JP5731950B2 - 線形運動デバイスの制御装置、線形運動デバイスの制御方法 - Google Patents
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Description
図6は、線形運動デバイス112を制御する従来の制御装置を示した図である。図6に示した制御装置は、磁場センサ113と、差動増幅器114と、非反転出力バッファ115と、反転出力バッファ116と、第1の出力ドライバ117と、第2の出力ドライバ118とを備えている。図中に符号112を付して示したのは、制御装置によってフィードバック制御される線形運動デバイス112である。線形運動デバイス112は、コイル111と磁石110とを備えている。
図7は、図6に示した磁場センサ113によって検出される磁場(以下、検出磁場とも記す)と、線形運動デバイス112の位置との関係を示した図である。図7では、図中左側の縦軸には磁場センサ113によって検出された磁場が示され、図中右側の縦軸には磁場センサ113の出力信号SAの値が示されている。また、図7の横軸は、線形運動デバイス112の位置である。
図7に示したように、磁石110に着磁のばらつき、または磁場センサ113の位置にずれがある場合、検出磁場が線形運動デバイス112の正しい位置を示さない。このため、制御装置が、線形運動デバイス112を適正に位置制御することができなくなる場合がある。
図8(a)、(b)は、従来の衝突音を抑制する方法を実施した場合のコイル電流と線形運動デバイス位置の状態を説明するための図である。図8(a)の縦軸は、コイル111に流れる電流を示し、図8(b)の縦軸は、線形運動デバイスの位置(以下、デバイス位置とも記す)を示している。図8(a)、(b)の横軸は、図8(a)、(b)に共通の時間軸である。
図10に示すように、復元トルクが無い、または小さい場合には、図10(b)の実線に示すように、線形運動デバイスは、少ないコイル電流で端点XBOTまたはXTOPまで移動する。このため、端点の衝突が起こる時間T9及びT10の直前の移動量が大きくなり、速度も速くなるため衝突音は大きくなる。なお、コイル電流を0からi(max)まで流した後、0から−i(max)まで流す理由は、復元トルクが無いまたは小さい場合、コイル電流が流れていないとき線形運動デバイスには端点XBOTまで移動するための移動トルクが存在せず、端点XBOTまで移動するには端点XTOPへ移動した時とは逆方向のコイル電流を流し、端点XTOPへ移動した時とは逆の移動トルクを発生させる必要があるからである。
本発明の一態様の線形運動デバイスの制御装置は、前記線形運動デバイスが、コイルを備え、該コイルにコイル電流が流れることによって発生する力によって移動し、前記端点移動制御回路は、前記線形運動デバイスの移動方向のトルクを生む電流方向と、前記移動方向のトルクとは逆のトルクを生む電流方向との割合を変更させながら、前記端点に到達するときには、前記移動方向のトルクを生む電流方向のみへと変化するようなコイル電流が前記コイルに流れるように前記端点移動信号を出力することが望ましい。
そして、本発明は、携帯電話のカメラモジュール等の低消費電力を目的とした端点XBOTに復元させるトルクが無いまたは小さい線形運動デバイスの場合においても、磁場センサ出力とデバイス位置指令信号の同期化のために必要な端点XBOT及びXTOPへの移動の際に発生する衝突音を抑制できる。
(実施形態1)
(1) 回路構成
図1は、本実施形態の線形運動デバイスの制御装置(以下、単に制御装置とも記す)の構成を説明するための図である。
また、デバイス位置指令信号生成回路22は、外部から入力される、目標位置信号SH(例えば、0〜255の整数)に対して磁場センサ出力SDと同期がとれたデバイス位置指令信号SEを生成する回路である。
図3は、図1に示した端点移動制御回路19を説明するための回路図である。端点移動制御回路19は、同期化実行を指示する同期化実行信号SMに基づいてカウントを行うカウンタ30、カウンタ30がカウントしたカウント値SJをデコードするデコーダ31、カウンタ32がカウントを行ったカウント値とデコーダ31にデコードされたカウント値SJ(デコード値SK)とを比較する比較器33と、を含んでいる。
図4は、本実施形態の線形運動デバイスの動作概要を説明するためのタイミングチャートである。図4の縦軸は信号の出力タイミングを示し、横軸は時間を示している。図4には、図1に示した同期化実行信号SM、図3に示したカウント値SJ、デコード値SK、カウント値SL、ドライバ制御信号SGの出力タイミングと、そのとき、出力ドライバ17、18によって駆動された図1に示したコイル11に流れるコイル電流(図4中にはCoil Currentと記す)と、線形運動デバイス12の位置(図4中にはPositionと記す)が示されている。カウント値SLは、0〜9の値をとる。
また、カウンタ30は「0」からカウントを開始し、例えば「11」までカウントし終えたらカウントを終了する。一方、カウンタ32は、「0」からカウントを開始し、例えば「9」までカウントをしたら再度「0」からカウントする。デコーダ31は、カウンタ30のカウント値SJに応じて、図4に示したような値を出力する。具体的には、デコーダ31は、図4に示したように、カウント値SJが「0」のときデコード値SK「5」を出力し、カウント値SJが「1」のときにデコード値SK「4」を出力する。また、カウント値SJが「11」のとき、デコード値SK「10」を出力する。
