementes wegen Schwankungen in der Umgebungstemperatur, Rauschen und Last ungleichförmig sein, es ist aber möglich, derartige Ungleichförmigkeiten ohne Durchführung von Abstimmungen zu überwinden. Deshalb gibt es keine Notwendigkeit, die Ansteuervorrichtung mit einer Bestimmungsschaltung zum Bestimmen von Schwankungen in der Umgebungstemperatur, Rauschen und Last, oder einer Abstimmungsschaltung zum Abstimmen der Frequenz des Ansteuersignals auf der Basis von derartigen bestimmten Daten zu versehen, und die Konfiguration der Ansteuervorrichtung kann vereinfacht werden.
In dem Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass der Bezugswert konfiguriert ist fähig zu sein, unter einer Vielzahl von Pegeln umgeschaltet zu werden. Es ist auch wünschenswert, dass der Betrag von Verschiebung gemäß dem ausgewählten Bezugswert eingestellt wird, wenn die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz verschoben wird.
Falls der Bezugswert konfiguriert ist fähig zu sein, unter einer Vielzahl von Pegeln umgeschaltet zu werden, dann macht es Umschalten des Bezugswertes möglich, die Ansteuerungsgeschwindigkeit des piezoelektrischen Aktuators zu steuern und die Grenze in dem Verbrauchsstrom zu steuern. Falls sich der Bezugswert des Verbrauchsstroms verringert, ist speziell die Frequenz des Ansteuersignals, das den Bezugswert erreicht hat, weit von der Resonanzfrequenz weg, und Ansteuerung in Bereichen, wo der Betrag von Vibrationsversatz des piezoelektrischen Elementes auf eine proportionale Art und Weise in der Resonanzfrequenz oder einer benachbarten Frequenz reduziert wird. Falls der Bezugswert reduziert wird, werden deshalb die Ansteuerungsgeschwindigkeit und der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Aktuators reduziert, und falls sich der Bezugswert erhöht, können die Ansteuerungsgeschwindigkeit und der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Aktuators erhöht werden um zu ermöglichen, dass die Ansteuerungsgeschwindigkeit und der Verbrauchsstrom durch Umschalten des Bezugswertes gesteuert werden.
In dem Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass ein Bestimmungssignal zum Ausdrücken des vibrierenden Zustands des vibrierenden Rumpfes erfasst wird, und ein angesteuerter Zustand, in dem der vibrierende Rumpf vibriert, um das Ansteuerobjekt anzusteuern, oder ein Ruhezustand, in dem das Ansteuerobjekt nicht angesteuert wird, basierend auf diesem Bestimmungssignal bestimmt wird, und wenn das Ansteuerobjekt in einem angesteuerten Zustand ist, die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals mit der Geschwindigkeit verglichen wird, wenn das Ansteuerobjekt in einem Ruhezustand ist und auf eine geringere Geschwindigkeit gesetzt wird.
Mit einer derartigen Konfiguration kann die unproduktive Ansteuersignal-Ausgabezeit, in der das Ansteuerobjekt nicht angesteuert werden kann, verkürzt werden, unnötige Verbrauchsströme können reduziert werden und Effizienz kann verbessert werden. Da die Zeit des Nicht-Ansteuerzustands verkürzt werden kann, können Ungleichförmigkeiten in der Ansteuerzeit über eine spezifische Zeitdauer (z.B. eine Minute) reduziert werden, Abweichungen (Ungleichförmigkeiten) in der Ansteuerungsgeschwindigkeit des angesteuerten Elementes (Ansteuerobjektes), das durch den vibrierenden Rumpf angesteuert wird, können auch reduziert werden, und es kann Ansteuerung hoher Geschwindigkeit erreicht werden, sogar mit Schwankungen in der Last oder dergleichen.
Da die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals in dem angesteuerten Zustand oder dem Ruhezustand des Ansteuerobjektes umgeschaltet werden kann, ist auch der Abstimmungsprozess einfach und die Konfiguration der Steuerschaltungen und dergleichen zum Abstimmen der Geschwindigkeit kann auch vereinfacht werden.
Die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals sollte auf eine geringere Geschwindigkeit mindestens dann gesetzt werden, wenn das Ansteuerobjekt in dem angesteuerten Zustand ist, als wenn es in dem nicht-angesteuerten Zustand ist, und die Geschwindigkeit während des angesteuerten Zustands kann auf einen Grad gesetzt werden oder kann unter einer Vielzahl von Graden variiert werden. In dem angesteuerten Zustand wird, falls die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals unter einer Vielzahl von Graden variiert werden kann, effektivere Steuerung durch Absenkung der Frequenzdurchlaufgeschwindigkeit zu einem Zustand möglich gemacht, in dem das piezoelektrische Element effektiv angesteuert werden kann.
Die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator, worin ein Ansteuersignal einem piezoelektrischen Element in dem piezoelektrischen Aktuator zugeführt wird, umfassend einen vibrierenden Rumpf, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz zu dem piezoelektrischen Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird, und wobei die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator auch umfasst ein Frequenzsteuermittel zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches; und gekennzeichnet durch ein Mittel zum Bestimmen des Verbrauchsstroms des piezoelektrischen Elementes und Vergleichen des Verbrauchsstroms mit einem Bezugswert, und dadurch, dass das Frequenzsteuermittel angepasst ist, die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz zu verschieben und den Frequenzdurchlauf fortzusetzen, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes gleich oder größer dem Bezugswert ist.
In der vorliegenden Erfindung wird der Verbrauchsstrom durch Verwenden der Frequenzsteuereinrichtung überwacht, und wenn der Verbrauchsstrom gleich oder größer einem gesetzten Bezugswert ist, wird die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz von z.B. mehreren Kilohertz verschoben. Deshalb kann die Resonanzfrequenzkomponente entfernt werden, wenn die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, durchlaufen (variiert) wird. Aus diesem Grund wird das piezoelektrische Element ohne die Resonanzfrequenzkomponente angesteuert, in der der Verbrauchsstrom am höchsten ist, und deshalb können extreme Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden. Da Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden können, können Systemfehler wegen dem Fließen eines übermäßigen Verbrauchsstroms vermieden werden.
Die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator, wobei ein Ansteuersignal einem piezoelektrischen Element in dem piezoelektrischen Aktuator zugeführt wird, umfassend einen vibrierenden Rumpf, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf das piezoelektrische Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird, und die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator ferner umfasst eine Frequenzsteuereinrichtung zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches, und gekennzeichnet durch ein Mittel zum Bestimmen des Verbrauchsstroms des piezoelektrischen Elementes und Vergleichen des Verbrauchsstroms mit einem Bezugswert, und da durch, dass das Frequenzsteuermittel angepasst ist, die Frequenz des Ansteuersignals auf den Anfangswert zurückzuführen und den Frequenzdurchlauf fortzusetzen, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes gleich oder größer einem Bezugswert ist.
In der vorliegenden Erfindung wird der Verbrauchsstrom überwacht, und wenn dieser Verbrauchsstrom gleich oder größer einem gesetzten Bezugswert ist, wird die Frequenz des Ansteuersignals zu dem Anfangswert, wie etwa dem Maximalwert, zurückgeführt, nach einem Durchlauf von dem Maximalwert eines spezifischen Frequenzbereiches zu dem Minimalwert. Deshalb kann die Resonanzfrequenzkomponente entfernt werden, wenn die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, durchlaufen (variiert) wird. Aus diesem Grund wird das piezoelektrische Element ohne die Resonanzfrequenzkomponente angesteuert, in der der Verbrauchsstrom am höchsten ist, und extreme Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom können deshalb verhindert werden. Da Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom verhindert werden können, können Systemfehler wegen dem Fließen eines übermäßigen Verbrauchsstroms vermieden werden.
Da in jeder Erfindung die Frequenz des Ansteuersignals innerhalb eines spezifischen Bereiches durchlaufen (variiert) wird, kann des weiteren das piezoelektrische Element zuverlässig angesteuert werden, falls es innerhalb dieses Frequenzbereiches angesteuert wird.
Da das Ansteuersignal innerhalb eines spezifischen Frequenzbereiches beständig durchlaufen wird, kann auch die Ansteuerfrequenz des piezoelektrischen Elementes wegen Schwankungen in der Umgebungstemperatur, Rauschen und Last ungleichförmig sein, es ist aber möglich, derartige Ungleichförmigkeiten ohne Durchführung von Abstimmungen zu überwinden. Deshalb gibt es keine Notwendigkeit, die Ansteuervorrichtung mit ei ner Bestimmungsschaltung zum Bestimmen von Schwankungen in der Umgebungstemperatur, Rauschen und Last, oder einer Abstimmungsschaltung zum Abstimmen der Frequenz des Ansteuersignals auf der Basis von derartigen bestimmten Daten zu versehen, und die Konfiguration der Ansteuervorrichtung kann vereinfacht werden.
In der Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass das Frequenzsteuermittel konfiguriert ist, zum Umschalten des Bezugswertes unter einer Vielzahl von Graden fähig zu sein.
Falls der Bezugswert konfiguriert ist, dazu fähig zu sein, unter einer Vielzahl von Graden umgeschaltet werden, macht es Umschalten des Bezugswertes möglich, die Ansteuerungsgeschwindigkeit des piezoelektrischen Aktuators zu steuern und die Grenze in dem Verbrauchsstrom zu steuern.
In der Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass das Frequenzsteuermittel angepasst ist, ein Bestimmungssignal zum Ausdrücken des vibrierenden Zustands des vibrierenden Rumpfes zu erfassen, und einen angesteuerten Zustand, in dem der vibrierende Rumpf vibriert, um das Ansteuerobjekt anzusteuern, oder einen ruhenden Zustand, in dem das Ansteuerobjekt nicht angesteuert wird, auf der Basis des Bestimmungssignals zu bestimmen; und wenn das Ansteuerobjekt in einem angesteuerten Zustand ist, die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals mit der Geschwindigkeit zu vergleichen, wenn das Ansteuerobjekt in einem ruhenden Zustand ist und die Geschwindigkeit auf eine geringere Geschwindigkeit zu setzen.
Mit einer derartigen Konfiguration kann die unproduktive Ansteuersignal-Ausgabezeit, in der das Ansteuerobjekt nicht angesteuert werden kann, verkürzt werden, unnötige Verbrauchsströme können reduziert werden und Effizienz kann verbessert werden. Da die Zeit des nicht-angesteuerten Zustands verkürzt werden kann, können auch Ungleichförmigkeiten in der Ansteuerzeit über eine spezifische Zeitdauer (z.B. eine Minute) reduziert werden, Abweichungen (Ungleichförmigkeiten) in der Ansteuerungsgeschwindigkeit des angesteuerten Elementes (Ansteuerobjektes), das durch den vibrierenden Rumpf angesteuert wird, können auch reduziert werden, und Ansteuerung hoher Geschwindigkeit kann erreicht werden, sogar mit Schwankungen in der Last oder dergleichen.
In der Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass das Frequenzsteuermittel konfiguriert ist zu umfassen eine Konstantspannungsschaltung zum Ausgeben einer Standardspannung für elektrische Strombestimmung um zu bestimmen, ob der Verbrauchsstrom gleich oder größer einem Bezugswert ist; eine elektrische Strombestimmungsschaltung zum Wandeln des Verbrauchsstroms in einen Spannungswert, zum Vergleichen des Spannungswertes mit der Standardspannung für elektrische Strombestimmung, und zum Ausgeben eines Vergleichsergebnissignals; eine Spannungsabstimmungsschaltung zum Abstimmen der ausgegebenen Spannung auf der Basis des Vergleichsergebnissignals; und einen abstimmbaren Oszillator (Oszillator variabler Frequenz), der zum Variieren der Frequenz des ausgegebenen Signals mittels der Spannung fähig ist, die von der Spannungsabstimmungsschaltung ausgegeben wird.
In der Erfindung mit dieser Konfiguration macht es ein Vergleich des Bezugswertes für eine Bestimmung eines elektrischen Stroms, der von der Konstantspannungsschaltung ausgegeben wird, mit einem Spannungswert basierend auf dem Ver brauchsstromwert des piezoelektrischen Elementes möglich zu bestimmen, ob der Verbrauchsstrom gleich oder größer dem Bezugswert ist; d.h. ob der Strom nahe dem Resonanzpunkt ist, und ein Vergleichsergebnissignal auszugeben. Die Frequenz des Ansteuersignals wird dann um eine spezifische Frequenz durch Steuern des Spannungswertes, der von der Spannungsabstimmungsschaltung ausgegeben wird basierend auf dem Vergleichsergebnissignal verschoben, und die Frequenz wird zu ihrem Anfangswert zurückgeführt. Die Frequenz des Ansteuersignals kann deshalb einfach und mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
In der Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass die Spannungsabstimmungsschaltung umfasst eine Taktschaltung zum Ausgeben eines Taktsignals, einen Auf-/Abzähler, einen Digital-/Analogwandler zum Einstellen des Spannungswertes der ausgegebenen Spannung auf der Basis des Zählerwertes des Auf-/Abzählers und eine Steuerschaltung zum Steuern des Zählerwertes des Auf-/Abzählers auf der Basis des Taktsignals; und die Steuerschaltung den Zählerwert des Auf-/Abzählers auf der Basis des Vergleichsergebnissignals variiert.
Gemäß der Erfindung mit dieser Konfiguration kann die Frequenz des Ansteuersignals gesteuert werden, falls der Zählerwert des Auf-/Abzählers durch die Steuerschaltung gesteuert wird, und deshalb werden verschiedene Steuerungen einfach erreicht, wie etwa Durchlaufsteuerung der Frequenz, Verschiebungssteuerung und Rücksetzungssteuerung zum Rückführen der Frequenz zu dem Anfangswert.
Die elektronische Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen piezoelektrischen Aktuator mit einem vibrierenden Rumpf, der durch die Anwendung eines Ansteuersig nals mit einer spezifischen Frequenz auf ein piezoelektrisches Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu den vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird; und eine Ansteuervorrichtung für diesen piezoelektrischen Aktuator.
In der Erfindung mit dieser Konfiguration kann, da ein piezoelektrischer Aktuator enthalten ist, wodurch der Verbrauchsstrom gedrückt werden kann und Systemfehler verhindert werden können, eine elektronische Einrichtung vorgesehen werden, die insbesondere für Armbanduhren und andere derartige kompakte und tragbare Einrichtungen geeignet ist.
Das Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator, worin ein Ansteuersignal dem piezoelektrischen Element in einem piezoelektrischen Aktuator mit einem vibrierenden Rumpf zugeführt wird, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf das piezoelektrische Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird, wobei ein Computer, der in die Ansteuervorrichtung einbezogen ist, veranlasst wird zu funktionieren als eine Frequenzsteuereinrichtung zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches, Verschieben der Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz und Fortzusetzen des Frequenzdurchlaufs, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird, gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
Das Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator, worin ein Ansteuersignal einem piezoelektrischen Element in dem piezoelektrischen Aktuator mit einem vibrierenden Rumpf zugeführt wird, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf das piezoelektrische Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion, die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt gedrückt wird, wobei ein Computer, der in die Ansteuervorrichtung einbezogen ist, veranlasst wird zu funktionieren als eine Frequenzsteuereinrichtung zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches, Rückführen der Frequenz des Ansteuersignals auf den Anfangswert und Fortsetzen des Frequenzdurchlaufs, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird, gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
Das Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung ist dazu fähig, durch einen Computer gelesen zu werden, worin die zuvor erwähnten Steuerprogramme aufgezeichnet sind.
