JP4265493B2 - Drive device for piezoelectric actuator, electronic device - Google Patents

Drive device for piezoelectric actuator, electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP4265493B2
JP4265493B2 JP2004196741A JP2004196741A JP4265493B2 JP 4265493 B2 JP4265493 B2 JP 4265493B2 JP 2004196741 A JP2004196741 A JP 2004196741A JP 2004196741 A JP2004196741 A JP 2004196741A JP 4265493 B2 JP4265493 B2 JP 4265493B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
signal
voltage
drive
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004196741A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006020445A (en
Inventor
淳 松▲崎▼
孝 川口
玲子 長濱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2004196741A priority Critical patent/JP4265493B2/en
Priority to CN200510082251.XA priority patent/CN1722599A/en
Priority to US11/171,183 priority patent/US7247970B2/en
Priority to DE602005008515T priority patent/DE602005008515D1/en
Priority to EP05014452A priority patent/EP1612922B1/en
Publication of JP2006020445A publication Critical patent/JP2006020445A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4265493B2 publication Critical patent/JP4265493B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、圧電アクチュエータの駆動装置、電子機器に関する。 The present invention drives the pressure electrostatic actuator relates to an electronic equipment.

圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れている。このため、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発されている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ、電子時計、携帯機器等の各種電子機器の分野に応用されている。   The piezoelectric element is excellent in conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy and responsiveness. For this reason, in recent years, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed. This piezoelectric actuator is applied to the fields of various electronic devices such as a piezoelectric buzzer, an ink jet head of a printer, an ultrasonic motor, an electronic timepiece, and a portable device.

ところで、圧電アクチュエータは、周囲の温度や負荷等の影響で共振周波数が変動するため、圧電アクチュエータを駆動可能な駆動信号の周波数も、周囲温度や負荷等に応じて変動する。
そのため、変動する駆動信号の周波数範囲を含む広い範囲で駆動信号の周波数をスイープ(変化)させ、確実にモータを駆動させる方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Incidentally, since the resonance frequency of the piezoelectric actuator varies due to the influence of ambient temperature, load, and the like, the frequency of the drive signal that can drive the piezoelectric actuator also varies according to the ambient temperature, load, and the like.
Therefore, a method is known in which the frequency of the drive signal is swept (changed) in a wide range including the frequency range of the drive signal that fluctuates, and the motor is driven reliably (see, for example, Patent Document 1).

すなわち、特許文献1では、電圧制御発振器に三角波またはのこぎり波のスイープ電圧を出力し、電圧制御発振器の発振周波数をfLからfHまでの範囲で常時変化させ、圧電振動子を駆動可能な周波数を必ず与えることができるようにして、圧電振動子(圧電アクチュエータ)の確実な駆動を可能としている。 That is, in Patent Document 1, a triangular wave or a sawtooth wave sweep voltage is output to a voltage controlled oscillator, and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is constantly changed in the range from f L to f H to drive the piezoelectric vibrator. Therefore, it is possible to reliably drive the piezoelectric vibrator (piezoelectric actuator).

特公平5−16272号公報Japanese Patent Publication No. 5-16272

ところで、特許文献1のように、発振周波数をスイープさせた場合、実際に、圧電振動子を駆動できる周波数領域は、前記周波数fLからfHの範囲の内の一部であり、かつ、この駆動周波数領域は周囲温度や負荷の変動等によって変化する。このため、圧電振動子が駆動していない周波数領域においても、電圧制御発振器からの駆動信号出力は継続するため、不要な消費電流が発生する。
また、周囲温度や負荷の変動等により、圧電振動子を駆動できる周波数領域が変動するため、発振周波数をfLからfHまでスイープさせる間、実際に圧電振動子が駆動される区間(時間)も変動する。このため、圧電振動子で被駆動体を回転あるいは移動している場合、被駆動体の単位時間あたりの駆動量、つまり駆動速度にバラツキが生じ、駆動効率を向上することもできない。
By the way, as in Patent Document 1, when the oscillation frequency is swept, the frequency region in which the piezoelectric vibrator can actually be driven is a part of the frequency f L to f H , and this The drive frequency region changes depending on the ambient temperature and load fluctuations. For this reason, since the drive signal output from the voltage controlled oscillator continues even in the frequency region where the piezoelectric vibrator is not driven, unnecessary current consumption occurs.
In addition, since the frequency region in which the piezoelectric vibrator can be driven fluctuates due to changes in ambient temperature, load, etc., the period (time) in which the piezoelectric vibrator is actually driven while the oscillation frequency is swept from f L to f H Also fluctuate. For this reason, when the driven body is rotated or moved by the piezoelectric vibrator, the driving amount per unit time of the driven body, that is, the driving speed varies, and the driving efficiency cannot be improved.

本発明の目的は、圧電アクチュエータを確実に駆動でき、かつ、消費電力を低減でき、圧電アクチュエータで駆動される被駆動体の駆動速度のバラツキを低減できる圧電アクチュエータの駆動装置、この圧電アクチュエータを備えた電子機器を提供することにある。 An object of the present invention can reliably drive the piezoelectric actuator, and power consumption can be reduced, the drive of the pressure electrostatic actuator that can reduce variations of the drive speed of the driven body driven by the piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator the invention is to provide an electronic equipment having.

本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置であって、前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数制御手段を備え、前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を検出するための振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、この定電圧回路で出力される振幅検出用基準電圧と前記検出信号の振幅とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路と、前記比較結果信号に基づいて出力電圧の変化速度を調整する電圧調整回路と、電圧調整回路から出力される電圧によって出力信号の周波数を可変可能な可変周波数発振器とを備えて構成され、前記電圧調整回路は、周波数の異なる複数のクロック信号を出力可能なクロック回路と、アップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて出力電圧の電圧値を設定するデジタル/アナログ変換器と、前記クロック信号に基づいて前記アップダウンカウンタのカウンタ値を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記アップダウンカウンタの増減パターンを制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて使用するクロック信号を切り替えてアップダウンカウンタの計数速度を制御することを特徴とするものである。 The piezoelectric actuator driving apparatus according to the present invention includes a vibrating body that vibrates when a driving signal having a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element, and a contact portion that is provided on the vibrating body and is in contact with a drive target. A piezoelectric actuator driving device for supplying a driving signal to the piezoelectric element in the piezoelectric actuator, wherein the frequency of the driving signal supplied to the piezoelectric element is swept within a predetermined range, and a detection signal indicating a vibration state of the vibrating body is generated. Frequency control means for detecting and controlling the sweep speed of the frequency of the drive signal based on the detection signal, and the frequency control means outputs an amplitude detection reference voltage for detecting the amplitude of the detection signal. Compare the constant voltage circuit, the amplitude detection reference voltage output from the constant voltage circuit with the amplitude of the detection signal, and output a comparison result signal. An amplitude detection circuit, a voltage adjustment circuit that adjusts the change speed of the output voltage based on the comparison result signal, and a variable frequency oscillator that can vary the frequency of the output signal according to the voltage output from the voltage adjustment circuit The voltage adjustment circuit includes a clock circuit capable of outputting a plurality of clock signals having different frequencies, an up / down counter, and a digital / analog conversion for setting a voltage value of an output voltage based on a counter value of the up / down counter And a control circuit for controlling a counter value of the up / down counter based on the clock signal, the control circuit controlling an increase / decrease pattern of the up / down counter and used based on the comparison result signal characterized in that switching the clock signal for controlling the count rate of the up-down counter It is intended to.

このような本発明では、駆動信号の周波数を所定範囲で変化(スイープ)させているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子であれば確実に駆動することができる。
また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置の構成も簡易化できる。
さらに、振動体の振動状態を表す検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御しているので、駆動対象が非駆動状態時には前記駆動信号の周波数のスイープ速度を高速にし、駆動状態時には低速にすることができる。これにより、駆動対象を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くでき、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を向上できる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、所定時間(例えば1分間)における駆動時間のばらつきを低減でき、振動体で駆動される駆動対象の駆動速度の偏り(ばらつき)も低減でき、高速駆動も実現できる。
また、本発明では、定電圧回路から出力される振幅検出用基準電圧と、検出信号の振幅(電圧)とを比較することで、駆動対象が駆動状態または非駆動状態であるかを検出でき、比較結果信号として出力できる。そして、比較結果信号に基づいて、電圧調整回路から出力される電圧値を制御することで駆動信号の周波数を設定でき、かつ電圧調整回路から出力される電圧の変化速度を制御することで駆動信号の周波数スイープ速度を設定できるので、駆動信号の周波数および周波数スイープ速度の調整を容易にかつ高精度に行うことができる。
さらに、制御回路によって、アップダウンカウンタのカウンタ値を制御すれば、駆動信号の周波数を制御できるので、様々な増減パターンを容易に制御できる。例えば、駆動信号の周波数を設定された最大値から最小値に減少させ、最小値に達した際には再度最大値に戻して最小値への減少を繰り返すダウンパターンを行う場合には、前記アップダウンカウンタの初期値を最大値とし、カウンタのダウン入力に信号を入力してカウンタ値を減少させ、カウンタが最小値になったらカウンタを初期値にリセットするだけでよく、簡単な構成で制御できる。また、駆動信号の周波数スイープ速度は、カウンタ値の変化速度に比例するため、制御回路において、カウンタに入力する信号の周波数をクロック回路から出力されるクロック信号の周波数を切り替えるだけで容易に実現できる。
In the present invention, since the frequency of the drive signal is changed (swept) within a predetermined range, any piezoelectric element that is driven within this frequency range can be reliably driven.
In addition, since the drive signal is constantly swept within a predetermined frequency range, even if the drive frequency of the piezoelectric element varies due to ambient temperature, disturbance, load fluctuation, etc., it is possible to cope with the variation without adjustment. For this reason, it is not necessary to provide the drive device with a detection circuit for detecting ambient temperature, disturbance, load variation, etc., and an adjustment circuit for adjusting the frequency of the drive signal based on the detection data, and the configuration of the drive device is simple Can be
Further, since the sweep speed of the frequency of the drive signal is controlled based on the detection signal representing the vibration state of the vibrating body, when the drive target is in the non-drive state, the sweep speed of the frequency of the drive signal is increased and the drive state Sometimes it can be slow. Accordingly, it is possible to shorten a useless drive signal output time during which the drive target cannot be driven, reduce useless current consumption, and improve efficiency. In addition, since the time of the non-driving state can be shortened, variation in driving time in a predetermined time (for example, 1 minute) can be reduced even if the load or the like fluctuates, and the driving speed bias of the driving target driven by the vibrating body (Variation) can be reduced, and high-speed driving can also be realized.
Further, in the present invention, by comparing the amplitude detection reference voltage output from the constant voltage circuit and the amplitude (voltage) of the detection signal, it is possible to detect whether the driving target is in a driving state or a non-driving state, It can be output as a comparison result signal. Based on the comparison result signal, the frequency of the drive signal can be set by controlling the voltage value output from the voltage adjustment circuit, and the drive signal can be controlled by controlling the change rate of the voltage output from the voltage adjustment circuit. Since the frequency sweep speed can be set, the frequency of the drive signal and the frequency sweep speed can be adjusted easily and with high accuracy.
Furthermore, if the counter value of the up / down counter is controlled by the control circuit, the frequency of the drive signal can be controlled, so that various increase / decrease patterns can be easily controlled. For example, in the case of performing a down pattern in which the frequency of the drive signal is decreased from the set maximum value to the minimum value, and when the minimum value is reached, the value is returned to the maximum value again and repeatedly decreased to the minimum value. The initial value of the down counter is set to the maximum value, a signal is input to the down input of the counter, the counter value is decreased, and when the counter reaches the minimum value, the counter only needs to be reset to the initial value, and can be controlled with a simple configuration. . Further, since the frequency sweep speed of the drive signal is proportional to the change speed of the counter value, the frequency of the signal input to the counter can be easily realized by simply switching the frequency of the clock signal output from the clock circuit in the control circuit. .

