FI117412B - Ohjauspiiri pietsosähköiselle moottorille - Google Patents

Description

117412

OHJAUSPIIRI PIETSOSÄHKÖISELLE MOOTTORILLE KEKSINNÖN ALA

5 Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu energiaa säästävään pietsoelemen-tin ohjausyksikköön ja menetelmään pietsoelementin ohjaamiseksi. Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu myös laitteeseen, joka käsittää yhden tai useamman pietsoelementin ohjausyksikön.

10

KEKSINNÖN TAUSTA

Pietsosähköisiä toimilaitteita käytetään kuvantamisjärjestelmissä zoomlinssijärjestelmien ja tarkentavien linssijärjestelmien asemien 15 säätämiseksi. Pietsosähköisiä toimilaitteita käytetään myös muissa järjestelmissä pienten kohteiden liikuttamiseksi. Mainittujen pietso-sähköisten toimilaitteiden käyttämiseksi tarvitaan ohjauslaitteita, joista saadaan tarkoituksenmukaiset ohjausjännitteet. Pietsosähköiset toimilaitteet toteutetaan käyttämällä yhtä tai useampaa pietsoelementtiä, 20 jotka taipuvat, laajenevat tai supistuvat aktivoivaan jännitteeseen kytkettäessä.

♦ · • ·♦

Mobiililaitteissa on eräänä näkökohtana se, että käytettävissä olevan a.a . teholähteen jännite on tyypillisesti pienempi kuin pietsoelementtien / 7 25 optimaalinen ohjausjännite. Teholähteen jännitettä suuremmat ohjaus- * · · :*V jännitteet muodostetaan tavallisesti käyttämällä jännitteenkasvatus- -·ϊ* välineitä, jotka kytketään pietsoelementteihin varauksen siirron

• M

aikaansaamiseksi mainittuihin jännitteenkasvatusvälineisiin ja niistä pois. Edelleen, mobiilijärjestelmissä käytettävissä oleva teholähde on 30 tavallisesti akku, jolla on rajallinen kapasiteetti. Näin ollen pietso- z”*i elementtien ohjaamiseen liittyvä energiankulutus on ongelma erityisesti .\a mobiilijärjestelmissä.

« § · • * » • *

Pietsoelementti käsittää huomattavan sisäisen kapasitanssin, joka ·:··: 35 varastoi energiaa kun pietsoelementtiä ladataan ohjausjännitteeseen kytkemällä. US-patentissa 6,563,251 esitetään ohjauslaite kapasitiivi-sen moottorivaiheen omaavalle toimilaitteelle. Mainittu patentti opettaa, 2 117412 että pietsoelementistä purkausvaiheiden aikana vapautunut energia voidaan varastoida käytettäväksi myöhemmissä lataustoiminnoissa. Mainitussa patentissa esitetään jännitelähteiden sarjan käyttäminen pietsoelementin lataamiseksi/purkamiseksi energiaa säästävällä 5 tavalta. Ainakin yksi jännitelähteistä voi olla kapasitiivisesti puskuroitu energiaa säästävän lisäominaisuuden järjestämiseksi. Ohjausjännit-teen kasvattamiseksi käytetään jännitteenkasvatuslaitetta.

10 KEKSINNÖN YHTEENVETO

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää energiaa säästävä laite ja menetelmä pietsoelementtien ohjaamiseksi, sekä laite, joka käsittää energiaa säästävän pietsoelementin ohjauslaitteen. Edelleen 15 nyt esillä olevan keksinnön tavoitteena on yksinkertaistaa pietsoelementin ohjauslaitteen toteuttamiseksi tarvittavia jännitteenkasvatus-välineitä.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi nyt esillä olevan keksinnön mukai-20 sille laitteille ja menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosassa. Kek-sintöön liittyviä lisäyksityiskohtia esitetään epäitsenäisissä vaatimuk-sissa.

» ♦ • · • · · • ·· ; V 25 Nyt esillä olevan keksinnön mukaisille laitteille ja menetelmälle on pää-:'V asiassa tunnusomaista se, että varauksen siirtoa suoritetaan pietso- elementin ja ainakin yhden kondensaattorin välillä, joka ainakin yksi *·*·* kondensaattori on kytkettynä irti jännitteenkasvatusvälineistä mainitun varauksen siirron aikana. Näin osa pietsoelementtiin varastoidusta • * * 30 kapasitiivisesta energiasta voidaan käyttää uudelleen, mikä parantaa ·[[energiahyötysuhdetta. Edelleen, mainitun ainakin yhden kondensaattori·. rin käyttö energiavarastona mahdollistaa vain vähän komponentteja käsittävien energiaa säästävien jännitteenkasvatusvälineiden käytön.

