JP2012248025A - 線形運動デバイスの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デバイス11の磁石19が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に応答する出力信号VMOを出力する磁場センサ113、制御信号VCM[2:0]と出力信号VMOの振幅とを関連付けた電圧指令信号VCOを生成する電圧信号生成回路114、出力信号VMOと電圧指令信号VCOとの偏差を増幅して出力信号VEOを生成する差動増幅器115、出力信号VEOの値に応じて線形運動デバイス11を駆動する出力ドライバ112と、出力信号VEOを、磁場センサ113から出力される出力信号VMOの振幅に応じて補正し、出力ドライバ112への入力信号を生成するゲイン補正回路116によって制御装置を構成する。
【選択図】 図1
Description
図13は、線形運動デバイス11を制御する従来の制御装置10を示した図である。図13に示した制御装置10は、磁場センサ13と、電圧指令信号生成回路14と、差動増幅器15と、出力ドライバ12と、を備えている。図中に符号11を付して示したのは、制御装置10によってフィードバック制御される線形運動デバイス11である。線形運動デバイス11は、コイル18と磁石19とを備えている。
図15は、検出磁場と線形運動デバイス11の位置との関係を示した図である。図15の図中左側の縦軸には磁場センサ13の検出磁場が示され、図中右側の縦軸には磁場センサ13の出力信号が示されている。図15中の実線aは、図14に示した特性を示したもので、検出磁場と線形運動デバイス11の位置とのずれがない(設計値のとおり)場合の特性を比較のため示している。一点鎖線b及び二点鎖線cは、検出磁場と線形運動デバイス11の位置とのずれがある場合の特性を示している。
このような不具合を解消する従来技術には、例えば、特許文献1に記載された発明がある。図16は、特許文献1に記載された従来技術を説明するための図である。特許文献1に記載された従来技術では、線形運動デバイス11の最大移動幅(図16、横軸に示したXTOP−XBOT)に対応する磁場センサ13の出力信号VMOの最大値から最小値を、電圧指令信号のステップ数で等分割する。そして、等分割された磁場センサ13の出力範囲の各々を、線形運動デバイス11の移動幅に対する電圧指令信号の固定ステップとする。
特許文献1記載の従来技術によれば、磁石19の着磁ばらつきや磁場センサ13の搭載位置ずれによって生じる線形運動デバイス11の位置と磁場センサ13の出力信号VMOとのずれを補正することができる。
このため、図17に示すように、差動増幅器15に入力される偏差ε(磁場センサの出力信号VMOと電圧指令信号VCOとの差)及び出力ドライバ12の操作量VEO(偏差と増幅度の積)にも様々なケースがあり、制御装置10ごとに異なっている。
差動増幅器15の増幅度Kpは、図18中の実線dに対して線形運動デバイス11のステップ応答時間が最適となるような一定値に設定される。このため、図18(a)に示すように、電圧指令信号VCOの値が本来出力されるべきVC/2からずれてVC/4(一点鎖線eで示す)、VC(二点鎖線fで示す)になると、図18(b)に示したように、適切な操作量VEOが出力ドライバ12に与えられず、応答時間が増えてしまう。
また、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、上記した発明において、前記ゲイン補正回路が、抵抗値が可変の抵抗素子(例えば図4に示した抵抗分割器41)と、前記第1出力信号の振幅によって前記抵抗素子の抵抗値を決定する制御信号を生成するデコーダ(例えば図4に示したデコーダ42)と、を含むことが望ましい。
また、また、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、上記した発明において、前記第1出力信号の振幅を示す制御信号を保持するメモリをさらに備え、前記補正回路は、前記メモリから前記第1出力信号の振幅を読み出して前記第2出力信号を補正することが望ましい。
なお、本発明によれば、単に検出磁場のみを補正したことによって生じる過渡応答特性の劣化も改善することができる。
[第1実施形態]
・回路構成
図1は、第1実施形態の線形運動デバイス11を制御する制御装置101と、制御装置101によって制御される線形運動デバイス11とを説明するための図である。図1には、線形運動デバイス11と、線形運動デバイス11を制御する制御装置101とが示されている。線形運動デバイス11は、図13に示した線形運動デバイス11と同様の構成であるから、図15に示した符号と同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。
電圧指令信号生成回路114は、入力信号と磁場センサ113の出力信号VMOの振幅とを関連付けた電圧指令信号VCOを生成する。
出力ドライバ112は、MOSスイッチMN1を備えている。入力信号VAJは、MOSスイッチMN1のゲートに印加されてMOSスイッチMN1のソース、ドレイン間に流れる電流の値を制御する。コイル18で発生する磁場の強さに応じて磁石19の移動量が決定する。
制御信号VMH[2:0]は、磁場センサ113の最大出力電圧VMHを選択する制御信号である。また、制御信号VML[2:0]は、磁場センサ113の最小出力電圧VMLを選択する制御信号である。
また、図1中の磁場センサ113は、ホールセンサであっても、または磁気抵抗センサであってもよい。
なお、出力ドライバ112の回路構成は、以上説明した構成に限定されるものではない。例えば、出力ドライバ112は、図1に示したように、1つのMOSスイッチMN1によって構成されるものに限定されるものではない。