ここで、前記周波数制御手段は、前記検出信号に基づいて前記振動体が振動して駆動対象が駆動している駆動状態または駆動対象が駆動していない非駆動状態を検出し、前記駆動対象が駆動状態である場合には、前記駆動信号の周波数のスイープ速度を、前記駆動対象が非駆動状態である場合の速度に比べて、低速に設定することが好ましい。
また、前記周波数制御手段は、前記検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較し、前記振幅が振幅検出用基準電圧未満の場合には、前記駆動対象が非駆動状態であると判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を第1設定速度に設定し、前記振幅が振幅検出用基準電圧以上の場合には、前記駆動対象が駆動している状態と判断して前記駆動信号の周波数のスイープ速度を前記第1設定速度よりも低速な第2設定速度に設定することが好ましい。
この際、前記第1設定速度は第2設定速度の10〜200倍であることが好ましい。
これらの発明によれば、前記請求項2〜4に記載の圧電アクチュエータの駆動方法と同じ作用効果を得ることができる。
Here, the frequency control means detects a driving state in which the vibration target vibrates and the driving target is driven or a non-driving state in which the driving target is not driven based on the detection signal, and the driving target is When in the drive state, it is preferable to set the sweep speed of the frequency of the drive signal to be lower than the speed when the drive target is in the non-drive state.
Further, the frequency control means compares the amplitude of the detection signal with an amplitude detection reference voltage, and determines that the drive target is in a non-drive state when the amplitude is less than the amplitude detection reference voltage. When the sweep speed of the frequency of the drive signal is set to the first set speed and the amplitude is equal to or larger than the reference voltage for amplitude detection, it is determined that the drive target is driven and the frequency of the drive signal is It is preferable to set the sweep speed to a second set speed that is lower than the first set speed.
At this time, the first set speed is preferably 10 to 200 times the second set speed.
According to these inventions, the same operational effects as those of the piezoelectric actuator driving method according to the second to fourth aspects can be obtained.

本発明の圧電アクチュエータの駆動装置においては、前記周波数制御手段は、駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を行う周波数増減制御手段と、駆動信号の周波数の増加又は減少のスイープ速度を制御する周波数増減速度制御手段とを備え、前記周波数増減制御手段は、予め設定された周波数範囲で前記駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を実施し、前記周波数増減速度制御手段は、前記検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することが好ましい。   In the piezoelectric actuator driving apparatus according to the present invention, the frequency control means includes a frequency increase / decrease control means for increasing or decreasing the frequency of the drive signal, and a frequency for controlling a sweep speed for increasing or decreasing the frequency of the drive signal. An increase / decrease speed control means, wherein the frequency increase / decrease control means performs control to increase or decrease the frequency of the drive signal within a preset frequency range, and the frequency increase / decrease speed control means is based on the detection signal. It is preferable to control the sweep speed of the frequency of the drive signal.

この構成の発明では、周波数増減制御手段によって、駆動信号の周波数の増減パターンが設定され、周波数増減速度制御手段によって、駆動信号の周波数のスイープ速度が設定される。このため、増減パターンとスイープ速度とを独立して設定できるので、制御が容易になるとともに、様々なパターンおよび速度変化を組み合わせて設定でき、各種の圧電アクチュエータに最適な制御を容易に実現できる。   In the invention of this configuration, the frequency increase / decrease control means sets the frequency increase / decrease pattern of the drive signal, and the frequency increase / decrease speed control means sets the frequency sweep speed of the drive signal. For this reason, since the increase / decrease pattern and the sweep speed can be set independently, control is facilitated and various patterns and speed changes can be set in combination, and optimal control for various piezoelectric actuators can be easily realized.

本発明の電子機器は、所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部を有する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータの駆動装置とを備えることを特徴とする。
この構成の発明では、消費電力が少なく、駆動速度のバラツキが小さくて安定した駆動を実現できる圧電アクチュエータを備えているので、特に腕時計などの小型で携帯に適した電子機器を提供することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes a vibrating body that vibrates when a drive signal having a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element, a piezoelectric actuator that is provided on the vibrating body and has a contact portion that is in contact with a driving target, And a drive device for the piezoelectric actuator.
The invention with this configuration includes a piezoelectric actuator that consumes less power, has a small variation in driving speed, and can realize stable driving. Therefore, it is possible to provide a particularly small and portable electronic device such as a wristwatch. .

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、電子機器の実施形態として、圧電アクチュエータによって駆動される日付表示機構を備えた電子時計を例示する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, as an embodiment of an electronic apparatus, an electronic timepiece having a date display mechanism driven by a piezoelectric actuator is illustrated.

[1.全体構成]
図1は、本実施形態にかかる電子時計1の日付表示機構90を示す平面図である。この図1において、日付表示機構90の主要部は、圧電アクチュエータ91と、この圧電アクチュエータ91によって回転駆動される駆動対象(被駆動体)としてのロータ92と、ロータ92の回転を減速しつつ伝達する減速輪列と、減速輪列を介して伝達される駆動力により回転する日車93とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車94と日回し車95とを備えている。これらの圧電アクチュエータ91、ロータ92、日回し中間車94、および日回し車95は、底板9Aに支持されている。
[1. overall structure]
FIG. 1 is a plan view showing a date display mechanism 90 of the electronic timepiece 1 according to the present embodiment. In FIG. 1, the main part of the date display mechanism 90 is a piezoelectric actuator 91, a rotor 92 as a driving target (driven body) that is rotationally driven by the piezoelectric actuator 91, and transmission while reducing the rotation of the rotor 92. And a date wheel 93 that is rotated by a driving force transmitted through the speed reduction wheel train. The speed reduction wheel train includes a date turning intermediate wheel 94 and a date turning wheel 95. The piezoelectric actuator 91, the rotor 92, the date driving intermediate wheel 94, and the date driving wheel 95 are supported by the bottom plate 9A.

日付表示機構90の上方には、円盤状の文字板(図示せず)が設けられており、この文字板の外周部の一部には日付を表示するための窓部が設けられ、窓部から日車93の日付を覗けるようになっている。また、底板9Aの下方(裏側)には、ステッピングモータに接続されて指針を駆動する運針輪列(図示せず)や、電源としての二次電池9B等が設けられている。二次電池9Bは、ステッピングモータや圧電アクチュエータ91、印加装置(図示せず)の各回路に電力を供給する。なお、二次電池9Bに、ソーラ(太陽光)発電や回転錘の回転を利用した発電を行う発電機が接続され、この発電機によって発電した電力が二次電池9Bに充電される構造であってもよい。また、電源は、発電機で充電される二次電池9Bに限らず、一般的な一次電池(例えば、リチウムイオン電池)でもよい。   A disk-shaped dial (not shown) is provided above the date display mechanism 90, and a window for displaying the date is provided on a part of the outer periphery of the dial. You can see the date of the date wheel 93. Further, below the bottom plate 9A (on the back side), a moving wheel train (not shown) connected to a stepping motor to drive a pointer, a secondary battery 9B as a power source, and the like are provided. The secondary battery 9B supplies power to each circuit of the stepping motor, the piezoelectric actuator 91, and the application device (not shown). The secondary battery 9B is connected to a generator that generates power using solar (solar) power generation or rotation of a rotating weight, and the power generated by the generator is charged to the secondary battery 9B. May be. The power source is not limited to the secondary battery 9B charged by the generator, but may be a general primary battery (for example, a lithium ion battery).

日回し中間車94は、大径部941と小径部942とから構成されている。小径部942は、大径部941よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部943が形成されている。この小径部942は、大径部941に対し、同心をなすように固着されている。大径部941には、ロータ92の上部の歯車921が噛合している。したがって、大径部941と小径部942とからなる日回し中間車94は、ロータ92の回転に連動して回転する。
日回し中間車94の側方の底板9Aには、板バネ944が設けられており、この板バネ944の基端部が底板9Aに固定され、先端部が略V字状に折り曲げられて形成されている。板バネ944の先端部は、日回し中間車94の切欠部943に出入可能に設けられている。板バネ944に近接した位置には、接触子945が配置されており、この接触子945は、日回し中間車94が回転し、板バネ944の先端部が切欠部943に入り込んだときに、板バネ944と接触するようになっている。そして、板バネ944には、所定の電圧が印加されており、接触子945に接触すると、その電圧が接触子945にも印加される。従って、接触子945の電圧を検出することによって、日送り状態を検出でき、日車93の1日分の回転量が検出できる。
なお、日車93の回転量は、板バネ944や接触子945を用いたものに限らず、ロータ92や日回し中間車94の回転状態を検出して所定のパルス信号を出力するものなどが利用でき、具体的には、公知のフォトリフレクタ、フォトインタラプタ、MRセンサ等の各種の回転エンコーダ等が利用できる。
The intermediate date wheel 94 is composed of a large diameter portion 941 and a small diameter portion 942. The small diameter portion 942 is a cylindrical shape having a slightly smaller diameter than the large diameter portion 941, and a substantially square notch portion 943 is formed on the outer peripheral surface thereof. The small diameter portion 942 is fixed to the large diameter portion 941 so as to be concentric. The large diameter portion 941 is engaged with a gear 921 at the top of the rotor 92. Therefore, the date driving intermediate wheel 94 composed of the large diameter portion 941 and the small diameter portion 942 rotates in conjunction with the rotation of the rotor 92.
A leaf spring 944 is provided on the bottom plate 9A on the side of the date driving intermediate wheel 94. A base end portion of the leaf spring 944 is fixed to the bottom plate 9A, and a distal end portion is bent into a substantially V shape. Has been. The front end of the leaf spring 944 is provided so as to be able to enter and leave the notch 943 of the intermediate date wheel 94. A contact 945 is disposed in the vicinity of the leaf spring 944, and the contact 945 is rotated when the intermediate date wheel 94 rotates and the tip of the leaf spring 944 enters the notch 943. It comes in contact with the leaf spring 944. A predetermined voltage is applied to the leaf spring 944, and when the contact is made with the contact 945, the voltage is also applied to the contact 945. Therefore, by detecting the voltage of the contact 945, the date feeding state can be detected, and the amount of rotation of the date wheel 93 for one day can be detected.
The amount of rotation of the date wheel 93 is not limited to that using the leaf spring 944 or the contact 945, and the rotation amount of the rotor 92 or the date turning intermediate wheel 94 is detected and a predetermined pulse signal is output. Specifically, various rotary encoders such as known photo reflectors, photo interrupters, and MR sensors can be used.