• # ··· « \v 35 Keksinnön suoritusmuodot ja niiden edut tulevat alan ammattimiehelle C!: paremmin selville jäljempänä seuraavista selityksestä ja esimerkeistä sekä oheisista patenttivaatimuksista.

117412 3

PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS

5 Keksinnön suoritusmuotoja selostetaan seuraavissa esimerkeissä tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvat 1a-1d esittävät kahteen itsenäisesti taivutettavissa olevaan piet-soelementtiin perustuvan pietsosähköisen toimilaitteen eri 10 toimivaiheita, kuva 2 esittää nyt esillä olevan keksinnön mukaisen pietsoelemen-tin ohjauslaitteen kaavion, 15 kuva 3 esittää esimerkkinä kuvan 2 mukaisen pietsoelementin ohjauslaitteen ajoituskaavion, ja kuva 4 esittää esimerkkinä muodostuvan jännitteen aaltomuodot kuvan 2 mukaisen pietsoelementin ohjauslaitteen lähdöissä, 20 kuva 5 esittää mobiililaitteen, joka käsittää nyt esillä olevan keksin-nön mukaisen pietsoelementin ohjauslaitteen, kuva 6 esittää kaavion nyt esillä olevan keksinnön mukaisesta piet- 25 soelementin ohjauslaitteesta tasapainotuskondensaatto- reillä, ja • · · #··· ··· kuva 7 esittää esimerkkinä muodostuvan jännitteen aaltomuodot pietsoelementin ohjauslaitteen lähdöissä, joka laite käsittää 30 lisäkytkimet pietsoelementin ohjauslaitteen lähtöjen yhdisti: tämiseksi teholähteen jännitteeseen.

•« * » * « * · ·

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

φ 35

Kuvaan 1a viitaten pietsosähköinen toimilaite 50 voi käsittää kaksi itsenäisesti taivutettavissa olevaa pietsoelementtiä 10, 20, jotka on liitetty 4 117412 yhteen. Uloke 30 on kiinnitetty lähelle mainitun kahden pietsoelementin 10, 20 liitoskohtaa. Pietsoelementtejä 10, 20 tuetaan pidikkeellä 40, joka sallii mainittujen pietsoelementtien 10, 20 taipumisen. Kunkin pietsoelementin 10, 20 taipuma muuttuu kun mainittujen pietso-5 elementtien 10, 20 jänniteterminaalien 11, 12, 21, 22 välille asetetaan jännite. Pietsoelementit 10, 20 voidaan suunnitella ja optimoida käytettäviksi unipolaarisilla jännitteillä, eli jännitteillä, jotka ovat nolla-jännitteen ja maksimijännitteen välillä. Pietsoelementtien 10, 20 sisäiset kapasitanssit ovat edullisesti samanlaiset. Pietsosähköinen toimi-10 laite 50 toteutetaan edullisesti käyttämällä taivutettavia pietsoelementtejä, jotka alan ammattimies tuntee bimorfeina (bimorph).

Mainittujen kahden pietsoelementin taivutusaste muuttuu jaksollisesti kun vaihtelevat jännitteet on kytketty jänniteterminaaleihin 11, 12, 21, ja 15 22. Ulokkeen 30 kärki liikkuu pitkin suljettua reittiä CP kun kahteen pietsoelementtiin kytkettyjen vaihtelevien jännitteiden välillä on vaihe-ero. Vaihe-eron tulisi edullisesti olla 90 astetta. Kuvat 1a-1d kuvaavat toimilaitteen 50 neljää eri toimivaihetta. Suljettu reitti CP on jätetty pois kuvasta 1c, jotta vältettäisiin piirustuksen epäselvyys. Kun ulokkeen 30 20 kärki asetetaan lähelle kohdetta (ei esitetty), se voi olla ottaa kiinni mainittuun kohteeseen ainakin kuvassa 1c esitetyssä vaiheessa, ja siirtää mainittua kohdetta suuntaan h. Liikkeen suuntaa voidaan muut- * taa vaihtamalla vaihe-eron etumerkkiä, eli 90 asteesta miinus 90 * » ’ : asteeseen.

