JP2897269B2 - 圧電アクチュエータの駆動装置 - Google Patents
圧電アクチュエータの駆動装置Info
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- JP2897269B2 JP2897269B2 JP1201796A JP20179689A JP2897269B2 JP 2897269 B2 JP2897269 B2 JP 2897269B2 JP 1201796 A JP1201796 A JP 1201796A JP 20179689 A JP20179689 A JP 20179689A JP 2897269 B2 JP2897269 B2 JP 2897269B2
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- Japan
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- piezoelectric actuator
- constant current
- charging
- discharging
- circuit
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電アクチュエータの駆動装置に関し、更
に詳細には、上記アクチュエータの出力変位を正確に制
御する駆動装置に関する。
に詳細には、上記アクチュエータの出力変位を正確に制
御する駆動装置に関する。
従来の技術 一般に、圧電アクチュエータは、誘電体である圧電素
子とこれを挟む２つの電極から構成されているため、圧
電アクチュエータを一種のコンデンサと見なすことがで
きる。圧電アクチュエータの軸線方向変形は圧電アクチ
ュエータに蓄電された電荷Ｑに比例し、電荷Ｑは、次式
で与えられる。
子とこれを挟む２つの電極から構成されているため、圧
電アクチュエータを一種のコンデンサと見なすことがで
きる。圧電アクチュエータの軸線方向変形は圧電アクチ
ュエータに蓄電された電荷Ｑに比例し、電荷Ｑは、次式
で与えられる。
Ｑ＝Ｃ・Ｖ＝∫ｉ・tdt 従来、圧電アクチュエータの出力変位は、単なるスイ
ッチングによって圧電アクチュエータを充電あるいは放
電することにより、制御していた。また、圧電アクチュ
エータの充電方向、すなわち電圧の印加方向は一定であ
り、従って、圧電アクチュエータの出力変位の方向は一
定であった。
ッチングによって圧電アクチュエータを充電あるいは放
電することにより、制御していた。また、圧電アクチュ
エータの充電方向、すなわち電圧の印加方向は一定であ
り、従って、圧電アクチュエータの出力変位の方向は一
定であった。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、単なるスイッチングでは、充放電の時
間を制御できず、かつ充放電の際に電流値が変動するた
めに、正確な充電量、放電量の管理ができず、ひいて
は、圧電アクチュエータの出力変位の正確な制御、特に
中間変位の正確な制御が困難であるという問題があっ
た。
間を制御できず、かつ充放電の際に電流値が変動するた
めに、正確な充電量、放電量の管理ができず、ひいて
は、圧電アクチュエータの出力変位の正確な制御、特に
中間変位の正確な制御が困難であるという問題があっ
た。
また、圧電アクチュエータの充電方向が一定で、圧電
アクチュエータの出力変位の方向が一定なので、大きな
出力変位を得るのが難しいという問題があった。
アクチュエータの出力変位の方向が一定なので、大きな
出力変位を得るのが難しいという問題があった。
そこで、本発明は、充放電の時間を制御し、かつ充放
電の際の電流を一定に維持すると共に、正逆何れの方向
にも充電できるようにすることにより、充電量、放電
量、ひいては圧電アクチュエータの出力変位を中間変位
を含めて正確に制御することができ、かつ大きな出力変
位を得ることができる圧電アクチュエータの駆動装置を
提供することを目的とする。
電の際の電流を一定に維持すると共に、正逆何れの方向
にも充電できるようにすることにより、充電量、放電
量、ひいては圧電アクチュエータの出力変位を中間変位
を含めて正確に制御することができ、かつ大きな出力変
位を得ることができる圧電アクチュエータの駆動装置を
提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明によれば、上記課題を解決するために、圧電ア
クチュエータの駆動装置であって、圧電アクチュエータ
を正方向に一定電流で充電し又は放電させるための駆動
回路と、圧電アクチュエータを逆方向に一定電流で充電
し又は放電させるための駆動回路と、駆動回路に制御信
号を出力して駆動回路の作動時間を制御するための制御
装置とを備え、圧電アクチュエータを正方向あるいは逆
方向に一定電流で所定時間充電又は放電し、所望の出力
変位に対応する目標電位まで、充電又は放電の繰り返し
によって圧電アクチュエータの電位を増減させる装置が
提供される。
クチュエータの駆動装置であって、圧電アクチュエータ
を正方向に一定電流で充電し又は放電させるための駆動