日車93は、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車931が形成されている。日回し車95は、五歯の歯車を有しており、日車93の内歯車931に噛合している。また、日回し車95の中心には、シャフト951が設けられており、このシャフト951は、底板9Aに形成された貫通孔9Cに遊挿されている。貫通孔9Cは、日車93の周回方向に沿って長く形成されている。そして、日回し車95およびシャフト951は、底板9Aに固定された板バネ952によって図1の右上方向に付勢されている。この板バネ952の付勢作用によって日車93の揺動も防止される。   The date wheel 93 has a ring shape, and an internal gear 931 is formed on the inner peripheral surface thereof. The date indicator driving wheel 95 has a five-tooth gear and meshes with an internal gear 931 of the date dial 93. A shaft 951 is provided at the center of the date driving wheel 95, and the shaft 951 is loosely inserted into a through hole 9C formed in the bottom plate 9A. The through hole 9 </ b> C is formed long along the circumferential direction of the date dial 93. The date indicator driving wheel 95 and the shaft 951 are urged in the upper right direction in FIG. 1 by a leaf spring 952 fixed to the bottom plate 9A. The bias of the leaf spring 952 prevents the date wheel 93 from swinging.

図2には、圧電アクチュエータ91およびロータ92の拡大図が示されている。この図2に示されるように、圧電アクチュエータ91は、略矩形板状の補強板911と、補強板911の両面に接着された圧電素子912とを備えている。
補強板911の長手方向略中央には、両側に突出する腕部913が形成されており、これらの腕部913の一方がビスなどによって底板9Aに固定されている。なお、他方の腕部913は、底板9Aには固定されず、フリーの状態となっており、圧電アクチュエータ91が振動する場合に振動のバランスをとる錘となっている。
補強板911の対角線上両端には、補強板911の長手方向に沿って突出する略半円形の凸部914がそれぞれ形成されている。これらの凸部914のうち一方は、ロータ92の側面に当接されている。
FIG. 2 shows an enlarged view of the piezoelectric actuator 91 and the rotor 92. As shown in FIG. 2, the piezoelectric actuator 91 includes a substantially rectangular plate-shaped reinforcing plate 911 and piezoelectric elements 912 bonded to both surfaces of the reinforcing plate 911.
Arm portions 913 projecting on both sides are formed at substantially the center in the longitudinal direction of the reinforcing plate 911, and one of these arm portions 913 is fixed to the bottom plate 9A with screws or the like. The other arm portion 913 is not fixed to the bottom plate 9A, is in a free state, and serves as a weight that balances vibration when the piezoelectric actuator 91 vibrates.
At both diagonal ends of the reinforcing plate 911, substantially semicircular convex portions 914 that protrude along the longitudinal direction of the reinforcing plate 911 are formed. One of the convex portions 914 is in contact with the side surface of the rotor 92.

圧電素子912は、略矩形板状に形成され、補強板911両面の略矩形状部分に接着されている。圧電素子912の両面には、めっき層によって電極が形成されている。圧電素子912の表面には、溝でめっき層が絶縁されることにより略矩形状の検出電極912Bが形成されている。この検出電極912Bは、圧電素子912の長手方向中央よりもロータ92側で、かつ、圧電素子912の短手方向中央よりも凸部914側に形成されている。検出電極912B以外の部分は駆動電極912Aとなっている。ここで、検出電極912Bの面積は、駆動電極912Aの面積の30分の1以上7分の1以下に設定されており、より望ましくは15分の1以上10分の1以下に設定されている。   The piezoelectric element 912 is formed in a substantially rectangular plate shape, and is bonded to substantially rectangular portions on both surfaces of the reinforcing plate 911. Electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric element 912 by plating layers. A substantially rectangular detection electrode 912 </ b> B is formed on the surface of the piezoelectric element 912 by insulating the plating layer with a groove. The detection electrode 912B is formed on the rotor 92 side with respect to the longitudinal center of the piezoelectric element 912 and on the convex portion 914 side with respect to the lateral center of the piezoelectric element 912. A portion other than the detection electrode 912B is a drive electrode 912A. Here, the area of the detection electrode 912B is set to 1/30 to 1/7 of the area of the drive electrode 912A, and more preferably set to 1/15 to 1/10. .

このような圧電アクチュエータ91の駆動電極912Aに所定周波数の電圧を印加すると、圧電素子912が長手方向に沿って伸縮する縦一次振動モードの振動を励振する。このとき、圧電アクチュエータ91の対角線上両端には凸部914が設けられているので、圧電アクチュエータ91は全体として長手方向中心線に対して重量がアンバランスとなる。このアンバランスにより、圧電アクチュエータ91は長手方向に略直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードの振動を励振する。したがって、圧電アクチュエータ91は、これらの縦一次振動モードおよび屈曲二次振動モードを組み合わせた振動を励振し、凸部914は、略楕円軌道を描いて振動する。このとき、圧電アクチュエータ91が片側の腕部913のみで固定されていること、および凸部914が対角線上端部に設けられてロータ92からの反力を受けることなどにより、縦一次振動モードの振動の節と、屈曲二次振動モードの振動の節とは、圧電素子912の中央からずれた位置となる。つまり、検出電極912Bは、圧電アクチュエータ91において、縦一次振動モードの振動の節を含み、かつ屈曲二次振動モードの振動の節を含んだ位置に形成されている。従って、本実施形態では、補強板911、圧電素子912により振動体が構成され、凸部914により当接部が構成されている。   When a voltage having a predetermined frequency is applied to the drive electrode 912A of the piezoelectric actuator 91 as described above, the piezoelectric element 912 excites vibration in the longitudinal primary vibration mode that expands and contracts along the longitudinal direction. At this time, since the convex portions 914 are provided at both diagonal ends of the piezoelectric actuator 91, the weight of the piezoelectric actuator 91 is unbalanced with respect to the center line in the longitudinal direction as a whole. Due to this imbalance, the piezoelectric actuator 91 excites vibrations in a bending secondary vibration mode that bends in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction. Therefore, the piezoelectric actuator 91 excites vibrations that combine these longitudinal primary vibration mode and bending secondary vibration mode, and the convex portion 914 vibrates in a substantially elliptical orbit. At this time, the piezoelectric actuator 91 is fixed only by the arm portion 913 on one side, and the convex portion 914 is provided at the upper end portion of the diagonal line and receives a reaction force from the rotor 92. And the vibration node in the bending secondary vibration mode are at positions shifted from the center of the piezoelectric element 912. That is, the detection electrode 912B is formed in the piezoelectric actuator 91 at a position including a vibration node in the longitudinal primary vibration mode and a vibration node in the bending secondary vibration mode. Accordingly, in the present embodiment, the vibrating body is configured by the reinforcing plate 911 and the piezoelectric element 912, and the contact portion is configured by the convex portion 914.

駆動電極912A、検出電極912B、および補強板911は、それぞれリード線などにより図示しない駆動装置(印加装置)に接続されている。駆動装置の具体的構成は後述する。
ロータ92には、板ばね922が取り付けられており、ロータ92が圧電アクチュエータ91側に付勢されている。これにより凸部914とロータ92側面との間に適切な摩擦力が発生し、圧電アクチュエータ91の駆動力の伝達効率が良好となる。
The drive electrode 912A, the detection electrode 912B, and the reinforcing plate 911 are each connected to a drive device (applying device) (not shown) by a lead wire or the like. A specific configuration of the driving device will be described later.
A leaf spring 922 is attached to the rotor 92, and the rotor 92 is biased toward the piezoelectric actuator 91 side. As a result, an appropriate frictional force is generated between the convex portion 914 and the side surface of the rotor 92, and the transmission efficiency of the driving force of the piezoelectric actuator 91 is improved.

このような時計1では、駆動装置が圧電アクチュエータ91への駆動信号を制御することにより、所定の周波数の駆動信号が印加されると、圧電アクチュエータ91は、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを組み合わせた振動を励振する。凸部914は、これらの振動モードを組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、その振動軌道の一部でロータ92を押圧することによりロータ92を回転駆動する。
ロータ92の回転運動は、日回し中間車94に伝達され、切欠部943に日回し車95の歯が係合すると、日回し中間車94によって日回し車95が回転し、日車93を回転させる。この回転により日車93が表示する日付が変更される。
In such a timepiece 1, when a drive signal of a predetermined frequency is applied by the drive device controlling the drive signal to the piezoelectric actuator 91, the piezoelectric actuator 91 is in the longitudinal primary vibration mode and the bending secondary vibration mode. Exciting vibration combined with. The convex portion 914 vibrates in a substantially elliptical orbit combining these vibration modes, and rotates the rotor 92 by pressing the rotor 92 with a part of the vibration orbit.
The rotational movement of the rotor 92 is transmitted to the date indicator driving intermediate wheel 94, and when the teeth of the date indicator driving wheel 95 are engaged with the notch 943, the date indicator driving wheel 95 is rotated by the date indicator driving intermediate wheel 94, and the date indicator 93 is rotated. Let By this rotation, the date displayed by the date wheel 93 is changed.

