JP3358244B2 - Drive device for piezoelectric actuator - Google Patents

Drive device for piezoelectric actuator

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JP3358244B2 JP21334893A JP21334893A JP3358244B2 JP 3358244 B2 JP3358244 B2 JP 3358244B2 JP 21334893 A JP21334893 A JP 21334893A JP 21334893 A JP21334893 A JP 21334893A JP 3358244 B2 JP3358244 B2 JP 3358244B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧電アクチュエータを
駆動する駆動装置において、圧電アクチュエータを高精
度に制御するために、最終段の充電電界効果トランジス
タおよび放電電界効果トランジスタに、それぞれ充電信
号および放電信号を充電信号伝達光電集積回路および放
電信号伝達光電集積回路を介して伝達するようにした圧
電アクチュエータ用駆動装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for driving a piezoelectric actuator. The present invention relates to a driving device for a piezoelectric actuator which transmits a signal via a charge signal transmitting photoelectric integrated circuit and a discharge signal transmitting photoelectric integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電アクチュエータは、精密顕微鏡の焦
点合わせやワークの精密位置決め、および工作機械の刃
具やプレス機の型の精密位置決めなどに用いられ近年、
高応答及び高精度な位置決めが可能なアクチュエータと
して注目を集めている。該圧電アクチュエータは、電圧
を印加することにより変位するが、この印加電圧により
変位量を制御しようとすると、図4に示されるようなヒ
ステリシスが発生するため、正確な位置決めを行ううえ
で障害となっている。この対策して、図5に示すよう
に、圧電アクチュエータを注入電荷量によって制御する
方法(特開平1−99270号公報、特開平2−202
384号公報)が、本出願人によって提案されている。
これは、目標とする位置に変位させるために、一定の速
度で定電荷を注入する方式であって、図6に示すよう
に、圧電アクチュエータ71の電荷量と圧電アクチュエ
ータ71の目標値とを電荷検出用のコンデンサ70にて
比較し、その比較結果によりスイッチング素子としての
充電用MOS−FET73および放電用MOS−FET
74をオン・オフするようになっている。
2. Description of the Related Art Piezoelectric actuators are used for precision focusing of a precision microscope, precision positioning of a workpiece, and precision positioning of a cutting tool of a machine tool and a mold of a press machine.
It is attracting attention as an actuator capable of high response and high precision positioning. The piezoelectric actuator is displaced by applying a voltage. If the displacement is controlled by the applied voltage, a hysteresis as shown in FIG. 4 occurs, which is an obstacle to accurate positioning. ing. As a countermeasure, as shown in FIG. 5, the control methods (JP-A 1-99270 discloses the injection amount of charge of the piezoelectric actuator, JP 2-202
384) has been proposed by the present applicant.
In this method, a constant charge is injected at a constant speed in order to displace the target to a target position. As shown in FIG. 6, the charge amount of the piezoelectric actuator 71 and the target value of the piezoelectric actuator 71 are changed. A comparison is made by a detection capacitor 70, and based on the comparison result, a charging MOS-FET 73 and a discharging MOS-FET as switching elements
74 is turned on and off.

【0003】ところが、図7に示すように、一定の速度
で電荷を注入(充電)・注出(放電)するため、目標値
の近傍では、圧電アクチュエータの応答遅れからオーバ
ーシュートやチャタリングが発生してしまい、高速で精
度の高い位置決めが困難である。又、逆にチャタリング
の防止のために、電荷の注入速度を低下させると位置決
め速度が遅くなってしまう。そこで、本出願人は、圧電
アクチュエータを高速度・高精度で制御することができ
る圧電アクチュエータ用制御装置(特開平5−1112
66号公報)の提案を行っている。
However, as shown in FIG. 7, since charge is injected (charged) and discharged (discharged) at a constant speed, overshoot and chattering occur near the target value due to a response delay of the piezoelectric actuator. This makes it difficult to perform high-speed and high-accuracy positioning. Conversely, if the charge injection speed is reduced to prevent chattering, the positioning speed will be reduced. Therefore, the present applicant has proposed a piezoelectric actuator control device (Japanese Patent Laid-Open No. 5-1112) capable of controlling a piezoelectric actuator with high speed and high accuracy.
No. 66).