図2は、出力ドライバ112の他の構成を例示した図である。出力ドライバ112は、出力ドライバ201、202を含むHブリッジドライバによって構成され、出力ドライバ201が2つのMOSスイッチM1、M3を含むように構成され、出力ドライバ202が2つのMOSスイッチM2、M4を含むように構成されるものであってもよい。
図3は、図1に示した電圧指令信号生成回路114の回路構成を説明するための図である。電圧指令信号生成回路114は、正電源(すなわち、VDD)と負電源(すなわち、VSS)の間に接続される抵抗素子RM0〜RM5と、正電源−負電源間に接続される抵抗を分割し、磁場センサ113の最大振幅相当の電圧を選択するスイッチSWH0〜SWH2及び磁場センサ113の最小振幅相当の電圧を選択するスイッチSWL0〜SWL2と、スイッチSWH0〜SWH2によって選択された電圧を入力するボルテージフォロア回路31と、スイッチSWL0〜SWL2によって選択された電圧を入力とするボルテージフォロア回路32と、ボルテージフォロア回路31の出力信号VMHQとボルテージフォロア回路32の出力信号VMLQとを分割するRC0〜RC3と、線形運動デバイス11を所望の位置へ移動させるための電圧指令信号を選択するスイッチSWC0〜SWC2と、スイッチSWC0〜SWC2によって選択された電圧を入力とし、電圧指令信号VCOを出力するボルテージフォロア回路33と、を備えている。
図1中の差動増幅器115は、微分要素と積分要素との少なくとも一つを含むように構成されたものであってもよい。
iv ゲイン補正回路
図4は、図1に示したゲイン補正回路116の回路構成を説明するための図である。ゲイン補正回路116は、メモリ17に記憶されている制御信号VMH[2:0]と、制御信号VML[2:0]とを入力し、抵抗分割器41の分割比を決定する制御信号RSEL[2:0]を生成するデコーダ42、制御信号RSEL[2:0]によって決定された分割比で分割される抵抗分割器41、図1に示した差動増幅器115の出力信号VEOを反転増幅する抵抗分割器41、フィードバック抵抗素子RF1及び差動増幅器43によって構成される反転増幅器44と、反転増幅器44の出力信号を反転増幅し、信号VAJを生成する入力抵抗素子RI2、フィードバック抵抗素子RF2及び差動増幅器45によって構成される反転増幅器46と、を備えている。
次に、図5を用い、第1実施形態の線形運動デバイス11の制御装置101の動作を説明する。
図1に示した線形運動デバイス11の磁石19が移動すると、磁石19と磁場センサの相対的な位置が変化する。磁場センサ113は、磁石19の位置に応じた磁場を検出する。検出磁場に基づいて、磁場センサ113からは出力信号VMOが出力される。
本明細書の[発明が解決しようとする課題]で説明したように、検出磁場と線形運動デバイスの位置のずれは、線形運動デバイス11の磁石19の着磁ばらつきや磁場センサ113の搭載位置ずれによってケースごとに異なっている。
図5に示した差動増幅器115は、磁場センサ113の出力信号VMOと、電圧指令信号生成回路114の出力信号VCOとの差である偏差εを増幅度Kpで増幅し、操作量信号VEOを生成する。すなわち、差動増幅器115は、図16に示したケース1においてKp×ε/2の操作量VEOを生成するのに対し、ケース2においてKp×ε/4の操作量VEOを、ケース3においてKp×εの操作量VEOを生成することになる。
以上の構成によれば、ケース1の出力ドライバ112の操作量VAJ(すなわち、Kp×ε/2)が最適だとすると、磁場センサ出力振幅がケース1の1/2倍となるケース2の場合でも、反転増幅器44の増幅度が2倍となる抵抗分割器41の抵抗比が選択され、ケース1と同じ値の出力ドライバ112の操作量VAJ(すなわち、Kp×ε/2)を得ることができる。
すなわち、第1実施形態では、ゲイン補正回路116が、差動増幅器115から得られる偏差εを増幅度Kpで増幅した信号VEOを補正して、出力ドライバ112の最適な操作量VAJを得ることができる。このため、第1実施形態によれば、磁石19の着磁ばらつきや磁場センサ113の搭載位置ずれによって磁場センサ113の出力信号と線形運動デバイスの位置との関係が設計と異なる場合でも、設計値と同様の過渡応答特性及びステップ応答時間を得ることができる。
なお、第1実施形態では、電圧指令信号生成回路114に入力される制御信号と、ゲイン補正回路116のデコーダ42に入力される制御信号として、同じ磁場センサ113の最大出力電圧VMHを選択する制御信号VMH[2:0]と磁場センサ113の最小出力電圧VMLを選択する制御信号VML[2:0]をトラッキングさせることが望ましい。ただし、第1実施形態は、電圧指令信号生成回路114に入力される制御信号と、ゲイン補正回路116のデコーダ42に入力される制御信号を互いに独立した制御信号としてもよい。
また、第1実施形態の図4、図8に示した抵抗分割器41は、図6の構成に限定されるものではない。例えば、図9に示すように、抵抗の分割比を選択する制御信号RSEL[2:0]を入力し、抵抗選択スイッチ制御信号SSEL[7:0]を生成する抵抗選択信号生成回路71と、抵抗選択信号生成回路71によって生成される制御信号SSEL[7:0]を入力する抵抗素子RP0〜RP8の間を選択するスイッチSRP0〜SRP7を含むように構成されるものであってもよい。
また、第1実施形態で着した入力信号はビット数を3ビットとしている場合がある。しかし、入力信号は3ビット以下であっても、3ビット以上であってもよい。
・回路構成
図10は、本発明の第2実施形態の線形運動デバイスの回路構成を説明するための図である。なお、図10において、図1に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。
第2実施形態は、先に説明した第1実施形態のように出力ドライバ112に入力される操作量VAJが線形的に変化するものであるのに対し、PWM(Pulse Width Modulation)変調を用いて出力ドライバ112への入力信号を生成することが特徴となる。