[2.圧電アクチュエータの駆動装置及び駆動方法]
次に、圧電アクチュエータ91の駆動装置50の構成を図3に基づいて説明する。
図3において、駆動装置50は、圧電アクチュエータ91の圧電素子912に対して駆動信号を出力する駆動回路55と、振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路52と、定電圧回路52から出力される振幅検出用基準電圧と圧電アクチュエータ91から出力される検出信号の振幅(電圧)とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路57と、振幅検出回路57からの比較結果信号に基づいて出力電圧を調整する電圧調整回路54と、この電圧調整回路54で出力された電圧に対応して駆動回路55に出力する信号の周波数を調整する可変周波数発振器(VCO)56と、を備えている。そして、駆動回路55は、可変周波数発振器56から入力される信号の周波数に応じた駆動信号を圧電素子912に対して出力している。
[2. Piezoelectric Actuator Driving Device and Driving Method]
Next, the configuration of the driving device 50 for the piezoelectric actuator 91 will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the drive device 50 is output from a drive circuit 55 that outputs a drive signal to the piezoelectric element 912 of the piezoelectric actuator 91, a constant voltage circuit 52 that outputs a reference voltage for amplitude detection, and a constant voltage circuit 52. The amplitude detection circuit 57 that compares the amplitude detection reference voltage and the amplitude (voltage) of the detection signal output from the piezoelectric actuator 91 and outputs a comparison result signal, and the comparison result signal from the amplitude detection circuit 57 A voltage adjustment circuit 54 that adjusts the output voltage, and a variable frequency oscillator (VCO) 56 that adjusts the frequency of the signal output to the drive circuit 55 corresponding to the voltage output from the voltage adjustment circuit 54 are provided. . The drive circuit 55 outputs a drive signal corresponding to the frequency of the signal input from the variable frequency oscillator 56 to the piezoelectric element 912.

ここで、本実施形態では、駆動回路55、可変周波数発振器56及び電圧調整回路54を備えて圧電アクチュエータ91に供給する駆動信号の周波数を制御する駆動制御部が構成される。そして、この駆動制御部と、定電圧回路52と、振幅検出回路57とを備えて周波数制御手段が構成される。
なお、振幅検出回路57は、検出信号の振幅が振幅検出用基準電圧以上である場合にはHレベルの比較結果信号を出力し、検出信号の振幅が振幅検出用基準電圧未満である場合にはLレベルの比較結果信号を出力するように設定されている。
また、圧電素子912から出力される検出信号は、圧電素子912の検出電極912Bから出力される信号が利用されている。
Here, in the present embodiment, a drive control unit that includes the drive circuit 55, the variable frequency oscillator 56, and the voltage adjustment circuit 54 and controls the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric actuator 91 is configured. The drive control unit, the constant voltage circuit 52, and the amplitude detection circuit 57 are included to constitute a frequency control means.
The amplitude detection circuit 57 outputs an H level comparison result signal when the amplitude of the detection signal is greater than or equal to the amplitude detection reference voltage, and when the amplitude of the detection signal is less than the amplitude detection reference voltage. An L level comparison result signal is set to be output.
In addition, as a detection signal output from the piezoelectric element 912, a signal output from the detection electrode 912B of the piezoelectric element 912 is used.

電圧調整回路54は、出力する電圧を所定範囲内で増減させるとともに、振幅検出回路57からの比較結果信号に基づいてその調整速度(変化速度)を切り換えるように構成されている。この電圧調整回路54の構成の一例を図4に示す。
電圧調整回路54は、可変周波数発振器56に出力する電圧を調整する電圧調整部541と、複数の周波数のクロック信号(基準信号)を出力可能な基準信号発振器としてのクロック回路542と、このクロック回路542で出力されるクロック信号に対応して電圧調整部541へ信号を出力する制御回路543とを備える。
The voltage adjustment circuit 54 is configured to increase or decrease the output voltage within a predetermined range, and to switch the adjustment speed (change speed) based on the comparison result signal from the amplitude detection circuit 57. An example of the configuration of the voltage adjustment circuit 54 is shown in FIG.
The voltage adjustment circuit 54 includes a voltage adjustment unit 541 that adjusts a voltage output to the variable frequency oscillator 56, a clock circuit 542 as a reference signal oscillator that can output clock signals (reference signals) having a plurality of frequencies, and the clock circuit. And a control circuit 543 that outputs a signal to the voltage adjustment unit 541 corresponding to the clock signal output at 542.

電圧調整部541は、アップダウンカウンタ(UDカウンタ)544と、このUDカウンタ544から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換器(D/A変換器)545とを備えている。
制御回路543は、UDカウンタ544のカウンタ値を予め設定された範囲内で増減するように制御する。この増減パターンは、予め設定しておいてもよいし、圧電素子912の駆動状態などに応じて予め登録された複数のパターンから選択してもよい。なお、増減パターンとしては、前記UDカウンタ544の最大値から最小値までカウンタ値を順次ダウンし、最小値に達したら再度最大値に戻すダウンパターンと、前記UDカウンタ544の最小値から最大値までカウンタ値を順次アップし、最大値に達したら再度最小値に戻すアップパターンと、前記UDカウンタ544の最大値から最小値までカウンタ値をダウンし、最小値に達したら最大値までカウンタ値をアップし、最大値に達したら最小値までカウンタ値をダウンする往復パターンとが適宜設定される。
The voltage adjustment unit 541 includes an up / down counter (UD counter) 544 and a digital / analog converter (D / A converter) 545 that converts a digital signal output from the UD counter 544 into an analog signal. .
The control circuit 543 performs control so that the counter value of the UD counter 544 is increased or decreased within a preset range. This increase / decrease pattern may be set in advance, or may be selected from a plurality of patterns registered in advance according to the driving state of the piezoelectric element 912 and the like. As the increase / decrease pattern, the counter value is sequentially decreased from the maximum value to the minimum value of the UD counter 544, and when the minimum value is reached, the count value is returned to the maximum value again. From the minimum value to the maximum value of the UD counter 544 The counter value is sequentially increased, and when it reaches the maximum value, it returns to the minimum value again. The counter value is decreased from the maximum value to the minimum value of the UD counter 544, and when it reaches the minimum value, the counter value is increased to the maximum value. When the maximum value is reached, a reciprocating pattern for reducing the counter value to the minimum value is appropriately set.

さらに、制御回路543は、振幅検出回路57から入力される比較結果信号に応じて、前記UDカウンタ544の計数速度(カウンタ値の変化速度)を切り換えるように構成されている。例えば、制御回路543は、前記比較結果信号がHレベルであれば、クロック回路542から出力されるクロック信号のうち、遅クロック信号(例えば、100kHz)を利用してUDカウンタ544のカウンタ値を変化し、比較結果信号がLレベルであれば、速クロック信号(例えば、1MHz)を利用してカウンタ値を変化する。これにより、UDカウンタ544のカウンタ値の変化速度が切り換えられる。   Further, the control circuit 543 is configured to switch the counting speed (counter value changing speed) of the UD counter 544 in accordance with the comparison result signal input from the amplitude detection circuit 57. For example, if the comparison result signal is at the H level, the control circuit 543 changes the counter value of the UD counter 544 using a slow clock signal (for example, 100 kHz) among the clock signals output from the clock circuit 542. If the comparison result signal is at the L level, the counter value is changed using a high-speed clock signal (for example, 1 MHz). Thereby, the changing speed of the counter value of the UD counter 544 is switched.

UDカウンタ544は、10ビットあるいは12ビット程度のカウンタが利用でき、UDカウンタ544のダウン入力あるいはアップ入力に制御回路543からパルス信号を入力することで、その信号を計数してカウンタ値を変更するものである。なお、UDカウンタ544のビット数はスイープする周波数幅に応じて選択すればよい。すなわち、分解能(カウンタ値が1変化した際の周波数の変化量)を0.01〜0.25kHz程度にし、スイープ周波数幅を50〜100kHz程度にした場合には、10〜12ビット程度のカウンタを用いる必要があるが、スイープ周波数幅がより小さければ、よりビット数の小さなカウンタ、例えば8〜9ビットのカウンタを利用することもできる。
D/A変換器545は、内部にUDカウンタ544のカウンタ値に応じた周波数制御電圧値が設定されている。そして、このD/A変換器545は、UDカウンタ544から出力されるカウンタ値を入力すると、このカウンタ値に応じた周波数制御電圧値に相当する周波数制御電圧を可変周波数発振器56に出力する。
可変周波数発振器56は、D/A変換器545から出力される電圧に応じた周波数信号を駆動回路55に出力し、駆動回路55は入力された信号の周波数に応じた周波数の駆動信号を圧電素子912に出力する。このため、UDカウンタ544のカウンタ値によって駆動信号の周波数が設定され、かつ、UDカウンタ544のカウンタ値の変化速度つまりは制御回路543が利用するクロック信号の周波数によって駆動信号の周波数のスイープ速度が設定されることになる。
As the UD counter 544, a counter of about 10 bits or 12 bits can be used. By inputting a pulse signal from the control circuit 543 to the down input or the up input of the UD counter 544, the signal is counted and the counter value is changed. Is. Note that the number of bits of the UD counter 544 may be selected according to the frequency width to be swept. That is, when the resolution (frequency change amount when the counter value changes by 1) is about 0.01 to 0.25 kHz and the sweep frequency width is about 50 to 100 kHz, a counter of about 10 to 12 bits is set. Although it is necessary to use the counter, if the sweep frequency width is smaller, a counter having a smaller number of bits, for example, a counter having 8 to 9 bits can be used.
The D / A converter 545 has a frequency control voltage value corresponding to the counter value of the UD counter 544 set therein. When the D / A converter 545 receives the counter value output from the UD counter 544, the D / A converter 545 outputs a frequency control voltage corresponding to the frequency control voltage value corresponding to the counter value to the variable frequency oscillator 56.
The variable frequency oscillator 56 outputs a frequency signal corresponding to the voltage output from the D / A converter 545 to the drive circuit 55, and the drive circuit 55 outputs a drive signal having a frequency corresponding to the frequency of the input signal to the piezoelectric element. Output to 912. Therefore, the frequency of the drive signal is set by the counter value of the UD counter 544, and the sweep speed of the frequency of the drive signal is changed by the change speed of the counter value of the UD counter 544, that is, the frequency of the clock signal used by the control circuit 543. Will be set.

