JP3005865B2

JP3005865B2 - 超音波モータ駆動回路

Info

Publication number: JP3005865B2
Application number: JP1321868A
Authority: JP
Inventors: 正博野口
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: US5099180A; KR910013671A; EP0432971A1; JPH03183379A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、圧電体を用いて駆動力を発生する超音波モ
ータ駆動回路に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は超音波モータの駆動回路に関し、電池電圧に
基づき駆動要求信号を間欠的に出力する駆動デューティ
発生回路と、該駆動要求信号を受け駆動信号を出力する
駆動信号出力手段を設けたことにより、駆動信号をバー
スト状に出力し、電池容量の利用率を向上させたもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、超音波モータの駆動は連続的に行なわれてい
た。超音波モータを駆動するために、数十mAの大電流を
連続的に電池から供給していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記に示される様な従来の駆動方法で
は、超音波モータを駆動するために、数十mAの大電流を
連続的に電池から取り出すため、電池容量を有効に利用
できなかった。

一般的に電池から大電流を取り出すと、その電池が有
する容量より少ない量しか利用する事ができない。これ
は、第２図より説明する事が出来る。第２図は、ある電
池の負荷特性を示したものである。曲線Ａ、Ｂ、Ｃはそ
れぞれ、負荷抵抗を小、中、大とした時の負荷特性であ
る。例えば、終止電圧を2.0Vとした場合、各負荷抵抗の
電流使用容量は、曲線Ａが約5418mAh、曲線Ｂが約5486m
Ah、曲線Ｂが約5645mAhとなる。これより、取り出す電
流を小さくしたほうが、電池容量を有効に使用できる事
がわかる。

従って、上記のように大電流を連続的に取り出す駆動
方法では、電池容量を有効に利用できない欠点があっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明においては、上記問題点を解決するため
に、超音波モータ駆動回路を、超音波モータの間欠駆動
を制御するための制御回路と、制御回路からの出力に基
づき、電池電圧を検出する電池電圧検出回路と、制御回
路からの出力と電池電圧検出回路の出力に基づき、駆動
要求信号を間欠的に出力する駆動デューティ発生回路
と、駆動要求信号に基づいて超音波モータを間欠的に駆
動するための駆動信号を発生するドライバーとを有する
構成とした。

また、制御回路からの出力により超音波モータを駆動
する所定の駆動周波数信号を発生する駆動周波数発生回
路をさらに有し、ドライバーは駆動要求信号と駆動周波
数信号に基づいて超音波モータを間欠的に駆動するため
の駆動信号を発生する構成とすることが望ましい。

あるいは、駆動要求信号と駆動周波数信号の位相を調
整するための移相回路をさらに有し、ドライバーは移相
された移相回路の出力信号に基づいて超音波モータを間
欠的に駆動するための駆動信号を発生する構成としても
よい。

〔作用〕

上記構成によれば、制御信号に基づき電池電圧検出回
路にて電池電圧が検出され、その検出電圧により、駆動
デューティ発生回路は、駆動要求信号の休止期間を決定
し駆動要求信号を間欠的に出力する。該駆動要求信号を
受け、駆動信号出力手段は、駆動信号を間欠的に出力す
る。出力された駆動信号に基づいてドライバーは超音波
モータに電流を供給する。あるは、駆動条件に応じて移
相回路を用いる場合は、その駆動信号を移相回路に入力
し、ドライバーは位相を90゜だけずらした駆動信号に基
づいて超音波モータに電流を供給する。従ってドライバ
ーからの出力は、休止期間を有すバースト状となりなお
かつ、休止期間は、電池電圧の変動に伴ない可変とな
る。以上の事より、電池容量を有効に利用する事ができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、本実施例の構成を示すブロック図である。
１は制御回路で、外部からのON/OFF信号と周波数信号を
入力に有し、超音波モータの駆動を制御するものであ
る。駆動デューティ発生回路２は、制御回路１からの駆
動許可信号と、電池電圧検出回路３からの電池電圧情報
に従って、駆動要求信号をANDゲート回路５と電池電圧
検出回路３に出力する。電池電圧検出回路３は、制御回
路１からの周波数信号を用いて、駆動デューティ発生回
路２の出力する駆動要求信号の立ち下りで電池電圧を検
出し、その結果を駆動デューティ発生回路２に出力して
いる。駆動デューティ発生回路２の出力する駆動要求信
号の一周期は、一定時間の“H"と、その後、電池電圧検
出回路３の検出結果により時間が変化する“L"から成
る。