図10に示したように、実施形態2の線形運動デバイス11の制御装置109は、図1に示したゲイン補正回路116に代えて、PWM変調回路90を備えている。
のこぎり波生成回路91は、磁場センサ113の最大出力電圧VMHを選択する制御信号VMH[2:0]と磁場センサ113の最小出力電圧VMLを選択する制御信号VML[2:0]とを入力する。そして、制御信号VMH[2:0]によって選択される電圧VMHを振幅最大値と、制御信号VML[2:0]によって選択される電圧VMLを振幅最小値とする、のこぎり波VRMを生成する。
18 コイル
19 磁石
31、32、33 ボルテージフォロア回路
41 抵抗分割器
42 デコーダ
44、46 反転増幅器
71 抵抗選択信号生成回路
90 変調回路
91 のこぎり波生成回路
92 コンパレータ
101、109 制御装置
112 出力ドライバ
113 磁場センサ
114 電圧指令信号生成回路
115 差動増幅器
116 ゲイン補正回路
201、202 出力ドライバ
Claims (5)
- 磁石を有する線形運動デバイスの、前記磁石が発生する磁場を検出し、外部から指示された位置に前記線形運動デバイスを移動させる線形運動デバイスの制御装置であって、
前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に応答する第1出力信号を出力する磁場センサと、
外部から入力される入力信号と、前記磁場センサの出力信号の振幅とを関連付けた電圧指令信号を生成する電圧指令信号生成回路と、
前記磁場センサの出力信号と前記電圧指令信号との偏差を増幅して第2出力信号を生成する差動増幅器と、
前記第2出力信号の値に応じて前記線形運動デバイスを駆動する出力ドライバと、
前記差動増幅器から出力される前記第2出力信号を、前記磁場センサから出力される第1出力信号の振幅に応じて補正し、前記出力ドライバへの入力信号を生成する補正回路と、
を含むことを特徴とする線形運動デバイスの制御装置。 - 前記補正回路は、
前記第1出力信号の振幅が予め定められた基準振幅と相違する場合、前記第1出力信号の振幅に対する前記基準振幅の比で前記第2出力信号を増幅するゲイン補正回路であることを特徴とする請求項1に記載の線形運動デバイスの制御装置。 - 前記ゲイン補正回路は、
抵抗値が可変の抵抗素子と、
前記第1出力信号の振幅によって前記抵抗素子の抵抗値を決定する制御信号を生成するデコーダと、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の線形運動デバイスの制御装置。 - 前記補正回路は、
前記第1出力信号の振幅が予め定められた基準振幅と相違する場合、前記第1出力信号の振幅に対する前記基準振幅の比で前記第2出力信号を増幅するPWM変調回路であることを特徴とする請求項1に記載の線形運動デバイスの制御装置。 - 前記第1出力信号の振幅を示す制御信号を保持するメモリをさらに備え、
前補正回路は、前記メモリから前記第1出力信号の振幅を読み出して前記第2出力信号を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の線形運動デバイスの制御装置。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05265560A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-10-15 | Fujitsu Ltd | 位置制御装置 |
JP2000069783A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Honda Motor Co Ltd | モータ制御装置 |
JP2011514133A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-04-28 | アレグロ・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド | 集積化位置センサを有する小型モータドライバicにおける自己較正アルゴリズム |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05265560A (ja) * | 1992-02-03 | 1993-10-15 | Fujitsu Ltd | 位置制御装置 |
JP2000069783A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Honda Motor Co Ltd | モータ制御装置 |
JP2011514133A (ja) * | 2008-03-06 | 2011-04-28 | アレグロ・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド | 集積化位置センサを有する小型モータドライバicにおける自己較正アルゴリズム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9906181B2 (en) | 2015-04-23 | 2018-02-27 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Voice coil motor driver and camera module having the same |
JP2015136291A (ja) * | 2015-05-01 | 2015-07-27 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 線形運動デバイスの制御装置 |
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