従って、電圧調整回路54は、可変周波数発振器56、駆動回路55を介して圧電素子912に供給する駆動信号の周波数をスイープ(増減)させる周波数スイープ(増減)制御機能と、振幅検出回路57から出力された比較結果信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数スイープ速度制御機能とを備えている。従って、本実施形態では、周波数制御手段のうち、主に電圧調整回路54により、駆動信号の周波数の増減を制御する周波数増減制御手段および駆動信号の周波数の増減割合(スイープ速度)を制御する周波数増減割合制御手段が構成される。   Therefore, the voltage adjustment circuit 54 sweeps (increases / decreases) the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric element 912 via the variable frequency oscillator 56 and the drive circuit 55 and outputs from the amplitude detection circuit 57. A frequency sweep speed control function for controlling the sweep speed of the frequency of the drive signal based on the comparison result signal. Therefore, in the present embodiment, among the frequency control means, the frequency adjustment control means for controlling the increase / decrease in the frequency of the drive signal, and the frequency for controlling the increase / decrease ratio (sweep speed) of the frequency of the drive signal, mainly by the voltage adjustment circuit 54. An increase / decrease ratio control means is configured.

次に、駆動装置50を用いた圧電アクチュエータの駆動方法について、図5〜7のフローチャートに基づいて説明する。
図5に示すように、駆動装置50の電源を投入あるいは駆動開始を指示すると、駆動装置50は、圧電素子912に出力する駆動信号の周波数スイープを開始する(ステップ1、以下ステップを「S」と略す)。
なお、本実施形態では、周波数スイープの方向、速度、駆動開始時の駆動信号周波数は、電圧調整回路54に予め設定されている。例えば、スイープ方向はDOWN(駆動信号の周波数をダウンさせる方向)、スイープ速度は高速度(A×10kHz/sec)、駆動開始時の駆動信号周波数はMAXとされている。従って、駆動信号の周波数は、周波数範囲のMAXから前記スイープ速度に応じて周波数が順次減少することになる。
Next, a driving method of the piezoelectric actuator using the driving device 50 will be described based on the flowcharts of FIGS.
As shown in FIG. 5, when the drive device 50 is turned on or instructed to start driving, the drive device 50 starts a frequency sweep of the drive signal output to the piezoelectric element 912 (Step 1, “S” hereinafter). Abbreviated).
In the present embodiment, the frequency sweep direction, speed, and drive signal frequency at the start of driving are preset in the voltage adjustment circuit 54. For example, the sweep direction is DOWN (direction in which the frequency of the drive signal is lowered), the sweep speed is high (A × 10 kHz / sec), and the drive signal frequency at the start of driving is MAX. Therefore, the frequency of the drive signal is sequentially decreased from MAX in the frequency range according to the sweep speed.

この駆動信号の周波数制御は、具体的には、次のようにして行われる。すなわち、制御回路543は、UDカウンタ544のカウンタ値を駆動信号周波数MAXに対応する値に設定し、その後、クロック回路542からのクロック信号に基づいて、UDカウンタ544のダウン入力にパルス信号を入力してUDカウンタ544のカウンタ値をダウンさせる。
D/A変換器545からはUDカウンタ544のカウント値に応じた電圧が出力されるので、UDカウンタ544のカウンタ値が減少すれば、D/A変換器545から出力される電圧も順次減少する。
そして、その電圧値に対応した周波数の信号が可変周波数発振器56から出力され、この周波数に応じた駆動信号が駆動回路55から出力されて圧電素子912が駆動(励振)される(S2)。
Specifically, the frequency control of the drive signal is performed as follows. That is, the control circuit 543 sets the counter value of the UD counter 544 to a value corresponding to the drive signal frequency MAX, and then inputs a pulse signal to the down input of the UD counter 544 based on the clock signal from the clock circuit 542. Then, the counter value of the UD counter 544 is decreased.
Since the voltage corresponding to the count value of the UD counter 544 is output from the D / A converter 545, if the counter value of the UD counter 544 decreases, the voltage output from the D / A converter 545 also decreases sequentially. .
Then, a signal having a frequency corresponding to the voltage value is output from the variable frequency oscillator 56, and a drive signal corresponding to the frequency is output from the drive circuit 55, and the piezoelectric element 912 is driven (excited) (S2).

圧電素子912が駆動されると、振幅検出回路57および電圧調整回路54は圧電素子912の検出電極912Bから出力される検出信号に基づくスイープ速度切替処理を実行する(S3)。
スイープ速度切替処理(S3)では、図6に示すように、振幅検出回路57が、圧電素子912から出力される検出信号をモニタし(S31)、その検出信号の振幅(電圧)を定電圧回路52から出力される振幅検出用基準電圧と比較する(S32)。
When the piezoelectric element 912 is driven, the amplitude detection circuit 57 and the voltage adjustment circuit 54 execute a sweep speed switching process based on the detection signal output from the detection electrode 912B of the piezoelectric element 912 (S3).
In the sweep speed switching process (S3), as shown in FIG. 6, the amplitude detection circuit 57 monitors the detection signal output from the piezoelectric element 912 (S31), and sets the amplitude (voltage) of the detection signal to a constant voltage circuit. The amplitude detection reference voltage output from 52 is compared (S32).

S32において、振幅検出回路57は、検出信号振幅が基準電圧以上であれば、Hレベルの比較結果信号を出力する(S33)。一方、振幅検出回路57は、検出信号振幅が基準電圧未満であれば、Lレベルの比較結果信号を出力する(S34)。
電圧調整回路54は、Hレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ速度を低速度にする(S35)。すなわち、スイープ速度が低速度に設定されている場合にはその状態を維持し、高速度に設定されていた場合には低速度に切り替える。
一方、電圧調整回路54は、Lレベルの比較結果信号を受信すると、スイープ速度を高速度にする(S36)。すなわち、スイープ速度が高速度に設定されている場合にはその状態を維持し、低速度に設定されていた場合には高速度に切り替える。
なお、本実施形態では、図6にも示すように、低速度スイープはAkHz/secであり、高速度スイープは低速度の10倍のA×10kHz/secである。また、Aは例えば「10」などであり、適宜設定すればよい。
このように、本実施形態のスイープ速度切替処理S3では、スイープ速度を高速度または低速度の2種類に切り替えている。
In S32, the amplitude detection circuit 57 outputs an H-level comparison result signal if the detection signal amplitude is greater than or equal to the reference voltage (S33). On the other hand, if the detection signal amplitude is less than the reference voltage, the amplitude detection circuit 57 outputs an L level comparison result signal (S34).
When the voltage adjustment circuit 54 receives the H level comparison result signal, the voltage adjustment circuit 54 sets the sweep speed to a low speed (S35). That is, when the sweep speed is set to a low speed, the state is maintained, and when the sweep speed is set to a high speed, the speed is switched to a low speed.
On the other hand, when the voltage adjustment circuit 54 receives the L level comparison result signal, the voltage adjustment circuit 54 increases the sweep speed (S36). That is, when the sweep speed is set to a high speed, the state is maintained, and when the sweep speed is set to a low speed, the speed is switched to a high speed.
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the low speed sweep is AkHz / sec, and the high speed sweep is A × 10 kHz / sec which is 10 times the low speed. A is, for example, “10” and may be set as appropriate.
Thus, in the sweep speed switching process S3 of the present embodiment, the sweep speed is switched between two types of high speed and low speed.

スイープ速度切替処理S3が終了すると、図5に示すように、駆動信号周波数初期化処理S4が実行される。
駆動信号周波数初期化処理S4では、図7に示すように、電圧調整回路54の制御回路543がスイープ方向の設定を確認する(S41)。スイープ方向がDOWN方向であれば、制御回路543は駆動周波数が所定の周波数範囲内の最小値(MIN)であるか否かを判断する(S42)。具体的には、駆動信号の周波数は、UDカウンタ544のカウンタ値に対応しているので、制御回路543は、UDカウンタ544のカウンタ値を確認して駆動周波数が最小値であるか否かを判断する。
そして、スイープ方向がDOWNであり、かつ、駆動周波数が最小値であれば、制御回路543は駆動周波数を最大値に変更する(S43)。具体的には、制御回路543はUDカウンタ544のカウンタ値を、駆動周波数の最大値に対応するカウンタ値に変更する。
また、S42において、駆動周波数が最小値となっていなければ、周波数の初期化処理を行わずに駆動信号周波数初期化処理S4を終了する。
When the sweep speed switching process S3 ends, a drive signal frequency initialization process S4 is performed as shown in FIG.
In the drive signal frequency initialization process S4, as shown in FIG. 7, the control circuit 543 of the voltage adjustment circuit 54 confirms the setting of the sweep direction (S41). If the sweep direction is the DOWN direction, the control circuit 543 determines whether or not the drive frequency is the minimum value (MIN) within a predetermined frequency range (S42). Specifically, since the frequency of the drive signal corresponds to the counter value of the UD counter 544, the control circuit 543 confirms the counter value of the UD counter 544 to determine whether or not the drive frequency is the minimum value. to decide.
If the sweep direction is DOWN and the drive frequency is the minimum value, the control circuit 543 changes the drive frequency to the maximum value (S43). Specifically, the control circuit 543 changes the counter value of the UD counter 544 to a counter value corresponding to the maximum value of the driving frequency.
If the drive frequency is not the minimum value in S42, the drive signal frequency initialization process S4 is terminated without performing the frequency initialization process.

なお、本実施形態では、スイープ方向がDOWN方向に設定されていたが、仮にUP方向に設定されていた場合には、S41において「No」となるため、制御回路543は駆動周波数が所定の周波数範囲内の最大値(MAX)であるか否かを判断する(S44)。具体的には、制御回路543は、UDカウンタ544のカウンタ値を確認して駆動周波数が最大値であるか否かを判断する。
そして、スイープ方向がUPであり、かつ、駆動周波数が最大値であれば、制御回路543は駆動周波数を最小値に変更する(S45)。具体的には、制御回路543はUDカウンタ544のカウンタ値を、駆動周波数の最小値に対応するカウンタ値に変更する。
また、S44において、駆動周波数が最大値となっていなければ、周波数の初期化処理を行わずに駆動信号周波数初期化処理S4を終了する。
In this embodiment, the sweep direction is set to the DOWN direction. However, if the sweep direction is set to the UP direction, “No” is obtained in S41, and the control circuit 543 has a drive frequency of a predetermined frequency. It is determined whether or not the maximum value (MAX) within the range (S44). Specifically, the control circuit 543 checks the counter value of the UD counter 544 and determines whether or not the drive frequency is the maximum value.
If the sweep direction is UP and the drive frequency is the maximum value, the control circuit 543 changes the drive frequency to the minimum value (S45). Specifically, the control circuit 543 changes the counter value of the UD counter 544 to a counter value corresponding to the minimum value of the driving frequency.
If the drive frequency is not the maximum value in S44, the drive signal frequency initialization process S4 is terminated without performing the frequency initialization process.