回路と、圧電アクチュエータを逆方向に一定電流で充電
し又は放電させるための駆動回路と、駆動回路に制御信
号を出力して駆動回路の作動時間を制御するための制御
装置とを備え、圧電アクチュエータを正方向あるいは逆
方向に一定電流で所定時間充電又は放電し、所望の出力
変位に対応する目標電位まで、充電又は放電の繰り返し
によって圧電アクチュエータの電位を増減させる装置が
提供される。
本発明の好ましい実施態様に寄れば、上記二つの駆動
回路は、それぞれ直流電源と、定電流回路を介して上記
直流電源に直列に接続された一対のトランジスタと、該
一対のトランジスタとグランドとの間に接続されたもう
１つの定電流回路とを備え、上記二つの駆動回路のうち
の一方の駆動回路の一対のトランジスタの接続線と他方
の駆動回路の一対のトランジスタの接続線とは一つの圧
電アクチュエータを介してグランドされている。
回路は、それぞれ直流電源と、定電流回路を介して上記
直流電源に直列に接続された一対のトランジスタと、該
一対のトランジスタとグランドとの間に接続されたもう
１つの定電流回路とを備え、上記二つの駆動回路のうち
の一方の駆動回路の一対のトランジスタの接続線と他方
の駆動回路の一対のトランジスタの接続線とは一つの圧
電アクチュエータを介してグランドされている。
（作用） 上述の如く、本発明においては、圧電アクチュエータ
を正方向に一定電流で充電し又は放電させるための駆動
回路と、圧電アクチュエータを逆方向に一定電流で充電
し又は放電させるための駆動回路と、駆動回路に制御信
号を出力して駆動回路の作動時間を制御するための制御
装置とを設けたので、圧電アクチュエータを一定電流で
所定時間充放電することができ、すなわち、正確な充電
量、放電量の管理ができ、ひいては、圧電アクチュエー
タの出力変位の正確な制御、特に中間変位の正確な制御
ができ、かつ圧電アクチュエータが伸び方向と縮み方向
の双方に変位して出力変位が大きくなる。
を正方向に一定電流で充電し又は放電させるための駆動
回路と、圧電アクチュエータを逆方向に一定電流で充電
し又は放電させるための駆動回路と、駆動回路に制御信
号を出力して駆動回路の作動時間を制御するための制御
装置とを設けたので、圧電アクチュエータを一定電流で
所定時間充放電することができ、すなわち、正確な充電
量、放電量の管理ができ、ひいては、圧電アクチュエー
タの出力変位の正確な制御、特に中間変位の正確な制御
ができ、かつ圧電アクチュエータが伸び方向と縮み方向
の双方に変位して出力変位が大きくなる。
実施例 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は、本発明による駆動装置の一実施例の構成を
概略的に示す図である。図示の駆動装置は、圧電アクチ
ュエータ１を正方向に一定電流で充電し又は放電させる
ための駆動回路2aと、圧電アクチュエータ１を逆方向に
一定電流で充電し又は放電させるための駆動回路2bとを
備えている。駆動回路2a、2bの入力には、上記充電時間
又は放電時間を制御する制御信号を介して駆動回路2a、
2bの出力を制御するための中央制御装置（CPU）３の出
力が接続されている。
概略的に示す図である。図示の駆動装置は、圧電アクチ
ュエータ１を正方向に一定電流で充電し又は放電させる
ための駆動回路2aと、圧電アクチュエータ１を逆方向に
一定電流で充電し又は放電させるための駆動回路2bとを
備えている。駆動回路2a、2bの入力には、上記充電時間
又は放電時間を制御する制御信号を介して駆動回路2a、
2bの出力を制御するための中央制御装置（CPU）３の出
力が接続されている。
第２図に、上記駆動回路2a、2bの回路図を概略的に示
す。図示の回路は、一端が直流電源（図示せず）に接続
された例えば１つの抵抗からなる定電流回路21aを備え
ている。定電流回路21aの他端は、トランジスタ23aのエ
ミッタに接続されている。トランジスタ23aのベースは
中央制御装置３の出力端子に接続され、トランジスタ23
aのコレクタは別のトランジスタ24aのコレクタに接続さ
れている。トランジスタ24aのベースは中央制御装置３
の出力端子に接続され、トランジスタ24aのエミッタは
もう１つの定電流回路22aを介してグランドに接続され
ている。上記直流電源、一対のトランジスタ23a、24a、
及び一対の定電流回路21a、22aは、駆動回路2aを構成す
る。
す。図示の回路は、一端が直流電源（図示せず）に接続
された例えば１つの抵抗からなる定電流回路21aを備え
ている。定電流回路21aの他端は、トランジスタ23aのエ
ミッタに接続されている。トランジスタ23aのベースは
中央制御装置３の出力端子に接続され、トランジスタ23
aのコレクタは別のトランジスタ24aのコレクタに接続さ
れている。トランジスタ24aのベースは中央制御装置３
の出力端子に接続され、トランジスタ24aのエミッタは
もう１つの定電流回路22aを介してグランドに接続され
ている。上記直流電源、一対のトランジスタ23a、24a、
及び一対の定電流回路21a、22aは、駆動回路2aを構成す
る。
また、図示の回路は、定電流回路21b、22b、トランジ