この駆動要求信号は、制御回路１の駆動許可信号が出
力されている間、連続的に発生する。ANDゲート回路５
は、駆動デューティ発生回路２の駆動要求信号が、“H"
の間、駆動周波数発生回路４の出力する駆動周波数信号
を、移相回路６へ出力する。移相回路６は、ANDゲート
回路５の休止期間を有する駆動周波数信号が、“H"の
時、90゜位相のずれた周波数信号を出力する。ドライバ
ー７は、移相回路６から出力された周波数信号により、
超音波モータに電流を供給し、超音波モータを間欠的に
駆動する。

電池電圧検出回路３は制御回路１からの周波数信号を
用いて、駆動デューティ発生回路２の出力する駆動要求
信号の立ち下りで、電池電圧を検出し、その結果を駆動
デユーティ発生回路２に出力する。そして、駆動デュー
ティ発生回路２は、一定時間の“H"レベルと、電池電圧
情報に基づいた、例えば、電池容量が十分な場合は、短
い時間の“L"レベル、電池容量が少ない場合は長い時間
の“L"レベルといったように、電池容量により時間変化
する“L"レベルを有する駆動要求信号を出力する。それ
によって、電池容量を有効に利用できる。本実施例にお
いては、駆動デューティ発生回路の駆動要求信号のデュ
ーティ比を電池電圧により可変としたが、もちろん一定
とすることも可能であることは言うまでもない。

次に、更に詳細な実施例を示し、本発明を説明する。

第３図は、本実施例の制御回路１と駆動デューティ発
生回路２の詳細な回路図である。ここで、第５図のタイ
ムチャート図を用いて、上記第３図の接続及び動作説明
を行なう。

「制御回路１は、外部からのON/OFF信号と周波数信号
を入力に有し、超音波モータの駆動を制御するものであ
る。」外部からの128Hzの周波数信号は、第一のＴ・FF11で1
/2分周（64Hz）され、第二のＴ・FF12で更に1/2分周（3
2Hz）され第一のＤ・FF13に入力される。第一のＤ・FF1
3は、外部からのON/OFF信号の入力を有し、ON/OFF信号
がON状態になると、信号ａは“L"から“L"に立ち上り、
32Hzの周波数信号を用いてＱ出力は“H"となり、微分回
路14、15に入力している。微分回路14、15は、128Hzの
信号を用いて、前記第一のＤ・FF13のＱ出力の立ち上り
で、128Hz一周期分のワンショットパルス信号ｅを出力
する。

「駆動デューティ発生回路２は、前記制御回路１から
の駆動許可信号と、電池電圧検出回路からの電池電圧情
報に従って、駆動要求信号を出力する。この駆動デュー
ティ発生回路２の出力する駆動要求信号の一周期は、一
定時間“H"となりその後、電池電圧検出回路３の検出結
果により時間が変化する“L"レベルから成り、制御回路
１の駆動許可信号が出力されている間連続的に発生す
る。」前記制御回路１からの32Hzの周波数信号は、駆動デュ
ーティ発生回路２の出力期間設定24進カウンタ21と休止
期間設定16進プリセッタブルカウンタ23に入力されてい
る。制御回路１の第一のＤ・FF13からの出力信号ｄが
“H"出力時に、第一のＲ−Ｓラッチ22と第二のＲ−Ｓラ
ッチ24はリセットされている。又、24進カウンタ21の出
力は、第一のＲ−Ｓラッチ22の入力と、第二のＲ−Ｓラ
ッチ24のリセットに接続され、16進プリセッタブルカウ
ンタ23出力は、第一のＲ−Ｓラッチ22のリセットと、第
二のＲ−Ｓラッチ24の入力にそれぞれ接続されている。
ここで、制御回路１の微分回路14・15からの出力信号ｅ
は、第二のＲ−Ｓラッチ24に入力され、第二のＲ−Ｓラ
ッチ24は、リセット端子入力の制御回路１からのｄ信号
が“L"になり、リセットが解除されると同時に、制御回
路１からのｅ信号のワンショットパルスの立ち上りで
“H"となる信号ｂを出力する。これにより出力期間が開
始となり、超音波モータは駆動を始める。この第二のＲ
−Ｓラッチ24の出力信号ｂは、インバータ45を通して反
転され、信号となり、この信号は前記24進カウンタ
21のリセット端子に接続されており、信号の立ち下り
で24進カウンタ21がカウントを開始する。24進カウンタ
21は、カウント終了後、ワンショパルス信号ｆを出力す
る。この24進カウンタ21の出力信号ｆは、第一のＲ−Ｓ
ラッチ22と第二のＲ−Ｓラッチ24に入力されている。こ
れより、第二のＲ−Ｓラッチ24の出力信号ｂは、24進カ
ウンタ21の出力信号ｆの立ち上りで“H"から“L"に立ち
下り、同時に信号により24進カウンタはリセットされ
る。これにより、出力期間が終了し超音波モータへの駆
動信号は停止し、休止期間が開始する。又、第一のＲ−
Ｓラッチ22の出力信号ｌは、24進カウンタの出力信号ｆ
の立ち上りで“H"となる。