駆動信号周波数初期化処理S4が終了すると、図5に示すように、電源切断または駆動停止が指示されたか否かを判断する(S5)。S5で「No」と判断されれば、S2〜S4の処理を繰り返す。一方、S5で「Yes」と判断されれば、駆動制御を終了する。   When the drive signal frequency initialization process S4 ends, as shown in FIG. 5, it is determined whether or not power-off or drive stop has been instructed (S5). If “No” is determined in S5, the processes in S2 to S4 are repeated. On the other hand, if “Yes” is determined in S5, the drive control is terminated.

このような制御を行った場合の被駆動体の回転数(rps)と、駆動信号の周波数との関係を図8に示す。
駆動信号の周波数はfmaxからfminにDOWN方向にスイープされている。ここで、圧電素子912は周囲温度や被駆動体の負荷等に応じて励振(駆動)する周波数範囲が変動する。そして、圧電素子912が励振(駆動)すると、検出信号の振幅(検出電圧)が高くなる。従って、検出電圧が比較電圧(振幅検出用基準電圧)以上であるか否かで、圧電アクチュエータ91の振動が、駆動対象であるロータ92を駆動可能な振動に達しているか否かが判断できる。
このため、前述の通り、検出電圧が比較電圧(振幅検出用基準電圧)未満の場合つまりロータ92が駆動していないと判断される場合には、スイープ速度が高速度に設定され、検出電圧が比較電圧(振幅検出用基準電圧)未満の場合つまりロータ92が駆動していると判断される場合にはスイープ速度は低速度に設定される。
FIG. 8 shows the relationship between the rotational speed (rps) of the driven body and the frequency of the drive signal when such control is performed.
The frequency of the drive signal is swept in the DOWN direction from fmax to fmin. Here, the frequency range in which the piezoelectric element 912 is excited (driven) varies depending on the ambient temperature, the load of the driven body, and the like. When the piezoelectric element 912 is excited (driven), the amplitude (detection voltage) of the detection signal increases. Therefore, it can be determined whether or not the vibration of the piezoelectric actuator 91 reaches the vibration that can drive the rotor 92 to be driven, based on whether or not the detected voltage is equal to or higher than the comparison voltage (reference voltage for amplitude detection).
Therefore, as described above, when the detected voltage is lower than the comparison voltage (amplitude detection reference voltage), that is, when it is determined that the rotor 92 is not driven, the sweep speed is set to a high speed, and the detected voltage is When it is less than the comparison voltage (amplitude detection reference voltage), that is, when it is determined that the rotor 92 is driven, the sweep speed is set to a low speed.

なお、図8の例では、検出電圧が比較電圧未満から比較電圧以上に変化した時点およびその近傍の範囲では、ロータ92は回転していない。但し、このような場合でも、駆動信号の周波数は、ロータ92が駆動する周波数域の近傍に達しているため、そのまま駆動信号を入力すれば、僅かな時間でロータ92は駆動を開始する。すなわち、比較電圧は、ロータ92が確実に駆動する値に設定してもよいが、図8のように、駆動信号の周波数が、ロータ92が駆動する周波数域の近傍にあり、あと少しで駆動を開始するような値に設定してもよい。このようにすれば、ロータ92が駆動する周波数域では、必ず低速度スイープに制御できる。   In the example of FIG. 8, the rotor 92 does not rotate at the time when the detected voltage changes from less than the comparison voltage to more than the comparison voltage and in the vicinity thereof. However, even in such a case, since the frequency of the drive signal has reached the vicinity of the frequency range in which the rotor 92 is driven, if the drive signal is input as it is, the rotor 92 starts driving in a short time. That is, the comparison voltage may be set to a value that allows the rotor 92 to be driven reliably. However, as shown in FIG. 8, the frequency of the drive signal is in the vicinity of the frequency range that the rotor 92 is driven, and the drive is performed soon. It may be set to a value that starts. In this way, a low speed sweep can be controlled without fail in the frequency range where the rotor 92 is driven.

[3.実施形態の効果]
従って、本実施形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
(1)本実施形態の圧電アクチュエータの駆動装置50は、圧電素子912を駆動する駆動信号を、所定周波数範囲内でスイープさせているので、この周波数範囲内で駆動する圧電素子912であれば確実に駆動することができる。このため、圧電素子912を用いた超音波モータであれば、被駆動体を確実に回転させることができる。
[3. Effects of the embodiment]
Therefore, according to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) Since the drive device 50 for the piezoelectric actuator of the present embodiment sweeps the drive signal for driving the piezoelectric element 912 within a predetermined frequency range, the piezoelectric element 912 that is driven within this frequency range is sure. Can be driven. For this reason, if it is an ultrasonic motor using the piezoelectric element 912, a to-be-driven body can be rotated reliably.

(2)また、駆動信号を所定周波数範囲で常時スイープさせているので、周囲温度、外乱、負荷の変動などで圧電素子912の駆動周波数がばらついても、そのバラツキに無調整で対応できる。このため、駆動装置50に、周囲温度、外乱、負荷の変動などを検出する検出回路や、その検出データに基づいて駆動信号の周波数を調整する調整回路を設ける必要が無く、駆動装置50の構成も簡易化できる。 (2) Since the drive signal is constantly swept within a predetermined frequency range, even if the drive frequency of the piezoelectric element 912 varies due to ambient temperature, disturbance, load fluctuation, etc., it is possible to cope with the variation without adjustment. For this reason, it is not necessary to provide the drive device 50 with a detection circuit for detecting ambient temperature, disturbance, load fluctuation, or the like, or an adjustment circuit for adjusting the frequency of the drive signal based on the detected data, and the configuration of the drive device 50 Can also be simplified.

(3)さらに、圧電素子912からの検出信号の振幅(電圧)を振幅検出用基準電圧と比較してロータ92の駆動状態を検出し、検出振幅が基準電圧以上つまりロータ92が駆動している場合にはスイープ速度を低速度にし、検出振幅が基準電圧未満つまりロータ92が非駆動状態では、スイープ速度を高速度にしている。
このため、例えば、fmaxからfminまで周波数をスイープさせる1回のスイープ処理時間において、ロータ92を駆動している時間を長くでき、非駆動状態の時間を短くできる。
従って、ロータ92を駆動できない無駄な駆動信号出力時間を短くできるので、無駄な消費電流を低減できるとともに、効率を高くできる。また、非駆動状態の時間を短くできるので、負荷などの変動があっても、例えば1分間などの所定時間における駆動時間のばらつきを低減でき、圧電素子912で回転駆動されるロータ92の回転速度の偏り(ばらつき)も低減でき、高速駆動も可能にできる。
(3) Further, the detection state of the rotor 92 is detected by comparing the amplitude (voltage) of the detection signal from the piezoelectric element 912 with the reference voltage for amplitude detection, and the detected amplitude is greater than the reference voltage, that is, the rotor 92 is driven. In this case, the sweep speed is set to a low speed, and when the detected amplitude is less than the reference voltage, that is, the rotor 92 is not driven, the sweep speed is set to a high speed.
For this reason, for example, in one sweep processing time for sweeping the frequency from fmax to fmin, the time during which the rotor 92 is driven can be lengthened, and the time during the non-driven state can be shortened.
Therefore, since a useless drive signal output time during which the rotor 92 cannot be driven can be shortened, useless current consumption can be reduced and efficiency can be increased. Further, since the time of the non-driving state can be shortened, even if there is a change in the load or the like, the variation of the driving time in a predetermined time such as 1 minute can be reduced, and the rotational speed of the rotor 92 rotated by the piezoelectric element 912 is reduced. Can be reduced, and high-speed driving is also possible.

(4)本実施形態では、振幅検出回路57において、検出信号の振幅を基準電圧と比較し、電圧調整回路54では、その比較結果信号に基づいて駆動信号の周波数スイープ速度を高速または低速の2段階で切り替えているので、駆動装置50の回路構成を簡易にでき、制御処理も容易に実行できる。 (4) In the present embodiment, the amplitude detection circuit 57 compares the amplitude of the detection signal with the reference voltage, and the voltage adjustment circuit 54 sets the frequency sweep speed of the drive signal to high or low 2 based on the comparison result signal. Since switching is performed in stages, the circuit configuration of the driving device 50 can be simplified, and control processing can be easily performed.

(5)電圧調整回路54を、クロック回路542、制御回路543、UDカウンタ544、D/A変換器545を備えて構成し、周波数速度変化をクロック回路542から出力されるクロック信号の周波数で制御できるので、速度変化の幅を広くでき、スイープ速度を複数段階に容易に調整できる。
また、電圧調整部541はUDカウンタ544を備えた構成としたので、外付け部品が不要とされ、スイープ速度を容易に可変することができるので、IC化が有利となる。
(5) The voltage adjustment circuit 54 includes a clock circuit 542, a control circuit 543, a UD counter 544, and a D / A converter 545, and the frequency speed change is controlled by the frequency of the clock signal output from the clock circuit 542. As a result, the speed change range can be widened, and the sweep speed can be easily adjusted in multiple stages.
In addition, since the voltage adjustment unit 541 includes the UD counter 544, an external component is unnecessary, and the sweep speed can be easily changed, so that an IC is advantageous.

(6)電子時計を、圧電素子912を有する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される凸部914を有する圧電アクチュエータ91と、前述の構成の駆動装置50と、圧電アクチュエータ91によって駆動される日付表示機構90と、を備えて構成したので、消費電力が少なく、安定した駆動制御を短時間で達成できる電子時計を提供することができる。 (6) The electronic timepiece includes a vibrating body having a piezoelectric element 912, a piezoelectric actuator 91 having a convex portion 914 provided on the vibrating body and abutting against a driving target, the driving device 50 having the above-described configuration, and a piezoelectric actuator. Therefore, it is possible to provide an electronic timepiece that consumes less power and can achieve stable drive control in a short time.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、圧電素子912から出力される検出信号の振幅を振幅検出用基準電圧と比較して圧電素子912の駆動を制御したが、本発明では、例えば、圧電アクチュエータを駆動するドライバに抵抗を設け、圧電アクチュエータを流れる電流値の変化を、電圧値として検出することなどで、圧電アクチュエータを流れる電流値に基づいて駆動信号の周波数のスイープ速度の切替処理を制御してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above embodiment, the amplitude of the detection signal output from the piezoelectric element 912 is compared with the amplitude detection reference voltage to control the driving of the piezoelectric element 912. However, in the present invention, for example, a driver for driving the piezoelectric actuator Further, the switching process of the sweep speed of the frequency of the drive signal may be controlled based on the value of the current flowing through the piezoelectric actuator by detecting a change in the value of the current flowing through the piezoelectric actuator as a voltage value.