• t« 25 :*V Ihannetapauksessa ohjausaaltomuodot olisivat sinimuotoisia. Pietso- elementtejä 10, 20 ajetaan kuitenkin tyypillisesti jänniteaaltomuodoilla, • · ···' jotka poikkeavat huomattavasti sinimuotoisesta. Vaihe-ero voi myös poiketa huomattavasti 90 asteesta. Vaihe-ero viittaa tässä tilanteeseen, * « : 30 jossa kaksi jännitettä saavuttaa maksimiarvonsa ja minimiarvonsa eri O ajankohtina. Korostetaan että vaihe-ero -ilmaisun käyttäminen ei tässä edellytä sitä, että mainittujen kahden jännitteen aaltomuotojen tulisi olla .L., samanlaisia.

• ♦ «·* • :.v 35 Kuvaan 2 viitaten pietsoelementin ohjauslaite 100 käsittää kaksi pietso- elementin ohjausyksikköä 91, 92. Kukin pietsoelementin ohjausyksikkö 91, 92 käsittää kapasitiiviset jännitteenkasvatusvälineet 61, 62, lähdön 5 117412 101, 102, kytkimen S1, S2 mainittujen kapasitiivisten jännitteenkasva-tusvälineiden 61, 62 yhdistämiseksi mainittuun lähtöön 101, 102, kondensaattorin C3, C4, kytkimen S3, S4 mainitun kondensaattorin yhdistämiseksi mainittuun lähtöön 101, 102, ja kytkimen S5, S6 mainitun 5 lähdön 101, 102 yhdistämiseksi maahan GND. Pietsoelementin ohjauslaite 100 käsittää myös ohjauslogiikan 80 ja tehonsyötön 104, jotka ovat yhteisiä molemmille pietsoelementin ohjausyksiköille. 91, 92. Tehonsyöttö 104 on kytketty teholähteeseen (ei esitetty), josta saadaan jännite VS.

10

Kukin kapasitiivinen jännitteenkasvatusväline 61,62 toteutetaan käyttämällä pulssigeneraattoria PA, PB, virtavahvistuksen aikaansaavaa puskuna BA, BB, kondensaattoria C1 ja C2, sekä kanavatransistoria MA, MB.

15

Ohjaussignaali kanavatransistoria MA varten saadaan kytkemällä transistorin MA hila pietsoelementin ohjausyksikön 92 solmuun 106. Transistorin MB hila kytketään vastaavasti pietsoelementin ohjausyksikön 91 solmuun 105.

20

Ohjauslogiikka 80 ohjaa pietsoelementin ohjauslaitteen 100 kytkimiä S1, S2, S3, S4, S5 ja S6. Ohjauslogiikka 80 ohjaa myös pulssi-*:*·: generaattorien PA, PB tahdistusta ja keskinäistä vaihe-eroa. Ohjaus- : logiikka 80 vastaanottaa komentosignaaleja ohjausyksiköltä (esitetty 25 kuvassa 6), joka on kytketty signaalinsyöttöön 82.

• · t ·«· · • · ·

Pietsosähköisen toimilaitteen 50 ensimmäinen pietsoelementti 10 kyt- ***** ketään ensimmäiseen lähtöön 101 ja pietsosähköisen toimilaitteen 50 toinen pietsoelementti kytketään toiseen lähtöön 102. Kukin pietso- :·:: 30 elementti 10, 20 muodostaa olennaisesti kapasitiivisen kuorman.

«·* • · • « »*»

Kuva 3 on ajoituskaavio, joka esittää kytkinten S1, S2, S3, S4, S5, S6 ohjausjännitteet ja pulssigeneraattorien PA, PB lähtöjännitteet. Kuvan 3 • · käyrät osoittavat korkeaa arvoa/tilaa ja matalaa arvoa/tilaa. Kytkimiä v 35 S1, S2, S3, S4, S5, S6 koskien korkea tila liittyy suljettuun kytkimeen ja matala tila liittyy avoimeen kytkimeen. Liittyen pulssigeneraattoreihin PA, PB, korkea arvo merkitsee arvoa, joka on oleellisesti yhtä suuri 6 117412 kuin teholähteen jännite VS. Matalampi arvo merkitsee oleellisesti nol-lajännitettä, eli jännitettä maassa GND. Merkintä t osoittaa aikaa ja merkintä V osoittaa jännitettä.

