JP2016073045A - Rotary actuator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the rotation amount of a movable electrode with a small arithmetic amount in a rotary actuator.SOLUTION: A first DC power supply 400 is connected to a movable electrode 120, and an AC power supply 410 is connected to a fixed electrode 140. A capacity detection part 200 detects a capacity between the movable electrode 120 and a detection electrode 150. The capacity detection part 200 includes an operational amplifier 210 and a second DC power supply 240. The operational amplifier 210 is virtually short-circuited. Also, an inverted input terminal (-) of the operational amplifier 210 is connected to the detection electrode 150. The second DC power supply 240 is connected to a non-inverted input terminal (+) of the operational amplifier 210. A control part 300 controls a first DC power supply 400 on the basis of the detection result of the capacity detection part 200. The control part 300 controls the voltage of the detection electrode 150 such that a voltage between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 becomes a reference value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転型アクチュエータに関する。   The present invention relates to a rotary actuator.

回転型アクチュエータは、例えば光スキャナーなどにおいて光の方向を変えるために用いられている。回転型アクチュエータは、可動部である可動電極及び固定電極を有している。可動電極の回転量は、可動電極と固定電極の間の電圧によって制御される（例えば特許文献１）。   The rotary actuator is used to change the direction of light in, for example, an optical scanner. The rotary actuator has a movable electrode and a fixed electrode which are movable parts. The amount of rotation of the movable electrode is controlled by the voltage between the movable electrode and the fixed electrode (for example, Patent Document 1).

また特許文献２には、可動電極の共振周波数を検出するために、可動電極を支持するバーにピエゾ抵抗を配置することが記載されている。また特許文献３には、レーザーダイオードとフォトダイオードを用いて回転する部材の振幅を検出することが記載されている。   Further, Patent Document 2 describes that a piezoresistor is disposed on a bar that supports the movable electrode in order to detect the resonance frequency of the movable electrode. Patent Document 3 describes that the amplitude of a rotating member is detected using a laser diode and a photodiode.

特開２００４−６９７３１号公報JP 2004-69731 A 特開２００９−２２９５１７号公報JP 2009-229517 A 特表２００９−５３３２３１号公報Special table 2009-533231 gazette

回転型アクチュエータにおいて、可動電極に第２の固定電極（以下、検出用電極と記載）を対向させ、この検出用電極と可動電極の間の容量を検出することにより、可動電極の回転量を検出する技術がある。上記した容量を検出する方法の一つとして、仮想短絡したオペアンプを用いて上記した容量を検出することが考えられる。この場合、検出用電極は、オペアンプの反転入力端子に接続される。一方、オペアンプを仮想短絡するためには、オペアンプの出力端子と反転入力端子を、容量素子を介して接続する必要がある。   In a rotary actuator, the amount of rotation of the movable electrode is detected by making a second fixed electrode (hereinafter referred to as a detection electrode) face the movable electrode and detecting the capacitance between the detection electrode and the movable electrode. There is technology to do. As one of the methods for detecting the above-described capacitance, it is conceivable to detect the above-described capacitance using a virtual short-circuited operational amplifier. In this case, the detection electrode is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier. On the other hand, in order to virtually short the operational amplifier, it is necessary to connect the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via a capacitive element.

この方法において、オペアンプの出力は、容量素子に蓄積されている電荷量によって変化する。この電荷量は、検出用電極と可動電極の間に蓄積されている電荷量が変化すると、変化する。一方、検出用電極と可動電極の間の電荷量は、検出用電極と可動電極の重なり面積（すなわち可動電極の回転量）と、可動電極に印加されている電圧のそれぞれによって変化する。このため、オペアンプの出力から可動電極の回転量を算出するためには、可動電極に印加されている電圧に基づいた補正を加える必要があった。従って、可動電極の回転量を算出するための演算が複雑になっていた。   In this method, the output of the operational amplifier varies depending on the amount of charge accumulated in the capacitive element. This amount of charge changes when the amount of charge accumulated between the detection electrode and the movable electrode changes. On the other hand, the amount of electric charge between the detection electrode and the movable electrode varies depending on the overlapping area of the detection electrode and the movable electrode (that is, the amount of rotation of the movable electrode) and the voltage applied to the movable electrode. For this reason, in order to calculate the rotation amount of the movable electrode from the output of the operational amplifier, it is necessary to make a correction based on the voltage applied to the movable electrode. Therefore, the calculation for calculating the rotation amount of the movable electrode is complicated.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、仮想短絡したオペアンプを用いて可動電極の回転量を検出する場合において、少ない演算量で可動電極の回転量を検出することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect the amount of rotation of the movable electrode with a small amount of calculation when the amount of rotation of the movable electrode is detected using a virtually short-circuited operational amplifier. There is to do.