このとき、コイル11を流れる電流の基となるPWM波形の周期は、コイル11の抵抗成分及びインダクタ成分で決定される電気的時定数より長いことが好ましい。コイル電流が平坦化されないようにするためである。また、PWM波形の周期は、線形運動デバイス12のコイル11が発生する磁場や磁石10等の構成部品で決定される機械的時定数よりも短いことが望ましい。線形運動デバイス12を滑らかに移動させるためである。
以上、本実施形態では、PWM波形のDutyが同一周期でDuty50%からDuty100%まで単調増加、Duty50%からDuty0%まで減少となるように制御する例を説明した。しかし、本実施形態は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することも可能である。
また、本実施形態は、図5中に破線で示したように、Dutyを一定の割合で単調に変化させる必要はない。例えば、衝突音抑制にDutyの変化するタイミングが影響しない時間T2から時間T3の区間の動作周期を他の区間よりも早くすることもできる。動作周期は、制御対象の線形運動デバイスの特性に合わせて変更してもよい。本実施形態は、このように、衝突音抑制に影響しない区間を短くすることで、同期化動作の無駄時間を削減することができる。
11、111 コイル
12、112 線形運動デバイス
13、113 磁場センサ
14、114 差動増幅器
15、115 正転出力バッファ
16、116 反転出力バッファ
17、18、117、118 出力ドライバ
19 端点移動制御回路
20 制御信号切り替えスイッチ
30 カウンタ
31 デコーダ
32 カウンタ
33 比較器
40、42 記憶装置
48、49、50 D/A変換器
Claims (5)
- 磁石を備える線形運動デバイスの制御装置であって、
前記磁石が発生する磁場を検出し、検出された磁場の値に対応する検出位置信号を出力する磁場センサと、
前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標指示信号に基づいて、位置指令信号を出力するデバイス位置指令回路と、
前記検出位置信号と、前記位置指令信号とを入力し、前記検出位置信号と前記位置指令信号との偏差を示す操作量信号を出力する差動増幅器と、
前記線形運動デバイスに対し、予め定められている移動範囲の一方の端点に向かう力と、他方の端点に向かう力とを交互に加えながら、前記一方の端点から前記他方の端点まで前記線形運動デバイスを移動させる端点移動信号を出力する端点移動制御回路と、
前記端点移動信号、前記操作量信号のいずれか一方を選択する選択回路と、
前記選択回路によって選択された、前記端点移動信号または前記操作量信号に応じて前記線形運動デバイスを駆動する出力ドライバと、
を含み、
前記位置指令信号と前記線形運動デバイスの位置とを同期化させる処理を行う場合、前記選択回路は前記端点移動信号を選択し、前記出力ドライバは前記端点移動信号に応じて前記線形運動デバイスを前記端点に移動させることを特徴とする線形運動デバイスの制御装置。 - 前記デバイス位置指令回路は、前記出力ドライバが前記端点移動信号に応じて前記線形運動デバイスを前記端点に移動したときに出力された前記検出位置信号に基づいて、前記目標指示信号から前記位置指令信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の線形運動デバイスの制御装置。
- 前記線形運動デバイスは、コイルを備え、該コイルにコイル電流が流れることによって発生する力によって移動し、
前記端点移動制御回路は、前記線形運動デバイスの移動方向のトルクを生む電流方向と、前記移動方向のトルクとは逆のトルクを生む電流方向と、の割合を変更させながら、前記端点に到達するときには、前記移動方向のトルクを生む電流方向のみへと変化するようなコイル電流が前記コイルに流れるように前記端点移動信号を出力することを特徴とする請求項1または2に記載の線形運動デバイスの制御装置。 - 前記端点移動信号は、PWM信号であることを特徴とする請求項3に記載の線形運動デバイスの制御装置。
- 線形運動デバイスが備える磁石が発生する磁場を検出する磁場センサと、デバイス位置指令回路と、差動増幅器と、端点移動制御回路と、選択回路と、出力ドライバと、を含む線形運動デバイスの制御装置において行われる線形運動デバイスの制御方法であって、
前記磁場センサが、検出された磁場の値に対応する検出位置信号を出力するステップと、
前記デバイス位置指令回路が、前記線形運動デバイスを移動すべき目標位置を指示する目標指示信号に基づいて、位置指令信号を出力するステップと、
前記差動増幅器が、前記検出位置信号と、前記位置指令信号とを入力し、前記検出位置信号と前記位置指令信号との偏差を示す操作量信号を出力するステップと、
前記端点移動制御回路が、予め定められている移動範囲の一方の端点に向かう力と、他方の端点に向かう力とを交互に前記線形運動デバイスに加えながら、前記一方の端点から前記他方の端点まで前記線形運動デバイスを移動させる端点移動信号を出力するステップと、
前記位置指令信号と前記線形運動デバイスの位置とを同期化させる処理を行う場合、前記選択回路が、前記端点移動信号、前記操作量信号のうちの前記端点移動信号を選択するステップと、
前記出力ドライバが、前記端点移動信号に応じて前記線形運動デバイスを前記端点に移動させるステップと、
を含むことを特徴とする線形運動デバイスの制御方法。
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