JP3138532B2 - 圧電アクチュエータ制御装置 - Google Patents
圧電アクチュエータ制御装置Info
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Description
量を制御する圧電アクチュエータに利用される圧電アク
チュエータ制御装置に関する。
て変形するものであり、各種の制御装置として利用され
ている。
御に圧電アクチュエータを用いた場合を示している。
ータであり、この圧電アクチュエータ1はシム2上に圧
電セラミックス3を貼付してなるものである。
れた空気通路用の開口部5に配置され、圧電アクチュエ
ータ1の一端がボルト6により板4に固定されている。
すように、例えば長路のケーブル7を介して遠方にある
可変電圧電源8による電圧の印加により制御されるよう
になっている。
は、圧電アクチュエータ1は変形しないので、図5に示
すように開口部5は塞がれた状態となる。
エータ1は変形して、図6に示すように開口部5は開い
た状態となる。
δは、印加電圧をE、圧電アクチュエータ1の長さを
l、圧電セラミックス3の厚さをt、圧電定数をd31と
すると、定数kに対して、δ=kd31(l/t)2 Eで
表すことができる(図8参照)。つまり、図8に示すよ
うに、圧電アクチュエータ1の変形量δは、印加電圧E
に依存する。
は容量性の負荷とみなされるのが一般的である。したが
って、例えば図9に示すように、圧電アクチュエータ1
に直流電圧Eが印加されると、圧電アクチュエータ1の
内部抵抗をR、容量をCとしたとき、その電流はi=E
/R・ε-t/RC 、電圧はe=CE(1−ε-t/RC )と表
されるように、共に時間的に変化する。一方、圧電アク
チュエータ1に対する電圧の印加を止めると、e=CE
ε-t/RC と表されるように、時間的に減衰して変化す
る。
を一定値に維持するためには、圧電アクチュエータ1に
対して可変電圧電源8により電圧を印加し続けなければ
ならない。
けることは、特に上述したように圧電アクチュエータ1
が長路のケーブル7を介して遠方にある可変電圧電源8
による電圧の印加により制御される場合に、電源の損失
が過大になり、また印加される電圧がかなり高電圧であ
ることから漏電や感電の危険性が高いという問題があ
る。
ュエータを空気の通路の流量制御等に用いた場合、従来
は圧電アクチュエータの変形量を一定値に維持するため
に圧電アクチュエータに対して電圧を印加し続けなけれ
ばならないため、電源の損失が過大になり、圧電アクチ
ュエータに対して電源を供給するためのケーブルによる
漏電や感電の危険性が高いという問題があった。
たもので、常時電源電圧を印加することなく、圧電アク
チュエータの変形量を一定値に維持することができる圧
電アクチュエータ制御装置を提供することを目的として
いる。
解決するため、電源より印加された電圧に応じて変形す
る圧電アクチュエータを制御する圧電アクチュエータ制
御装置において、前記電源と圧電アクチュエータとの間
の接続/切断を行う第1のスイッチと、前記圧電アクチ
ュエータと並列に接続された容量素子と、前記圧電アク
チュエータと前記容量素子との間の接続/切断を行う第
2のスイッチと、前記圧電アクチュエータに並列に接続
された放電素子と、前記圧電アクチュエータと前記放電
素子との間の接続/切断を行う第3のスイッチと、前記
圧電アクチュエータに蓄積された電荷量を検出する電荷
量検出手段と、この電荷量検出手段により検出された電
荷量に応じて前記第1、第2および第3のスイッチの切
り替えを制御する制御手段とを具備するものである。
じ、第3のスイッチを開く。これにより、電源より圧電
アクチュエータおよび容量素子に圧電アクチュエータの
設定変位に相当する電圧が印加される。
り、電源より圧電アクチュエータおよび容量素子に対す
る電圧の印加が止まる。
圧電アクチュエータは、その内部抵抗により電荷が減衰
するが、圧電アクチュエータの内部抵抗は非常に大きく
自然放電が少なくしかも第1のスイッチが開いているた
め、減衰の変化は極めて小さい。よって、圧電アクチュ
エータは、容量素子が並列に接続されていることによ
り、電源より電圧を印加されなくても、かなりの長時間
に亙り設定変位に相当する電圧が維持されることにな
る。
た電荷量が設定変位に相当する値よりも小さくなったと
きには、第1のスイッチを閉じる。これにより、電源よ
り圧電アクチュエータおよび容量素子に圧電アクチュエ
ータの設定変位に相当する電圧が印加される。
ュエータに蓄積された電荷量が設定変位に相当する値よ
りも大きくなったときには、第1および第2のスイッチ
を開き、第3のスイッチを閉じる。これにより、圧電ア
クチュエータの電荷は放電素子により放電され、圧電ア
クチュエータの電圧が設定変位に相当する値となる。
る。
ュエータ制御装置の構成を示す図である。
であり、この圧電アクチュエータ10は図4〜図6に示
したようにその変形により空気の通路の流量を制御する
ものである。
加する可変電圧電源である。すでに説明したように圧電
アクチュエータ10の変形量は印加電圧に依存するた
め、可変電圧電源11の電圧を変えることで空気の通路
の流量を制御することができる。 この可変電圧電源1
1は、例えば建造物内の制御室に配置され、長路のケー
ブル12を介して建造物の天井裏等に配置された圧電ア
クチュエータ10に接続されている。
1と圧電アクチュエータ10との間の接続/切断を行う
第1のスイッチ13が配置されている。
サ14、抵抗15および圧電アクチュエータ10に蓄積
された電荷量を検出する電荷量検出装置16がそれぞれ
圧電アクチュエータ10と並列に接続されている。ま
た、圧電アクチュエータ10とコンデンサ14との間に
は、接続/切断を行う第2のスイッチ17が介挿され、
圧電アクチュエータ10と抵抗15との間にも、接続/
切断を行う第3のスイッチ18が介挿されている。さら
に、電荷量検出装置16には、この電荷量検出装置16
により検出された電荷量に応じて第1、第2および第3
のスイッチ13、17、18の切り替えを制御する制御
装置19が接続されている。
エータ制御装置の動作を図2に基づき説明する。
路の流量に応じた電圧に設定する。すると、制御装置1
9では、設定された電圧に応じた電荷基準値が設定され
る。 この後、制御装置19は、第1および第2のスイ
ッチ13、17を閉じ、第3のスイッチ18を開く。こ
れにより、可変電圧電源11より圧電アクチュエータ1