本発明において、回転型アクチュエータは、可動電極、軸部材、固定電極、検出用電極、第１直流電源、交流電源、容量検出部、及び制御部を備えている。可動電極は軸部材を回転軸として回転する。固定電極及び検出用電極は、平面視で可動電極に対向している。第１直流電源は可動電極に接続されており、交流電源は固定電極に接続されている。容量検出部は可動電極と検出用電極の間の容量を検出する。容量検出部は、オペアンプ及び第２直流電源を備えている。オペアンプは仮想短絡されている。またオペアンプの反転入力端子は検出用電極に接続している。第２直流電源はオペアンプの非反転入力端子に接続している。制御部は、容量検出部の検出結果に基づいて第１直流電源を制御している。制御部は、さらに、検出用電極と可動電極の間の電圧が基準値となるように検出用電極の電圧を制御している。   In the present invention, the rotary actuator includes a movable electrode, a shaft member, a fixed electrode, a detection electrode, a first DC power supply, an AC power supply, a capacity detection unit, and a control unit. The movable electrode rotates with the shaft member as a rotation axis. The fixed electrode and the detection electrode face the movable electrode in plan view. The first DC power source is connected to the movable electrode, and the AC power source is connected to the fixed electrode. The capacitance detection unit detects the capacitance between the movable electrode and the detection electrode. The capacitance detection unit includes an operational amplifier and a second DC power supply. The operational amplifier is virtually shorted. The inverting input terminal of the operational amplifier is connected to the detection electrode. The second DC power source is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. The control unit controls the first DC power supply based on the detection result of the capacity detection unit. The control unit further controls the voltage of the detection electrode so that the voltage between the detection electrode and the movable electrode becomes a reference value.

本発明によれば、少ない演算量で可動電極の回転量を検出することができる。   According to the present invention, the rotation amount of the movable electrode can be detected with a small amount of calculation.

第１の実施形態に係る回転型アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary actuator which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る回転型アクチュエータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary actuator which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転型アクチュエータ１０の構成を示す図である。本実施形態に係る回転型アクチュエータ１０は、可動電極１２０、軸部材１３０、固定電極１４０、検出用電極１５０、第１直流電源４００、交流電源４１０、容量検出部２００、及び制御部３００を備えている。可動電極１２０は軸部材１３０を回転軸として回転する。固定電極１４０及び検出用電極１５０は、平面視で可動電極１２０に対向している。第１直流電源４００は可動電極１２０に接続されており、交流電源４１０は固定電極１４０に接続されている。容量検出部２００は可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量を検出する。容量検出部２００は、オペアンプ２１０及び第２直流電源２４０を備えている。オペアンプ２１０は仮想短絡されている。またオペアンプ２１０の反転入力端子（−）は検出用電極１５０に接続している。第２直流電源２４０はオペアンプ２１０の非反転入力端子（＋）に接続している。制御部３００は、容量検出部２００の検出結果に基づいて第１直流電源４００を制御している。制御部３００は、さらに、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の電圧が基準値となるように検出用電極１５０の電圧を制御している。以下、詳細に説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a rotary actuator 10 according to the first embodiment. The rotary actuator 10 according to the present embodiment includes a movable electrode 120, a shaft member 130, a fixed electrode 140, a detection electrode 150, a first DC power supply 400, an AC power supply 410, a capacity detection unit 200, and a control unit 300. Yes. The movable electrode 120 rotates about the shaft member 130 as a rotation axis. The fixed electrode 140 and the detection electrode 150 are opposed to the movable electrode 120 in plan view. The first DC power supply 400 is connected to the movable electrode 120, and the AC power supply 410 is connected to the fixed electrode 140. The capacitance detection unit 200 detects the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150. The capacitance detection unit 200 includes an operational amplifier 210 and a second DC power supply 240. The operational amplifier 210 is virtually short-circuited. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier 210 is connected to the detection electrode 150. The second DC power supply 240 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 210. The control unit 300 controls the first DC power supply 400 based on the detection result of the capacity detection unit 200. The control unit 300 further controls the voltage of the detection electrode 150 so that the voltage between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 becomes a reference value. Details will be described below.