また、複数の検出信号を検出している場合、予め決められた1つの検出信号の振幅を検出して駆動信号の周波数の制御を行ってもよいが、駆動直後の一定期間、各検出信号の振幅を検出して記憶し、振幅の変化が大きいほうの検出信号の振幅に基づいて周波数制御を行うようにしてもよい。この場合には、振幅の変化が大きい検出信号に基づいて制御できるので、その変化を確実に検出できて効率的な制御を行うことができる。   Further, when a plurality of detection signals are detected, the amplitude of one predetermined detection signal may be detected to control the frequency of the drive signal. The amplitude may be detected and stored, and frequency control may be performed based on the amplitude of the detection signal having the larger amplitude change. In this case, since the control can be performed based on the detection signal having a large change in amplitude, the change can be reliably detected and efficient control can be performed.

また、スイープ速度の切替は、前記実施形態のように2段階に切り替えるものに限らず、3段階あるいは4段階以上に切り替える構成としてもよい。なお、スイープ速度を切り替える際には、例えば、定電圧回路52から複数の基準電圧を出力し、検出信号の電圧と各基準電圧とを比較して制御すればよい。   Further, the switching of the sweep speed is not limited to switching in two stages as in the above embodiment, and may be configured to switch to three stages or four or more stages. When switching the sweep speed, for example, a plurality of reference voltages may be output from the constant voltage circuit 52, and the voltage of the detection signal may be compared with each reference voltage for control.

駆動信号の周波数のスイープパターンは、前記実施形態のように、所定の最大周波数fmaxから最小周波数fminにスイープし、最小周波数fminに達したら、最大周波数fmaxに戻って再度最小周波数fminに向かってスイープするダウンパターンに限らず、常に最小周波数fminから最大周波数fmaxに向かってスイープするアップパターンや、最小値に達したら最大値まで周波数をアップし、最大値に達したら最小値まで周波数をダウンする往復パターンを採用してもよい。
また、これらのスイープパターンを、圧電素子912の駆動状態に基づいて選択するように構成してもよい。
さらに、前記実施形態では、初期設定におけるスイープ速度を高速度に設定していたが、低速度に設定してもよい。但し、通常の場合、初期設定の周波数では、駆動対象は駆動しないため、低速度に設定していても即座に高速度に切り替えられる。従って、初期設定を高速度に設定したほうが効率的に制御できる。
The sweep pattern of the frequency of the drive signal is swept from the predetermined maximum frequency fmax to the minimum frequency fmin as in the above embodiment, and when the minimum frequency fmin is reached, the sweep returns to the maximum frequency fmax and again sweeps toward the minimum frequency fmin. The up pattern that always sweeps from the minimum frequency fmin to the maximum frequency fmax, or the round trip that increases the frequency to the maximum value when the minimum value is reached, and decreases the frequency to the minimum value when the maximum value is reached. A pattern may be adopted.
Further, these sweep patterns may be selected based on the driving state of the piezoelectric element 912.
Furthermore, in the embodiment, the sweep speed in the initial setting is set to a high speed, but may be set to a low speed. However, in the normal case, the object to be driven is not driven at the initially set frequency, so even if it is set to a low speed, it can be immediately switched to a high speed. Therefore, it can be controlled more efficiently when the initial setting is set to a high speed.

駆動装置50としては、前記UDカウンタ544を有する電圧調整回路54を用いたものに限らず、異なる時定数を有する複数のループフィルタを用いた電圧調整回路を有するものなどでもよく、要するに、駆動回路55から圧電素子912に出力される駆動信号の周波数をスイープ可能であり、かつそのスイープ速度を複数段階に変更可能なものであればよい。   The drive device 50 is not limited to the one using the voltage adjustment circuit 54 having the UD counter 544, but may be one having a voltage adjustment circuit using a plurality of loop filters having different time constants. What is necessary is that the frequency of the drive signal output from 55 to the piezoelectric element 912 can be swept and the sweep speed can be changed in a plurality of stages.

振幅検出回路57は、振幅を検出するものであれば具体的な構成を問うものではなく、例えば、一定時間内で一定振幅の数を検出するものでもよく、あるいは、単純に振幅レベルを検出するものや、振幅のピークレベルを検出するものでもよい。   The amplitude detection circuit 57 does not ask a specific configuration as long as it detects an amplitude. For example, the amplitude detection circuit 57 may detect a certain number of amplitudes within a certain time, or simply detect an amplitude level. It may be one that detects the peak level of amplitude.

さらに、本発明では、制御部内の各手段等は、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものや、CPU(中央処理装置)、メモリ(記憶装置)等を備えたコンピュータを時計や携帯機器内に設け、このコンピュータに所定のプログラムやデータ(各記憶部に記憶されたデータ)を組み込んで各手段を実現させるように構成したものでもよい。
ここで、前記プログラムやデータは、時計や携帯機器内に組み込まれたRAMやROM等のメモリに予め記憶しておけばよい。また、例えば、時計や携帯機器内のメモリに所定の制御プログラムやデータをインターネット等の通信手段や、CD−ROM、メモリカード等の記録媒体を介してインストールしてもよい。そして、メモリに記憶されたプログラムでCPU等を動作させて、各手段を実現させればよい。なお、時計や携帯機器に所定のプログラム等をインストールするには、その時計や携帯機器にメモリカードやCD−ROM等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けで時計や携帯機器に接続してもよい。さらには、LANケーブル、電話線等を時計や携帯機器に接続して通信によってプログラム等を供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
Furthermore, in the present invention, each means in the control unit is configured by hardware such as various logic elements, a computer (CPU) (central processing unit), a memory (storage device), etc. The computer may be configured so that each means is realized by incorporating a predetermined program or data (data stored in each storage unit) into the computer.
Here, the program and data may be stored in advance in a memory such as a RAM or a ROM incorporated in a watch or a portable device. Further, for example, a predetermined control program and data may be installed in a memory in a watch or a portable device via a communication means such as the Internet or a recording medium such as a CD-ROM or a memory card. Then, each means may be realized by operating a CPU or the like with a program stored in the memory. In order to install a predetermined program or the like on a watch or portable device, a memory card or CD-ROM or the like may be directly inserted into the watch or portable device, or an external device for reading these storage media may be installed. You may connect to a watch or mobile device. Furthermore, a program or the like may be supplied and installed by communication by connecting a LAN cable, a telephone line or the like to a watch or a portable device, or may be supplied and installed by wireless.

このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される制御プログラム等を時計や携帯機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前記各発明の機能を実現できるため、工場出荷時あるいは利用者が希望する制御プログラムを選択して組み込むこともできる。この場合、プログラムの変更のみで制御形式の異なる各種の時計や携帯機器を製造できるため、部品の共通化等が図れ、バリエーション展開時の製造コストを大幅に低減できる。   If a control program or the like provided by such a recording medium or communication means such as the Internet is incorporated in a watch or a portable device, the functions of the inventions can be realized only by changing the program. A control program to be selected can be selected and incorporated. In this case, since various types of watches and portable devices having different control formats can be manufactured only by changing the program, the parts can be shared, and the manufacturing cost when developing variations can be greatly reduced.

また、本発明は、前記実施形態の電子時計に適用されるものに限らない。すなわち、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法や、駆動装置を採用した電子機器としては、腕時計、置時計、柱時計等の電子時計に限らず、各種の電子機器に本発明が適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた電話、携帯電話、非接触ICカード、パソコン、携帯情報端末(PDA)、カメラ等が例示できる。また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明の駆動手段を用いることができる。さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、可動玩具の駆動機構、自動車等のインパネ(instrumental panel)のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、超音波モータ等に本発明の駆動手段を用いてもよい。   Further, the present invention is not limited to being applied to the electronic timepiece of the embodiment. That is, the method of driving the piezoelectric actuator of the present invention and the electronic device adopting the driving device are not limited to electronic timepieces such as watches, table clocks, wall clocks, etc., and the present invention can be applied to various electronic devices. It is suitable for portable electronic devices that require miniaturization. Here, examples of various electronic devices include a phone having a clock function, a mobile phone, a non-contact IC card, a personal computer, a personal digital assistant (PDA), a camera, and the like. Further, the present invention can also be applied to electronic devices such as a camera without a clock function, a digital camera, a video camera, and a mobile phone with a camera function. When applied to an electronic apparatus having these camera functions, the driving means of the present invention can be used to drive a lens focusing mechanism, a zoom mechanism, an aperture adjustment mechanism, and the like. Further, the driving mechanism of the meter pointer of a measuring instrument, the driving mechanism of a movable toy, the driving mechanism of a meter pointer of an instrument panel of an automobile, a piezoelectric buzzer, an inkjet head of a printer, an ultrasonic motor, etc. Means may be used.

また、前記実施形態では、圧電アクチュエータを電子時計1の日付表示機構の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計1の時刻表示針(指針)の駆動に用いてもよい。このようにすれば、通常、指針を駆動するステッピングモータを圧電アクチュエータに置き換えることで、電子時計1の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエータがステッピングモータよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計の高耐磁化をも図ることができる。   In the above embodiment, the piezoelectric actuator is used for driving the date display mechanism of the electronic timepiece 1, but the present invention is not limited to this, and may be used for driving the time display hand (pointer) of the electronic timepiece 1. In this way, the electronic timepiece 1 can be made thinner by replacing the stepping motor that drives the hands with a piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is less susceptible to magnetism than the stepping motor. In addition, it is possible to achieve high magnetization resistance of the electronic timepiece.

本発明の実施形態に係る電子時計における日付表示機構の主要部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the principal part of the date display mechanism in the electronic timepiece which concerns on embodiment of this invention. 前記電子時計で用いられる圧電アクチュエータを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator used with the said electronic timepiece. 圧電アクチュエータの駆動装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the drive device of a piezoelectric actuator. 電圧調整回路の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a voltage adjustment circuit. 本実施形態において圧電アクチュエータを駆動する方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the method to drive a piezoelectric actuator in this embodiment. 図5のフローチャートにおけるスイープ速度切替処理方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the sweep speed switching processing method in the flowchart of FIG. 図5のフローチャートにおける駆動信号周波数初期化処理方法を説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining a drive signal frequency initialization processing method in the flowchart of FIG. 5. 本実施形態における駆動信号の周波数と被駆動体の回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency of the drive signal in this embodiment, and the rotation speed of a to-be-driven body.