Gemäß diesen Erfindungen, die dem Computer, der in die Ansteuervorrichtung einbezogen ist, erlauben, als die zuvor erwähnten Einrichtungen zu funktionieren, wird es möglich gemacht, den Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Aktuators zu reduzieren und Systemfehler zu verhindern, wie zuvor beschrieben wird. Falls die Einrichtungen von einem Computer konfiguriert sind, können Bedingungen einfach variiert werden, indem lediglich das Programm geändert wird, und geeignete Steuerung gemäß dem Ansteuerobjekt und dergleichen kann deshalb durchgeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt und werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen und der Zeichnungen, die nachstehend folgen, offensichtlich.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Grundriss, der die Hauptkonfiguration des Datumsanzeigemechanismus in der elektronische Uhr gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Grundriss, der den piezoelektrischen Aktuator zeigt, der in der elektronischen Uhr verwendet wird.
3 ist eine Blockansicht, die die interne Konfiguration der Ansteuervorrichtung des piezoelektrischen Aktuators zeigt;
4 ist eine Blockansicht, die die interne Konfiguration der Spannungsabstimmungsschaltung zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens zum Ansteuern des piezoelektrischen Aktuators in der vorliegenden Ausführungsform;
6 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens zum Verschieben der Durchlauffrequenz in dem Flussdiagramm in 5;
7 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens zum Initialisieren der Ansteuersignalfrequenz in dem Flussdiagramm in 5;
8 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Frequenz des Ansteuersignals und der Rotationsfrequenz des angesteuerten Elementes in der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens zum Ansteuern des piezoelektrischen Aktuators in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Verfahrens zum Initialisieren der Durchlauffrequenz in dem Flussdiagramm in 9;
11 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Frequenz des Ansteuersignals und der Rotationsfrequenz des angesteuerten Elementes in der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Frequenz des Ansteuersignals und der Rotationsfrequenz des angesteuerten Elementes in einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist eine Blockansicht, die die interne Konfiguration der Ansteuervorrichtung des piezoelektrischen Aktuators in einer anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt; und
14 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Frequenz des Ansteuersignals und der Rotationsfrequenz des angesteuerten Elementes in der Modifikation in 13 zeigt.
[Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen]
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Diagramme beschrieben.
Zuerst wird eine elektronische Einrichtung mit einem Datumsanzeigemechanismus, der durch einen piezoelektrischen Aktua tor angesteuert wird, als ein Beispiel einer Ausführungsform der elektronische Einrichtung gegeben.
[1. Gesamtkonfiguration]
1 ist ein Grundriss, der einen Datumsanzeigemechanismus 90 einer elektronische Uhr 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In 1 ist die Hauptsektion des Datumsanzeigemechanismus 90 hauptsächlich aus einem piezoelektrischen Aktuator 91, einem Rotor 92 als das Ansteuerobjekt, das durch den piezoelektrischen Aktuator 91 drehbar angesteuert wird (angesteuertes Element), einem Abbremsungszahnradpaar, das die Rotation des Rotors 92 abbremst und überträgt, und einem Datumsrad 93, das durch die Antriebskraft gedreht wird, die über das Abbremsungszahnradpaar übertragen wird, konfiguriert. Das Abbremsungszahnradpaar hat ein Datumsdrehzwischenrad 94 und ein Datumsdrehrad 95. Der piezoelektrische Aktuator 91, der Rotor 92, das Datumsdrehzwischenrad 94 und das Datumsdrehrad 95 sind auf einer Bodenplatte 9A gestützt.
Ein scheibenförmiges Zifferblatt (nicht gezeigt) ist oben auf dem Datumsanzeigemechanismus 90 vorgesehen, und ein Teil der äußeren umlaufenden Fläche des Zifferblatts ist mit einem Fenster zum Anzeigen des Datums versehen, und ist so gestaltet, dass das Datum auf dem Datumsrad 93 durch das Fenster sichtbar ist. Auch sind ein Zeigerbewegungszahnradpaar (nicht gezeigt), das mit dem Schrittmotor zum Ansteuern der Zeiger verbunden ist, und eine sekundäre Batterie 9B als eine Leistungsquelle zu der unteren (umgekehrten Seite) der Bodenplatte 9A vorgesehen. Die sekundäre Batterie 9B führt Leistung zu den Schaltungen des Schrittmotors, dem piezoelektrischen Aktuator 91 und einer Spannungsanwendungsvorrichtung (nicht gezeigt) zu. Der Aufbau kann auch derart sein, dass ein Leistungsgenerator, der Leistung durch Nutzen von Solarenergie oder der Drehung eines schwingenden Gewichtes gene riert, mit der sekundären Batterie 9B verbunden ist, und die Leistung, die durch diesen Leistungsgenerator generiert wird, zu der sekundären Batterie 9B geladen wird. Auch ist die Leistungsquelle nicht auf eine sekundäre Batterie 9B begrenzt, die durch einen Leistungsgenerator geladen wird, und kann eine gewöhnliche primäre Batterie (z.B. eine Lithiumionenbatterie) sein.
Das Datumsdrehzwischenrad 94 ist aus einem großen Rad 941 und einem kleinen Rad 942 konfiguriert. Das kleine Rad 942 hat eine zylindrische Form, die etwas kleiner als das große Rad 941 ist, und eine Nocke 943 mit einer im wesentlichen rechteckigen Form ist in der äußeren peripheren Fläche davon ausgebildet. Das kleine Rad 942 ist an einer Stelle fixiert, um so die gleiche Mitte wie das große Rad 941 aufzuweisen. Ein Getriebe 921 oben auf dem Rotor 92 greift mit dem großen Rad 941 ein. Deshalb dreht sich das Datumsdrehzwischenrad 94, das aus dem großen Rad 941 und den kleinen Rad 942 besteht, in Verbindung mit der Drehung des Rotors 92.
Eine Plattenfeder 944 ist zu der Bodenplatte 9A an der Seite des Datumsdrehzwischenrades 94 vorgesehen, das proximale Ende der Plattenfeder 944 ist in einer Stelle an der Bodenplatte 9A fixiert, und das distale Ende ist in eine ungefähre V-Form gebogen. Das distale Ende der Plattenfeder 944 ist vorgesehen fähig zu sein, in die und aus der Nocke 943 des Datumsdrehzwischenrades 94 zu gehen. Ein Kontaktelement 945 ist in einer Position nahe der Plattenfeder 944 angeordnet, und dieses Kontaktelement 945 ist gestaltet, mit der Plattenfeder 944 in Kontakt zu kommen, wenn das Datumsdrehzwischenrad 94 dreht und das distale Ende der Plattenfeder 944 in die Nocke 943 geht. Eine spezifische Spannung wird an die Plattenfeder 944 angelegt, und wenn die Plattenfeder 944 mit dem Kontaktelement 945 in Kontakt kommt, wird diese Spannung ebenso an das Kontaktelement 945 angelegt. Deshalb kann der Zustand, in dem das Datumsrad gedreht wird, durch Bestimmen der Spannung des Kontaktelementes 945 bestimmt werden, und der Betrag, um den sich das Datumsrad 93 an einem Tag dreht, kann bestimmt werden.
Eine Bestimmung des Betrages, um den sich das Datumsrad 93 dreht, ist nicht auf eine Verwendung der Plattenfeder 944 oder des Kontaktelementes 945 begrenzt, und es ist möglich, Einrichtungen zu verwenden, in denen der Drehzustand des Rotors 92 oder des Datumsdrehzwischenrades 94 bestimmt wird und ein spezifisches Impulssignal ausgegeben wird. Speziell ist es möglich, einen konventionellen Fotoreflektor, Fotounterbrecher, MR-Sensor oder einen anderen derartigen Rotationsimpulsgeber oder dergleichen zu verwenden.
Das Datumsrad 93 hat eine Ringform, und ein inneres Getriebe 931 ist an der inneren peripheren Fläche davon ausgebildet. Das Datumsdrehrad 95 hat ein Getriebe mit fünf Zähnen und greift mit dem inneren Getriebe 931 des Datumsrades 93 ein. Auch ist eine Welle 951 in der Mitte des Datumsdrehrades 95 vorgesehen, und diese Welle 951 ist in ein Durchgangsloch 9C eingeführt, das in der Bodenplatte 9A ausgebildet ist. Das Durchgangsloch 9C ist ausgebildet, sich entlang der peripheren Richtung des Datumsdrehrades 93 zu erstrecken. Das Datumsdrehrad 95 und die Welle 951 werden aufwärts und nach rechts in 1 durch eine Plattenfeder 952 gedrängt, die an der Bodenplatte 9A fixiert ist. Es wird auch verhindert, dass das Datumsrad 93 durch die drängende Aktion der Plattenfeder 952 schwingt.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des piezoelektrischen Aktuators 91 und des Rotors 92. Wie in 2 gezeigt, hat der piezoelektrische Aktuator 91 eine im wesentlichen rechteckige Verstärkungsplatte 911, und ein piezoelektrisches Ele ment 912, das an beide Seiten der Verstärkungsplatte 911 gebondet ist.
Armsektionen 913, die von beiden Seiten herausragen, sind nahe der Mitte der Verstärkungsplatte 911 in der Längsrichtung ausgebildet, und eine dieser Armsektionen 913 ist in einer Stelle an der Bodenplatte 9A durch Schrauben oder dergleichen fixiert. Die andere Armsektion 913 ist nicht an der Bodenplatte 9A fixiert, sondern bleibt in einem freien Zustand und bildet ein Gewicht, das ein Schwingungsgleichgewicht vorsieht, wenn der piezoelektrische Aktuator 91 schwingt.
Im wesentlichen halbkugelförmige Ausbuchtungen 914, die entlang der Längsrichtung der Verstärkungsplatte 911 herausragen, sind in beiden Enden der Diagonale der Verstärkungsplatte 911 ausgebildet. Eine dieser Ausbuchtungen 914 kommt mit der Seite des Rotors 92 in Kontakt.
Das piezoelektrische Element 912 ist in eine im wesentlichen rechteckige Form ausgebildet, und ist mit den im wesentlichen rechteckigen Sektionen an beiden Seiten der Verstärkungsplatte 911 gebondet. Elektroden sind von einer Überzugsschicht an beiden Seiten des piezoelektrischen Elementes 912 ausgebildet. Eine im wesentlichen rechteckige Bestimmungselektrode 912B ist in der Fläche des piezoelektrischen Elementes 912 durch Isolieren der Überzugsschicht mit einer Nut ausgebildet. Diese Bestimmungselektrode 912B ist näher zu dem Rotor 92 als zu dem Längsmittelpunkt des piezoelektrischen Elementes 912, und näher zu den Ausbuchtungen 914 als zu der querlaufenden Mitte des piezoelektrischen Elementes 912 ausgebildet. Der Bereich außer der Bestimmungselektrode 912B bildet eine Ansteuerelektrode 912A. Der Flächenbereich der Bestimmungselektrode 912B ist auf 1/30 oder mehr und 1/7 oder weniger des Flächenbereiches der Ansteuerelektrode 912A gesetzt, und ist wünschenswerter auf 1/15 oder mehr und 1/10 oder weniger gesetzt.
Wenn eine Spannung mit einer spezifischen Frequenz an die Ansteuerelektrode 912A des piezoelektrischen Aktuators 91 angelegt wird, wird eine Schwingung in einem Längshauptschwingungsmodus geschaffen, in dem das piezoelektrische Element 912 entlang der Längsrichtung verlängert wird. Zu dieser Zeit ist, da die Ausbuchtungen 914 zu beiden Enden der Diagonale des piezoelektrischen Aktuators 91 vorgesehen sind, der piezoelektrische Aktuator 91 als ein ganzes im Gewicht in Bezug auf die Mittellinie in der Längsrichtung nicht ausgeglichen. Als ein Ergebnis dieser Unsymmetrie wird eine Schwingung in einem gekrümmten sekundären Schwingungsmodus geschaffen, in dem sich der piezoelektrische Aktuator 91 in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung krümmt. Deshalb schafft der piezoelektrische Aktuator 91 eine Schwingung, die den Längshauptschwingungsmodus und den gekrümmten sekundären Schwingungsmodus kombiniert, und die Ausbuchtungen 914 beschreiben einen ungefähren elliptischen Bogen. Da der piezoelektrische Aktuator 91 mit nur einer der Armsektionen 913 fixiert ist und die Ausbuchtungen 914 in den Enden der Diagonale vorgesehen sind und die Reaktionskraft von dem Rotor 92 tragen, sind zu diesem Zeitpunkt der Knoten der Schwingung in dem Längshauptschwingungsmodus und der Knoten der Schwingung in den gekrümmten sekundären Schwingungsmodus nicht in Ausrichtung mit dem Mittelpunkt des piezoelektrischen Elementes 912. Mit anderen Worten wird die Bestimmungselektrode 912B in einer Position in dem piezoelektrischen Aktuator 91 gebildet, die den Knoten der Schwingung in dem Längshauptschwingungsmodus und den Knoten der Schwingung in den gekrümmten sekundären Schwingungsmodus enthält. Deshalb ist in der vorliegenden Ausführungsform der vibrierende Rumpf aus der Verstärkungsplatte 911 und dem piezoelektrischen Ele ment 912 konfiguriert, und die Kontaktsektion ist aus den Ausbuchtungen 914 konfiguriert.
Die Ansteuerelektrode 912A, die Bestimmungselektrode 912B und die Verstärkungsplatte 911 sind alle mit der Ansteuervorrichtung (Spannungsanwendungsvorrichtung) (nicht gezeigt) durch eine Verbindungsleitung oder dergleichen verbunden. Die spezifische Konfiguration der Ansteuervorrichtung wird später beschrieben.
Eine Plattenfeder 922 ist an dem Rotor 92 montiert, und der Rotor 92 wird zu dem piezoelektrischen Aktuator 91 gedrängt. Eine angemessene Reibungskraft wird dadurch zwischen den Ausbuchtungen 914 und der Seite des Rotors 92 geschaffen, was zu ausreichender Effizienz bei Übertragung der Antriebskraft des piezoelektrischen Aktuators 91 führt.
In einer derartigen Uhr 1 schafft der piezoelektrische Aktuator 91 eine Schwingung, die den Längshauptschwingungsmodus und den gekrümmten sekundären Schwingungsmodus kombiniert, wenn ein Ansteuersignal mit einer spezifischen Frequenz angelegt wird wegen der Tatsache, dass die Ansteuervorrichtung das Ansteuersignal für den piezoelektrischen Aktuator 91 steuert. Die Ausbuchtungen 914 schwingen, während sie einen ungefähren elliptischen Bogen beschreiben, was diese Schwingungsmodi kombiniert, und auf den Rotor 92 wird in einem Teil dieses Schwingungsbogens gedrückt, wodurch der Rotor 92 drehbar angesteuert wird.
Die Rotationsbewegung des Rotors 92 wird zu dem Datumsdrehzwischenrad 94 übertragen, und wenn die Zähne des Datumsdrehrades 95 mit der Nocke 943 eingreifen, wird das Datumsdrehrad 95 durch das Datumsdrehzwischenrad 94 gedreht, was das Datumsrad 93 dreht. Das Datum, das durch das Datumsrad 93 angezeigt wird, wird als ein Ergebnis dieser Drehung geändert.
[2. Ansteuervorrichtung und Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator]
Als Nächstes wird die Konfiguration der Ansteuervorrichtung 50 des piezoelektrischen Aktuators 91 mit Bezug auf 3 beschrieben.
In 3 hat die Ansteuervorrichtung 50 eine Ansteuerschaltung 55 zum Ausgeben eines Ansteuersignals zu dem piezoelektrischen Element 912 des piezoelektrischen Aktuators 91; eine Konstantspannungsschaltung 53 zum Ausgeben einer Standardspannung für elektrische Strombestimmung; eine elektrische Strombestimmungsschaltung 58 zum Bestimmen des Verbrauchsstroms des piezoelektrischen Aktuators 91 (piezoelektrisches Element 912), Wandeln des Stroms zu einem Spannungswert, Vergleichen dieses Spannungswertes mit der Standardspannung für elektrische Strombestimmung, die von der Konstantspannungsschaltung 53 ausgegeben wird, und Ausgeben eines Vergleichsergebnissignals; eine Spannungsabstimmungsschaltung 54 zum Abstimmen der ausgegebenen Spannung auf der Basis des Vergleichsergebnissignals von der elektrischen Strombestimmungsschaltung 58; und einen Oszillator variabler Frequenz (abstimmbaren Oszillator) (VCO) 56 zum Abstimmen der Frequenz des Signals, das zu der Ansteuerschaltung 55 ausgegeben wird gemäß der Spannung, die durch die Spannungsabstimmungsschaltung 54 ausgegeben wird. Die Ansteuerschaltung 55 versieht das piezoelektrische Element 912a mit einem Ansteuersignal, das mit der Frequenz des Signals korreliert ist, das von dem abstimmbaren Oszillator 56 eingegeben wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ansteuerkontrollvorrichtung zum Steuern der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Aktuator 91 zugeführt wird, unter Verwendung der Ansteuerschaltung 55, des abstimmbaren Oszilla tors 56 und der Spannungsabstimmungsschaltung 54 konfiguriert. Die Frequenzsteuereinrichtung ist unter Verwendung der Ansteuerkontrolleinheit, der Konstantspannungsschaltung 53 und der elektrischen Strombestimmungsschaltung 58 konfiguriert.
Die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 ist so eingestellt, um ein Vergleichsergebnissignal vom H-Pegel auszugeben, wenn der Spannungswert basierend auf dem Verbrauchsstrom gleich oder größer der Standardspannung für elektrische Strombestimmung ist; d.h. wenn der Verbrauchsstromwert gleich oder größer dem Bezugswert ist, und um ein Vergleichsergebnissignal vom L-Pegel auszugeben, wenn der Verbrauchsstromwert kleiner dem Bezugswert ist.
Der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes 912, oder mit anderen Worten des piezoelektrischen Aktuators 91, sollte durch den elektrischen Strom des Ansteuersignals bestimmt werden, das von der Ansteuerschaltung 55 ausgegeben wird.