回転型アクチュエータ１０はアクチュエータ本体１００を有している。アクチュエータ本体１００は、枠体１１０、可動電極１２０、軸部材１３０、固定電極１４０、及び検出用電極１５０を有している。アクチュエータ本体１００は、導電性の部材、例えばシリコン基板を選択的にエッチングすることにより、形成されている。この場合、枠体１１０、可動電極１２０、及び軸部材１３０は一体的になっている。   The rotary actuator 10 has an actuator body 100. The actuator body 100 includes a frame 110, a movable electrode 120, a shaft member 130, a fixed electrode 140, and a detection electrode 150. The actuator body 100 is formed by selectively etching a conductive member such as a silicon substrate. In this case, the frame 110, the movable electrode 120, and the shaft member 130 are integrated.

可動電極１２０の平面形状は矩形である。そして固定電極１４０は、平面視で可動電極１２０を挟むように２つ設けられている。可動電極１２０のうち固定電極１４０と対向する辺（図１においてＸ方向に伸びている辺）は、櫛歯形状となっている。枠体１１０は、可動電極１２０の４辺のうち固定電極１４０と対向していない２つの辺（図１においてＹ方向に伸びている辺）それぞれに対向している。軸部材１３０は、可動電極１２０のうち枠体１１０と対向している２辺それぞれに対して設けられている。詳細には、軸部材１３０は、可動電極１２０のうち枠体１１０と対向している辺の中心に接続している。そして２つの軸部材１３０を結ぶ線が、可動電極１２０の回転軸となっている。   The planar shape of the movable electrode 120 is a rectangle. Two fixed electrodes 140 are provided so as to sandwich the movable electrode 120 in plan view. A side of the movable electrode 120 facing the fixed electrode 140 (side extending in the X direction in FIG. 1) has a comb shape. The frame body 110 faces each of two sides (sides extending in the Y direction in FIG. 1) that do not face the fixed electrode 140 among the four sides of the movable electrode 120. The shaft member 130 is provided for each of two sides of the movable electrode 120 facing the frame 110. Specifically, the shaft member 130 is connected to the center of the side of the movable electrode 120 facing the frame 110. A line connecting the two shaft members 130 is a rotation axis of the movable electrode 120.

固定電極１４０のうち可動電極１２０と対向する辺は、櫛歯形状となっており、可動電極１２０の櫛歯部分とかみ合っている。このため、固定電極１４０と可動電極１２０は、互いに対向する部分の面積が大きくなり、その結果、可動電極１２０の駆動力は大きくなる。   A side of the fixed electrode 140 facing the movable electrode 120 has a comb-teeth shape and meshes with a comb-teeth portion of the movable electrode 120. For this reason, the area of the part which the fixed electrode 140 and the movable electrode 120 mutually oppose becomes large, As a result, the driving force of the movable electrode 120 becomes large.

アクチュエータ本体１００の可動電極１２０は、例えば上面が鏡面になっている。この鏡面は、例えば可動電極１２０の上面に金属膜（例えばＡｌ膜）を形成することにより、形成されている。そして可動電極１２０の角度を変えることにより、可動電極１２０に入射してきた光の反射角を変える。アクチュエータ本体１００は、例えば光スキャナーなどの光走査装置やモーションセンサに用いられる。   The movable electrode 120 of the actuator body 100 has, for example, a mirror surface on the upper surface. This mirror surface is formed, for example, by forming a metal film (for example, an Al film) on the upper surface of the movable electrode 120. Then, by changing the angle of the movable electrode 120, the reflection angle of the light incident on the movable electrode 120 is changed. The actuator body 100 is used for an optical scanning device such as an optical scanner or a motion sensor, for example.

アクチュエータ本体１００の駆動電力は、第１直流電源４００及び交流電源４１０によって供給される。   Driving power for the actuator body 100 is supplied by the first DC power supply 400 and the AC power supply 410.