【0004】前記圧電アクチュエータ用制御装置による
と、図2に示すように、位置センサ7にて伸縮に応じた
値が検出され、差動増幅回路8にて、位置センサ7によ
る圧電アクチュエータ1の伸縮に応じた値と圧電アクチ
ュエータ1の目標値との偏差が求められ、その偏差
じた充・放電とすべく正の半波整流回路9及び負の半波
整流回路10が制御される。そして、注入電荷量の高精
度な制御をする為に最終段の絶縁した充電電界効果トラ
ンジスタ19及び放電電界効果トランジスタ30をリニ
ア集積回路15,16用いてリニア制御する方法であ
る。この方法は、信号系の信号を最終段の充電電流調整
リニア集積回路15及び放電電流調整リニア集積回路1
6に伝達するためにフォトカプラ27,38を用いてい
る。これは、圧電アクチュエータ1が容量性負荷のた
め、印加されている電圧値によって伸縮エネルギが決定
されるから、充電電流調整リニア集積回路15が圧電ア
クチュエータ1の電圧をベース電圧として作動するた
め、信号系とは絶縁しなければならないためである。従
って、フォトカプラ27,38の2次側はフォトトラン
ジスタであり、2次側電圧をコントロールするシングル
エンド素子である。
According to the piezoelectric actuator control device, as shown in FIG. 2, a value corresponding to the expansion and contraction is detected by the position sensor 7, and the differential amplifier circuit 8 expands and contracts the piezoelectric actuator 1 by the position sensor 7. values and deviation between the target value of the piezoelectric actuator 1 is obtained, response <br/> Ji was to be a charging and discharging the positive half-wave rectifier circuit 9 and the negative half-wave rectifier circuit 10 to the deviation in accordance with the Controlled. Then, in order to control the amount of injected electric charge with high accuracy, this is a method in which the insulated charge field effect transistor 19 and discharge field effect transistor 30 at the final stage are linearly controlled using the linear integrated circuits 15 and 16. In this method, a signal of a signal system is converted into a charge current adjustment linear integrated circuit 15 and a discharge current adjustment linear integrated circuit 1 at the last stage.
6, photocouplers 27 and 38 are used. Since the expansion / contraction energy is determined by the applied voltage value because the piezoelectric actuator 1 is a capacitive load, the charging current adjusting linear integrated circuit 15 operates using the voltage of the piezoelectric actuator 1 as a base voltage, This is because it must be insulated from the system. Therefore, the secondary side of the photocouplers 27 and 38 is a phototransistor, and is a single-ended element for controlling the secondary side voltage.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記圧
電アクチュエータ用制御装置によると、充電電流調整回
路15を最終的に駆動し、圧電アクチュエータ1に電流
を流すのは充電用電界効果トランジスタ19である。こ
の充電用電界効果トランジスタ19を駆動するために
は、ゲート・ソース間電圧(VGS)が必要となるため、
充電用電界効果トランジスタ19のVGSを発生させる電
源(パワーソース)がなければ駆動できない。また、実
際に用いる場合には、圧電アクチュエータ1に流れる電
流を充電用電界効果トランジスタ19を介して安定して
リニアにコントロール(各素子の温度特性補正等を含
む)するために、電源を用いて充電用電界効果トランジ
スタ19のVGSをリニアにコントロールして印加しなけ
ればならないのでリニア集積回路21を用いている。ま
た前述した理由から充電電流調整回路15は信号系と絶
縁する必要があるため、この電源及びリニア集積回路2
1は信号系に対して絶縁された素子となる。また、電源
を駆動するエネルギは信号系電位しか与えることができ
ない。従って、この電源は、信号系電位でエネルギを与
えられ(1次側)、2次側で圧電アクチュエータ1の電
位をベースに2次側電圧を発生することとなる。以上述
べたように、前記圧電アクチュエータ用制御装置では、
入出力を絶縁したフローティング電源や、リニア集積回
路が必要となるため、部品点数が増大し、大型で高価な
駆動装置となってしまい、実用的でないという解決すべ
き課題があった。本発明は、上記課題を解決するために
なされたもので、絶縁した充電用電界トランジスタ及び
放電用電界効果トランジスタにアナログ信号を直接伝達
することによって、部品点数が少なく、小型で安価な圧
電アクチュエータ用駆動装置を提供することを目的とす
る。
However, according to the control device for a piezoelectric actuator, it is the charging field effect transistor 19 that finally drives the charging current adjusting circuit 15 and causes the current to flow through the piezoelectric actuator 1. To drive the charging field effect transistor 19, a gate-source voltage (V GS ) is required.
Driving cannot be performed without a power source (power source) for generating VGS of the charging field effect transistor 19. Further, when actually used, a power supply is used to stably and linearly control the current flowing through the piezoelectric actuator 1 via the charging field effect transistor 19 (including correction of the temperature characteristics of each element). Since the V GS of the charging field effect transistor 19 must be linearly controlled and applied, the linear integrated circuit 21 is used. Since the charging current adjusting circuit 15 needs to be insulated from the signal system for the above-described reason, the power supply and the linear integrated circuit 2
1 is an element insulated from the signal system. Further, energy for driving the power supply can be given only to the signal system potential. Therefore, this power supply is energized by the signal system potential (primary side), and the secondary side generates a secondary side voltage based on the potential of the piezoelectric actuator 1. As described above, in the piezoelectric actuator control device,
Since a floating power supply and a linear integrated circuit with insulated input and output are required, the number of components is increased, and a large and expensive driving device is required. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a small number of parts and is suitable for a small and inexpensive piezoelectric actuator by directly transmitting an analog signal to an insulated charging field transistor and a discharging field effect transistor. It is an object to provide a driving device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための具体的手段として、圧電アクチュエータの
目標位置に応じた位置指令信号を出力する制御回路と、
圧電アクチュエータの伸縮に伴う現実の位置を検出して
位置信号を出力する位置センサと、前記制御回路からの
位置指令信号と前記位置センサからの位置信号を比較増
幅して正または負の信号を出力する差動増幅手段と、前
記差動増幅手段の正の信号を充電電流制御用増幅手段に
伝達する正信号半波整流手段および負の信号を放電電流
制御用増幅手段に伝達する負信号半波整流手段と、現実
に圧電アクチュエータに流れた電流を検出して信号を出
力する充放電電流検出手段と、前記充放電電流検出手段
からの検出信号と前記正信号半波整流手段の正の信号を
比較増幅する充電電流制御用増幅手段、および前記充放
電電流検出手段からの検出信号と前記負信号半波整流手
段の負の信号を比較増幅する放電電流制御用増幅手段
と、プラス電圧を発生する高圧電源と、前記高圧電源の
電圧を圧電アクチュエータに充電するための充電用スイ
ッチング手段および圧電アクチュエータの電圧を放電す
るための放電用スイッチング手段と、前記充電電流制御
用増幅手段からの充電信号を絶縁された前記充電用スイ
ッチング手段に伝達し該充電用スイッチング手段を作動
させるための充電信号伝達光電集積回路、および前記放
電電流制御用増幅手段からの放電信号を絶縁された放電
用スイッチング手段に伝達し該放電用スイッチング手段
を作動させるための放電信号伝達光電集積回路とを具備
することを特徴とする圧電アクチュエータ用駆動装置が
提供される。
According to the present invention, a control circuit for outputting a position command signal corresponding to a target position of a piezoelectric actuator is provided as specific means for solving the above-mentioned problems.
A position sensor that detects a real position accompanying expansion and contraction of the piezoelectric actuator and outputs a position signal, and outputs a positive or negative signal by comparing and amplifying a position command signal from the control circuit and a position signal from the position sensor. Differential amplifying means, positive signal half-wave rectifying means for transmitting a positive signal of the differential amplifying means to charging current controlling amplifying means, and negative signal half-wave for transmitting a negative signal to discharging current controlling amplifying means. Rectifying means, a charging / discharging current detecting means for detecting a current actually flowing to the piezoelectric actuator and outputting a signal, a detection signal from the charging / discharging current detecting means, and a positive signal of the positive signal half-wave rectifying means. A charge current control amplifier for comparing and amplifying; a discharge current control amplifier for comparing and amplifying a detection signal from the charge / discharge current detector with a negative signal of the negative signal half-wave rectifier; A high-voltage power supply, a charging switching means for charging the voltage of the high-voltage power supply to the piezoelectric actuator, a discharging switching means for discharging the voltage of the piezoelectric actuator, and a charging signal from the charging current control amplifying means. A charge signal transmitting photoelectric integrated circuit for transmitting to the insulated switching means for charging and operating the switching means for charging, and transmitting a discharge signal from the amplifying means for discharging current control to the insulated switching means for discharging; Further, there is provided a driving device for a piezoelectric actuator, comprising: a discharge signal transmitting photoelectric integrated circuit for operating the discharge switching means.

【0007】[0007]

【作用】上記構成の圧電アクチュエータ用駆動装置によ
れば、差動増幅手段によって制御回路からの位置指令信
号と位置センサからの位置信号が比較増幅され、充電電
流制御用増幅手段が正信号半波整流手段からの正の信号
と、充放電電流検出手段からの信号とを比較増幅し、ま
た、放電電流制御用増幅手段が負信号半波整流手段から
の負の信号と、充放電電流検出手段からの信号とを比較
増幅し、そして、前記充電電流制御用増幅手段からの信
号を充電信号伝達光電集積回路が充電用電界効果トラン
ジスタに直接に伝達する。また、前記放電電流制御用増
幅手段からの信号を放電信号伝達光電集積回路が放電用
電界効果トランジスタに直接に伝達する。
According to the driving device for a piezoelectric actuator having the above structure, the position command signal from the control circuit and the position signal from the position sensor are compared and amplified by the differential amplifying means, and the charging current control amplifying means is changed to the positive signal half-wave. The positive signal from the rectifier and the signal from the charge / discharge current detector are compared and amplified, and the discharge current control amplifier is a negative signal from the negative signal half-wave rectifier and the charge / discharge current detector. The signal from the charging current control amplifier is directly transmitted to the charging field effect transistor by the charging signal transmitting photoelectric integrated circuit. Further, the signal from the discharge current control amplifying means is directly transmitted to the discharge field effect transistor by the discharge signal transmitting photoelectric integrated circuit.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の圧電アクチュエータ用駆動装置の一
実施例を添付図面を参照して説明する。図1は本実施例
の全体構成を表す回路図である。図1中の圧電アクチュ
エータの構造は、図8に示すように、多数の電極板18
と多数の圧電素子19を互いに1枚ずつ交互に積層して
構成されている。そして、各圧電素子19は、電気的に
並列に接続され、印加電圧の増減に応じて積層方向に伸
縮するようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the structure of the piezoelectric actuator in FIG.
And many piezoelectric elements 19 are alternately stacked one by one. Each piezoelectric element 19 is electrically connected in parallel, and expands and contracts in the laminating direction according to an increase or decrease in applied voltage.

【0009】本実施例は、圧電アクチュエータ1と、充
電用電源としての高圧電源2と、制御回路3と、位置セ
ンサ4と、差動増幅手段である差動増幅回路5と、正信
号半波整流手段である正信号半波整流回路6と、負信号
半波整流手段である負信号半波整流回路7と、充電電流
制御用増幅手段である充電電流制御用増幅回路8と、放
電電流制御用増幅手段である放電電流制御用増幅回路9
と、充電信号伝達光電集積集積である充電信号伝達フォ
トボルIC(商品名)12と、放電信号伝達光電集積集
積である放電信号伝達フォトボルIC(商品名)13
と、充電用スイッチング手段である電界効果トランジス
タ(FET)14と、放電用スイッチング手段である放
電用電界効果トランジスタ(FET)15と、充放電電
流検出手段である充放電電流検出回路16とから構成さ
れる。抵抗10及び抵抗11は、フォトボルIC12及
びフォトボルIC13の1次側電流を制限するための抵
抗である。
In this embodiment, a piezoelectric actuator 1, a high-voltage power supply 2 as a charging power supply, a control circuit 3, a position sensor 4, a differential amplifier circuit 5 as a differential amplifier, a positive signal half wave A positive signal half-wave rectifier 6 as a rectifier, a negative signal half-wave rectifier 7 as a negative signal half-wave rectifier, a charge current control amplifier 8 as a charge current control amplifier, and a discharge current control. Circuit 9 for discharging current control, which is an amplifying means
, A charge signal transmission photovoltaic IC (product name) 12 which is a charge signal transmission photoelectric integrated circuit, and a discharge signal transmission photovoltaic IC (product name) 13 which is a discharge signal transmission photoelectric integrated circuit
And a field effect transistor (FET) 14 as a switching means for charging, a field effect transistor (FET) 15 for discharging as a switching means for discharging, and a charging / discharging current detecting circuit 16 as a charging / discharging current detecting means. Is done. The resistors 10 and 11 are resistors for limiting the primary current of the photovoltaic ICs 12 and 13.

【0010】圧電アクチュエータ1に対し、充放電電流
検出回路16内の電流検出抵抗20が直列に接続され、
電流検出抵抗20の逆端子は接地されている。この電流
検出抵抗は圧電アクチュエータ1の充放電動作に伴う圧
電アクチュエータ1の充電電流と放電電流を検出するた
めのものである。そして、実際に圧電アクチュエータ1
に流れている電流は、電流検出抵抗20の起電圧として
発生し、圧電アクチュエータ1に充電しているときは正
の電圧が、又放電している時は負の電圧が発生する。
A current detecting resistor 20 in a charge / discharge current detecting circuit 16 is connected in series to the piezoelectric actuator 1,
The reverse terminal of the current detection resistor 20 is grounded. This current detection resistor is for detecting a charging current and a discharging current of the piezoelectric actuator 1 accompanying the charging / discharging operation of the piezoelectric actuator 1. And actually, the piezoelectric actuator 1
Is generated as an electromotive voltage of the current detection resistor 20, and a positive voltage is generated when the piezoelectric actuator 1 is being charged, and a negative voltage is generated when the piezoelectric actuator 1 is being discharged.

【0011】フォトボルIC12,13は、1次側に流
れる電流の大きさによって、2次側に電圧を発生するデ
バイスである。この2次側電圧によって最終段の充電用
(MOS)FET14及び放電用(MOS)FET15
を駆動する。また、一般的にフォトボルICは、2次側
電流が小出力であるため、MOSFETのようにゲート
電圧によって電流がコントロールでき、又ゲート電流が
低電流でも作動することができるデバイスの制御に有効
である。バイポーラトランジスタでも電流増幅率が大変
大きく、微弱なベース電流でも作動可能な場合には使用
することができる。
The photovoltaic ICs 12 and 13 are devices that generate a voltage on the secondary side according to the magnitude of the current flowing on the primary side. The charging (MOS) FET 14 and the discharging (MOS) FET 15 at the final stage are generated by the secondary voltage.
Drive. In addition, since the photovoltaic IC generally has a small output on the secondary side, the current can be controlled by the gate voltage, such as a MOSFET, and is effective for controlling devices that can operate even when the gate current is low. is there. Even a bipolar transistor can be used if it has a very high current amplification factor and can operate even with a weak base current.

【0012】フォトボルIC12,13の1次側と2次
側は完全に絶縁されているため、信号系と電力系とを電
気的に完全に分離して制御することができる。従って、
本実施例において、圧電アクチュエータ1は容量性負荷
であるため、印加電圧によって充電用FET14のソー
ス電圧が上昇及び下降しても、充電信号伝達フォトボル
IC12の2次側電圧は、充電用FET14のソース電
圧に対する電圧として発生し、充電用MOSFET14
のゲート電圧をコントロールし、圧電アクチュエータ1
の充電電流を信号系によりコントロールする事が容易で
ある。
Since the primary and secondary sides of the photovoltaic ICs 12 and 13 are completely insulated, the signal system and the power system can be completely completely electrically controlled. Therefore,
In this embodiment, since the piezoelectric actuator 1 is a capacitive load, even if the source voltage of the charging FET 14 rises and falls due to the applied voltage, the secondary voltage of the charging signal transmission photovoltaic IC 12 will remain at the source of the charging FET 14 The charging MOSFET 14 is generated as a voltage with respect to the voltage.
The gate voltage of the piezoelectric actuator 1
It is easy to control the charging current of the device by a signal system.

【0013】パワーMOSFETである充電用FET1
4及び放電用FET15をドライブするには、約5V以
上のゲート電圧が必要となる。フォトボルIC12,1
3の構造は、2次側に複数のフォトダイオードをアレイ
状に接続し、1次側の赤外LED(発光ダイオード)か
ら放射される光によって、2次側に起電力を発生させ
る。充電用FET14及び放電用FET15の必要なゲ
ート電圧は、この起電圧を利用することとなる。放電信
号伝達フォトボルIC13及び放電用FET15も充電
信号伝達フォトボルIC12及び充電用FET14と同
様の機能を有する。
Charge FET 1 as a power MOSFET
To drive the FET 4 and the discharging FET 15, a gate voltage of about 5 V or more is required. Photovolt IC12,1
In the structure of No. 3, a plurality of photodiodes are connected in an array on the secondary side, and an electromotive force is generated on the secondary side by light emitted from the primary side infrared LED (light emitting diode). The necessary gate voltage of the charging FET 14 and the discharging FET 15 uses this electromotive voltage. The discharge signal transmitting photovoltaic IC 13 and the discharging FET 15 also have the same functions as the charging signal transmitting photovoltaic IC 12 and the charging FET 14.

【0014】制御回路3は、圧電アクチュエータ1の目
標位置に応じたレベルのアナログ指令信号(目標値信
号)VSを出力する。位置センサ4は、圧電アクチュエ
ータ1の伸縮動作に伴う実際の位置を検出して、フィー
ドバック信号VF/Bとして出力する。仮に、図6に示す
従来技術と同様に、電荷量で制御したい場合、充・放電
電流検出回路16から、充電電流なら正の電圧として、
又放電電流なら負の電圧として出力するため、図1中の
破線で囲まれた積分回路21で積分し、位置センサ4の
フィードバック信号VF/Bとして用いれば、電荷量の制
御が可能となる。差動増幅回路5は、図1に示すよう
に、オペアンプと抵抗で構成され、非反転入力端子は、
制御回路3からのアナログ指令信号VSを入力し、反転
入力端子は、位置センサ4からのフィードバック信号V
F/Bを入力する。
The control circuit 3 outputs an analog command signal (target value signal) V S at a level corresponding to the target position of the piezoelectric actuator 1. The position sensor 4 detects an actual position associated with the expansion and contraction operation of the piezoelectric actuator 1, and outputs the detected position as a feedback signal VF / B. As in the case of the prior art shown in FIG. 6, if it is desired to control the charge amount, the charge / discharge current detection circuit 16 determines that the charge current is a positive voltage.
In addition, since the discharge current is output as a negative voltage, the charge amount can be controlled by integrating the signal with the integration circuit 21 surrounded by a broken line in FIG. 1 and using the integrated signal as the feedback signal V F / B of the position sensor 4. . As shown in FIG. 1, the differential amplifier circuit 5 includes an operational amplifier and a resistor.
Enter the analog command signal V S from the control circuit 3, an inverting input terminal, the feedback signal V from the position sensor 4
Enter F / B.

【0015】差動増幅回路5は、前記制御回路3からの
アナログ指令信号VSと、前記位置センサ4からのフィ
ードバック信号VF/Bとを比較増幅して、アナログ指令
信号VSがフィードバック信号VF/Bより大きいと、正の
差動値を出力し、アナログ指令信号VSがフィードバッ
ク信号VF/Bより小さいと、負の差動値を出力する。正
信号半波整流回路6は、図1に示すように、抵抗とダイ
オードの構成で差動増幅回路5からの信号を入力する。
そして、ダイオードの整流により正の信号を出力する。
負信号半波整流回路7は、正信号半波整流回路6と同様
に、差動増幅回路5からの信号を入力し、ダイオードの
整流で負の信号を出力する。
The differential amplifier circuit 5 compares and amplifies the analog command signal V S from the control circuit 3 with the feedback signal V F / B from the position sensor 4 so that the analog command signal V S becomes the feedback signal. larger than V F / B, and outputs a positive differential value, an analog command signal V S is output and a smaller feedback signal V F / B, the negative differential values. As shown in FIG. 1, the positive signal half-wave rectifier circuit 6 receives a signal from the differential amplifier circuit 5 in the form of a resistor and a diode.
Then, a positive signal is output by rectification of the diode.
Like the positive signal half-wave rectifier circuit 6, the negative signal half-wave rectifier circuit 7 receives the signal from the differential amplifier circuit 5 and outputs a negative signal by rectifying the diode.

【0016】充電電流制御用増幅回路8は、図1に示す
ように、オペアンプと抵抗とダイオードで構成されてい
る。この充電電流制御用増幅回路8のオペアンプの非反
転入力端子は、正信号半波整流回路6からの正の信号
(プラスの電圧)を入力し、オペアンプの反転入力端子
は、充放電電流検出回路16からの信号を入力し、ダイ
オードの整流により、充電電流のみを正の信号として入
力する。そして、正信号半波整流回路6の正の出力電圧
と、充放電電流検出回路16からの正の出力電圧(充電
電流値)とを比較増幅し出力する。
As shown in FIG. 1, the charging current control amplifier circuit 8 comprises an operational amplifier, a resistor and a diode. The non-inverting input terminal of the operational amplifier of the charge current control amplifier circuit 8 inputs a positive signal (positive voltage) from the positive signal half-wave rectifier circuit 6, and the inverting input terminal of the operational amplifier is connected to the charge / discharge current detection circuit. 16 and the charge current alone is input as a positive signal by diode rectification. Then, the positive output voltage of the positive signal half-wave rectifier circuit 6 and the positive output voltage (charge current value) from the charge / discharge current detection circuit 16 are compared and amplified and output.

【0017】放電電流制御用増幅回路9は、図1に示す
ように、オペアンプと抵抗とダイオードで構成されてい
る。この放電電流制御用増幅回路9のオペアンプの非反
転入力端子は、負信号半波整流回路7からの負の信号
(マイナスの電圧)を入力し、オペアンプの反転入力端
子は、充放電電流検出回路16からの信号を入力し、ダ
イオードの整流により、放電電流のみを負の信号として
入力する。そして、負信号半波整流回路7の負の出力電
圧と、充放電電流検出回路16からの負の出力電圧(放
電電流値)とを比較増幅し出力する。充電信号伝達フォ
トボルIC12の1次側の電流制限を行うべき抵抗10
は、充電電流制御用増幅回路8からの正の電圧により、
充電信号伝達フォトボルIC12の1次側電流値を決定
する電圧−電流変換用の抵抗である。充電信号伝達フォ
トボルIC13の1次側の電流制限抵抗11は、放電電
流制御用増幅回路9からの負電圧により、放電信号伝達
フォトボルIC13の1次側電流値を決定する電圧−電
流変換用の抵抗である。
As shown in FIG. 1, the discharge current control amplifier circuit 9 comprises an operational amplifier, a resistor and a diode. The non-inverting input terminal of the operational amplifier of the discharge current control amplifier circuit 9 inputs a negative signal (negative voltage) from the negative signal half-wave rectifier circuit 7, and the inverting input terminal of the operational amplifier connects to the charge / discharge current detection circuit. 16 and the discharge current alone is input as a negative signal by diode rectification. Then, the negative output voltage of the negative signal half-wave rectifier circuit 7 is compared with the negative output voltage (discharge current value) from the charge / discharge current detection circuit 16 to be amplified and output. A resistor 10 for limiting the current on the primary side of the charging signal transmission photovoltaic IC 12
Is given by the positive voltage from the charging current control amplifier circuit 8
This is a voltage-current conversion resistor that determines the primary current value of the charging signal transmission photovoltaic IC 12. The current limiting resistor 11 on the primary side of the charge signal transmission photovoltaic IC 13 is a voltage-current conversion resistor for determining the primary current value of the discharge signal transmission photovoltaic IC 13 by the negative voltage from the discharge current control amplifier circuit 9. It is.

【0018】そして、アナログ指令信号VSがフィード
バック信号VF/Bより大きいときは、正信号半波整流回
路6にて差動増幅回路5からの出力信号(正信号差動
値)が整流され、充電側の後段の回路8,10,12,
14を作動させる。この時、負信号半波整流回路7で
は、差動増幅回路5からの正の出力信号は、整流キャン
セルされるため、放電側後段の回路9,11,13,1
5は停止したままである。一方、アナログ指令信号VS
がフィードバック信号VF/Bより小さいと、負信号半波
整流回路7にて差動増幅回路5の出力信号(負信号差動
値)が整流されて、放電側の後段の回路9,11,1
3,15を作動させる。この時、正信号半波整流回路6
では、差動増幅回路5からの負の出力信号は整流キャン
セルされるため、充電側後段回路8,10,12,14
は停止したままである。一方、実際に圧電アクチュエー
タ1に流れている電流は充放電電流検出回路16内の電
流検出抵抗20の起電圧として発生し、圧電アクチュエ
ータ1に充電している時は正の電圧として、また放電し
ている時は負の電圧として発生する。そして電流検出抵
抗20からの信号は、オペアンプによりインピーダンス
変換され出力される。
When the analog command signal V S is larger than the feedback signal V F / B , the output signal (positive signal differential value) from the differential amplifier circuit 5 is rectified by the positive signal half-wave rectifier circuit 6. , The subsequent circuits 8, 10, 12,
Activate 14. At this time, in the negative signal half-wave rectifier circuit 7, the positive output signal from the differential amplifier circuit 5 is rectified and canceled, so that the circuits 9, 11, 13, 1 at the subsequent stage on the discharge side are used.
5 remains stopped. On the other hand, the analog command signal V S
Is smaller than the feedback signal V F / B , the output signal (negative signal differential value) of the differential amplifier circuit 5 is rectified by the negative signal half-wave rectifier circuit 7, and the subsequent circuits 9, 11, 1
Activate 3,15. At this time, the positive signal half-wave rectifier circuit 6
In this case, since the rectification of the negative output signal from the differential amplifier circuit 5 is canceled, the post-charging-side circuits 8, 10, 12, 14
Remains stopped. On the other hand, the current actually flowing through the piezoelectric actuator 1 is generated as an electromotive voltage of the current detection resistor 20 in the charge / discharge current detection circuit 16, and when the piezoelectric actuator 1 is being charged, it is output as a positive voltage, and is discharged. Is generated as a negative voltage. The signal from the current detection resistor 20 is impedance-converted by the operational amplifier and output.

【0019】ここで、アナログ指令信号VSがフィード
バック信号VF/Bより大きいと、充電電流制御用増幅回
路8において、正信号半波整流回路6の出力電圧と充放
電電流検出回路16の正の出力が比較増幅され、正信号
半波整流回路6の信号が充放電電流検出回路16の正信
号より大きい程、出力電圧は正電圧で大きくなる。一
方、フィードバック信号VF/Bがアナログ指令信号VS
り大きいと、放電電流制御用増幅回路9において、負信
号半波整流回路7からの負の出力電圧と充放電電流検出
回路16の負の出力が比較増幅され、負信号半波整流回
路7の信号が充放電電流検出回路16の負信号より小さ
い程、出力電圧は小さくなる(負電圧のみ)。
Here, when the analog command signal V S is larger than the feedback signal V F / B , the charge current control amplifier circuit 8 outputs the output voltage of the positive signal half-wave rectifier circuit 6 and the positive and negative of the charge / discharge current detection circuit 16. Are compared and amplified, and as the signal of the positive signal half-wave rectifier circuit 6 is larger than the positive signal of the charge / discharge current detection circuit 16, the output voltage increases with the positive voltage. On the other hand, when the feedback signal V F / B is larger than the analog command signal V S , the discharge current control amplifier circuit 9 outputs the negative output voltage from the negative signal half-wave rectifier circuit 7 and the negative output voltage of the charge / discharge current detection circuit 16. The output is compared and amplified. As the signal of the negative signal half-wave rectifier circuit 7 is smaller than the negative signal of the charge / discharge current detection circuit 16, the output voltage becomes smaller (only negative voltage).

【0020】そして、充電電流制御用増幅回路8からの
信号が、充電信号伝達フォトボルIC12の1次側制限
抵抗10を介して、充電信号伝達フォトボルIC12の
1次側の発光ダイオードに流れ、2次側に電圧が発生す
る。ここで、充電信号伝達フォトボルIC12の2次側
及び充電用FET14は、圧電アクチュエータ1の電位
をベースとして接続されている為、充電用FET14の
ベース電圧は、圧電アクチュエータ1の電位に対してコ
ントロールされることとなる。従って、充電電流制御用
増幅回路8の正の信号が大きい程、充電信号伝達フォト
ボルIC12の発光ダイオードには大きな電流が流れ、
2次側にも大きな電圧が発生する。そのため、充電用F
ET14のゲート電圧は高くなり、充電用FET14に
は大きな電流が流れる。反対に、充電電流制御用増幅回
路8の正の信号が小さい程、充電信号伝達フォトボルI
C12の発光ダイオードには、小さな電流が流れ2次側
には小さな電圧が発生し、充電用FET14のゲート電
圧を低くして、充電用FET14には小さな電流しか流
れない。この電流は、高圧電源2から充電用FET14
を介して圧電アクチュエータ1に流れて、圧電アクチュ
エータ1を駆動する。
Then, a signal from the charging current control amplifier circuit 8 flows through the primary side limiting resistor 10 of the charging signal transmitting photovoltaic IC 12 to the light emitting diode on the primary side of the charging signal transmitting photovoltaic IC 12, and the secondary Voltage is generated on the side. Here, since the secondary side of the charging signal transmission photovoltaic IC 12 and the charging FET 14 are connected based on the potential of the piezoelectric actuator 1, the base voltage of the charging FET 14 is controlled with respect to the potential of the piezoelectric actuator 1. The Rukoto. Therefore, the larger the positive signal of the charge current control amplifier circuit 8 is, the larger the current flows through the light emitting diode of the charge signal transmission photovoltaic IC 12,
A large voltage is also generated on the secondary side. Therefore, the charging F
The gate voltage of the ET 14 increases, and a large current flows through the charging FET 14. Conversely, the smaller the positive signal of the charge current control amplifier circuit 8 is, the smaller the charge signal transmission photovoltaic I
A small current flows through the light emitting diode C12, and a small voltage is generated on the secondary side. The gate voltage of the charging FET 14 is lowered, and only a small current flows through the charging FET 14. This current is supplied from the high voltage power supply 2 to the charging FET 14
To drive the piezoelectric actuator 1 through the actuator.

【0021】充電用FET14を介して圧電アクチュエ
ータ1に流れた充電電流は、充放電電流検出回路16に
よって検出され、充電電流制御用増幅回路8にフィード
バックされて閉ループが形成される。充電伝達フォトボ
ルIC12の温度特性等により、2次側電圧が変動して
しまったり、また、充電用FET14のゲート・ソース
間電圧VGS−ドレイン電流IDの温度特性等により、正
信号半波整流回路6からの信号で、圧電アクチュエータ
1の充電電流に温度特性を持ってしまう等の場合に、前
記閉ループが充電電流補正用として使用される。例え
ば、正信号半波整流回路6からの信号が大きい時で充電
電流が十分でなかった場合には、充放電電流検出回路1
6からの電圧は低いため、充電電流制御用増幅回路8に
よってさらに正信号が出力されることによって、温度特
性を補正し、充電電流を広い温度範囲で安定して流すこ
とができる。
The charging current flowing to the piezoelectric actuator 1 via the charging FET 14 is detected by a charging / discharging current detection circuit 16 and fed back to the charging current control amplification circuit 8 to form a closed loop. The temperature characteristics of the charge transfer photovoltaic IC 12, or the secondary side voltage is accidentally change, also the gate-source voltage V GS of the charging FET 14 - the temperature characteristics of the drain current I D, the positive signal half-wave rectifier When the charging current of the piezoelectric actuator 1 has a temperature characteristic due to a signal from the circuit 6, the closed loop is used for correcting the charging current. For example, when the signal from the positive signal half-wave rectifier circuit 6 is large and the charging current is not sufficient, the charge / discharge current detection circuit 1
Since the voltage from 6 is low, a positive signal is further output by the charging current control amplifier circuit 8 to correct the temperature characteristics and allow the charging current to flow stably over a wide temperature range.

【0022】同様に、差動増幅回路5の出力電圧が負の
場合、負信号半波整流回路7を通り、放電電流制御用増
幅回路9において充放電電流検出回路16からの負信号
(放電電流)と比較されて、その差に応じた負信号が出
力される。そして、放電信号伝達フォトボルIC13の
1次側(発光ダイオード)のアノード側は接地されてい
るため、放電電流制御用増幅回路9からの負信号によ
り、放電信号伝達フォトボルIC13の1次側から、1
次側電流制限抵抗11を介し、放電電流制御用増幅回路
9に電流が流れる(放電信号伝達フォトボルIC13の
1次側に電流が流れる)。そして、放電信号伝達フォト
ボルIC13の2次側電圧により放電用FET15をコ
ントロールする。従って、放電電流制御用増幅回路9の
負信号が小さい程、放電信号伝達フォトボルIC13の
発光ダイオードには、大きな電流が流れ、2次側にも大
きな電圧が発生し、放電用FET15のゲート電圧を高
くして、放電用FET15には大きな電流が流れる。
Similarly, when the output voltage of the differential amplifier circuit 5 is negative, it passes through the negative signal half-wave rectifier circuit 7 and the discharge current control amplifier circuit 9 outputs a negative signal (discharge current) from the charge / discharge current detection circuit 16. ) And a negative signal corresponding to the difference is output. Since the anode side of the primary side (light emitting diode) of the discharge signal transmission photovoltaic IC 13 is grounded, the negative side signal from the discharge current control amplifier circuit 9 causes the primary side of the discharge signal transmission photovoltaic IC 13 to output 1
A current flows through the discharge current control amplifier circuit 9 via the secondary current limiting resistor 11 (a current flows on the primary side of the discharge signal transmission photovoltaic IC 13). Then, the discharge FET 15 is controlled by the secondary voltage of the discharge signal transmission photovoltaic IC 13. Therefore, as the negative signal of the discharge current control amplifier circuit 9 becomes smaller, a larger current flows through the light emitting diode of the discharge signal transmitting photovoltaic IC 13 and a larger voltage is generated on the secondary side, so that the gate voltage of the discharge FET 15 is reduced. When it is raised, a large current flows through the discharging FET 15.

【0023】反対に、放電電流制御用増幅回路9の負信
号が大きい程(0Vに近い程)、放電信号伝達フォトボ
ルIC13の発光ダイオードには、小さな電流が流れ、
2次側にも小さな電圧が発生して、放電用FET15の
ゲート電圧を低くして、放電用FET15には、小さな
電流が流れる。この電流は、圧電アクチュエータ1から
放電用FET15を介して放電され、圧電アクチュエー
タ1は縮動作を行う。放電用FET15を介して圧電ア
クチュエータ1から流れた放電電流は、充放電電流検出
回路16によって検出され、放電電流制御用増幅回路9
にフィードバックされ、充電時と同様に閉ループが形成
される。放電時の閉ループも前述した充電時の機能と同
様である。
Conversely, as the negative signal of the discharge current control amplifier circuit 9 is larger (closer to 0 V), a smaller current flows through the light emitting diode of the discharge signal transmitting photovoltaic IC 13;
A small voltage is also generated on the secondary side, and the gate voltage of the discharging FET 15 is reduced, so that a small current flows through the discharging FET 15. This current is discharged from the piezoelectric actuator 1 via the discharging FET 15, and the piezoelectric actuator 1 performs a contracting operation. The discharge current flowing from the piezoelectric actuator 1 via the discharge FET 15 is detected by the charge / discharge current detection circuit 16 and the discharge current control amplification circuit 9
, And a closed loop is formed as in the case of charging. The closed loop at the time of discharging is the same as the function at the time of charging described above.

【0024】その結果、図3に示すように、アナログ指
令信号VSがフィードバック信号VF/Bより大きい場合、
その偏差の大小で充電電流の増減をして、圧電アクチュ
エータ1の作動遅れによって生ずるオーバーシュートや
チャタリングを防止して速い伸長動作が可能となる。ま
た、アナログ指令信号VSがフィードバック信号VF/B
り小さい場合は、その偏差の大小で圧電アクチュエータ
1の放電電流を増減して、充電側と同様の効果を示す。
このようにして、アナログ指令信号VSとフィードバッ
ク信号VF/Bの大小に基づいて、充放電電流を変更する
ことによって、安定した位置決めを行う。
As a result, as shown in FIG. 3, when the analog command signal V S is larger than the feedback signal V F / B ,
The charging current is increased or decreased according to the magnitude of the deviation, and overshoot or chattering caused by the operation delay of the piezoelectric actuator 1 is prevented, thereby enabling a fast extension operation. Also, when the analog command signal V S is the feedback signal V F / B smaller than, by increasing or decreasing the discharging current of the piezoelectric actuator 1 in the magnitude of the deviation, indicating the same effect as the charge side.
In this way, based on the magnitude of the analog command signal V S and the feedback signal V F / B, by changing the charge and discharge current, a stable positioning.

【0025】次に上記した本実施例の全体の作動につい
て説明する。位置センサ4により圧電アクチュエータ1
の現実の伸縮に応じた位置を検出してフィードバック信
号VF/Bを発信し、差動増幅回路5によって、前記フィ
ードバック信号VF/Bと制御回路3からの圧電アクチュ
エータ1の位置の目標値であるアナログ指令値VSとの
偏差が求められる。そして、前記差動増幅回路5からの
信号のうち、充電指令信号を正信号半波整流回路6で整
流し、放電指令信号を負信号半波整流回路7で整流す
る。そして、実際に圧電アクチュエータ1に流れている
電流を、充放電電流検出回路16で検出し、充電時に
は、その検出信号と正信号半波整流回路6の信号を、充
電電流制御用増幅回路8にて比較増幅して補正する。ま
た、放電時には、前記充放電電流検出回路16の信号と
負信号半波整流回路7の信号を、放電電流制御用増幅回
路9にて比較増幅して補正する。該補正された信号によ
り充電信号伝達フォトボルIC12に流れる1次側電流
を電流制限抵抗10を介して補正制御する。また、前記
補正された放電電流制御用増幅回路9からの信号により
放電伝達フォトボルIC13に流れる1次側電流を電流
制限抵抗11を介して補正制限する。その結果、圧電ア
クチュエータ1の作動遅れによって生ずるオーバーシュ
ートやチャタリングを防止し、圧電アクチュエータ1を
高速度、高精度で制御する。
Next, the overall operation of the above-described embodiment will be described. Piezoelectric actuator 1 by position sensor 4
A feedback signal V F / B is transmitted by detecting a position corresponding to the actual expansion and contraction of the piezoelectric actuator 1, and a target value of the feedback signal V F / B and the position of the piezoelectric actuator 1 from the control circuit 3 by the differential amplifier circuit 5. deviation between analog command value V S is is obtained. Then, of the signals from the differential amplifier circuit 5, the charge command signal is rectified by the positive signal half-wave rectifier circuit 6, and the discharge command signal is rectified by the negative signal half-wave rectifier circuit 7. The charging / discharging current detection circuit 16 detects the current actually flowing through the piezoelectric actuator 1, and at the time of charging, the detection signal and the signal of the positive signal half-wave rectification circuit 6 are sent to the charging current control amplification circuit 8. To perform amplification and correction. Further, at the time of discharging, the signal of the charge / discharge current detection circuit 16 and the signal of the negative signal half-wave rectification circuit 7 are compared and amplified by the discharge current control amplifier circuit 9 for correction. Based on the corrected signal, the primary current flowing through the charging signal transmission photovoltaic IC 12 is corrected and controlled via the current limiting resistor 10. In addition, the primary current flowing through the discharge transfer photovoltaic IC 13 is corrected and limited via the current limiting resistor 11 by the corrected signal from the discharge current control amplifier circuit 9. As a result, overshoot and chattering caused by the operation delay of the piezoelectric actuator 1 are prevented, and the piezoelectric actuator 1 is controlled with high speed and high accuracy.

【0026】以上述べたように、本実施例によると圧電
アクチュエータ1に充電電流を流す充電用FET14を
駆動するための電源(パワーソース)は、充電信号伝達
フォトボルIC12の2次側で発生することができるた
め、圧電アクチュエータ1のような容量性負荷のものを
制御する場合には大変有効である。また、充電信号伝達
フォトボルIC12の2次側電圧は、微小しか電流が流
せないためFETのようにゲートのインピーダンスが高
く、FETを駆動するための電流をあまり必要としない
デバイスとの組み合わせも大変有効である。これによ
り、フローティング電源及びリニア制御ICが不要とな
り、小型で安価な圧電アクチュエータ用駆動装置の構成
が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the power source (power source) for driving the charging FET 14 for supplying the charging current to the piezoelectric actuator 1 is generated on the secondary side of the charging signal transmission photovoltaic IC 12. This is very effective when controlling a capacitive load such as the piezoelectric actuator 1. In addition, the secondary voltage of the charging signal transmission photovoltaic IC 12 has a high gate impedance such as an FET because only a small amount of current can flow, and it is also very effective to use a device that does not require much current to drive the FET. It is. As a result, a floating power supply and a linear control IC are not required, and a small and inexpensive piezoelectric actuator driving device can be configured.

【0027】本実施例における差動増幅回路5、正信号
半波整流回路6、負信号半波整流回路7、充電電流制御
用増幅回路8、放電電流制御用増幅回路9、及び充放電
電流検出回路16の回路構成は、図1に示したものに限
定されるものではなく、一般的に知られている回路構成
の一例にすぎない。従って、これらの機能を満足する回
路構成であれば良い。また、本実施例に適合可能なフォ
トボルICの具体的商品名としては、東芝社製赤外LE
D+フォトダイオードアレイTLP591Aなどであ
る。
The differential amplifier circuit 5, the positive signal half-wave rectifier circuit 6, the negative signal half-wave rectifier circuit 7, the charge current control amplifier circuit 8, the discharge current control amplifier circuit 9, and the charge / discharge current detection in this embodiment. The circuit configuration of the circuit 16 is not limited to that shown in FIG. 1, but is merely an example of a generally known circuit configuration. Therefore, any circuit configuration that satisfies these functions may be used. A specific product name of a photovoltaic IC applicable to the present embodiment is an infrared LE manufactured by Toshiba Corporation.
D + photodiode array TLP591A or the like.

【0028】本発明は、上記実施例 に限定されるもの
ではなく、例えば、油圧システムに圧電アクチュエータ
を応用する場合(圧電アクチュエータの伸縮により油圧
の増減を行う場合)には、位置センサ4の代わりに油圧
センサを用いても良い。また圧電アクチュエータを注入
電荷量に応じて制御する場合には、位置センサ4の代わ
りに電荷検出センサを用いても良い。例えば、図1の破
線で示した積分回路のように、充放電電流検出回路16
から充電電流値(正電圧)や放電電流値(負電圧)が出
力され、それらの値を積分回路で積分して、位置積分4
の代わりに電荷検出センサとして用いることによって可
能となる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, when a piezoelectric actuator is applied to a hydraulic system (when the hydraulic pressure is increased or decreased by expansion and contraction of the piezoelectric actuator), the position sensor 4 may be replaced. Alternatively, a hydraulic pressure sensor may be used. When the piezoelectric actuator is controlled according to the amount of charge injected, a charge detection sensor may be used instead of the position sensor 4. For example, like the integration circuit shown by the broken line in FIG.
Outputs a charge current value (positive voltage) and a discharge current value (negative voltage), and integrates these values by an integration circuit to obtain a position integration 4
This is made possible by using it as a charge detection sensor instead of

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の圧電アクチュエータ用駆動装置
は上記した構成を有し、部品点数が少なく、小型で安価
であるという優れた効果がある。
The driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention has the above-mentioned structure, and has excellent effects of a small number of parts, small size and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の電気的構成を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の電気的構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a conventional example.