Die Spannungsabstimmungsschaltung 54 ist konfiguriert, die ausgegebene Spannung innerhalb eines spezifischen Bereiches zu variieren, und den Spannungswert um eine spezifische Breite basierend auf dem Vergleichsergebnissignal von der elektrischen Strombestimmungsschaltung 58 zu verschieben. Ein Beispiel der Konfiguration der Spannungsabstimmungsschaltung 54 wird in 4 gezeigt.
Die Spannungsabstimmungsschaltung 54 hat eine Spannungsabstimmungseinheit 541 zum Abstimmen der Spannung, die zu dem abstimmbaren Oszillator 56 ausgegeben wird, eine Taktschaltung 542 als ein Standardsignaloszillator, der zum Ausgeben von Taktsignalen (Standardsignalen) mit einer Vielzahl von Frequenzen fähig ist, und eine Steuerschaltung 543 zum Ausgeben eines Signals zu der Spannungsabstimmungseinheit 541 ge mäß den Taktsignalen, die durch die Taktschaltung 542 ausgegeben werden.
Die Spannungsabstimmungseinheit 541 hat einen Auf-/Abzähler (UD-Zähler) 544 und einen Digital-/Analogwandler (D/A-Wandler) 545 zum Wandeln von digitalen Signalen, die von dem UD-Zähler 544 ausgegeben werden, in analoge Signale.
Die Steuerschaltung 543 steuert den Zählerwert des UD-Zählers 544, sodass der Wert innerhalb eines voreingestellten Bereiches variiert. Dieses Variationsmuster kann im voraus eingestellt werden, oder kann aus einer Vielzahl von Mustern ausgewählt werden, die im voraus gemäß dem angesteuerten Zustand und anderen Attributen des piezoelektrischen Elementes 912 registriert werden. Mögliche geeignete Beispiele dieses Variationsmusters enthalten ein Abwärtsmuster, worin der Zählerwert des UD-Zählers 544 von dem Maximalwert zu dem Minimalwert sequenziell herab gezählt wird, und zu dem Maximalwert beim Erreichen des Minimalwertes erneut zurückkehrt; ein Aufwärtsmuster, worin der Zählerwert des UD-Zählers 544 von dem Minimalwert zu dem Maximalwert sequenziell herauf gezählt wird, und zu dem Minimalwert beim Erreichen des Maximalwertes erneut zurückkehrt; und ein Zweiwegmuster, worin der Zählerwert des UD-Zählers 544 von dem Maximalwert zu dem Minimalwert herab gezählt wird, dann zu dem Maximalwert beim Erreichen des Minimalwertes herauf gezählt wird, und dann zu dem Minimalwert beim Erreichen des Maximalwertes zurück herunter gezählt wird.
Des weiteren ist die Steuerschaltung 543 konfiguriert, die Zählung (Zählerwert) des UD-Zählers 544 um eine spezifische Zahl zu verschieben, wenn das Vergleichsergebnissignal, das von der elektrischen Strombestimmungsschaltung 58 eingegeben wird, von dem L-Pegel zu dem H-Pegel umgeschaltet wird. Z.B. nutzt die Steuerschaltung 543 normalerweise ein spezifisches Taktsignal (z.B. 100 kHz) von unter den Taktsignalen, die von der Taktschaltung 542 ausgegeben werden, um den Zählerwert des UD-Zählers 544 zu ändern, wenn aber das Vergleichsergebnissignal von dem L-Pegel zu dem H-Pegel umschaltet, versieht die Steuerschaltung 543 den UD-Zähler 544 mit einem schnelleren Taktsignal (z.B. 1 MHz) proportional zu einem X-Impuls, verschiebt den Zählerwert um X und führt dann einen Prozess durch, der zum Eingeben des spezifischen Taktsignals zurückkehrt. Dadurch wird der Zählerwert des UD-Zählers 544 normalerweise durch die Eingabe eines spezifischen Taktsignals geändert, es wird aber ein schnelleres Taktsignal mit einer spezifischen Zahl von Impulsen eingegeben und der Zählerwert verschiebt sich um X nur, wenn das Vergleichsergebnissignal von dem L-Pegel zu dem H-Pegel umschaltet.
Um den Zählerwert zu verschieben, kann ein Verfahren verwendet werden, worin ein Addierer (während Durchlauf herauf) oder ein Subtrahierer (während Durchlauf herab) verwendet wird, um den Zählerwert zu setzen/zurückzusetzen und zu verschieben.
Für den UD-Zähler 544 kann ein Zähler von ungefähr 10 Bit oder 12 Bit verwendet werden, um ein Impulssignal von der Steuerschaltung 543 zu dem Abwärtseingang oder dem Aufwärtseingang des UD-Zählers 544 einzugeben, wodurch das Signal gezählt wird und der Zählerwert geändert wird. Die Bitzahl des UD-Zählers 544 sollte gemäß dem Durchlauffrequenzband ausgewählt werden. Wenn die Auflösung (die Änderung in der Frequenz, wenn sich der Zählerwert um 1 ändert) ungefähr 0,01 bis 0,25 kHz ist und das Durchlauffrequenzband ungefähr 50 bis 100 kHz ist, muss speziell ein Zähler von ungefähr 10 bis 12 Bit verwendet werden, wenn aber das Durchlauffrequenzband kleiner ist, dann kann ein Zähler mit einer kleineren Bitzahl verwendet werden; z.B. ein Zähler von 8 oder 9 Bit.
In dem D/A-Wandler 545 wird ein Frequenzsteuerungsspannungswert gemäß dem Zählerwert des UD-Zählers 544 gesetzt. Der D/A-Wandler 545 versieht den abstimmbaren Oszillator 56 mit einer Frequenzsteuerspannung entsprechend diesem Frequenzsteuerungsspannungswert in Übereinstimmung mit dem Zählerwert, wenn der Zählerwert, der von dem UD-Zähler 544 ausgegeben wird, eingegeben wird.
Der abstimmbare Oszillator 56 gibt ein Frequenzsignal gemäß der Spannung, die von dem D/A-Wandler 545 ausgegeben wird, zu der Ansteuerschaltung 55 aus, und die Ansteuerschaltung 55 gibt ein Ansteuersignal mit einer Frequenz, die mit der Frequenz des eingegebenen Signals korreliert ist, zu dem piezoelektrischen Element 912 aus. Deshalb wird die Frequenz des Ansteuersignals gemäß dem Zählerwert des UD-Zählers 544 gesetzt, und die Frequenzdurchlaufrate des Ansteuersignals wird durch die Rate der Änderung des Zählerwertes des UD-Zählers 544 gesetzt, das heißt durch die Frequenz des Taktsignals, das durch die Steuerschaltung 543 verwendet wird.
Deshalb hat die Frequenzabstimmungsschaltung 54 eine Frequenzdurchlauf-(Variation) Steuerfunktion zum Durchlaufen (Variieren) der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element 912 über den abstimmbaren Oszillator 56 und die Ansteuerschaltung 55 zugeführt wird, und eine Durchlauffrequenz-Verschiebungssteuerfunktion zum Verschieben der Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz auf der Basis des Vergleichsergebnissignals, das von der elektrischen Strombestimmungsschaltung 58 ausgegeben wird. Deshalb sind, als die Frequenzsteuereinrichtungen in der vorliegenden Ausführungsform, die Frequenzvariationssteuereinrichtung zum Steuern der Frequenzvariation des Ansteuersignals und die Durchlauffrequenz-Verschiebungssteuereinrichtung zum Steuern der Frequenzverschiebung des Ansteuersignals hauptsächlich aus der Spannungsabstimmungsschaltung 54 konfiguriert.
Als Nächstes wird das Ansteuerverfahren eines piezoelektrischen Aktuators, der die Ansteuervorrichtung 50 verwendet, mit Bezug auf 5 bis 7 beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, initiiert, wenn eine Instruktion abgegeben wird, um die Ansteuervorrichtung 50 zu erregen oder Ansteuerung zu initiieren, die Ansteuervorrichtung 50 einen Frequenzdurchlauf für das Ansteuersignal, das zu dem piezoelektrischen Element 912 ausgegeben wird (Schritt 1, hierin nachstehend werden die Schritte als "S" abgekürzt).
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Richtung der Frequenz, die Ansteuersignalfrequenz bei Initiierung der Ansteuerung, die Geschwindigkeit und dergleichen durch die Spannungsabstimmungsschaltung 54 im voraus gesetzt. Z.B. wird die Durchlaufrichtung auf ABWÄRTS gesetzt (die Richtung, in der die Frequenz des Ansteuersignals abgesenkt wird), die Ansteuersignalfrequenz bei Initiierung der Ansteuerung wird auf fmax gesetzt und die Durchlaufgeschwindigkeit wird auf eine voreingestellte Geschwindigkeit gesetzt (z.B. 1 kHz/sek). Deshalb wird die Frequenz des Ansteuersignals von dem MAX-Wert des Frequenzbereiches gemäß der Durchlaufgeschwindigkeit sequenziell reduziert. Auch wird eine Variable CN zum Bestimmen der Zahl von Malen, die der Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess durchgeführt wird, auf einen Anfangswert "0" gesetzt.
Die Frequenzsteuerung dieses Ansteuersignals wird wie folgt durchgeführt. Speziell setzt die Steuerschaltung 543 den Zählerwert des UD-Zählers 544 auf einen Wert entsprechend der Ansteuersignalfrequenz fmax, und gibt dann ein Impulssignal zu dem Abwärtseingang des UD-Zählers 544 ein und zählt den Zählerwert des UD-Zählers 544 auf der Basis der Taktsignale von der Taktschaltung 542 herab.
Da eine Spannung gemäß dem Zählerwert des UD-Zählers 544 von dem D/A-Wandler 545 ausgegeben wird, wird die Spannung, die von dem D/A-Wandler 545 ausgegeben wird, reduziert, falls der Zählerwert des UD-Zählers 544 reduziert wird.
Ein Signal mit einer Frequenz entsprechend dem Spannungswert wird dann von dem abstimmbaren Oszillator 56 ausgegeben, und ein Ansteuersignal entsprechend dieser Frequenz wird von der Ansteuerschaltung 55 ausgegeben, um das piezoelektrische Element 912 anzusteuern (zu erregen) (S2).
Wenn das piezoelektrische Element 912 angesteuert wird, führen die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 und die Spannungsabstimmungsschaltung 54 einen Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess basierend auf dem Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes 912 durch (S3).
In dem Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess (S3), wie in 6 gezeigt, überwacht die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 den Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes 912 (S31), und vergleicht den Verbrauchsstrom mit einem Bezugswert (S32). Dieser Vergleichsprozess wird in der Praxis durch Wandeln des Verbrauchsstroms zu einem Spannungswert und Vergleichen des Spannungswertes mit der Standardspannung für elektrische Strombestimmung, die von der Konstantspannungsschaltung 53 ausgegeben wird, durchgeführt.
In S32 gibt die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 ein H-Pegel-Vergleichsergebnissignal aus, falls der Verbrauchsstromwert gleich oder größer dem Bezugswert ist (S33). Umgekehrt gibt die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 ein L-Pegel-Vergleichsergebnissignal aus, falls der Verbrauchsstrom kleiner als der Bezugswert ist (S34).
Die Spannungsabstimmungsschaltung 54 bestimmt, ob die Variable CN, die die Zahl von Verschiebungszyklen anzeigt, "0" ist, auf Empfang eines H-Pegel-Vergleichsergebnissignals hin (S35). Wenn das Vergleichsergebnissignal von dem L-Pegel zu dem H-Pegel umschaltet, ist CN = 0, und deshalb ist die Bestimmung in S35 "Ja".
Wenn die Bestimmung in S35 "Ja" ist, wird ein Prozess zum Verschieben der Durchlauffrequenz um eine spezifische Breite durchgeführt, und die Variable CN, die die Zahl von Verschiebungszyklen anzeigt, schaltet zu "1" (S36).
Wenn der Verschiebungsprozess in S36 durchgeführt wird, setzt sich der Durchlaufprozess fort (S37).
Wenn das Vergleichsergebnissignal von dem L-Pegel zu dem H-Pegel umschaltet, gibt speziell die Steuerschaltung 543 der Spannungsabstimmungsschaltung 54 ein schnelles Taktsignal von der Taktschaltung 542 zu dem UD-Zähler 544 in einem spezifischen Impuls ein, und verschiebt den Zählerwert des UD-Zählers 544 um eine spezifische Zahl. Dann wird auch der Spannungswert, der von dem D/A-Wandler 545 ausgegeben wird, um eine spezifische Spannung verschoben, und die Frequenz des Signals, das von dem abstimmbaren Oszillator 56 ausgegeben wird, wird auch um eine spezifische Frequenz verschoben (S36).
Die Steuerschaltung 543 verschiebt den Zählerwert des UD-Zählers 544 und kehrt dann zum Eingeben von normalen Taktsignalen zurück, wodurch sich der Durchlauf der Frequenz des Ansteuersignals fortsetzt (S37). Der Verschiebungsprozess (S36) kann einmal während eines einzelnen Durchlaufzyklus durchgeführt werden, und deshalb ist die Bestimmung in S35 "NEIN", wenn CN = 1 ist, selbst wenn das Vergleichsergebnissignal auf dem H-Pegel ist, und der Durchlaufprozess wird ohne den Verschiebungsprozess kontinuierlich durchgeführt (S37).
Auch setzt die Spannungsabstimmungsschaltung 54 fort, den Verschiebungsprozess unverändert durchzuführen, falls ein L-Pegel-Vergleichsergebnissignal in S34 empfangen wurde (S37).
Wenn der Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess S3 abgeschlossen ist, wird ein Ansteuersignalfrequenz-Initialisierungsprozess S4 durchgeführt, wie in 5 gezeigt.
In dem Ansteuersignalfrequenz-Initialisierungsprozess S4 bestätigt, wie in 7 gezeigt, die Steuerschaltung 543 der Spannungsabstimmungsschaltung 54 die Einstellung der Durchlaufrichtung (S41). Falls die Durchlaufrichtung ABWÄRTS ist, bestimmt die Steuerschaltung 543, ob die Ansteuerfrequenz in dem Minimalwert (fmin) eines spezifischen Frequenzbereiches ist (S42). Speziell entspricht die Frequenz des Ansteuersignals dem Zählerwert des UD-Zählers 544, und deshalb bestätigt die Steuerschaltung 543 den Zählerwert des UD-Zählers 544 und bestimmt, ob die Ansteuerfrequenz in dem Minimalwert ist.
Falls die Durchlaufrichtung ABWÄRTS ist und die Ansteuerfrequenz in dem Minimalwert ist, ändert die Steuerschaltung 543 die Ansteuerfrequenz zu dem Maximalwert (fmax) (S43). Speziell ändert die Steuerschaltung 543 den Zählerwert des UD-Zählers 544 zu einem Zählerwert entsprechend dem Maximalwert der Ansteuerfrequenz. Auch wird die Variable CN zu "0" zurückgeführt.
Falls in S42 die Ansteuerfrequenz den Minimalwert nicht erreicht hat, wird auch der Ansteuersignalfrequenz-Initialisierungsprozess S4 ohne Durchführung des Initialisierungsprozesses in der Frequenz abgeschlossen.
In der vorliegenden Ausführungsform war die Durchlaufrichtung auf ABWÄRTS gesetzt, falls sie aber auf AUFWÄRTS gesetzt ist, ist die Bestimmung in S41 "Nein", und deshalb bestimmt die Steuerschaltung 543, ob die Ansteuerfrequenz in dem Maximalwert (fmax) eines spezifischen Frequenzbereiches ist (S44). Speziell bestätigt die Steuerschaltung 543 den Zählerwert des UD-Zählers 544 um zu bestimmen, ob die Ansteuerfrequenz in dem Maximalwert ist.
Falls die Durchlaufrichtung AUFWÄRTS ist und die Ansteuerfrequenz in dem Maximalwert ist, ändert die Steuerschaltung 543 die Ansteuerfrequenz zu dem Minimalwert (fmin) und setzt CN auf 0 (S45). Speziell ändert die Steuerschaltung 543 den Zählerwert des UD-Zählers 544 zu einem Zählerwert entsprechend dem Minimalwert der Ansteuerfrequenz.
Falls in S44 die Ansteuerfrequenz den Maximalwert nicht erreicht hat, wird auch der Ansteuersignalfrequenz-Initialisierungsprozess S4 ohne Durchführung des Initialisierungsprozesses in der Frequenz abgeschlossen.
Wenn der Ansteuersignalfrequenz-Initialisierungsprozess S4 abgeschlossen ist, wird bestimmt, ob eine Instruktion abgegeben wurde, die Leistung auszuschalten oder die Ansteuerung zu terminieren (S5). Falls die Bestimmung in S5 "Nein" ist, werden die Prozesse in S2 bis S4 wiederholt. Falls die Bestimmung in S5 "Ja" ist, ist die Ansteuerkontrolle dann abgeschlossen.
8 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz des Ansteuersignals, wenn eine derartige Steuerung durchgeführt wird, und der Rotationsfrequenz N (U/sek) des angesteuerten Elementes, dem Verbrauchsstrom I (mA) des piezoelektrischen Elementes 912 und der Impedanz imp (Ω).
Die Frequenz des Ansteuersignals wird in der Abwärtsrichtung von fmax zu fmin durchlaufen. Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals macht es möglich, das piezoelektrische Element 912 zuverlässig zu erregen (anzusteuern), selbst wenn der Ansteuerfrequenzbereich des piezoelektrischen Elementes 912 gemäß der Umgebungstemperatur, der Last des angesteuerten Elementes und anderen derartigen Faktoren schwankt.
Die Impedanz imp des piezoelektrischen Elementes 912 ist in der Frequenz gleich dem Resonanzpunkt der Längsschwingung am geringsten, wie in 8 gezeigt wird. Deshalb ist der Verbrauchsstrom in der Resonanz der Längsschwingung am höchsten, wo die Impedanz die geringste ist.
Wie zuvor beschrieben, wird, wenn die Frequenz in der Abwärtsrichtung durchlaufen wird, die Frequenz um eine spezifische Frequenz in S36 verschoben, wenn der Verbrauchsstrom den Bezugswert erreicht (elektrischer Strombestimmungsvergleichspegel), und der Resonanzpunkt wird erhöht. Speziell wird die Resonanzfrequenz von der Frequenz f1 erhöht, wo der Verbrauchsstrom die Standardspannung erreicht, und verschiebt sich zu der Frequenz f2.
Dann setzt sich der Frequenzdurchlauf fort, und wenn die Frequenz fmin erreicht, kehrt die Frequenz zu fmax zurück und der Durchlaufprozess wird erneut durchgeführt.
Dieser Betrag der Verschiebung (= f1 – f2) sollte im voraus gesetzt werden, normalerweise auf ungefähr mehrere Kilohertz.
[4. Effekte der Ausführungsform]
Deshalb können gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Effekte erreicht werden.