第１直流電源４００は枠体１１０に接続している。上記したように、枠体１１０、可動電極１２０、及び軸部材１３０は一体的になっている。このため、第１直流電源４００は、枠体１１０及び軸部材１３０を介して可動電極１２０に電圧を印加することができる。第１直流電源４００の出力電圧は可変であり、制御部３００によって制御されている。   The first DC power supply 400 is connected to the frame 110. As described above, the frame 110, the movable electrode 120, and the shaft member 130 are integrated. For this reason, the first DC power supply 400 can apply a voltage to the movable electrode 120 via the frame 110 and the shaft member 130. The output voltage of the first DC power supply 400 is variable and is controlled by the control unit 300.

交流電源４１０は固定電極１４０に接続している。本実施形態において、交流電源４１０の出力は一定である。   The AC power supply 410 is connected to the fixed electrode 140. In the present embodiment, the output of the AC power supply 410 is constant.

また、アクチュエータ本体１００は検出用電極１５０を有している。検出用電極１５０は、固定電極１４０と並んでおり、可動電極１２０のうち固定電極１４０と対向している辺に対向している。本図に示す例では、固定電極１４０は、可動電極１２０の辺の中心部分に対向している。そして検出用電極１５０は、固定電極１４０を挟むように設けられており、可動電極１２０の辺の両端それぞれに対向している。固定電極１４０は、検出用電極１５０よりも大きい。本図に示す例では、検出用電極１５０は、可動電極１２０のうち対向する２辺に設けられている。すなわち検出用電極１５０は、軸部材１３０を基準として線対称となるように設けられている。ただし、検出用電極１５０は、可動電極１２０の一辺にのみ設けられていても良い。また、検出用電極１５０と固定電極１４０の位置が逆であってもよい。   The actuator body 100 has a detection electrode 150. The detection electrode 150 is aligned with the fixed electrode 140, and faces the side of the movable electrode 120 that faces the fixed electrode 140. In the example shown in the figure, the fixed electrode 140 faces the central portion of the side of the movable electrode 120. The detection electrode 150 is provided so as to sandwich the fixed electrode 140 and is opposed to both ends of the side of the movable electrode 120. The fixed electrode 140 is larger than the detection electrode 150. In the example shown in this figure, the detection electrodes 150 are provided on two opposing sides of the movable electrode 120. That is, the detection electrode 150 is provided so as to be line symmetric with respect to the shaft member 130. However, the detection electrode 150 may be provided only on one side of the movable electrode 120. Further, the positions of the detection electrode 150 and the fixed electrode 140 may be reversed.

可動電極１２０の回転量は、容量検出部２００を用いて検出される。具体的には、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量は、可動電極１２０の回転量によって変化する。容量検出部２００は、この容量を検出することにより、可動電極１２０の回転量を検出する。   The amount of rotation of the movable electrode 120 is detected using the capacitance detection unit 200. Specifically, the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 varies depending on the amount of rotation of the movable electrode 120. The capacitance detection unit 200 detects the amount of rotation of the movable electrode 120 by detecting this capacitance.

本図に示す例において、容量検出部２００はオペアンプ２１０、容量素子２２０、抵抗素子２３０、及び第２直流電源２４０を有している。   In the example shown in the drawing, the capacitance detection unit 200 includes an operational amplifier 210, a capacitive element 220, a resistive element 230, and a second DC power supply 240.

容量素子２２０及び抵抗素子２３０は互いに並列であり、かつ、オペアンプ２１０の反転入力端子及びオペアンプ２１０の出力端子に接続されている。言い換えると、オペアンプ２１０の反転入力端子及び出力端子は、容量素子２２０を介して互いに接続しており、かつ抵抗素子２３０を介して互いに接続している。このようにして、オペアンプ２１０は仮想接地されている。   The capacitive element 220 and the resistive element 230 are parallel to each other, and are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 210 and the output terminal of the operational amplifier 210. In other words, the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 210 are connected to each other via the capacitive element 220 and are connected to each other via the resistance element 230. In this way, the operational amplifier 210 is virtually grounded.

第２直流電源２４０はオペアンプ２１０の非反転入力端子に接続されている。第２直流電源２４０の出力電圧は可変であり、制御部３００によって制御されている。   The second DC power supply 240 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210. The output voltage of the second DC power supply 240 is variable and is controlled by the control unit 300.