5 Pulssigeneraattorin PA lähtösignaali puskuroidaan puskurilla BA. Käytön aikana pulssigeneraattorin PA lähtöjännite ja vastaavasti myös puskurin BA lähtöjännite vaihtelee oleellisesti maadoitusjännitteen ja teholähteen jännitteen VS välillä. Kanavatransistori MA asettuu johtavaan tilaan kun puskurin BA lähtöjännite on olennaisesti nolla. Näin 10 ollen kondensaattori C1 latautuu jännitteeseen, joka on olennaisesti yhtä suuri kuin teholähteen jännite VS. Seuraavaksi transistori MA asetetaan johtamattomaan tilaan. Kun pulssigeneraattorin PA lähtö-jännite on olennaisesti yhtä suuri kuin teholähteen jännite VS, kapasi-tiivisten jännitteenkasvatusvälineiden 61 tuottama jännite on olennai-15 sesti yhtä suuri kuin kaksi kertaa teholähteen jännite VS. Näin ollen jännitteenkasvatusväline 61 muodostaa käytön aikana jännitteitä välillä VS ja kaksi kertaa VS. Vastaavasti, toinen jännitteenkasvatusväline 62 muodostaa vastaavasti jännitteitä välillä VS ja kaksi kertaa VS.

20 Kuva 4 esittää muodostuvat jännitteen aaltomuodot pietsoelementin ohjauslaitteen 100 lähdöissä 101, 102. VA tarkoittaa lähdön 101 jänni-tettä ja VB tarkoittaa lähdön 102 jännitettä.

» ·

Yksittäisen pietsoelementin ohjausyksikön 91 toimintaa kuvataan nyt 25 viittaamalla neljään toimivaiheeseen, joita toistetaan jaksollisesti. Mer-kinnät tl, t2, t3 ja t4 viittaavat pietsoelementin ohjausyksikön 91 ensimmäisen, toisen, kolmannen ja neljännen toimivaiheen alkuun. Jos • ei toisin mainita, niin kytkimet SI, S3 ja S5 ovat avoimessa (johtamattomassa) tilassa.

lii 30 O Ensimmäisessä vaiheessa jännitteenkasvatusvälineen 61 solmun 105 jännite on yhtä suuri kuin kaksi kertaa VS. Ohjauslogiikka 80 lähettää ···. käskyn kytkimen S1 sulkemiseksi. Lähtö 101 kytketään siten jännit- teenkasvatusvälineen 61 solmuun 105, varausta siirretään ensimmäi-v.: 35 seen pietsoelementtiin 10, ja mainitun ensimmäisen pietsoelementin 10 jännitettä kasvatetaan arvoon joka on oleellisesti kaksi kertaa VS. Ensimmäisen vaiheen lopussa kytkin S1 avataan.

7 117412

Toisessa vaiheessa kytkin S3 suljetaan. Lähtö 101 kytketään kondensaattoriin C3. Varausta siirretään ensimmäisestä pietsoelementistä 10 kondensaattoriin C3. Kondensaattorin C3 kapasitanssi on edullisesti 5 likimain sama kuin ensimmäisen pietsoelementin 10 sisäinen kapasitanssi. Kuitenkin kondensaattorissa C3 varastoituna tietty jäännös-varaus, ja näin ollen lähdön 101 jännite jakautuu kapasitiivisesti arvoon, joka on jonkin verran korkeampi kuin VS. Osa ensimmäiseen pietsoelementtiin 10 alun perin varastoituneesta energiasta on nyt 10 varastoituna kondensaattoriin C3. Toisen vaiheen lopussa kytkin S3 avataan.

Kolmannessa vaiheessa kytkin S5 suljetaan ja näin ollen ensimmäinen pietsoelementti 10 kytketään maahan GND. Lähdön 101 jännite on nyt 15 olennaisesti nolla. Kolmannen vaiheen lopussa kytkin S5 avataan.

Neljännessä vaiheessa kytkin S3 suljetaan. Kondensaattorin C3 alku-jännite on hieman korkeampi kuin VS. Lähtö 101 on kytketty kondensaattoriin C3. Varausta siirtyy kondensaattorista C3 ensimmäiseen 20 pietsoelementtiin 10. Lähdön 101 jännite jakautuu kapasitiivisesti, ja osa kondensaattoriin C3 alun perin varastoidusta energiasta siirtyy nyt ensimmäiseen pietsoelementtiin 10. Neljännen vaiheen lopussa kytkin S3 avataan. Jäännösvaraus säilyy kondensaattorissa C3 käytettäväksi « seuraavalla kertautuvalla syklillä.