スタ23b、24bを備えている。これらは定電流回路21a、2
2a、トランジスタ23a、24aと同様に接続され、駆動回路
2bを構成する。
スタ23b、24bを備えている。これらは定電流回路21a、2
2a、トランジスタ23a、24aと同様に接続され、駆動回路
2bを構成する。
トランジスタ23aのコレクタとトランジスタ24aのコレ
クタとの接続線は分岐して圧電アクチュエータ１の一方
の電極に接続され、また分岐点と電極の間でダイオード
25aを介してグランドされている。ダイオード25aはグラ
ンド方向が逆方向となるように設置されている。一方、
トランジスタ23bのコレクタとトランジスタ24bのコレク
タとの接続線は分岐して圧電アクチュエータ１の他方の
電極に接続され、また分岐点と電極の間でダイオード25
bを介してグランドされている。ダイオード25bもグラン
ド方向が逆方向となるように設置されている。
クタとの接続線は分岐して圧電アクチュエータ１の一方
の電極に接続され、また分岐点と電極の間でダイオード
25aを介してグランドされている。ダイオード25aはグラ
ンド方向が逆方向となるように設置されている。一方、
トランジスタ23bのコレクタとトランジスタ24bのコレク
タとの接続線は分岐して圧電アクチュエータ１の他方の
電極に接続され、また分岐点と電極の間でダイオード25
bを介してグランドされている。ダイオード25bもグラン
ド方向が逆方向となるように設置されている。
上記のように構成された本実施例に係る駆動装置の作
動を以下に説明する。
動を以下に説明する。
中央制御装置３が駆動回路2aのトランジスタ23aのベ
ースに充電トリガ信号を、又駆動回路2bのトランジスタ
24bのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラ
ンジスタ23a及びトランジスタ24bが所定時間導通状態に
なり、直流電源が定電流回路21a、トランジスタ23a、ト
ランジスタ24b、及び定電流回路22bを介して圧電アクチ
ュエータ１に所定時間接続する。こうして、圧電アクチ
ュエータ１に正方向、すなわち、第２図の太実線矢印方
向に直流一定電流が所定時間通電され、圧電アクチュエ
ータ１は正方向に所定電荷量だけ充電される。これによ
り、圧電アクチュエータ１は正方向、すなわち、延びる
方向に所定量だけ変位する。
ースに充電トリガ信号を、又駆動回路2bのトランジスタ
24bのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラ
ンジスタ23a及びトランジスタ24bが所定時間導通状態に
なり、直流電源が定電流回路21a、トランジスタ23a、ト
ランジスタ24b、及び定電流回路22bを介して圧電アクチ
ュエータ１に所定時間接続する。こうして、圧電アクチ
ュエータ１に正方向、すなわち、第２図の太実線矢印方
向に直流一定電流が所定時間通電され、圧電アクチュエ
ータ１は正方向に所定電荷量だけ充電される。これによ
り、圧電アクチュエータ１は正方向、すなわち、延びる
方向に所定量だけ変位する。
一方、中央制御装置３が駆動回路2aのトランジスタ24
aのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラン
ジスタ24aが所定時間導通状態になり、圧電アクチュエ
ータ１が定電流回路22a、トランジスタ24a、及びダイオ
ード25bを介して所定時間グランドに接続する。こうし
て、圧電アクチュエータ１は正方向、すなわち第２図の
細実線矢印方向に所定電荷量だけ放電する。これによ
り、圧電アクチュエータ１の変位は所定量だけ低減す
る。
aのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラン
ジスタ24aが所定時間導通状態になり、圧電アクチュエ
ータ１が定電流回路22a、トランジスタ24a、及びダイオ
ード25bを介して所定時間グランドに接続する。こうし
て、圧電アクチュエータ１は正方向、すなわち第２図の
細実線矢印方向に所定電荷量だけ放電する。これによ
り、圧電アクチュエータ１の変位は所定量だけ低減す
る。
中央制御装置３が駆動回路2bのトランジスタ23bのベ
ースに充電トリガ信号を、又駆動回路2aのトランジスタ
24aのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラ
ンジスタ23b及びトランジスタ24aが所定時間導通状態に
なり、直流電源が定電流回路21b、トランジスタ23b、ト
ランジスタ24a、及び定電流回路22aを介して圧電アクチ
ュエータ１に所定時間接続する。こうして、圧電アクチ
ュエータ１に逆方向、すなわち、第２図の太破線矢印方
向に直流一定電流が所定時間通電され、圧電アクチュエ
ータ１は逆方向に所定電荷量だけ充電される。これによ
り、圧電アクチュエータ１は逆方向、すなわち、縮む方
向に所定量だけ変位する。
ースに充電トリガ信号を、又駆動回路2aのトランジスタ
24aのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラ
ンジスタ23b及びトランジスタ24aが所定時間導通状態に
なり、直流電源が定電流回路21b、トランジスタ23b、ト
ランジスタ24a、及び定電流回路22aを介して圧電アクチ
ュエータ１に所定時間接続する。こうして、圧電アクチ
ュエータ１に逆方向、すなわち、第２図の太破線矢印方
向に直流一定電流が所定時間通電され、圧電アクチュエ
ータ１は逆方向に所定電荷量だけ充電される。これによ
り、圧電アクチュエータ１は逆方向、すなわち、縮む方
向に所定量だけ変位する。
一方、中央制御装置３が駆動回路2bのトランジスタ24
bのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラン
ジスタ24bが所定時間導通状態になり、圧電アクチュエ
ータ１が定電流回路22b、トランジスタ24b、及びダイオ
ード25aを介して所定時間グランドに接続する。こうし
て、圧電アクチュエータ１は逆方向、すなわち第２図の
細破線矢印方向に所定電荷量だけ放電する。これによ
り、圧電アクチュエータ１の変位は所定量だけ低減す
る。
bのベースに放電トリガ信号を所定時間与えるとトラン
ジスタ24bが所定時間導通状態になり、圧電アクチュエ
ータ１が定電流回路22b、トランジスタ24b、及びダイオ
ード25aを介して所定時間グランドに接続する。こうし
て、圧電アクチュエータ１は逆方向、すなわち第２図の
細破線矢印方向に所定電荷量だけ放電する。これによ
り、圧電アクチュエータ１の変位は所定量だけ低減す
る。
駆動回路2aを使用し、かつ前記一定電流の値とトリガ
信号の発信時間を適正値の設定することにより、第３図
に示すように、充電、放電を繰り返して、圧電アクチュ
エータの正方向、すなわち伸び方向の出力変位制御を、
中間変位を含めて正確に行うことができる。一方、駆動
回路2bを使用すれば、前記と同様にして、圧電アクチュ
エータの逆方向、すなわち縮み方向の出力変位制御を、
中間変位を含めて正確に行うことができる。すなわち、
第３図においては、正方向に充電を３回繰り返すことに
より、圧電アクチュエータの出力は初期値すなわち零か
ら段階的に二つの中間変位を経て伸び方向に増大し伸び
の最大値に達する。その後放電を３回繰り返すことによ
り、伸びの最大値から段階的に二つの中間変位を経て減
少し初期値、すなわち零に復帰する。続いて、逆方向に
充電を３回繰り返すことにより、圧電アクチュエータの
出力は初期値すなわち零から段階的に二つの中間変位を
経て縮み方向に増大し縮みの最大値に達する。その後放
電を３回繰り返すことにより、縮みの最大値から段階的
に二つの中間変位を経て減少し初期値、すなわち零に復
帰する。
信号の発信時間を適正値の設定することにより、第３図
に示すように、充電、放電を繰り返して、圧電アクチュ
エータの正方向、すなわち伸び方向の出力変位制御を、
中間変位を含めて正確に行うことができる。一方、駆動
回路2bを使用すれば、前記と同様にして、圧電アクチュ
エータの逆方向、すなわち縮み方向の出力変位制御を、
中間変位を含めて正確に行うことができる。すなわち、
第３図においては、正方向に充電を３回繰り返すことに
より、圧電アクチュエータの出力は初期値すなわち零か
ら段階的に二つの中間変位を経て伸び方向に増大し伸び
の最大値に達する。その後放電を３回繰り返すことによ
り、伸びの最大値から段階的に二つの中間変位を経て減
少し初期値、すなわち零に復帰する。続いて、逆方向に
充電を３回繰り返すことにより、圧電アクチュエータの
出力は初期値すなわち零から段階的に二つの中間変位を
経て縮み方向に増大し縮みの最大値に達する。その後放
電を３回繰り返すことにより、縮みの最大値から段階的
に二つの中間変位を経て減少し初期値、すなわち零に復
帰する。
発明の効果 以上のように、本発明に係る圧電アクチュエータの駆
動装置では、圧電アクチュエータの充放電時間が制御さ
れ、かつ充放電の際の電流値が一定に維持されると共
に、圧電アクチュエータが正逆両方向に充放電されるの
で、充電量、放電量、ひいては圧電アクチュエータの出
力変位、特に中間変位を正確に制御することができると
共に、圧電アクチュエータが伸び方向と縮み方向の両方
向に変位して大きな出力変位が得られる。
動装置では、圧電アクチュエータの充放電時間が制御さ
れ、かつ充放電の際の電流値が一定に維持されると共
に、圧電アクチュエータが正逆両方向に充放電されるの
で、充電量、放電量、ひいては圧電アクチュエータの出
力変位、特に中間変位を正確に制御することができると
共に、圧電アクチュエータが伸び方向と縮み方向の両方
向に変位して大きな出力変位が得られる。
第１図は、本発明による駆動装置の一実施例の構成を概
略的に示す図であり、 第２図は、本発明の装置に使用する駆動回路の一例の構
成を概略的に示す図である。 第３図は、本発明による駆動装置の作動の一例を示す図
である。 １……圧電アクチュエータ、2a、2b……駆動回路、３…
…中央制御装置、21a、22a……定電流回路、21b、22b…
…定電流回路、23a、24a……トランジスタ、23b、24b…
…トランジスタ、25a、25b……ダイオード。