このような構成において、容量素子２２０に蓄積された電荷量が変化すると、オペアンプ２１０の出力も変化する。ここで、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量が変化して検出用電極１５０に蓄積された電荷量が変化すると、これに伴って容量素子２２０に蓄積された電荷量も変化する。一方、可動電極１２０の電圧が変化しても検出用電極１５０に蓄積された電荷量が変化するため、容量素子２２０に蓄積された電荷量が変化する。このように、オペアンプ２１０の出力に影響を与える因子には、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の容量の他に、可動電極１２０の電圧がある。   In such a configuration, when the amount of charge accumulated in the capacitor 220 changes, the output of the operational amplifier 210 also changes. Here, when the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 changes and the amount of charge accumulated in the detection electrode 150 changes, the amount of charge accumulated in the capacitive element 220 also changes accordingly. On the other hand, even if the voltage of the movable electrode 120 changes, the amount of charge accumulated in the detection electrode 150 changes, so the amount of charge accumulated in the capacitor 220 changes. As described above, factors affecting the output of the operational amplifier 210 include the voltage of the movable electrode 120 in addition to the capacitance between the movable electrode 120 and the detection electrode 150.

制御部３００には、オペアンプ２１０の出力、すなわち可動電極１２０の回転量が入力される。そして制御部３００は、可動電極１２０の回転量に基づいて、第１直流電源４００の出力電圧（すなわち可動電極１２０の電圧）及び第２直流電源２４０の出力電圧を制御する。なお、上記したようにオペアンプ２１０は仮想接地されている。このため、オペアンプ２１０の反転入力端子の電圧は、オペアンプ２１０の非反転入力端子の電圧にほぼ等しくなる。このため、制御部３００は、第２直流電源２４０の出力電圧を制御することにより、検出用電極１５０の電圧を制御することができる。   The control unit 300 receives the output of the operational amplifier 210, that is, the rotation amount of the movable electrode 120. The control unit 300 controls the output voltage of the first DC power source 400 (that is, the voltage of the movable electrode 120) and the output voltage of the second DC power source 240 based on the rotation amount of the movable electrode 120. As described above, the operational amplifier 210 is virtually grounded. For this reason, the voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier 210 is substantially equal to the voltage at the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210. For this reason, the control unit 300 can control the voltage of the detection electrode 150 by controlling the output voltage of the second DC power supply 240.

次に制御部３００の動作について説明する。まず、制御部３００は、可動電極１２０の回転量を所望の値となるように、第１直流電源４００の出力電圧を制御する。ここで、制御部３００は第２直流電源２４０の出力電圧を制御する。具体的には、第１直流電源４００の出力電圧と第２直流電源２４０の出力電圧の差が基準範囲に入るように、第２直流電源２４０の出力電圧を変化させる。上記したように、オペアンプ２１０は仮想接地されているため、第２直流電源２４０の出力電圧は検出用電極１５０の電圧になる。従って、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の電圧は基準範囲に入っている。   Next, the operation of the control unit 300 will be described. First, the control unit 300 controls the output voltage of the first DC power supply 400 so that the rotation amount of the movable electrode 120 becomes a desired value. Here, the controller 300 controls the output voltage of the second DC power supply 240. Specifically, the output voltage of the second DC power supply 240 is changed so that the difference between the output voltage of the first DC power supply 400 and the output voltage of the second DC power supply 240 falls within the reference range. As described above, since the operational amplifier 210 is virtually grounded, the output voltage of the second DC power supply 240 becomes the voltage of the detection electrode 150. Therefore, the voltage between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 is within the reference range.

ここで、可動電極１２０の温度が変わって可動電極１２０の形状が歪むなどの理由により、第１直流電源４００の出力電圧を所望の回転量が得られるはずの値にしても、可動電極１２０の回転量は所望の値にならない場合が出てくる。このような場合、制御部３００は、容量検出部２００からの出力を用いて、可動電極１２０の回転量が指定された量になるように、第１直流電源４００の出力電圧をフィードバック制御する。具体的には、容量検出部２００から出力された回転量（電圧）が基準範囲内にない場合、制御部３００は第１直流電源４００の出力電圧を変化させる。これにより、可動電極１２０の回転量が変化する。また、これに伴い、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の容量も変化し、その結果、容量検出部２００の検出値（出力電圧）も変化する。   Here, even if the output voltage of the first DC power supply 400 is set to a value at which a desired amount of rotation is to be obtained due to a change in the temperature of the movable electrode 120 and distortion of the shape of the movable electrode 120, There are cases where the amount of rotation does not reach the desired value. In such a case, the control unit 300 feedback-controls the output voltage of the first DC power supply 400 using the output from the capacitance detection unit 200 so that the rotation amount of the movable electrode 120 becomes a specified amount. Specifically, when the rotation amount (voltage) output from the capacity detection unit 200 is not within the reference range, the control unit 300 changes the output voltage of the first DC power supply 400. Thereby, the rotation amount of the movable electrode 120 changes. Along with this, the capacitance between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 also changes, and as a result, the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200 also changes.

一般的なオペアンプ２１０の使用方法においては、オペアンプ２１０の非反転入力端子は接地されている。この場合、可動電極１２０の回転量を制御するために可動電極１２０の電圧を変化させると、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の電圧も変化する。この場合、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化の原因となる因子は、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の容量と、検出用電極１５０の電圧の２つになる。従って、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化量から、可動電極１２０の電圧の変化に起因した変化量を除去する必要が出てくる。   In a general method of using the operational amplifier 210, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210 is grounded. In this case, when the voltage of the movable electrode 120 is changed to control the amount of rotation of the movable electrode 120, the voltage between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 also changes. In this case, there are two factors that cause a change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200, that is, the capacitance between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 and the voltage of the detection electrode 150. Therefore, it is necessary to remove the amount of change caused by the change in the voltage of the movable electrode 120 from the amount of change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200.

これに対して本実施形態では、制御部３００は、第１直流電源４００の出力電圧の変化に合わせて第２直流電源２４０の出力電圧も変化させる。具体的には、第１直流電源４００の出力電圧と第２直流電源２４０の出力電圧の差が基準範囲から出ないように、第２直流電源２４０の出力電圧を変化させる。これにより、制御部３００が可動電極１２０の電圧を変化させても、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の電圧は変化しない。従って、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化の原因となる因子は、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の容量のみになる。このため、容量検出部２００の検出値（出力電圧）の変化量から、可動電極１２０の電圧の変化に起因した変化量を補正する必要はなくなる。言い換えると、可動電極１２０と検出用電極１５０の間の電圧は一定になるため、可動電極１２０に蓄積された電荷量に影響を与える因子は、可動電極１２０の回転量の身になる。従って、本実施形態によれば、制御部３００における演算量を少なくすることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the controller 300 changes the output voltage of the second DC power supply 240 in accordance with the change of the output voltage of the first DC power supply 400. Specifically, the output voltage of the second DC power supply 240 is changed so that the difference between the output voltage of the first DC power supply 400 and the output voltage of the second DC power supply 240 does not go out of the reference range. Thereby, even if the control part 300 changes the voltage of the movable electrode 120, the voltage between the electrode 150 for a detection and the movable electrode 120 does not change. Therefore, the factor that causes the change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200 is only the capacitance between the detection electrode 150 and the movable electrode 120. For this reason, it is not necessary to correct the amount of change caused by the change in the voltage of the movable electrode 120 from the amount of change in the detection value (output voltage) of the capacitance detection unit 200. In other words, since the voltage between the movable electrode 120 and the detection electrode 150 is constant, a factor that affects the amount of charge accumulated in the movable electrode 120 is the amount of rotation of the movable electrode 120. Therefore, according to the present embodiment, the amount of calculation in the control unit 300 can be reduced.

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る回転型アクチュエータ１０の構成を示す図である。本実施形態に係る回転型アクチュエータ１０は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る回転型アクチュエータ１０と同様の構成である。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the rotary actuator 10 according to the second embodiment. The rotary actuator 10 according to the present embodiment has the same configuration as the rotary actuator 10 according to the first embodiment except for the following points.

まず、制御部３００は第２直流電源２４０の出力電圧を制御していない。言い換えると、第２直流電源２４０の出力電圧は固定値である。   First, the control unit 300 does not control the output voltage of the second DC power supply 240. In other words, the output voltage of the second DC power supply 240 is a fixed value.

また、第２直流電源２４０とオペアンプ２１０の非反転入力端子の間には、加算器２５０が設けられている。加算器２５０は、第２直流電源２４０の出力電圧に第１直流電源４００の出力電圧を加える。言い換えると、オペアンプ２１０の非反転入力端子には、第２直流電源２４０の出力電圧に第１直流電源４００の出力電圧を加えた電圧が印加される。   An adder 250 is provided between the second DC power supply 240 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210. Adder 250 adds the output voltage of first DC power supply 400 to the output voltage of second DC power supply 240. In other words, a voltage obtained by adding the output voltage of the first DC power supply 400 to the output voltage of the second DC power supply 240 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 210.

本実施形態によれば、制御部３００が可動電極１２０の電圧を変化させても、オペアンプ２１０の反転入力端子に印加される電圧と第１直流電源４００の電圧の差は、第２直流電源２４０の出力電圧になっている。このため、制御部３００が可動電極１２０の電圧を変化させても、検出用電極１５０と可動電極１２０の間の電圧は変化しない。従って、第１の実施形態と同様の理由により、制御部３００における演算量を少なくすることができる。   According to the present embodiment, even if the controller 300 changes the voltage of the movable electrode 120, the difference between the voltage applied to the inverting input terminal of the operational amplifier 210 and the voltage of the first DC power supply 400 is the second DC power supply 240. Output voltage. For this reason, even if the control unit 300 changes the voltage of the movable electrode 120, the voltage between the detection electrode 150 and the movable electrode 120 does not change. Therefore, the calculation amount in the control unit 300 can be reduced for the same reason as in the first embodiment.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

１０ 回転型アクチュエータ
１００ アクチュエータ本体
１１０ 枠体
１２０ 可動電極
１３０ 軸部材
１４０ 固定電極
１５０ 検出用電極
２００ 容量検出部
２１０ オペアンプ
２２０ 容量素子
２３０ 抵抗素子
２４０ 第２直流電源
２５０ 加算器
３００ 制御部
４００ 第１直流電源
４１０ 交流電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotary type actuator 100 Actuator main body 110 Frame body 120 Movable electrode 130 Shaft member 140 Fixed electrode 150 Detection electrode 200 Capacitance detection part 210 Operational amplifier 220 Capacitance element 230 Resistance element 240 2nd DC power supply 250 Adder 300 Control part 400 1st direct current Power supply 410 AC power supply

Claims (3)

可動電極と、
前記可動電極の回転軸となる軸部材と、
平面視で前記可動電極に対向している固定電極と、
平面視で前記可動電極に対向している検出用電極と、
前記可動電極に接続された第１直流電源と、
前記固定電極に接続された交流電源と、
前記検出用電極と前記可動電極の間の容量を検出する容量検出部と、
を備え、
前記容量検出部は、
仮想短絡されており、反転入力端子が前記検出用電極に接続しているオペアンプと、
前記オペアンプの非反転入力端子に接続された第２直流電源と、
を有し、
さらに、前記容量検出部の検出結果に基づいて前記第１直流電源を制御するとともに、前記検出用電極と前記可動電極の間の電圧が基準値となるように前記検出用電極の電圧を制御する制御部を備える回転型アクチュエータ。 A movable electrode;
A shaft member serving as a rotation axis of the movable electrode;
A fixed electrode facing the movable electrode in plan view;
A detection electrode facing the movable electrode in plan view;
A first DC power source connected to the movable electrode;
An AC power source connected to the fixed electrode;
A capacitance detection unit for detecting a capacitance between the detection electrode and the movable electrode;
With
The capacity detector is
An operational amplifier that is virtually short-circuited and whose inverting input terminal is connected to the detection electrode;
A second DC power source connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier;
Have
Further, the first DC power supply is controlled based on the detection result of the capacitance detection unit, and the voltage of the detection electrode is controlled so that the voltage between the detection electrode and the movable electrode becomes a reference value. A rotary actuator including a control unit. 請求項１に記載の回転型アクチュエータにおいて、
前記制御部は、前記第２直流電源を制御することにより前記検出用電極の電圧を制御する回転型アクチュエータ。 The rotary actuator according to claim 1, wherein
The control unit is a rotary actuator that controls the voltage of the detection electrode by controlling the second DC power supply. 請求項１に記載の回転型アクチュエータにおいて、
前記容量検出部は、前記第２直流電源と前記非反転入力端子の間に位置し、前記第２直流電源の出力電圧に前記第１直流電源の出力電圧を加算する加算器と、
を備える回転型アクチュエータ。 The rotary actuator according to claim 1, wherein
The capacitance detector is located between the second DC power supply and the non-inverting input terminal, and adds an output voltage of the first DC power supply to an output voltage of the second DC power supply;
A rotary actuator comprising:
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