0およびコンデンサ14に電圧が印加される。
を開く。これにより、可変電圧電源11より圧電アクチ
ュエータ10およびコンデンサ14に対する電圧の印加
が止まる。
に、電荷量検出装置16による電荷量の測定結果と電荷
基準値とを比較する。なお、空気の通路の流量の制御は
比較的緩慢でよいことから、このように数分間隔で調整
を行えば足りる。
り低くなった場合、制御装置19は、第1および第2の
スイッチ13、17を閉じ、第3のスイッチ18を開
く。これにより、可変電圧電源11より圧電アクチュエ
ータ10およびコンデンサ14に電圧が印加され、再び
もとの電圧に戻る。
され電荷基準値が変更される等の理由により電荷量の測
定結果が電荷基準値より高くなった場合、制御装置19
は、第1および第2のスイッチ13、17を開き、第3
のスイッチ18を閉じる。これにより、圧電アクチュエ
ータ10の電荷は抵抗15により放電され、圧電アクチ
ュエータ10の電圧が可変電圧電源11で設定された電
圧まで下がる。
タ制御装置では、常に可変電圧電源11より圧電アクチ
ュエータ10に電圧を印加することなく、圧電アクチュ
エータ10が設定された電圧に維持され、その変形量が
一定値に維持される。
されていない圧電アクチュエータ10は、その内部抵抗
により電荷が減衰する。しかし、圧電アクチュエータ1
0の内部抵抗は非常に大きいため、自然放電が少なく、
しかも第1のスイッチ13が開いているため、ケーブル
12による損失はない。このため、上記の減衰の変化
は、極めて小さく、並列に接続されたコンデンサ14の
容量により決定されることになる。すなわち、圧電アク
チュエータ10では、コンデンサ14が並列に接続され
ていることにより、可変電圧電源11より電圧を印加さ
れなくても、かなりの長時間に亙り設定変位に相当する
電圧が維持されることになる。
制御装置では、ケーブル12上に電圧が印加される機会
が激減するので、可変電圧電源11の損失を必要最小限
に抑えることができ、またケーブル12による漏電や感
電の危険性を回避することができる。
れない。
チュエータ10を並設した場合にも本発明を適用するこ
とができる。この場合、複数の圧電アクチュエータ10
に対して第1、第2および第3のスイッチ13、17、
18、コンデンサ14、抵抗15、電荷量検出装置16
および制御装置19は1組とし、群制御を行うようにし
てもよい。
る第2のスイッチ17を省略して単に接続するものであ
っても構わない。
流量の制御ばかりでなく、圧電アクチュエータを用いた
種々の制御装置にも適用できる。
常に電源より圧電アクチュエータに電圧を印加すること
なく、圧電アクチュエータが設定された電圧に維持さ
れ、その変形量が一定値に維持される。したがって、ケ
ーブル上に電圧が印加される機会が激減し、電源の損失
を必要最小限に抑えることができ、またケーブルによる
漏電や感電の危険性を回避することができる。
御装置の構成を示す図である。
御装置の動作を示す制御ブロックダイヤグラムである。
図である。
図である。
…ケーブル、13…第1のスイッチ、14…コンデン
サ、15…抵抗、16…電荷量検出装置、17…第2の
スイッチ、18…第3のスイッチ、19…制御装置。
Claims (1)
- 【請求項1】 電源より印加された電圧に応じて変形す
る圧電アクチュエータを制御する圧電アクチュエータ制
御装置において、前記電源と圧電アクチュエータとの間
の接続/切断を行う第1のスイッチと、前記圧電アクチ
ュエータと並列に接続された容量素子と、前記圧電アク
チュエータと前記容量素子との間の接続/切断を行う第
2のスイッチと、前記圧電アクチュエータに並列に接続
された放電素子と、前記圧電アクチュエータと前記放電
素子との間の接続/切断を行う第3のスイッチと、前記
圧電アクチュエータに蓄積された電荷量を検出する電荷
量検出手段と、この電荷量検出手段により検出された電
荷量に応じて前記第1、第2および第3のスイッチの切
り替えを制御する制御手段とを具備することを特徴とす
る圧電アクチュエータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04151823A JP3138532B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 圧電アクチュエータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04151823A JP3138532B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 圧電アクチュエータ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05341845A JPH05341845A (ja) | 1993-12-24 |
JP3138532B2 true JP3138532B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=15527100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04151823A Expired - Fee Related JP3138532B2 (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 圧電アクチュエータ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3138532B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10155391A1 (de) * | 2001-11-10 | 2003-05-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elementes |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP04151823A patent/JP3138532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05341845A (ja) | 1993-12-24 |
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