• «« 25

Edellä kuvattu sykli kertautuu alkaen uudelleen ensimmäisestä vai-heesta, jossa ensimmäinen lähtö 101 kytketään uudelleen jännittee-seen, jonka muodostaa jännitteenkasvatusväline 61, jolloin mainittu jännite on oleellisesti yhtä suuri kuin kaksi kertaa teholähteen jännite 30 VS.

··· • « • ·

Ml .*!·. Toista pietsoelementin ohjausyksikköä 92 käytetään samanlaisella ,···. tavalla ohjaamalla kytkimiä S2, S4 ja S6. Lähtöjen 101 ja 102 jännittei- V’ den tarvittava vaihe-ero järjestetään toisen pietsoelementin ohjausyksi- v.: 35 kön 92 kytkinohjaussignaalien ajoituksen viiveellä tai ennakolla, suh- teessä ensimmäisen pietsoelementin ohjausyksikön 91 kytkinohjaussignaalien ajoitukseen.

8 117412

Kytkimet S1, S2, S3, S4, S5, S6, pulssigeneraattorit PA, PB ja ohjaus-logiikka 80 voidaan toteuttaa käyttämällä useita puolijohdeperustaisia tekniikoita ja alan ammattimiehen tuntemia laitteita. Kytkimet voidaan 5 toteuttaa käyttämällä esimerkiksi metallioksidi-puolijohde-kanava- transistoreita (engl. metal oxide semiconductor field effect transistor) tai bipolaaritransistoreita (engl. bipolar junction transistor).

Lisäsuoritusmuoto pietsoelementin ohjauslaitteesta 100 voidaan 10 toteuttaa käyttämällä useita kondensaattoreita C3, C4 ja vastaavia kyt-kinvälineitä S3, S4. Alan ammattimies voi valita useat kondensaattorit C3, C4 ja vastaavien kytkinvälineiden S3, S4 ajoitukset siten, että tuotetut jännitteen aaltomuodot lähdöissä 101,102 oleellisesti muistuttavat haluttua, esimerkiksi kolmiomaista, aaltomuotoa.

15

Lisäsuoritusmuoto pietsoelementin ohjauslaitteesta 100 voidaan toteuttaa järjestämällä jännitteenkasvatusvälineitä peräkkäin sellaisten toimintajännitteiden muodostamiseksi, jotka ovat esimerkiksi neljä, kuusi, kahdeksan kertaa teholähteen jännite VS.

20

Edelleen eräässä suoritusmuodossa voidaan toteuttaa lisää toiminta-vaiheita, joiden aikana kondensaattorit C3, C4 kytketään jännitteen-*:··· kasvatusvälineisiin (61, 62) varauksen vaihtamiseksi. Lisäkytkintä (ei •\l esitetty) voidaan käyttää kytkemään kondensaattorit C3, C4 suoraan 25 jännitteenkasvatusvälineisiin 61, 62.

i · · *·· ·

• M

*::! Viitaten kuvaan 5, pietsoelementin ohjauslaitetta 100 voidaan käyttää *···* mobiililaitteessa 300, jossa pietsoelementin ohjauslaite 100 on yhdis tetty pietsotoimilaitteeseen 50. Pietsotoimilaite on toteutettu edullisesti : 30 käyttämällä bimorfeja patenttihakemuksessa PCT/US03/17611 kuvasi,’·* tulla tavalla. Ohjausyksikkö 200 on kytketty ohjauslogiikkatuloon 82 toimilaitteen 50 suunnan ja nopeuden säätämiseksi. Mobiililaite 300 voi .···. olla esimerkiksi kannettava optinen kuvantamisjärjestelmä. Siinä ta- V pauksessa mobiililaite 300 voi käsittää useita pietsoelementin ohjaus- \v 35 piirejä 100 ja pietsotoimilaitteita 50 useiden linssijärjestelmien ja optis-O ten komponenttien asemien mukauttamiseksi kuvan suurennuksen (zoom), tarkennusetäisyyden ja mainitun kannettavan optisen kuvan- 9 117412 tamisjärjestelmän apertuurin mukauttamiseksi. Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen pietsoelementin ohjauspiirin 100 käyttö on erityisen edullista mobiililaitteissa 300, koska pietsoelementtejä 10, 20 voidaan ohjata jännitteellä, joka ylittää saatavilla olevan teholähteen jännitteen, 5 energiaa säästetään, vaadittujen jännitteenkasvatusväiineiden määrä minimoidaan ja sisäiset tehohäviöt jännitteenkasvatusväiineissä minimoidaan.