Ｄ・FF25は、前記第二のＲ−Ｓラッチ24からの出力信
号ｂを入力に有し、制御回路１からのインバータ34によ
って反転された64Hzの周波数信号を用いて、入力信号ｂ
に対して、64Hzの周波数信号の半周期分遅れた信号ｇを
出力する。この出力信号ｇは、波形整形回路26、27に入
力され、制御回路１からの128Hzの周波数信号を用い
て、信号ｇの立ち下りで、ワンショットパルスｈを出力
する。この波形整形回路26、27からのワンショットパル
ス信号ｈは、ゲート回路群29、31、33を通して、16進プ
リセッタブルカウンタ23のリセット端子に接続され、ま
た、この信号ｈは、インバータ28を通して反転され、ゲ
ート回路群30、32を通して16進プリセッタブルカウンタ
23のセット端子に接続されており、この信号ｈの立ち上
りで、16進プリセッタブルカウンタ23は電池電圧情報を
従ってセットされる。前記Ｒ−Ｓラッチ22からの出力信
号ｌは、インバータ46を通して反転され、ゲート回路群
29、31、33を通して、16進プリセッタブルカウンタ23の
リセット端子に接続されている。又、電池電圧検出回路
３からの出力S1、S2は、それぞれゲート回路群31、32と
29、30を通して16進プリセッタブルカウンタ23に入力さ
れている。例えば、電池電圧が十分にある場合、電池電
圧検出回路３からの出力S1、S2はそれぞれ、S1＝“L"、
S2＝“L"の信号が出力され、電池電圧が2.4V〜2.8Vの場
合は、S1＝“H",S2＝“L"となり、電池電圧が2.4V以下
の場合はS1＝“H"、S2＝“H"の信号が出力される。ここ
で、電池電圧が2.4V以下の場合を例にとってみると、電
池電圧検出回路３からの出力S1、S2の信号はそれぞれ
“H"となり、16進プリセッタブルカウンタ23は、0000と
なり、制御回路１からの32Hzの周波数信号を16周期分
（0.5秒）カウントした後、その立ち下りでワンショッ
トパルスＫを出力する。このワンショットパルスＫの立
ち上りで、第一のＲ−Ｓラッチ22はリセットされ、第二
のＲ−Ｓラッチ24は、“L"から“H"に立ち上り、これよ
り超音波モータの休止期間が終了し、再び出力期間の開
始となり、超音波モータは再び駆動を開始する。