(1) Die Ansteuervorrichtung 50 des piezoelektrischen Aktuators der vorliegenden Ausführungsform durchläuft das Ansteuersignal zum Ansteuern des piezoelektrischen Elementes 912 innerhalb eines spezifischen Frequenzbereiches, und das piezoelektrische Element 912 kann deshalb zuverlässig angesteuert werden, falls es innerhalb dieses Frequenzbereiches angesteuert werden kann. Falls ein Ultraschallmotor, der das piezoelektrische Element 912 verwendet, verwendet wird, kann folglich das angesteuerte Element zuverlässig gedreht werden.
(2) Da das Ansteuersignal normalerweise innerhalb eines spezifischen Frequenzbereiches durchlaufen wird, ist es, selbst wenn die Ansteuerfrequenz des piezoelektrischen Elementes 912 wegen Schwankungen in der Umgebungstemperatur, Rauschinterferenz und der Last nicht gleichförmig ist, auch möglich, derartige Ungleichförmigkeiten ohne Abstimmen zu überwinden. Deshalb gibt es keine Notwendigkeit, die Ansteuervorrichtung 50 mit einer Bestimmungsschaltung zum Bestimmen von Schwankungen in der Umgebungstemperatur, Rauschinterferenz und der Last zu versehen, noch ist es notwendig, eine Abstimmungsschaltung zum Abstimmen der Frequenz des Ansteuersignals auf der Basis derartiger bestimmter Daten vorzusehen, und die Konfiguration der Ansteuervorrichtung 50 kann vereinfacht werden.
(3) Des weiteren wird der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes 912 mit einem Bezugswert verglichen, um den angesteuerten Zustand des piezoelektrischen Elementes 912 zu bestimmen, und wenn der Verbrauchsstrom gleich oder größer dem Bezugswert ist, oder wenn mit anderen Worten die Impedanz am geringsten ist oder wenn die Frequenz des Ansteuersignals nahe zu dem Resonanzpunkt zieht, wo der Verbrauchsstrom seinen Spitzenwert erreicht, wird die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz verschoben.

Deshalb kann zum Beispiel der Verbrauchsstrom reduziert werden, da Ansteuerung ohne die Resonanzpunktkomponente durchgeführt werden kann, worin sich der Verbrauchsstrom während der Zeit erhöht, die erforderlich ist, um einen einzelnen Durchlaufzyklus durchzuführen, in dem die Frequenz von fmax zu fmin durchlaufen wird. Deshalb ist es möglich, das Auftreten von Systemfehlern wegen plötzlichen Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom zu verhindern.

(4) Die Rotationsfrequenz N ist am höchsten vor dem Resonanzpunkt, ist aber auch in dem Zeitpunkt relativ hoch, wo der Verbrauchsstrom die Standardspannung erreicht, wie in 8 gezeigt. Die Gesamtrotationsfrequenz während eines einzelnen Durchlaufzyklus ist ein integrierter Wert der Rotationsfrequenz N, die in 8 gezeigt wird, sodass eine ausreichende Rotationsfrequenz sogar ohne die Durchlauffrequenz-Verschiebungskomponente erhalten werden kann. Deshalb kann in der vorliegenden Ausführungsform sehr effiziente Rotation erreicht werden, während der Verbrauchsstrom begrenzt wird.
(5) Da der Verbrauchsstrom reduziert werden kann, kann in der vorliegenden Ausführungsform des weiteren auch die Generierung von Wärme begrenzt werden. Deshalb ist es auch möglich, durch Wärme induzierte Schaltungsverschlechterung, Resonanzfrequenzschwankung und dergleichen zu unterdrücken.
(6) In der vorliegenden Ausführungsform kann die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 den Verbrauchsstrom mit einem Bezugswert vergleichen, und die Spannungsabstimmungsschaltung 54 kann lediglich steuern, ob eine Frequenzverschiebung in dem Ansteuersignal durchgeführt wird oder nicht, auf der Basis des Vergleichsergebnissignals. Deshalb kann die Schaltungskonfiguration der Ansteuervorrichtung 50 vereinfacht werden und der Steuerprozess kann einfach durchgeführt werden.
(7) Da die Spannungsabstimmungsschaltung 54 unter Verwendung der Taktschaltung 542, der Steuerschaltung 543, des UD-Zählers 544 und des D/A-Wandlers 545 konfiguriert ist, kann der Frequenzverschiebungsprozess lediglich durch Ändern des Zählerwertes des UD-Zählers 544 mit der Steuerschaltung 543 gesteuert werden, und der Betrag der Verschiebung kann deshalb einfach abgestimmt werden.

Da die Spannungsabstimmungseinheit 541 unter Verwendung des UD-Zählers 544 konfiguriert ist, gibt es keine Notwendigkeit für extern montierte Komponenten, und der Betrag, um den die Durchlauffrequenz verschoben wird, kann einfach variiert werden, wobei es möglich gemacht wird, die Komponenten in eine integrierte Schaltung zu gestalten.

(8) Die elektronische Uhr ist konfiguriert unter Verwendung eines piezoelektrischen Aktuators 91 mit einem vibrierenden Rumpf mit einem piezoelektrischen Elementes 912 und einer Ausbuchtung 20, die zu diesem vibrierenden Rumpf vorgesehen und gegen das Ansteuerobjekt gedrückt wird; einer Ansteuervorrichtung 50 mit der oben beschriebenen Konfiguration; und eines Datumsanzeigemechanismus 90, der durch den piezoelektrischen Aktuator 91 angesteuert wird. Deshalb ist es möglich, eine elektronische Uhr vorzusehen, die stabile Ansteuerkontrolle in einer kurzen Zeitdauer mit einem geringen Verbrauchsstrom sicherstellen kann.

Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform sind die Konfiguration der Ansteuervorrichtung 50 des piezoelektrischen Aktuators und die Konfiguration der Spannungsabstimmungsschaltung 54 zu jenen in der ersten Ausführungsform identisch, die in 3 und 4 gezeigt wird.
Wie in 9 und 10 gezeigt, unterscheidet sich ein Teil des Ansteuerverfahrens für den piezoelektrischen Aktuator von der ersten Ausführungsform.
Wie in 9 gezeigt, werden, nachdem eine Instruktion abgegeben wird, die Ansteuervorrichtung 50 zu erregen oder Ansteuerung zu initiieren, der Frequenzdurchlauf-Initiierungsprozess S1 für das Ansteuersignal und der Erregungsprozess des piezoelektrischen Elementes S2 auf die gleiche Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt.
In der zweiten Ausführungsform wird, nach dem Erregungsprozess des piezoelektrischen Elementes S2, ein Durchlauffrequenz-Initialisierungsprozess S6 an Stelle des Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozesses S3 durchgeführt. Nach S6 werden auch der Ansteuersignalfrequenz-Initialisierungsprozess S4 und der Leistungsquellenabschaltungs- oder Ansteuerterminierungsbestimmungsprozess S5 durchgeführt, ähnlich zu der ersten Ausführungsform.
Wie in 10 gezeigt, involviert der Durchlauffrequenz-Initialisierungsprozess S6 Durchführen eines Verbrauchsstrom-Überwachungsprozesses S31 und eines Prozesses S32 zum Vergleichen des Verbrauchsstroms und eines Bezugswertes, ähnlich zu dem Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess S3 in der ersten Ausführungsform. Wenn in S32 die Bestimmung "Ja" ist und ein H-Pegel-Vergleichsergebnissignal in S33 ausgegeben wird, kehrt der Prozess zu S1 in 9 in S38 zurück, und die Durchlauffrequenz wird initialisiert, d.h. die Durchlauffrequenz wird auf den Maximalwert fmax gesetzt.
Wenn die Bestimmung in S32 "Nein" ist und ein L-Pegel-Vergleichsergebnissignal in S34 ausgegeben wird, wird der Durchlaufprozess fortgesetzt (S37).
11 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz des Ansteuersignals, wenn eine derartige Steuerung durchgeführt wird, und der Rotationsfrequenz N (U/sek) des angesteuerten Elementes, dem Verbrauchsstrom I (mA) des piezoelektrischen Elementes 912 und der Impedanz imp (Ω).
Wenn die Frequenz des Ansteuersignals in der Abwärtsrichtung von fmax zu fmin durchlaufen wird und der Verbrauchsstrom den Bezugswert (Ansteuerfrequenz f1) erreicht, kehrt der Prozess zu dem Initialisierungsprozess S1 in S38 zurück, und das Ansteuersignal kehrt auch zu der Anfangsfrequenz (fmax) zurück. Da sich in der Frequenzdurchlauf danach fortsetzt, wird die Frequenz des Ansteuersignals von fmax zu f1 reduziert und kehrt dann zu fmax zurück, wenn f1 erreicht ist, und der Durchlaufprozess wird kontinuierlich wiederholt.
In der zweiten Ausführungsform können die gleichen Betriebseffekte wie in der ersten Ausführungsform erreicht werden.
Die Durchlauffrequenz des Ansteuersignals in der zweiten Ausführungsform reicht von fmax zu f1, während die Durchlauffrequenz in der ersten Ausführungsform von fmax zu f1 und von f2 zu fmin reicht, sodass die erste Ausführungsform Vorteile dadurch hat, dass der Betrag, um den das angesteuerte Element während eines einzelnen Durchlaufzyklus angesteuert wird, größer ist. In der zweiten Ausführungsform kann jedoch die Zeit, die für einen einzelnen Durchlaufzyklus erforderlich ist, um den Betrag verkürzt werden, den der Frequenzbereich kleiner ist. Deshalb kann die Zahl von Malen, die Durchlaufen über eine spezifische Zeit durchgeführt wird, im Vergleich mit der ersten Ausführungsform erhöht werden, und der Betrag, um den das angesteuerte Element in einer spezifischen Zeitperiode angesteuert wird, kann proportional erhöht werden, um annähernd gleich der ersten Ausführungsform zu sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, und verschiedene Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen können in die vorliegende Erfindung innerhalb eines Bereiches einbezogen werden, worin die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden können Z.B. wurde in den obigen Ausführungsformen der Verbrauchsstrom nur bezüglich dessen gesteuert, ob er gleich oder größer einem einzelnen Bezugswert war, eine andere Möglichkeit besteht aber darin, eine Vielzahl von Bezugswerten zu setzen und einen Bezugswert auszuwählen, der jedes Mal zu verwenden ist. Wie z.B. in 12 gezeigt, sind drei Bezugswerte (elektrische Strombestimmungsvergleichspegel) 1 bis 3 gesetzt, und der Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess S3 oder der Durchlauffrequenz-Initialisierungsprozess S6 können mit einem Bezugswert gesteuert werden, der aus diesen Bezugswerten 1 bis 3 ausgewählt wird.
Falls eine Vielzahl von Bezugswerten auf diese Art und Weise gesetzt und ausgewählt wird, kann die Geschwindigkeit des angesteuerten Elementes gesteuert werden und der elektrische Strom kann begrenzt werden.
In der ersten Ausführungsform sollte der Betrag einer Verschiebung gemäß den ausgewählten Bezugswerten 1 bis 3 gesetzt werden, wie in 12 gezeigt.
Falls sich der Bezugswert des Verbrauchsstroms verringert, unterscheidet sich speziell die Frequenz des Ansteuersignals, wenn der Bezugswert erreicht wird, von der Resonanzfrequenz. Falls wie in der ersten Ausführungsform die Ansteuerfrequenz zu verschieben ist, um die Resonanzfrequenzkomponente zu beseitigen, kann deshalb der Betrag der Verschiebung gemäß dem Bezugswert gesetzt werden.
Falls der Bezugswert des Verbrauchsstroms aus einer Vielzahl von Pegeln ausgewählt werden kann, reduziert Auswahl eines geringeren Bezugswertes proportional den Frequenzbereich, in dem das piezoelektrische Element 912 angesteuert wird, um der Ansteuerfrequenz zu ermöglichen, den Bezugswert zu erreichen, während in einem Zustand, der sich von der Resonanzfrequenz unterscheidet, und der Betrag, um den das piezoelektrische Element 912 angesteuert wird, verringert sich proportional. Folglich macht es eine Auswahl des Bezugswertes des Verbrauchsstroms aus einer Vielzahl von Pegeln möglich, den Betrag zu variieren, um den das piezoelektrische Element 912 in einem einzelnen Durchlaufzyklus angesteuert wird, und den angesteuerten Betrag zu steuern; mit anderen Worten die Ansteuerrate des angesteuerten Rumpfes über eine spezifische Zeit zu steuern.
Falls der Bezugswert des Verbrauchsstroms und der Betrag der Verschiebung aus einer Vielzahl von Pegeln ausgewählt werden können und der verschobene Ansteuerfrequenzbereich variiert werden kann, variiert auch der Verbrauchsstrom proportional, und so kann der Bezugswert des Verbrauchsstroms reduziert werden, wenn es keine Notwendigkeit gibt, den Verbrauchsstrom gemäß der Leistungsquellenspannung oder dergleichen zu begrenzen. Speziell macht es Einstellen des Bezugswertes des Verbrauchsstroms auf einen spezifischen Wert möglich, den Verbrauchsstrom auf einen gewissen Wert oder weniger zu begrenzen, und macht es auch möglich, das Auftreten von Systemfehlern wegen Erhöhungen in dem Verbrauchsstrom zu verhindern, wenn die Leistungsquellenspannung reduziert wird.
Auch kann in den vorherigen Ausführungsformen die Durchlaufrate basierend auf der Amplitude eines Bestimmungssignals Variiert werden, das den vibrierenden Zustand (angesteuerten Zustand) des piezoelektrischen Elementes 912 anzeigt. Speziell erhöht sich die Amplitude des Bestimmungssignals, das von der Elektrode 912B des piezoelektrischen Elementes 912 ausgegeben wird, wenn das piezoelektrische Element 912 angesteuert wird. Deshalb wird die Amplitude des Bestimmungssignals mit einem spezifischen Bezugswert verglichen, und falls sie gleich oder größer dem Bezugswert ist, ist es dann möglich zu bestimmen, dass das piezoelektrische Element 912 vibriert und das Ansteuerungsziel angesteuert wird.
Wenn das Ansteuerobjekt angesteuert wird, macht es eine Reduzierung der Durchlaufgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Nicht-Ansteuerungszustand möglich, z.B. die Zeit zu erweitern, während der das Ansteuerobjekt angesteuert wird, und die Zeit zu reduzieren, während der das Objekt in Ruhe ist während eines einzelnen Durchlaufzyklus, in dem die Frequenz von fmax zu fmin durchlaufen wird.
Entsprechend kann die unproduktive Ansteuersignal-Ausgabezeit, während der das Ansteuerobjekt nicht angesteuert werden kann, verkürzt werden, und deshalb können unnötige Verbrauchsströme reduziert und Effizienz verbessert werden. Da die Zeit des Zustands ohne Ansteuerung verkürzt werden kann, können z.B. Ungleichförmigkeiten während einer Ansteuerung über eine spezifische Zeit von einer Minute oder dergleichen reduziert werden, Abweichungen (Ungleichförmigkeiten) in der Rotationsgeschwindigkeit des Elementes, das durch das piezoelektrische Element 912 drehbar angesteuert wird, können reduziert werden, und Ansteuerung hoher Geschwindigkeit kann möglich gemacht werden, sogar wenn Schwankungen in der Last oder dergleichen auftreten.
Wenn die Durchlaufgeschwindigkeit basierend auf dem Bestimmungssignal variiert werden kann, wie in 13 gezeigt, kann die Konfiguration der vorherigen Ausführungsformen erweitert werden, um zu enthalten eine Konstantspannungsschaltung 52 zum Ausgeben der Standardspannung, um die Amplitude des Bestimmungssignals von dem piezoelektrischen Elementes 912 zu bestimmen, und eine Amplitudenbestimmungsschaltung 57 zum Vergleichen des Bestimmungssignals mit der Standardspannung, Ausgeben eines H-Pegelsignals, falls die Spannung gleich oder größer der Standardspannung ist, und Ausgeben eines L-Pegelsignals, falls sie kleiner als die Standardspannung ist.
Wie in 14 gezeigt, sollte die Spannungsabstimmungsschaltung 54 so konfiguriert sein, um den Durchlauffrequenz-Verschiebungsprozess S3 oder den Durchlauffrequenz-Initialisierungsprozess S6 auf der Basis des Signals von der elektrischen Strombestimmungsschaltung 58 durchzuführen, und die Durchlaufgeschwindigkeit auf der Basis des Signals von der Amplitudenbestimmungsschaltung 57 zu schalten und zu steuern.
Die Standardspannung zur Verwendung bei einer Bestimmung der Amplitude zum Umschalten der Durchlaufgeschwindigkeit kann auf einen Wert gesetzt werden, in dem das angesteuerte Element zuverlässig angesteuert wird, kann aber auch auf einen Wert derart gesetzt werden, dass die Frequenz des Ansteuersignals nahe dem Frequenzbereich ist, in dem das angesteuerte Element angesteuert wird, und Ansteuerung eine kurze Zeit danach initiiert wird. In diesem Fall kann Durchlaufen immer in einer geringen Geschwindigkeit in einem Frequenzbereich gesteuert werden, in dem das angesteuerte Element angesteuert wird.
In der ersten Ausführungsform ist das Durchlaufmuster der Frequenz des Ansteuersignals nicht auf ein Abwärtsmuster be grenzt, in dem die Frequenz von einer spezifischen maximalen Frequenz fmax zu einer minimalen Frequenz fmin durchlaufen wird, und beim Erreichen der minimalen Frequenz fmin zu der maximalen Frequenz fmax zurückgeführt wird und erneut zu der minimalen Frequenz fmin wie in den vorherigen Ausführungsformen durchlaufen wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Aufwärtsmuster einzusetzen, worin die Frequenz immer von der minimalen Frequenz fmin zu der maximalen Frequenz fmax durchlaufen wird, oder ein Zweiwegmuster, worin die Frequenz bis zu dem Maximalwert nach Erreichen des Minimalwertes durchlaufen wird, und dann zurück herab zu dem Minimalwert nach Erreichen des Maximalwertes durchlaufen wird.
Auch kann die Konfiguration derart gestaltet sein, dass diese Durchlaufmuster basierend auf dem angesteuerten Zustand des piezoelektrischen Elementes 912 ausgewählt werden.
In der zweiten Ausführungsform wird die Ansteuerfrequenz von einer spezifischen maximalen Frequenz fmax durchlaufen, und wird dann zu der maximalen Frequenz fmax zurückgeführt, wenn der Verbrauchsstrom einen Bezugswert erreicht, eine andere Möglichkeit besteht aber darin, den Durchlaufprozess so durchzuführen, um die Ansteuerfrequenz von einer spezifischen minimalen Frequenz fmin zu erhöhen, und die Ansteuerfrequenz zurück zu der minimalen Frequenz fmin zu initialisieren, wenn der Verbrauchsstrom einen Bezugswert erreicht.
Die Ansteuervorrichtung 50 ist nicht auf eine begrenzt, die eine Spannungsabstimmungsschaltung 54 mit dem UD-Zähler 544 verwendet, sondern kann eine sein, die eine Spannungsabstimmungsschaltung mit einer Vielzahl von Schleifenfiltern mit unterschiedlichen Zeitkonstanten hat. Zusammengefasst kann die Vorrichtung eine sein, worin die Frequenz des Ansteuersignals, das von der Ansteuerschaltung 55 zu dem piezoelektrischen Element 912 ausgegeben wird, durchlaufen werden kann, die Ansteuerfrequenz um einen spezifischen Betrag verschoben werden kann und die Vorrichtung zu ihrem Anfangszustand zurückkehren kann.
Es kann eine beliebige spezifische Konfiguration verwendet werden, solange wie die elektrische Strombestimmungsschaltung 58 den Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes 912 bestimmen und ihn mit einem Bezugswertvergleichen kann.
Des weiteren kann jede Einrichtung in der Steuereinheit aus verschiedenen logischen Elementen oder anderer derartiger Hardware konfiguriert sein, oder kann so konfiguriert sein, dass die Einrichtungen durch Bereitstellen eines Computers, der eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen Speicher (Speichereinrichtung) und dergleichen enthält, zu einer Uhr oder einer tragbaren Einrichtung, und Einbeziehen spezifischer Programme oder Daten (Daten, die in den Speichersektionen gespeichert sind) in diesen Computer realisiert werden.
Die Programme und Daten können im voraus in RAM, ROM oder anderen derartigen Speichern gespeichert werden, die in die Uhr oder die tragbare Einrichtung einbezogen sind. Auch können z.B. spezifische Steuerprogramme oder Daten in der Uhr oder der tragbaren Einrichtung über das Internet oder eine andere derartige Kommunikationseinrichtung, oder eine CD-ROM, Speicherkarte oder ein anderes derartiges Speichermedium installiert werden. Die Einrichtungen können realisiert werden, indem die CPU oder dergleichen veranlasst wird, mit einem Programm zu arbeiten, das in dem Speicher gespeichert ist. Um ein spezifisches Programm oder dergleichen in der Uhr oder der tragbaren Einrichtung zu installieren, kann eine Speicherkarte, CD-ROM oder dergleichen direkt in die Uhr oder die tragbaren Einrichtung eingeführt werden, oder es kann eine Einrichtung zum Lesen dieser Speichermedien mit der Uhr oder tragbaren Einrichtung durch externes Anbringen verbunden wer den. Des weiteren können ein LAN-Kabel, eine Telefonleitung oder dergleichen mit der Uhr oder der tragbaren Einrichtung verbunden werden, um ein Programm oder dergleichen über eine drahtgebundene Kommunikation zu laden und zu installieren, oder das Programm kann über drahtlose Kommunikation geladen und installiert werden.
Falls ein Steuerprogramm oder dergleichen, das durch ein Speichermedium, das Internet oder ein anderes derartiges Kommunikationsmittel bereitgestellt wird, in die Uhr oder die tragbare Einrichtung einbezogen wird, können die Funktionen der vorliegenden Erfindung einfach durch Modifizieren des Programms durchgeführt werden, sodass das Steuerprogramm während Versendung von der Fabrik oder wie durch den Benutzer gewünscht ausgewählt und einbezogen werden kann. In diesem Fall können verschiedene Uhren und tragbare Einrichtungen mit unterschiedlichen Steuersystemen lediglich durch Modifizieren des Programms hergestellt werden, was es möglich macht, die Komponenten gemeinsam zu nutzen und Herstellungskosten stark zu reduzieren, wenn die Produkte modifiziert werden.
Auch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt, auf die elektronische Uhr angewendet zu werden, die in den vorherigen Ausführungsformen beschrieben wird. Speziell ist das Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung oder die elektronische Uhr, die die Ansteuervorrichtung einsetzt, nicht auf eine Armbanduhr, eine stehende Uhr, eine Wanduhr oder andere derartige elektronische Uhren begrenzt, und die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene elektronische Einrichtungen angewendet werden und ist insbesondere für tragbare elektronische Einrichtungen geeignet, für die Kompaktheit eine Anforderung ist. Beispiele derartiger elektronischer Einrichtungen enthalten Telefone, tragbare Telefone, Personalcomputer, tragbare Informationsendgeräte (PDA), Kameras und andere Einrichtungen mit Uhrfunktionen. Die vorliegende Erfindung kann auch auf Filmkameras, digitale Kameras, Videokameras, tragbare Telefone mit Kamerafunktionen und andere derartige elektronische Einrichtungen angewendet werden, die eine Uhrfunktion nicht haben. Wenn die vorliegende Erfindung auf elektronische Einrichtungen mit einer Kamerafunktion angewendet wird, kann die Ansteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um einen Fokussierungsmechanismus, einen Zoommechanismus, einen Linsenabstimmungsmechanismus oder dergleichen anzusteuern. Des weiteren kann die Ansteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung auch in einem Ansteuermechanismus für einen Gerätezeiger in einer Messeinrichtung, einem Ansteuermechanismus in einem mobilen Spielzeug, einem Ansteuermechanismus für einen Gerätezeiger in einer Instrumentenkonsole in einem Automobil oder dergleichen, einem piezoelektrischen Summer, einem Druckertintenstrahldruckkopf, einem Ultraschallmotor dergleichen verwendet werden.
Auch wurde der piezoelektrische Aktuator verwendet, um den Datumsanzeigemechanismus der elektronischen Uhr 1 in der ersten Ausführungsform anzusteuern, der Aktuator ist aber nicht auf diese Option allein begrenzt und kann auch verwendet werden, um Zeitanzeigeblätter (Zeiger) in der elektronischen Uhr 1 anzusteuern. Somit erlaubt ein Austausch des Schrittmotors, der normalerweise verwendet wird, um die Zeiger mit einem piezoelektrischen Aktuator anzusteuern, dass die elektronische Uhr 1 als eine einzelne dünne Schicht gestaltet wird und äußerst antimagnetisch gemacht wird, da der piezoelektrische Aktuator weniger als der Schrittmotor gegenüber Magnetismus empfänglich ist.