Kuva 6 esittää edelleen suoritusmuodon pietsoelementin ohjaus-10 laitteesta, joka käsittää tasapainotuskondensaattorit C5, C6 ja kytkin-välineet mainittujen kondensaattoreiden C5, C6 kytkemiseksi vastaaviin lähtöihin 101, 102. Ensimmäisen pietsoelementin 10 ja toisen pietsoelementin 20 välillä on pieni sisäinen kapasitanssi, eli siis pietso-sähköisen toimilaitteen 50 terminaalien 12 ja 22 välillä on sisäinen 15 kapasitanssi. Mainittu sisäinen kapasitanssi voi mahdollisesti aiheuttaa eron lähtöjen 101 ja 102 aaltomuotojen välillä. Mainittu ero korjataan käyttämällä tasapainotuskondensaattoreita C5, C6. Yksi tasapainotus-kondensaattoreista C5, C6 on kytketty rinnakkain edellä olevassa vaiheessa olevan pietsoelementin 10, 20 kanssa, samalla kun toinen 20 tasapainotuskondensaattori C5, C6 on kytketty irti. Edellä olevassa vaiheessa oleva tasapainotuskondensaattori on kytkettynä koko sen ajan kuin pietsosähköisen toimilaitteen 50 liikuttaman kohteen yksi-suuntainen liike kestää. Mainittu tasapainotuskondensaattori on kyt-ketään irti ja toinen kondensaattori yhdistetään vasta kun liikkeen : V 25 suunta käännetään.

• · » *·· t » • » k Lähtöjen 101, 102 todellinen jänniteaaltomuoto poikkeaa merkittävästi • « ihanteellisesta sinimuotoisesta aaltomuodosta. Kuvassa 6 esitetään myös lisäkytkimet S9 ja S10, joilla voidaan hieman korjata aalto-: 30 muotoja. Neljännessä toimivaiheessa lähdön 101 jännite on matalampi O kuin teholähteen jännite VS. Lähdön 101 aaltomuotoa voidaan hieman .·{·. korjata lisäämällä viides toimivaihe neljännen toimivaiheen jälkeen.

.*··. Mainitussa viidennessä toimivaiheessa kondensaattori C3 kytketään ensin irti lähdöstä 101 avaamalla kytkin S3, ja sen jälkeen lähtö 101 v.5 35 yhdistetään teholähteen jännitteeseen VS kytkimellä S9. Toisin sanoen kondensaattorin C3 jännite pysyy matalampana kuin teholähteen jännite VS samalla kun lähtö kytketään VS:ään. Lähdön 102 aaltomuotoa 10 117412 voidaan korjata avaamalla kytkin S4 ja sen jälkeen sulkemalla vastaavasti kytkin S10. Kuva 7 esittää esimerkkinä korjattuja aaltomuotoja. Kuvassa 5 merkintä t5 viittaa viidennen toimivaiheen alkuun.

5 Pietsoelementin ohjauslaitteen 100 käyttö ja nyt esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä ei ole rajoitettu taivutettavissa olevien pietsoelementtien ohjaukseen, vaan sitä voidaan soveltaa myös laajenevien ja kutistuvien pietsoelementtien ohjaamiseen, kuten on esitetty esimerkiksi US-patentissa 6,703,762.

10

Mobiililaite voi käsittää vain yhden pietsoelementin ohjausyksikön 91, 92. Siinä tapauksessa tulee kuitenkin käyttää lisäjännitteenkasvatus-välinettä käyttöjännitteen järjestämiseksi mainitun pietsoelementin ohjausyksikön 91, 92 transistorille MA, MB.

15

Alan ammattimiehelle on selvää, että nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen ja menetelmän muutokset ja variaatiot ovat mahdollisia. Ne nimenomaiset suoritusmuodot, jotka edellä kuvattiin viitaten mukana oleviin piirustuksiin ja taulukoihin, ovat vain esimerkinomaisia, 20 eikä niiden tarkoituksena ole rajata keksinnön alaa, joka on määritelty liitteenä olevissa vaatimuksissa.