略的に示す図であり、 第２図は、本発明の装置に使用する駆動回路の一例の構
成を概略的に示す図である。 第３図は、本発明による駆動装置の作動の一例を示す図
である。 １……圧電アクチュエータ、2a、2b……駆動回路、３…
…中央制御装置、21a、22a……定電流回路、21b、22b…
…定電流回路、23a、24a……トランジスタ、23b、24b…
…トランジスタ、25a、25b……ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 昭司 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−249661（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297983（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−55983（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (2)
- 【請求項１】圧電アクチュエータの駆動装置であって、 圧電アクチュエータを正方向に一定電流で充電し又は放
電させるための駆動回路と、 圧電アクチュエータを逆方向に一定電流で充電し又は放
電させるための駆動回路と、 駆動回路に制御信号を出力して駆動回路の作動時間を制
御するための制御装置と、 を備え、 圧電アクチュエータを正方向或いは逆方向に一定電流で
所定時間充電又は放電し、所望の出力変位に対応する目
標電位まで、充電又は放電の繰り返しによって圧電アク
チュエータの電位を増減させることを特徴とする装置。 - 【請求項２】上記二つの駆動回路は、それぞれ直流電源
と、定電流回路を介して上記直流電源に直列に接続され
た一対のトランジスタと、該一対のトランジスタとグラ
ンドとの間に接続されたもう１つの定電流回路とを備
え、 上記二つの駆動回路のうちの一方の駆動回路の一対のト
ランジスタの接続線と他方の駆動回路の一対のトランジ
スタの接続線とは一つの圧電アクチュエータを介してグ
ランドされていることを特徴とする請求項（１）に記載
の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201796A JP2897269B2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 圧電アクチュエータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1201796A JP2897269B2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 圧電アクチュエータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0365068A JPH0365068A (ja) | 1991-03-20 |
| JP2897269B2 true JP2897269B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=16447077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1201796A Expired - Lifetime JP2897269B2 (ja) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | 圧電アクチュエータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897269B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994015176A1 (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-07 | Honeywell Inc. | Piezoelectric transducer drive |
| US5394021A (en) * | 1992-12-18 | 1995-02-28 | Karpinski; Andrew J. | Piezoelectric transducer drive |
| EP2230027B1 (fr) * | 2009-03-16 | 2012-08-08 | Tip Top Tips Sàrl | Générateur pour transducteur piézoélectrique |
-
1989
- 1989-08-03 JP JP1201796A patent/JP2897269B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0365068A (ja) | 1991-03-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050418 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050823 |