[Figurenbeschriftungen]

3

91: PIEZOELEKTRISCHES ELEMENT (AKTUATOR)
55: ANSTEUERSCHALTUNG (TREIBER)
53: KONSTANTSPANNUNGSSCHALTUNG STANDARDSPANNUNG FÜR ELEKTRISCHE STROMBESTIMMUNG
56: ABSTIMMBARER OSZILLATOR
54: SPANNUNGSABSTIMMUNGSSCHALTUNG
58: ELEKTRISCHE STROMBESTIMMUNGSSCHALTUNG I-V-WANDLUNGS-/VERGLEICHSEINRICHTUNG

4

56: ABSTIMMBARER OSZILLATOR
54: SPANNUNGSABSTIMMUNGSSCHALTUNG
541: SPANNUNGSABSTIMMUNGSEINHEIT
545: D/A-WANDLER
544: UD-ZÄHLER
542: TAKTSCHALTUNG
543: STEUERSCHALTUNG
58: AMPLITUDENBESTIMMUNGSSCHALTUNG VERGLEICHSERGEBNISSIGNAL

5

ERREGEN ODER ANSTEUERINITIIERUNG FREQUENZDURCHLAUFINITIIERUNG

S1: DURCHLAUFRICHTUNG: ABWÄRTS ANFANGSFREQUENZ: fmax DURCHLAUFGESCHWINDIGKEIT: 1 kHz/s CN: 0
S2: DAS PIEZOELEKTRISCHE ELEMENT MIT ANSTEUERSIGNAL GESETZTER FREQUENZ ERREGEN
S3: DURCHLAUFFREQUENZ-VERSCHIEBUNGSPROZESS
S4: ANSTEUERSIGNALFREQUENZ-INITIALISIERUNGSPROZESS
S5: LEISTUNGSQUELLE ABGESCHALTET ODER ANSTEUERUNG TERMINIERT?

6

DURCHLAUFFREQUENZ-VERSCHIEBUNGSPROZESS

S31: DEN VERBRAUCHSSTROM ÜBERWACHEN
S32: VERBRAUCHSSTROMWERT ≥ BEZUGSWERT
S33: VERGLEICHSERGEBNISSIGNALAUSGABE: H
S34: VERGLEICHSERGEBNISSIGNALAUSGABE: L
S36: DURCHLAUFFREQUENZVERSCHIEBUNG
S37: DEN DURCHLAUFPROZESS FORTSETZEN

7

ANSTEUERSIGNALFREQUENZ-INITIALISIERUNGSPROZESS

S41: DURCHLAUFRICHTUNGSEINSTELLUNG = ABWÄRTS?
S42: ANSTEUERFREQUENZ = fmin?
S43: FREQUENZ fmin → fmax
S44: ANSTEUERFREQUENZ = fmax?
S45: FREQUENZ fmax → fmin

8

RESONANZPUNKT (LÄNGS)
IMPEDANZ imp
ELEKTRISCHER SPITZENSTROM
ELEKTRISCHER STROMBESTIMMUNGSVERGLEICHSPEGEL
ROTATIONSFREQUENZ N
VERBRAUCHSSTROM I
DURCHLAUFFREQUENZVERSCHIEBUNG
DURCHLAUFFREQUENZBEREICH

9

ERREGENODER ANSTEUERINITIIERUNG FREQUENZDURCHLAUFINITIIERUNG ANFANGSEINSTELLUNGSBEISPIEL

S1: DURCHLAUFRICHTUNG: ABWÄRTS ANFANGSFREQUENZ: fmax DURCHLAUFGESCHWINDIGKEIT: 1 kHz/s
S2: DAS PIEZOELEKTRISCHE ELEMENT MIT ANSTEUERSIGNAL GESETZTER FREQUENZ ERREGEN
S3: DURCHLAUFFREQUENZ-INITIALISIERUNGSPROZESS
S4: ANSTEUERSIGNALFREQUENZ-INITIALISIERUNGSPROZESS
S5: LEISTUNGSQUELLE ABGESCHALTET ODER ANSTEUERUNG TERMINIERT?