«« • · • ·« * • f * I · » « * * ·· ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft «*· ft ft • ft* ft ft··· • •ft ft ft ft ft • •ft ft ft ft ft ft ft ft ft ft·· ft ··· ft ft ft ft • ft· ft • •ft ft ft t ft ft ft ft ft·· ft ft ft ft • •ft ft ft ft ft · « ft ft ft ft ft • ft· : : ···

Claims (18)

1. Pietsoelementin ohjausyksikkö (91), joka käsittää ainakin: lähdön (101), joka on yhdistettävissä pietsoelementtiin (10), 5. jännitteenkasvatusvälineet (61) teholähteen jännitettä korkeamman jännitteen tuottamiseksi, ensimmäiset kytkentävälineet (S1) mainittujen jännitteenkasvatus-välineiden (61) yhdistämiseksi mainittuun lähtöön (101) mainitun pietsoelementin (10) lataamiseksi, 10. ainakin yhden kondensaattorin (C3), ja toiset kytkentävälineet (S3) mainitun ainakin yhden kondensaattorin (C3) yhdistämiseksi mainittuun lähtöön (101), jolloin mainittu ainakin yksi kondensaattori (C3) on sovitettu olemaan erotettuna mainituista jännitteenkasvatusvälineistä (61) mainitun 15 varaamisen aikana, tunnettu siitä, että mainitut jännitteenkasvatusvälineet (61) on sovitettu tuottamaan vaihteleva jännite, ja jolloin mainitut toiset kytkentävälineet (S3) on sovitettu siirtämään varausta mainitusta pietsoelementistä (10) mainittuun ainakin yhteen kondensaattoriin (C3), ja siirtämään varausta mainitusta 20 ainakin yhdestä kondensaattorista (C3) mainittuun pietsoelementtiin (10) siten, että mainittu ainakin yksi kondensaattori (C3) on erotettu :·.ee mainituista jännitteenkasvatusvälineistä (61) kumpaankin suuntaan tapahtuvan varauksen siirron aikana. 9 9 9 m 9 9 9 / / 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen yksikkö, tunnettu siitä, että mai- • · · :*γ nittu pietsoelementin ohjausyksikkö on optimoitu ohjaamaan pietso- elementtiä (10) jolla on ennakolta määrätty nimellinen sisäinen kapasitanssi, ja ainakin yhden mainitusta ainakin yhdestä kondensaattorista (C3) kapasitanssi on olennaisesti yhtä suuri kuin mainitun 30 pietsoelementin (10) mainittu ennakolta määrätty nimellinen sisäinen kapasitanssi. 9 9 9 99

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen yksikkö, tunnettu siitä, että 9 9 *·;·* mainittu yksikkö (91) edelleen käsittää välineet (82) suuntakäsky- 35 signaalin vastaanottamiseksi ja mainittu yksikkö (91) edelleen käsittää tasapainotuskondensaattorin (C5) ja kytkentävälineet (S7) mainitun tasapainotuskondensaattorin (C5, C6) yhdistämiseksi/erottamiseksi 12 117412 mainitusta lähdöstä (101) mainitusta suuntakomentosignaalista riippuen.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen yksikkö, tun-5 nettu siitä, että mainittujen jännitteenkasvatusvälineiden (61) jännite on järjestetty vaihtelemaan olennaisesti jännitealueelia välillä VS ja kaksi kertaa VS, missä VS on ensisijainen teholähteen jännite.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen yksikkö, tun-10 nettu siitä, että mainittu jännitteenkasvatusväline (61) on toteutettu käyttämällä kanavatransistoria (MA).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen yksikkö, tunnettu siitä, että lisä-jännitteenkasvatusväline (62) on järjestetty muodostamaan ohjaus- 15 signaali mainitulle kanavatransistorille (MA).

7. Pietsoelementin ohjauslaite (100) käsittäen ainakin kaksi jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 -6 mukaista yksikköä (91, 92), tunnettu siitä, että mainittuja ainakin kahta yksikköä (91, 92) ohjataan yhteisellä 20 ohjausyksiköllä (80) ja ne saavat tehonsa yhteisestä teholähteestä.

8. Menetelmä pietsoelementin (10) ohjaamiseksi käyttäen jännitteenkasvatusvälinettä (61) ja ainakin yhtä kondensaattoria (C3), ! ! joka menetelmä käsittää ainakin seuraavat vaiheet: / / 25 - mainitun pietsoelementin (10) varaamisen käyttäen mainittua :·;β: jännitteenkasvatuslaitetta (61), jolloin mainittu ainakin yksi ••jr kondensaattori (C3) on kytkettynä irti mainitusta jännitteenkasvatuslaitteesta mainitun varaamisen aikana, ja jolloin mainitun jännitteenkasvatuslaitteen (61) tuottama varausjännite on : 30 korkeampi kuin teholähteen jännite tunnettu siitä, että mainittu jännitteenkasvatuslaite (61) tuottaa \e vaihtelevan jännitteen jonka maksimiarvo on yhtä suuri kuin mainittu ;:! varausjännite, jolloin mainittu menetelmä käsittää lisäksi ainakin seuraavat vaiheet: jl· 35 - varauksen siirtämisen mainitusta pietsoelementistä (10) mainittuun :\j ainakin yhteen kondensaattoriin (C3) siten, että mainittu ainakin yksi kondensaattori (C3) on erotettuna mainitusta 13 117412 jännitteenkasvatusvälineestä (61) varauksen siirron aikana, ja - varauksen siirtämisen mainitusta ainakin yhdestä kondensaattorista (C3) mainittuun pietsoelementtiin (10) siten, että mainittu ainakin yksi kondensaattori (C3) on erotettuna mainitusta 5 jännitteenkasvatusvälineestä (61) varauksen siirron aikana.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yhden mainitusta ainakin yhdestä kondensaattorista (C3) kapasitanssi valitaan olemaan olennaisesti yhtä suuri kuin mainitun 10 pietsoelementin (10) nimellinen sisäinen kapasitanssi.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tasapainotuskondensaattori (C5) on yhdistetty/erotettu läh-töön/lähdöstä (101) suuntakomentosignaalista riippuen. 15

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen jännitteenkasvatusvälineiden (61) jännite vaihtelee olennaisesti jännitealueella välillä VS ja kaksi kertaa VS, missä VS on alkuperäinen teholähteen jännite. 20

11 117412

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-11 mukainen menetelmä, t tunnettu siitä, että mainittu jännitteenkasvatusväline (61) on toteutettu käyttämällä kanavatransistoria (MA). • · • · * / / 25

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että :·γ ohjaussignaali mainitulle kanavatransistorille (MA) saadaan lisäjännit- • · ·:’ ’ teen kas vat usväl i neestä (62). l»l ' ' • · • · ·# ·

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-13 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että kahta pietsoelementtiä (10, 20) ajetaan kahdella lähtöjännitteellä siten, että mainittujen kahden lähtöjännitteen välillä on keskinäinen vaihe-ero. m

» ·*·· • * *·;** 15. Laite (300), joka käsittää yhden tai useamman pietsoelementin 35 ohjausyksikön (91), joka yksikkö (91) puolestaan käsittää ainakin: :\j - pietsoelementin (10), - jännitteenkasvatusvälineet (61) teholähteen jännitettä korkeamman 117412 14 varausjännitteen tuottamiseksi mainitulle pietsoelementille (10), - ensimmäiset kytkentävälineet (S1) mainittujen jännitteenkasvatus-välineiden (61) yhdistämiseksi mainittuun pietsoelementtiin (10), - ainakin yhden kondensaattorin (C3), ja 5. toiset kytkentävälineet (S3) mainitun ainakin yhden kondensaattorin (C3) yhdistämiseksi mainittuun pietsoelementtiin (10), jolloin mainittu ainakin yksi kondensaattori (C3) on sovitettu olemaan erotettuna mainituista jännitteenkasvatusvälineistä (61) mainitun varaamisen aikana, tunnettu siitä, että mainitut 10 jännitteenkasvatusvälineet (61) on sovitettu tuottamaan vaihteleva jännite jonka maksimiarvo on yhtä suuri kuin mainittu varausjännite, ja jolloin mainitut toiset kytkentävälineet (S3) on sovitettu siirtämään varausta mainitusta pietsoelementistä (10) mainittuun ainakin yhteen kondensaattoriin (C3), ja siirtämään varausta mainitusta ainakin 15 yhdestä kondensaattorista (C3) mainittuun pietsoelementtiin (10) siten, että mainittu ainakin yksi kondensaattori (C3) on erotettuna mainituista jännitteenkasvatusvälineistä (61) kumpaankin suuntaan tapahtuvan varauksen siirron aikana.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu laite (300) käsittää ainakin yhden pietsosähköisen toimilaitteen (50), jolloin mainittu ainakin yksi pietsosähköinen toimilaite (50) käsittää ainakin kaksi bimorfia (10, 20). • · • 9 9 * 9 / / 25

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että :·· s mainittu laite (300) on mobiililaite. *·» 99 99

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 15-17 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin yksi pietsoelementti (10) on järjestetty :e:‘: 30 säätämään tarkennus- tai zoomlinssijärjestelmän asemaa. *·· • 9 • I • * * 9 ♦ • 99 * 9994 «M • f • · 9 9 9 9 9 • 99 9 9 949 9 9 • 99 9 9· 4 9 15 117412