【図3】充放電時の電流と信号の関係を示すタイムチャ
ートである。
FIG. 3 is a time chart showing a relationship between a current and a signal during charging and discharging.

【図4】圧電アクチュエータの印加電圧と変位量との関
係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph illustrating a relationship between an applied voltage and a displacement amount of a piezoelectric actuator.

【図5】圧電アクチュエータの注入電荷量と変位量との
関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of charge injected and the amount of displacement of a piezoelectric actuator.

【図6】従来例の電気的構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a conventional example.

【図7】従来の圧電アクチュエータ用制御装置における
タイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart in a conventional control device for a piezoelectric actuator.

【図8】圧電アクチュエータの構造を示す分解斜視図で
ある。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the structure of the piezoelectric actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...圧電アクチュエータ、 2...高圧電源、 3...
制御回路、 4...位置センサ、 5...差動増幅回
路、 6...正信号半波整流回路、 7...負信号半波整
流回路、 8...充電電流制御用増幅回路、 9...放電
電流制御用増幅回路、 12...充電信号伝達用光電集
積回路(フォトボルIC)、 13...放電信号伝達用
光電集積回路(フォトボルIC)、 14...充電用電
界効果トランジスタ(FET)、 15...放電用電界
効果トランジスタ(FET)、 16...充放電電流検
出回路。
1. Piezoelectric actuator 2. High voltage power supply 3.
Control circuit, 4 .. Position sensor, 5 ... Differential amplifier circuit, 6 ... Positive signal half-wave rectifier circuit, 7 ... Negative signal half-wave rectifier circuit, 8 ... Charge current control amplifier circuit, 9 ... Discharge Amplifying circuit for current control, 12 ... photoelectric integrated circuit (photovoltaic IC) for transmitting charging signal, 13. Photoelectric integrated circuit (photovoltaic IC) for transmitting discharge signal, 14. Field effect transistor (FET) for charging, 15 ... Field effect transistor (FET) for discharging, 16 ... Charge / discharge current detection circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−111266(JP,A) 特開 平1−99270(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 G05D 3/00 H01L 41/09 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-111266 (JP, A) JP-A-1-99270 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 2/00 G05D 3/00 H01L 41/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電アクチュエータの目標位置に応じた
位置指令信号を出力する制御回路と、 圧電アクチュエータの伸縮に伴う現実の位置を検出して
位置信号を出力する位置センサと、 前記制御回路からの位置指令信号と前記位置センサから
の位置信号を比較増幅して正または負の信号を出力する
差動増幅手段と、 前記差動増幅手段の正の信号を充電電流制御用増幅手段
に伝達する正信号半波整流手段および負の信号を放電電
流制御用増幅手段に伝達する負信号半波整流手段と、 現実に圧電アクチュエータに流れた電流を検出して信号
を出力する充放電電流検出手段と、 前記充放電電流検出手段からの検出信号と前記正信号半
波整流手段の正の信号を比較増幅する充電電流制御用増
幅手段、および前記充放電電流検出手段からの検出信号
と前記負信号半波整流手段の負の信号を比較増幅する放
電電流制御用増幅手段と、 プラス電圧を発生する高圧電源と、 前記高圧電源の電圧を圧電アクチュエータに充電するた
めの充電用スイッチング手段および圧電アクチュエータ
の電圧を放電するための放電用スイッチング手段と、 前記充電電流制御用増幅手段からの充電信号を絶縁され
た前記充電用スイッチング手段に伝達し該充電用スイッ
チング手段を作動させるための充電信号伝達光電集積回
路、および前記放電電流制御用増幅手段からの放電信号
を絶縁された放電用スイッチング手段に伝達し該放電用
スイッチング手段を作動させるための放電信号伝達光電
集積回路と、を具備し、 前記充電信号伝達光電集積回路は、前記充電信号が流れ
て発光する発光ダイオードを1次側に、この1次側の発
光ダイオードから放射される光によって起電圧を発生す
るアレイ状に接続された複数のフォトダイオードを2次
側に有する構成のものであって、この2次側の起電圧に
よって前記充電用スイッチング手段を駆動するようにな
っており、 前記放電信号伝達光電集積回路は、前記放電信号が流れ
て発光する発光ダイオードを1次側に、この1次側の発
光ダイオードから放射される光によって起電圧を発生す
るアレイ状に接続された複数のフォトダイオードを2次
側に有する構成のものであって、この2次側の起電圧に
よって前記放電用スイッチング手段を駆動するようにな
っている ことを特徴とする圧電アクチュエータ用駆動装
置。
A control circuit for outputting a position command signal corresponding to a target position of the piezoelectric actuator; a position sensor for detecting a real position accompanying expansion and contraction of the piezoelectric actuator and outputting a position signal; A differential amplifier for comparing and amplifying a position command signal and a position signal from the position sensor to output a positive or negative signal; and a positive amplifier for transmitting a positive signal of the differential amplifier to a charging current control amplifier. Signal half-wave rectification means and negative signal half-wave rectification means for transmitting a negative signal to the discharge current control amplification means; charge / discharge current detection means for detecting a current actually flowing to the piezoelectric actuator and outputting a signal; A charge current control amplifier for comparing and amplifying a detection signal from the charge / discharge current detector and a positive signal of the positive signal half-wave rectifier, and a detection signal from the charge / discharge current detector. A discharge current control amplifying means for comparing and amplifying a negative signal of the negative signal half-wave rectifying means; a high voltage power supply for generating a positive voltage; a charging switching means for charging a voltage of the high voltage power supply to the piezoelectric actuator; A discharging switching means for discharging the voltage of the piezoelectric actuator; and a charging signal for transmitting a charging signal from the charging current control amplifying means to the insulated charging switching means and operating the charging switching means. A transmission photoelectric integrated circuit, and a discharge signal transmission photoelectric integrated circuit for transmitting a discharge signal from the discharge current control amplifying means to the insulated discharge switching means and operating the discharge switching means , The charging signal transmission photoelectric integrated circuit is configured to receive the charging signal.
A light emitting diode that emits light to the primary side
Generating electromotive voltage by light emitted from photodiode
Multiple photodiodes connected in an array
Side, and the secondary side electromotive voltage
Therefore, the charging switching means is driven.
And the discharge signal transmitting photoelectric integrated circuit receives the discharge signal.
A light emitting diode that emits light to the primary side
Generating electromotive voltage by light emitted from photodiode
Multiple photodiodes connected in an array
Side, and the secondary side electromotive voltage
Therefore, the discharge switching means is driven.
A driving device for a piezoelectric actuator.
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