10

DURCHLAUFFREQUENZ-INITIALISIERUNGSPROZESS

S31: DEN VERBRAUCHSSTROM ÜBERWACHEN
S32: VERBRAUCHSSTROMWERT ≥ BEZUGSWERT
S33: VERGLEICHSERGEBNISSIGNALAUSGABE: H
S34: VERGLEICHSERGEBNISSIGNALAUSGABE: L
S37: DEN DURCHLAUFPROZESS FORTSETZEN

11

RESONANZPUNKT (LANGS)
IMPEDANZ imp
ELEKTRISCHER SPITZENSTROM
ELEKTRISCHER STROMBESTIMMUNGSVERGLEICHSPEGEL
ROTATIONSFREQUENZ N
VERBRAUCHSSTROM I
DURCHLAUFFREQUENZ-INITIALISIERUNGSPROZESS
DURCHLAUFFREQUENZBEREICH

12

RESONANZPUNKT (LANGS)
IMPEDANZ imp
ELEKTRISCHER SPITZENSTROM
ELEKTRISCHER STROMBESTIMMUNGSVERGLEICHSPEGEL 1
ELEKTRISCHER STROMBESTIMMUNGSVERGLEICHSPEGEL 2
ELEKTRISCHER STROMBESTIMMUNGSVERGLEICHSPEGEL 3
ROTATIONSFREQUENZ N
VERBRAUCHSSTROM I
DURCHLAUFFREQUENZVERSCHIEBUNG 1
DURCHLAUFFREQUENZVERSCHIEBUNG 2
DURCHLAUFFREQUENZVERSCHIEBUNG 3
DURCHLAUFFREQUENZBEREICH

13

91: PIEZOELEKTRISCHES ELEMENT (AKTUATOR)
55: ANSTEUERSCHALTUNG (TREIBER)
52: KONSTANTSPANNUNGSSCHALTUNG STANDARDSPANNUNG FÜR AMPLITUDENBESTIMMUNG
53: KONSTANTSPANNUNGSSCHALTUNG STANDARDSPANNUNG FÜR ELEKTRISCHE STROMBESTIMMUNG
56: ABSTIMMBARER OSZILLATOR
57: AMPLITUDENBESTIMMUNGSSCHALTUNG
54: SPANNUNGSABSTIMMUNGSSCHALTUNG
58: ELEKTRISCHE STROMBESTIMMUNGSSCHALTUNG I-V-WANDLUNGS-/VERGLEICHSEINRICHTUNG

14

BESTIMMUNGSSPANNUNG (AMPLITUDE)
VERGLEICHSSPANNUNG
ELEKTRISCHER SPITZENSTROM
ELEKTRISCHER STROMBESTIMMUNGSVERGLEICHSPEGEL
ROTATIONSFREQUENZ N
VERSCHIEBUNG
VERBRAUCHSSTROM I
DURCHLAUF HOHER GESCHWINDIGKEIT
DURCHLAUF GERINGER GESCHWINDIGKEIT
DURCHLAUF HOHER GESCHWINDIGKEIT
DURCHLAUFFREQUENZBEREICH

Claims

Ein Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator (91), umfassend einen vibrierenden Rumpf (911, 912), der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf ein piezoelektrisches Element (912) vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914), die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird; wobei die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element (912) zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches durchlaufen wird; und gekennzeichnet dadurch, dass: die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz verschoben wird (S3, S36) und der Frequenzdurchlauf fortgesetzt wird (S37), wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird (S31, S32), gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
Ein Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator (91), umfassend einen vibrierenden Rumpf (911, 912), der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf ein piezoelektrisches Element (912) vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914), die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird; wobei die Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element (912) zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches durchlaufen wird; und gekennzeichnet dadurch, dass: die Frequenz des Ansteuersignals zu dem Anfangswert zurückgeführt wird (S6, S38) und der Frequenzdurchlauf fortgesetzt wird, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird (S31, S32), gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
Das Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bezugswert konfiguriert ist fähig zu sein, unter einer Vielzahl von Pegeln umgeschaltet zu werden.
Das Ansteuerverfahren für einen piezoelektrischen Aktuator nach beliebigen von Ansprüchen 1 bis 3, wobei ein Bestimmungssignal zum Ausdrücken des vibrierenden Zustands des vibrierenden Rumpfes (911, 912) bestimmt wird (S31), und ein angesteuerter Zustand, in dem der vibrierende Rumpf vibriert, um das Ansteuerobjekt anzusteuern, oder ein ruhender Zustand, in dem das Ansteuerobjekt nicht angesteuert wird, basierend auf diesem Bestimmungssignal bestimmt wird; und wenn das Ansteuerobjekt in einem angesteuerten Zustand ist, die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals mit der Geschwindigkeit verglichen wird (S44, S45), wenn das Ansteuerobjekt in einem ruhenden Zustand ist und auf eine geringere Geschwindigkeit gesetzt wird.
Eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator (91), wobei ein Ansteuersignal einem piezoelektrischen Element (912) in dem piezoelektrischen Aktuator zugeführt wird, umfassend einen vibrierenden Rumpf (911, 912), der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz zu dem piezoelektrischen Element (912) vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914), die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird, wobei die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator auch umfasst: ein Frequenzsteuermittel (54, 56) zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element (912) zugeführt wird (55), innerhalb eines spezifischen Bereiches; und gekennzeichnet durch: ein Mittel zum Bestimmen (58) des Verbrauchsstroms des piezoelektrischen Elementes und Vergleichen des Verbrauchsstroms mit einem Bezugswert (53), und dadurch, dass das Frequenzsteuermittel (54, 56) angepasst ist, die Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz zu verschieben und den Frequenzdurchlauf fortzusetzen, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes gleich oder größer dem Bezugswert ist.
Eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator (91), wobei ein Ansteuersignal einem piezoelektrischen Element (912) in dem piezoelektrischen Aktuator zugeführt wird, umfassend einen vibrierenden Rumpf (911, 912), der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf das piezoelektrische Element (912) vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914), die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird, wobei die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator auch umfasst: ein Frequenzsteuermittel (54, 56) zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches; und gekennzeichnet durch ein Mittel zum Bestimmen (58) des Verbrauchsstroms des piezoelektrischen Elementes und Vergleichen des Verbrauchsstroms mit einem Bezugswert (53), und dadurch, dass das Frequenzsteuermittel (54, 56) angepasst ist, die Frequenz des Ansteuersignals auf den Anfangswert zurückzuführen und den Frequenzdurchlauf fortzusetzen, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes (912) gleich oder größer einem Bezugswert ist.
Die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Frequenzsteuermittel (54, 56) konfiguriert ist fähig zu sein zum Umschalten des Bezugswertes unter einer Vielzahl von Pegeln.
Die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator nach beliebigen von Ansprüchen 5 bis 7, wobei das Frequenzsteuermittel angepasst ist, ein Bestimmungssignal zum Ausdrücken des vibrierenden Zustands des vibrierenden Rumpfes (911, 912) zu erfassen, und einen angesteuerten Zustand, in dem der vibrierende Rumpf vibriert, um das Ansteuerobjekt (92) anzusteuern, oder einen ruhenden Zustand, in dem das Ansteuerobjekt nicht angesteuert wird, auf der Basis des Bestimmungssignals zu bestimmen; und wenn das Ansteuerobjekt in einem angesteuerten Zustand ist, die Durchlaufgeschwindigkeit der Frequenz des Ansteuersignals mit der Geschwindigkeit zu vergleichen, wenn das Ansteuerobjekt in einem ruhenden Zustand ist und die Geschwindigkeit auf eine geringere Geschwindigkeit zu setzen.
Die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator nach beliebigen von Ansprüchen 5 bis 8, wobei das Frequenzsteuermittel (54, 56) konfiguriert ist zu umfassen eine Konstantspannungsschaltung (53) zum Ausgeben einer Standardspannung für eine elektrische Strombestimmung um zu bestimmen, ob der Verbrauchsstrom gleich oder größer einem Bezugswert ist; und eine elektrische Strombestimmungsschaltung (58) zum Wandeln des Verbrauchsstroms in einen Spannungswert, zum Vergleichen des Spannungswertes mit der Standardspannung für eine elektrische Strombestimmung, und zum Ausgeben eines Vergleichsergebnissignals, eine Spannungsabstimmungsschaltung (54) zum Abstimmen der ausgegebenen Spannung auf der Basis des Vergleichsergebnissignals; und einen Oszillator variabler Frequenz (56), der zum Variieren der Frequenz des ausgegebenen Signals mittels der Spannung fähig ist, die von der Spannungsabstimmungsschaltung (54) ausgegeben wird.
Die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 9, wobei die Spannungsabstimmungsschaltung (54) umfasst eine Taktschaltung (542) zum Ausgeben eines Taktsignals, einen Auf-/Abzähler (544), einen Digital-/Analogwandler (545) zum Einstellen des Spannungswertes der ausgegebenen Spannung auf der Basis des Zählerwertes des Auf-/Abzählers und eine Steuerschaltung (543) zum Steuern des Zählerwertes des Auf-/Abzählers auf der Basis des Taktsignals; und die Steuerschaltung (543) den Zählerwert des Auf-/Abzählers (544) auf der Basis des Vergleichsergebnissignals variiert.
Eine elektronische Einrichtung, umfassend einen piezoelektrischen Aktuator (91) mit einem vibrierenden Rumpf (911, 912), der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf ein piezoelektrisches Element (912) vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914), die zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird; und die Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator nach beliebigen von Ansprüchen 5 bis 10.
Ein Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator (91), in dem ein Steuersignal einem piezoelektrischen Element (912) in dem piezoelektrischen Aktuator mit einem vibrierenden Rumpf (911, 912) zugeführt wird, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf das piezoelektrische Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914) zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird, wobei ein Computer, der in die Ansteuervorrichtung einbezogen ist, veranlasst wird, zu funktionieren als ein Frequenzsteuermittel zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element (912) zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches, Verschieben (S3, S36) der Frequenz des Ansteuersignals um eine spezifische Frequenz und Fortzusetzen (S37) des Frequenzdurchlaufs, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes bestimmt und gefunden wird (S31, S32), gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
Ein Steuerprogramm für eine Ansteuervorrichtung für einen piezoelektrischen Aktuator (91), in dem ein Ansteuersignal einem piezoelektrischen Element (912) in dem piezoelektrischen Aktuator mit einem vibrierenden Rumpf (911, 912) zugeführt wird, der durch die Anwendung eines Ansteuersignals mit einer spezifischen Frequenz auf das piezoelektrische Element vibriert wird, und eine Kontaktsektion (914) zu dem vibrierenden Rumpf vorgesehen ist und gegen ein Ansteuerobjekt (92) gedrückt wird, wobei ein Computer, der in die Ansteuervorrichtung einbezogen ist, veranlasst wird, zu funktionieren als ein Frequenzsteuermittel zum Durchlaufen der Frequenz des Ansteuersignals, das dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, innerhalb eines spezifischen Bereiches, Rückführen (S6, S38) der Frequenz des Ansteuersignals auf den Anfangswert und Fortsetzen des Frequenzdurchlaufs, wenn der Verbrauchsstrom des piezoelektrischen Elementes (912) bestimmt und gefunden wird (S31, S32), gleich oder größer einem Bezugswert zu sein.
Ein Aufzeichnungsmedium, das fähig ist, durch einen Computer gelesen zu werden, in dem ein Steuerprogramm nach Anspruch 12 oder 13 aufgezeichnet ist.