上記の動作がくり返される事により、超音波モータ
は、電池容量に従った休止期間を有する駆動を行なう事
ができる。

次に、第４図の電池電圧検出回路３の詳細な回路図と
第５図のタイムチャートを用いて、その接続及び動作説
明を行なう。

「電池電圧検出回路３は、制御回路１からの周波数信
号を用いて、駆動デューティ発生回路２の出力する駆動
要求信号ｂの立ち下りで電池電圧を検出し、その結果を
駆動デューティ発生回路へ出力する。」電池電圧検出回路３の波形整形回路35、36は、駆動デ
ューティ発生回路２からの出力信号ｂを入力に有し、制
御回路１からの128Hzの周波数信号を用いて、信号ｂの
立ち下りで、電池電圧サンプリング用のワンショットパ
ルスｉを出力する。この波形整形回路35、36の出力は、
抵抗分割で電池電圧を分圧する第一の分圧回路37と第２
の分圧回路38と、MOSトランジスタのスレッショルド電
圧を利用した電源変動に対して安定な定電圧源である基
準定電圧40に接続されている。第一のコンパレータ41
は、基準定電圧源40と第一の分圧回路37の電圧を比較
し、例えば、電池電圧の−2.8Vを検出する。ここで、第
一のコンパレータ41の出力は、電池電圧が十分にある場
合は“L"、2.8V以下の場合は“H"となる。又、同様に第
二のコンパレータ42は、基準定電圧源40と分圧回路38の
電圧を比較し、例えば、電池電圧の−2.4Vを検出する。
ここで、第二のコンパレータ42の出力は、電池電圧が十
分にある場合は“L"となり、電池電圧が2.4V以下の場合
は“H"となる。NANDゲート回路39は、制御回路１からの
128Hzの周波数信号と、前記波形整形回路からの出力信
号ｉを入力に有し、その出力は、Ｄ・FF43とＤ・FF44の
Ｃ入力に接続されている。第一のコンパレータ41と第二
のコンパレータ42の出力は、それぞれＤ・FF43とＤ・FF
44のＤ入力に接続されている。Ｄ・FF43とＤ・FF44は、
NANDゲート回路39の出力を用いて、第一のコンパレータ
41と第二のコンパレータ42の出力データのラッチを行な
う。Ｄ・FF43の出力S1とＤ・FF44の出力S2はそれぞれ駆
動デューティ発生回路に電池電圧検出結果を出力してい
る。

〔発明の効果〕

本発明は、以上に説明したように構成されているの
で、電池容量の利用率を向上させるという顕著な効果を
奏する。また、本発明においては、超音波モータを駆動
するためのバースト信号の休止時間が電池電圧に応じて
変化し、固定にするよりさらに電池容量の利用率を上げ
る事が出来る。

このことは、特に、振動アラーム等の駆動源として超
音波モータを用いた様な場合、電池電圧が十分なとき
は、モータの駆動を連続で行なえるので、感じやすさの
点でもすぐれたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波モータ駆動回路の実施例の構成を示すブ
ロック図、第２図は電池の負荷特性図、第３・４図は第
２図の詳細な回路図、第５図は第３・４図に示す各部の
信号波形図。１……制御回路２……駆動デューティ発生回路３……電池電圧検出回路４……駆動周波数発生回路５……ANDゲート回路６……移相回路７……ドライバー 11、12……Ｔ・FF 13、14、25、26、35、43、44……Ｄ・FF 21……24進カウンタ 23……16進プリセッタブルカウンタ 22、24……Ｒ−Ｓラッチ 28、34、45,46……インバータ 15、27、29、30、31、32、33、36、39……ゲート回路 37、38……分圧回路 40……基準定電圧 41、42……コンパレータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】制御回路と、前記制御回路からの第１の出力信号を用いて、電池電圧
を検出する電池電圧検出回路と、前記制御回路からの第２の出力信号と前記電池電圧検出
回路で検出した電池電圧情報を用いて、駆動要求信号を
間欠的に出力する駆動デューティ発生回路と、前記駆動要求信号を用いて、超音波モータを間欠的に駆
動するための駆動信号を発生するドライバーとを有し、前記電池電圧検出回路が、複数の所定の電圧範囲に対応
する複数の所定の駆動デューティを選択し、その結果を
信号で前記駆動デューティ発生回路に出力することで超
音波モータの間欠駆動を制御することを特徴とする超音
波モータ駆動回路。
【請求項２】前記制御回路からの出力により、超音波モ
ータを駆動する所定の駆動周波数信号を発生する駆動周
波数発生回路を有し、前記ドライバーは、前記駆動要求信号と前記駆動周波数
信号を用いて、超音波モータを間欠的に駆動するための
駆動信号を発生する構成である請求項１記載の超音波モ
ータ駆動回路。
【請求項３】前記駆動要求信号と前記駆動周波数信号の
位相を調整するための移相回路を有し、前記ドライバーは、移相された前記移相回路の出力信号
を用いて、超音波モータを間欠的に駆動するための駆動
信号を発生する構成である請求項１記載の超音波モータ
駆動回路。