符号の説明Explanation of symbols

1…電子時計、50…駆動装置、52…定電圧回路、54…電圧調整回路、55…駆動回路、56…可変周波数発振器、57…振幅検出回路、90…日付表示機構、91…圧電アクチュエータ、92…ロータ、93…日車、541…電圧調整部、542…クロック回路、543…制御回路、544…UDカウンタ、545…D/A変換器、911…補強板、912…圧電素子、912A…駆動電極、912B…検出電極、914…凸部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic timepiece, 50 ... Drive apparatus, 52 ... Constant voltage circuit, 54 ... Voltage adjustment circuit, 55 ... Drive circuit, 56 ... Variable frequency oscillator, 57 ... Amplitude detection circuit, 90 ... Date display mechanism, 91 ... Piezoelectric actuator, 92 ... Rotor, 93 ... Date wheel, 541 ... Voltage regulator, 542 ... Clock circuit, 543 ... Control circuit, 544 ... UD counter, 545 ... D / A converter, 911 ... Reinforcing plate, 912 ... Piezoelectric element, 912A ... Drive electrode, 912B ... detection electrode, 914 ... projection.

Claims (3)

所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体と、この振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部とを備えた圧電アクチュエータにおける前記圧電素子へ駆動信号を供給する圧電アクチュエータの駆動装置であって、
前記圧電素子へ供給する駆動信号の周波数を所定範囲でスイープさせるとともに、振動体の振動状態を表す検出信号を検出し、この検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御する周波数制御手段を備え、
前記周波数制御手段は、
前記検出信号の振幅を検出するための振幅検出用基準電圧を出力する定電圧回路と、
この定電圧回路で出力される振幅検出用基準電圧と前記検出信号の振幅とを比較して比較結果信号を出力する振幅検出回路と、
前記比較結果信号に基づいて出力電圧の変化速度を調整する電圧調整回路と、
電圧調整回路から出力される電圧によって出力信号の周波数を可変可能な可変周波数発振器とを備えて構成され、
前記電圧調整回路は、周波数の異なる複数のクロック信号を出力可能なクロック回路と、アップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウンタ値に基づいて出力電圧の電圧値を設定するデジタル/アナログ変換器と、前記クロック信号に基づいて前記アップダウンカウンタのカウンタ値を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記アップダウンカウンタの増減パターンを制御するとともに、前記比較結果信号に基づいて使用するクロック信号を切り替えてアップダウンカウンタの計数速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
A drive signal to the piezoelectric element in a piezoelectric actuator including a vibrating body that vibrates when a driving signal having a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element, and a contact portion that is provided on the vibrating body and is in contact with a driving target. A piezoelectric actuator drive device for supplying
Frequency control for sweeping the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric element within a predetermined range, detecting a detection signal indicating the vibration state of the vibrating body, and controlling the sweep speed of the frequency of the drive signal based on the detection signal With means,
The frequency control means includes
A constant voltage circuit for outputting a reference voltage for amplitude detection for detecting the amplitude of the detection signal;
An amplitude detection circuit for comparing a reference voltage for amplitude detection output by the constant voltage circuit and the amplitude of the detection signal and outputting a comparison result signal;
A voltage adjustment circuit that adjusts the rate of change of the output voltage based on the comparison result signal;
A variable frequency oscillator that can vary the frequency of the output signal according to the voltage output from the voltage adjustment circuit;
The voltage adjustment circuit includes: a clock circuit capable of outputting a plurality of clock signals having different frequencies; an up / down counter; and a digital / analog converter that sets a voltage value of an output voltage based on a counter value of the up / down counter; A control circuit for controlling the counter value of the up / down counter based on the clock signal,
The control circuit controls an increase / decrease pattern of the up / down counter and controls a count speed of the up / down counter by switching a clock signal to be used based on the comparison result signal. .
請求項1に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記周波数制御手段は、駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を行う周波数増減制御手段と、駆動信号の周波数の増加又は減少のスイープ速度を制御する周波数増減速度制御手段とを備え、
前記周波数増減制御手段は、予め設定された周波数範囲で前記駆動信号の周波数を増加又は減少する制御を実施し、
前記周波数増減速度制御手段は、前記検出信号に基づいて前記駆動信号の周波数のスイープ速度を制御することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
In the drive device of the piezoelectric actuator according to claim 1,
The frequency control means includes a frequency increase / decrease control means for controlling to increase or decrease the frequency of the drive signal, and a frequency increase / decrease speed control means for controlling a sweep speed for increasing or decreasing the frequency of the drive signal,
The frequency increase / decrease control means performs control to increase or decrease the frequency of the drive signal in a preset frequency range,
The frequency increase / decrease speed control means controls the sweep speed of the frequency of the drive signal based on the detection signal.
所定の周波数の駆動信号が圧電素子に与えられることで振動する振動体及びこの振動体に設けられるとともに駆動対象に当接される当接部を有する圧電アクチュエータと、請求項1または請求項2に記載の圧電アクチュエータの駆動装置と、を備えたことを特徴とする電子機器。   A piezoelectric actuator having a vibrating body that vibrates when a drive signal having a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element, and a contact portion that is provided on the vibrating body and that is in contact with a driving target. An electronic apparatus comprising the piezoelectric actuator driving device described above.
JP2004196741A 2004-07-02 2004-07-02 Drive device for piezoelectric actuator, electronic device Expired - Fee Related JP4265493B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004196741A JP4265493B2 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Drive device for piezoelectric actuator, electronic device
CN200510082251.XA CN1722599A (en) 2004-07-02 2005-07-01 Drive method for piezoelectric actuator, drive apparatus for piezoelectric actuator, electronic device
US11/171,183 US7247970B2 (en) 2004-07-02 2005-07-01 Drive method for piezoelectric actuator, drive apparatus for piezoelectric actuator, electronic device, control program for drive apparatus for piezoelectric actuator, and recording medium
DE602005008515T DE602005008515D1 (en) 2004-07-02 2005-07-04 Method and device for controlling a piezoelectric actuator by means of frequency sweep
EP05014452A EP1612922B1 (en) 2004-07-02 2005-07-04 Method and apparatus for driving a piezoelectric actuator using frequency sweeping

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004196741A JP4265493B2 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Drive device for piezoelectric actuator, electronic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006020445A JP2006020445A (en) 2006-01-19
JP4265493B2 true JP4265493B2 (en) 2009-05-20

Family

ID=35794169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004196741A Expired - Fee Related JP4265493B2 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Drive device for piezoelectric actuator, electronic device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4265493B2 (en)
CN (1) CN1722599A (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4848853B2 (en) * 2006-06-16 2011-12-28 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric actuator driving method, piezoelectric actuator driving apparatus, electronic device
JP5371323B2 (en) * 2008-08-26 2013-12-18 キヤノン株式会社 Vibration type actuator control device, lens barrel, imaging device, vibration type actuator control method, vibration type actuator control program
JP4781425B2 (en) 2008-12-25 2011-09-28 本田技研工業株式会社 Power supply system between vehicle and house
JP2010187524A (en) 2009-01-14 2010-08-26 Seiko Epson Corp Piezoelectric drive device and electronic apparatus
CN103281055B (en) * 2013-04-28 2016-09-07 深圳市芯海科技有限公司 Rc oscillator
KR101580374B1 (en) * 2013-12-30 2015-12-28 삼성전기주식회사 Circuit for driving piezoelectric actuator and generating driving signal, apparatus and method for piezoelectric actuator using the same
CN105471355B (en) * 2015-09-30 2018-04-10 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Linear electric motor device and linear electric motor method
JP6609457B2 (en) * 2015-10-22 2019-11-20 新日本無線株式会社 Piezoelectric actuator drive circuit
JP6882685B2 (en) * 2017-10-20 2021-06-02 シンフォニアテクノロジー株式会社 Vibration system control device and work transfer device
CN108063601B (en) * 2017-12-29 2021-08-27 上海艾为电子技术股份有限公司 Automatic gain control circuit and signal processing system
DE102018211755A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Infineon Technologies Ag AMPLITUDE DETECTION, AMPLITUDE CONTROL AND DIRECTION DETECTION OF A VIBRATION OF A VIBRATION BODY
JP7263874B2 (en) * 2019-03-25 2023-04-25 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric driving device control method and piezoelectric driving device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006020445A (en) 2006-01-19
CN1722599A (en) 2006-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1617489B1 (en) Method, apparatus and control program for driving a piezoelectric actuator
EP1526634B1 (en) Piezoelectric actuator drive method and drive device
JP4293189B2 (en) Piezoelectric actuator driving device, electronic device, and driving method of electronic device
EP1612922B1 (en) Method and apparatus for driving a piezoelectric actuator using frequency sweeping
CN1906843B (en) Piezoelectric actuator drive apparatus, electronic device, driving method thereof
US20070159507A1 (en) Piezoelectric actuator drive control method, piezoelectric actuator drive control apparatus, and electronic device
US7439650B2 (en) Piezoactuator drive detection device and electronic device
JP4201014B2 (en) Piezoelectric actuator drive control method, piezoelectric actuator drive control apparatus, and electronic apparatus
JP4848853B2 (en) Piezoelectric actuator driving method, piezoelectric actuator driving apparatus, electronic device
JP4265493B2 (en) Drive device for piezoelectric actuator, electronic device
JP2006304490A (en) Method of driving piezoelectric actuator, driver in piezoelectric actuator, electronic device, control program and recording medium of driver in piezoelectric actuator
WO2000038309A1 (en) Piezoelectric actuator, time piece, and portable device
WO2006004108A1 (en) Piezoelectric actuator and device
JP2007221924A (en) Piezoelectric actuator, control method for driving of piezoelectric actuator, and electronic apparatus
US20070040871A1 (en) Drive control device for a piezoelectric actuator, electronic device, and drive control method for a piezoelectric actuator
US7298066B2 (en) Drive apparatus for piezoelectric actuator, drive method for piezoelectric actuator, electronic device, control program for drive apparatus for piezoelectric actuator, and recording medium
JP4774827B2 (en) Piezoelectric actuator drive control device, electronic apparatus, and piezoelectric actuator drive control method
JP2006238564A (en) Method and device for driving piezoelectric actuator, electronic apparatus, control program for device for driving piezoelectric actuator, and storage media
JP4270058B2 (en) Piezoelectric actuator driving speed adjusting method, piezoelectric actuator driving device, electronic device
JP2007166816A (en) Piezoelectric actuator, drive method thereof, and electronic equipment
JP2000188882A (en) Drive device, calendar displaying device, portable apparatus, and timepiece
JP2006353055A (en) Drive controller for piezoelectric actuator, electronic equipment, and drive control method of the piezoelectric actuator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051013

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070704

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070813

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081028

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090127

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees