JP5745339B2 - Linear motion device controller - Google Patents

Linear motion device controller Download PDF

Info

Publication number
JP5745339B2
JP5745339B2 JP2011119616A JP2011119616A JP5745339B2 JP 5745339 B2 JP5745339 B2 JP 5745339B2 JP 2011119616 A JP2011119616 A JP 2011119616A JP 2011119616 A JP2011119616 A JP 2011119616A JP 5745339 B2 JP5745339 B2 JP 5745339B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
linear motion
motion device
output signal
signal
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
JP2011119616A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012248025A (en
Inventor
弘二 箙瀬
弘二 箙瀬
貴志 福嶋
貴志 福嶋
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.)
Asahi Kasei EMD Corp
Original Assignee
Asahi Kasei EMD 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 Asahi Kasei EMD Corp filed Critical Asahi Kasei EMD Corp
Priority to JP2011119616A priority Critical patent/JP5745339B2/en
Publication of JP2012248025A publication Critical patent/JP2012248025A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5745339B2 publication Critical patent/JP5745339B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

本発明は、線形運動デバイス(オートフォーカスレンズなど)の制御装置及び制御方法に関する。   The present invention relates to a control apparatus and control method for a linear motion device (such as an autofocus lens).

入力信号と、この入力信号に応じた変位とが一次関数で表されるデバイスは、線形運動デバイスとも呼ばれている。線形運動デバイスには、例えば、カメラのオートフォーカスレンズ等がある。
図13は、線形運動デバイス11を制御する従来の制御装置10を示した図である。図13に示した制御装置10は、磁場センサ13と、電圧指令信号生成回路14と、差動増幅器15と、出力ドライバ12と、を備えている。図中に符号11を付して示したのは、制御装置10によってフィードバック制御される線形運動デバイス11である。線形運動デバイス11は、コイル18と磁石19とを備えている。
A device in which an input signal and a displacement corresponding to the input signal are expressed by a linear function is also called a linear motion device. Examples of the linear motion device include a camera autofocus lens.
FIG. 13 is a diagram illustrating a conventional control apparatus 10 that controls the linear motion device 11. The control device 10 shown in FIG. 13 includes a magnetic field sensor 13, a voltage command signal generation circuit 14, a differential amplifier 15, and an output driver 12. A linear motion device 11 that is feedback-controlled by the control device 10 is denoted by reference numeral 11 in the drawing. The linear motion device 11 includes a coil 18 and a magnet 19.

磁場センサ13は、検出した磁場に基づいて信号を生成し、出力信号VMOとして出力する。電圧指令信号生成回路14は、図示しないインターフェースから入力された信号に基づいて電圧指令信号VCOを生成する。出力信号VMOと電圧指令信号VCOは、差動増幅器15の正転入力端子と反転入力端子とにそれぞれ入力される。出力信号VMOと電圧指令信号VCOとが入力された差動増幅器15からは、出力ドライバ12の操作量(偏差と増幅度の積)を表す操作量信号VEOが出力される。   The magnetic field sensor 13 generates a signal based on the detected magnetic field and outputs it as an output signal VMO. The voltage command signal generation circuit 14 generates a voltage command signal VCO based on a signal input from an interface (not shown). The output signal VMO and the voltage command signal VCO are input to the normal input terminal and the reverse input terminal of the differential amplifier 15, respectively. From the differential amplifier 15 to which the output signal VMO and the voltage command signal VCO are input, an operation amount signal VEO representing the operation amount (product of deviation and amplification degree) of the output driver 12 is output.

操作量信号VEOの大きさによって出力ドライバ12を流れる電流が変化し、線形運動デバイス11のコイル18を流れる電流が変化する。コイル18を流れる電流により、磁石19を含む線形運動デバイス11の位置が変化する(移動する)。このとき、磁場センサ13の出力信号VMOは、磁石19の移動に伴って変化する。制御装置10は、出力信号VMOの変化によって線形運動デバイス11の位置を検出し、この位置が外部から入力される信号によって指示される位置に一致するようにフィードバック制御を行っている。   The current flowing through the output driver 12 changes depending on the magnitude of the manipulated variable signal VEO, and the current flowing through the coil 18 of the linear motion device 11 changes. The position of the linear motion device 11 including the magnet 19 changes (moves) by the current flowing through the coil 18. At this time, the output signal VMO of the magnetic field sensor 13 changes as the magnet 19 moves. The control device 10 detects the position of the linear motion device 11 based on the change in the output signal VMO, and performs feedback control so that this position matches the position indicated by the signal input from the outside.

図14は、図13に示した磁場センサ13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11の位置との関係を示した図である。図14では、図中左側の縦軸には磁場センサ13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13の出力信号VMOの値が示されている。図14の出力信号VMOを示す縦軸のさらに右側には、電圧指令信号VCOが示されている。   FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the magnetic field detected by the magnetic field sensor 13 shown in FIG. 13 (hereinafter also referred to as a detected magnetic field) and the position of the linear motion device 11. In FIG. 14, the magnetic field detected by the magnetic field sensor 13 is shown on the left vertical axis in the drawing, and the value of the output signal VMO of the magnetic field sensor 13 is shown on the right vertical axis in the drawing. A voltage command signal VCO is shown on the further right side of the vertical axis showing the output signal VMO in FIG.

また、図14の横軸は、線形運動デバイス11における所定の部位の基準点から計測した位置を示している。図13に示した制御装置10によれば、制御装置10は、図14に示した電圧指令信号VCMが与えられた場合、磁場センサ13が検出磁場BMを得るように、フィードバック制御を実行する。フィードバック制御により、線形運動デバイス11の位置は位置XMIDを得る。   Further, the horizontal axis of FIG. 14 indicates a position measured from a reference point of a predetermined part in the linear motion device 11. According to the control device 10 illustrated in FIG. 13, when the voltage command signal VCM illustrated in FIG. 14 is given, the control device 10 performs feedback control so that the magnetic field sensor 13 obtains the detected magnetic field BM. By the feedback control, the position of the linear motion device 11 obtains the position XMID.

ところで、図13に示した線形運動デバイス11では、磁石19の着磁のばらつきが生じ得る。また、制御装置10では、磁場センサ13の搭載位置のずれにばらつきが生じ得る。このようなばらつきにより、線形運動デバイス11の位置と、磁場センサ13によって検出される磁場が設計時に想定された関係と相違する。
図15は、検出磁場と線形運動デバイス11の位置との関係を示した図である。図15の図中左側の縦軸には磁場センサ13の検出磁場が示され、図中右側の縦軸には磁場センサ13の出力信号が示されている。図15中の実線aは、図14に示した特性を示したもので、検出磁場と線形運動デバイス11の位置とのずれがない(設計値のとおり)場合の特性を比較のため示している。一点鎖線b及び二点鎖線cは、検出磁場と線形運動デバイス11の位置とのずれがある場合の特性を示している。
Incidentally, in the linear motion device 11 shown in FIG. 13, the magnetization of the magnet 19 may vary. Further, in the control device 10, variations in the mounting position of the magnetic field sensor 13 may occur. Due to such variations, the position of the linear motion device 11 and the magnetic field detected by the magnetic field sensor 13 differ from the relationship assumed at the time of design.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the detected magnetic field and the position of the linear motion device 11. The vertical axis on the left side of FIG. 15 shows the detected magnetic field of the magnetic field sensor 13, and the vertical axis on the right side of the figure shows the output signal of the magnetic field sensor 13. A solid line a in FIG. 15 shows the characteristics shown in FIG. 14, and shows the characteristics when the detected magnetic field and the position of the linear motion device 11 are not shifted (as designed values) for comparison. . An alternate long and short dash line b and an alternate long and two short dashes line c indicate characteristics when there is a shift between the detected magnetic field and the position of the linear motion device 11.

図15に示したように、磁場センサ13の位置にずれがある場合、検出磁場が線形運動デバイス11の正しい位置を示さない。このため、制御装置10が、線形運動デバイス11を適正にフィードバック制御することができなくなることが分かる。
このような不具合を解消する従来技術には、例えば、特許文献1に記載された発明がある。図16は、特許文献1に記載された従来技術を説明するための図である。特許文献1に記載された従来技術では、線形運動デバイス11の最大移動幅(図16、横軸に示したXTOP−XBOT)に対応する磁場センサ13の出力信号VMOの最大値から最小値を、電圧指令信号のステップ数で等分割する。そして、等分割された磁場センサ13の出力範囲の各々を、線形運動デバイス11の移動幅に対する電圧指令信号の固定ステップとする。
特許文献1記載の従来技術によれば、磁石19の着磁ばらつきや磁場センサ13の搭載位置ずれによって生じる線形運動デバイス11の位置と磁場センサ13の出力信号VMOとのずれを補正することができる。
As shown in FIG. 15, when the position of the magnetic field sensor 13 is shifted, the detected magnetic field does not indicate the correct position of the linear motion device 11. For this reason, it turns out that the control apparatus 10 becomes unable to feedback-control the linear motion device 11 appropriately.
For example, there is an invention described in Patent Document 1 as a conventional technique for solving such a problem. FIG. 16 is a diagram for explaining the prior art described in Patent Document 1. In FIG. In the prior art described in Patent Document 1, the minimum value is calculated from the maximum value of the output signal VMO of the magnetic field sensor 13 corresponding to the maximum movement width of the linear motion device 11 (XTOP-XBOT shown in FIG. 16, horizontal axis). Divide equally by the number of steps of the voltage command signal. Then, each of the output ranges of the equally divided magnetic field sensor 13 is set as a fixed step of the voltage command signal with respect to the movement width of the linear motion device 11.
According to the prior art described in Patent Document 1, it is possible to correct the deviation between the position of the linear motion device 11 and the output signal VMO of the magnetic field sensor 13 caused by the magnetization variation of the magnet 19 and the mounting position deviation of the magnetic field sensor 13. .

特開2006−113874号公報JP 2006-113874 A

上記した特許文献1に記載された従来技術には、以下のような問題がある。すなわち、特許文献1に記載された従来技術では、線形運動デバイス個々の最大移動幅に対して電圧指令信号の固定ステップを定義する。しかしながら、磁場センサ13の出力信号VMO及び電圧指令信号生成回路14の電圧指令信号VCOの振幅値には様々なケースがあって、制御装置10ごとに異なるものと考えられる。
このため、図17に示すように、差動増幅器15に入力される偏差ε(磁場センサの出力信号VMOと電圧指令信号VCOとの差)及び出力ドライバ12の操作量VEO(偏差と増幅度の積)にも様々なケースがあり、制御装置10ごとに異なっている。
The prior art described in Patent Document 1 described above has the following problems. That is, in the prior art described in Patent Document 1, a fixed step of the voltage command signal is defined for the maximum movement width of each linear motion device. However, there are various cases in the amplitude values of the output signal VMO of the magnetic field sensor 13 and the voltage command signal VCO of the voltage command signal generation circuit 14, and are considered to be different for each control device 10.
For this reason, as shown in FIG. 17, the deviation ε (difference between the output signal VMO of the magnetic field sensor and the voltage command signal VCO) input to the differential amplifier 15 and the operation amount VEO (deviation and amplification degree of the output driver 12). Product) also has various cases, and is different for each control device 10.

図18(a)、(b)は、上記の点によって生じる従来技術の不具合を説明するための図である。図18(a)は、縦軸に電圧指令信号を示し、横軸に時間を示している。図18(b)は、図18(a)に示した電圧指令信号にしたがって動作した場合の線形運動デバイス11の位置を縦軸に示し、横軸に時間を示している。
差動増幅器15の増幅度Kpは、図18中の実線dに対して線形運動デバイス11のステップ応答時間が最適となるような一定値に設定される。このため、図18(a)に示すように、電圧指令信号VCOの値が本来出力されるべきVC/2からずれてVC/4(一点鎖線eで示す)、VC(二点鎖線fで示す)になると、図18(b)に示したように、適切な操作量VEOが出力ドライバ12に与えられず、応答時間が増えてしまう。
18 (a) and 18 (b) are diagrams for explaining the problems of the prior art caused by the above points. In FIG. 18A, the vertical axis represents the voltage command signal, and the horizontal axis represents time. FIG. 18B shows the position of the linear motion device 11 when operated according to the voltage command signal shown in FIG. 18A on the vertical axis, and the time on the horizontal axis.
The amplification degree Kp of the differential amplifier 15 is set to a constant value that optimizes the step response time of the linear motion device 11 with respect to the solid line d in FIG. For this reason, as shown in FIG. 18 (a), the value of the voltage command signal VCO deviates from VC / 2 to be originally output, VC / 4 (indicated by a one-dot chain line e), and VC (indicated by a two-dot chain line f). ), As shown in FIG. 18B, an appropriate operation amount VEO is not given to the output driver 12, and the response time increases.

例えば、一点鎖線eで示すように、操作量VEOが不足する場合には、線形運動デバイス11が所望の位置に達するまでの応答速度が遅くなり、実線dで示した場合の応答時間t1が応答時間t2にまで延びている。一方、二点鎖線fで示すように、操作量VEOが過剰の場合には応答時間が速くなって線形運動デバイス11がリンギングする。このため、線形運動デバイス11が所望の位置に収束するまで時間がかかり、応答時間が時間t3にまで延びている。さらに、操作量VEO過剰な場合、操作量VEOによっては線形運動デバイス11が発振に至る場合もある。   For example, when the manipulated variable VEO is insufficient as indicated by a one-dot chain line e, the response speed until the linear motion device 11 reaches a desired position is slow, and the response time t1 when indicated by the solid line d is a response. It extends to time t2. On the other hand, as indicated by a two-dot chain line f, when the manipulated variable VEO is excessive, the response time becomes fast and the linear motion device 11 rings. For this reason, it takes time until the linear motion device 11 converges to a desired position, and the response time extends to time t3. Further, when the manipulated variable VEO is excessive, the linear motion device 11 may oscillate depending on the manipulated variable VEO.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、検出磁場と線形運動デバイスの位置との関係が設計時の関係と異なる場合でも、電圧指令信号に対する線形運動デバイスの位置のずれを補正することができる線形運動デバイスの制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and corrects the positional deviation of the linear motion device with respect to the voltage command signal even when the relationship between the detected magnetic field and the position of the linear motion device is different from the design relationship. It is an object of the present invention to provide a controller for a linear motion device that can be used.

本発明の線形運動デバイスの制御装置は、磁石(例えば図1に示した磁石19)を有する線形運動デバイス(例えば図1に示した線形運動デバイス11)の、前記磁石が発生する磁場を検出し、外部から指示された位置に前記線形運動デバイスを移動させる線形運動デバイスの制御装置(例えば図1に示した制御装置101)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応答する第1出力信号を出力する磁場センサ(例えば図1に示した磁場センサ113)と、外部から入力される入力信号(例えば図1示した制御信号VCM[2:0])から、前記磁場センサの出力信号(例えば図1示した出力信号VMO)の振幅と関連付けた電圧指令信号を生成する電圧指令信号生成回路(例えば図1に示した電圧指令信号生成回路114)と、前記磁場センサの前記第1出力信号と前記電圧指令信号との偏差を増幅して第2出力信号を生成する差動増幅器(例えば図1に示した差動増幅器115)と、前記差動増幅器から出力される前記第2出力信号を、前記磁場センサの前記第1出力信号の振幅に応じて補正し、補正された前記出力ドライバへの前記入力信号を生成する補正回路(例えば図1に示したゲイン補正回路116)と、前記補正された入力出力信号の値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(例えば図1に示した出力ドライバ112)と、を含むことを特徴とする。 The linear motion device controller of the present invention detects a magnetic field generated by a magnet of a linear motion device (eg, the linear motion device 11 shown in FIG. 1) having a magnet (eg, the magnet 19 shown in FIG. 1). A linear motion device control apparatus (for example, the control apparatus 101 shown in FIG. 1) that moves the linear motion device to a position instructed from the outside, detecting a magnetic field generated by the magnet, and detecting the detected magnetic field From a magnetic field sensor (for example, the magnetic field sensor 113 shown in FIG. 1) that outputs a first output signal that responds to the value of, and an input signal (for example, the control signal VCM [2: 0] shown in FIG. 1). A voltage command signal generation circuit (for example, the voltage command signal generation shown in FIG. 1) that generates a voltage command signal associated with the amplitude of the output signal of the magnetic field sensor (for example, the output signal VMO shown in FIG. 1) A road 114), a differential amplifier for generating a second output signal by amplifying the deviation of the first output signal of the magnetic field sensor and said voltage command signal (e.g., a differential amplifier 115 shown in FIG. 1), the second output signal output from the pre-Symbol differential amplifier, and corrected in accordance with the amplitude of the first output signal of the magnetic field sensor, the correction circuit for generating the input signal to the corrected the output driver ( For example, a gain correction circuit 116 shown in FIG. 1 and an output driver (for example, the output driver 112 shown in FIG. 1) that drives the linear motion device in accordance with the value of the corrected input output signal. It is characterized by.

また、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、上記した発明において、前記補正回路が、前記第1出力信号の振幅が予め定められた基準振幅と相違する場合、前記第1出力信号の振幅に対する前記基準振幅の比で前記第2出力信号を増幅するゲイン補正回路(例えば図1に示したゲイン補正回路116)であることが望ましい。
また、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、上記した発明において、前記ゲイン補正回路が、抵抗値が可変の抵抗素子(例えば図4に示した抵抗分割器41)と、前記第1出力信号の振幅によって前記抵抗素子の抵抗値を決定する制御信号を生成するデコーダ(例えば図4に示したデコーダ42)と、を含むことが望ましい。
In the linear motion device control device according to the present invention, in the above-described invention, when the correction circuit has an amplitude of the first output signal that is different from a predetermined reference amplitude, the control circuit controls the amplitude of the first output signal. A gain correction circuit (for example, the gain correction circuit 116 shown in FIG. 1) that amplifies the second output signal with the ratio of the reference amplitude is desirable.
In the linear motion device control apparatus according to the present invention, the gain correction circuit includes a resistance element having a variable resistance value (for example, the resistor divider 41 shown in FIG. 4) and the first output signal. And a decoder (for example, the decoder 42 shown in FIG. 4) that generates a control signal that determines the resistance value of the resistance element according to the amplitude of the resistance element.

また、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、上記した発明において、前記補正回路
が、前記第1出力信号の振幅が予め定められた基準振幅と相違する場合、前記第1出力信
号の振幅に対する前記基準振幅の比で前記第2出力信号を増幅するPWM変調回路(例え
ば図10に示したPWM変調回路90)であることが望ましい。
In the linear motion device control device according to the present invention, in the above-described invention, when the correction circuit has an amplitude of the first output signal that is different from a predetermined reference amplitude, the control circuit controls the amplitude of the first output signal. wherein it is not to demand a PWM modulation circuit for amplifying said second output signal at a reference amplitude ratio (e.g. the PWM circuit 90 shown in FIG. 10).

本発明によれば、線形運動デバイスの磁石や制御装置の磁場センサの搭載位置のずれによって検出磁場の値が設計値と相違する場合であっても、線形運動デバイスを外部から指示された適正な位置に移動させることができる。つまり、本発明の線形運動デバイスの制御装置は、検出磁場と線形運動デバイスの位置との関係が設計時の関係と異なる場合でも、電圧指令信号に対する線形運動デバイス位置のずれを補正することができる線形運動デバイスの制御装置を提供することができる。
なお、本発明によれば、単に検出磁場のみを補正したことによって生じる過渡応答特性の劣化も改善することができる。
According to the present invention, even when the value of the detected magnetic field is different from the design value due to a shift in the mounting position of the magnet of the linear motion device or the magnetic field sensor of the control device, the linear motion device is appropriately input from the outside. Can be moved to a position. That is, the controller of the linear motion device of the present invention can correct the displacement of the linear motion device position with respect to the voltage command signal even when the relationship between the detected magnetic field and the position of the linear motion device is different from the relationship at the time of design. A controller for a linear motion device can be provided.
According to the present invention, it is possible to improve the deterioration of the transient response characteristic caused by simply correcting only the detected magnetic field.

本発明の第1実施形態の線形運動デバイス制御装置と、線形運動デバイスとを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the linear motion device control apparatus and linear motion device of 1st Embodiment of this invention. 図1に示した出力ドライバの他の構成を例示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration of the output driver shown in FIG. 1. 図1に示した電圧指令信号生成回路の回路構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a circuit configuration of a voltage command signal generation circuit shown in FIG. 1. 図1に示したゲイン補正回路の回路構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a circuit configuration of a gain correction circuit shown in FIG. 1. 本発明の第1実施形態の線形運動デバイスの制御装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the control apparatus of the linear motion device of 1st Embodiment of this invention. 図4に示した抵抗分割器の構成を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a resistor divider shown in FIG. 4. 本発明の第1実施形態の線形運動デバイスの制御装置の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the control apparatus of the linear motion device of 1st Embodiment of this invention. 図1に示したゲイン補正回路の他の構成例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining another configuration example of the gain correction circuit shown in FIG. 1. 図4に示した抵抗分割器の他の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other structural example of the resistive divider shown in FIG. 本発明の第2実施形態の線形運動デバイスの回路構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the circuit structure of the linear motion device of 2nd Embodiment of this invention. 図10に示したPWM変調回路の構成を、より具体的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating more concretely the structure of the PWM modulation circuit shown in FIG. 図10、11に示したPWM変調回路によって生成されるPWM波を示した図である。It is the figure which showed the PWM wave produced | generated by the PWM modulation circuit shown to FIG. 線形運動デバイスを制御する従来の制御装置を示した図である。It is the figure which showed the conventional control apparatus which controls a linear motion device. 図13に示した磁場センサの検出磁場と、線形運動デバイスの位置との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the detection magnetic field of the magnetic field sensor shown in FIG. 13, and the position of a linear motion device. 図13に示した磁場センサの検出磁場と、線形運動デバイスの位置との他の関係を示した図である。It is the figure which showed the other relationship between the detection magnetic field of the magnetic field sensor shown in FIG. 13, and the position of a linear motion device. 特許文献1に記載された従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the prior art described in patent document 1. FIG. 一般的な差動増幅器に入力される偏差ε及び出力ドライバの操作量を例示した図である。It is the figure which illustrated deviation (epsilon) input into a general differential amplifier, and the operation amount of an output driver. 特許文献1に記載された従来技術で生じる不具合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the malfunction which arises in the prior art described in patent document 1. FIG.

以下、本発明の第1実施形態、第2実施形態について図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
・回路構成
図1は、第1実施形態の線形運動デバイス11を制御する制御装置101と、制御装置101によって制御される線形運動デバイス11とを説明するための図である。図1には、線形運動デバイス11と、線形運動デバイス11を制御する制御装置101とが示されている。線形運動デバイス11は、図13に示した線形運動デバイス11と同様の構成であるから、図15に示した符号と同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。
Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Circuit Configuration FIG. 1 is a diagram for explaining a control device 101 that controls the linear motion device 11 according to the first embodiment and the linear motion device 11 that is controlled by the control device 101. FIG. 1 shows a linear motion device 11 and a controller 101 that controls the linear motion device 11. Since the linear motion device 11 has the same configuration as that of the linear motion device 11 shown in FIG. 13, the same reference numerals as those shown in FIG. 15 are given, and the description thereof is partially omitted.

第1実施形態の線形デバイス11は、コイル18と、磁石19とを有している。第1実施形態では、コイル18において電磁誘導により発生する磁場によって磁石19及び線形運動デバイス11の位置が変化するものとする。また、コイル18には制御装置101から電流が供給されて、供給された電流に応じて磁石19及び線形運動デバイス11が移動するから、制御装置101は、線形運動デバイス11の位置を制御することができる。   The linear device 11 according to the first embodiment includes a coil 18 and a magnet 19. In the first embodiment, the positions of the magnet 19 and the linear motion device 11 are changed by a magnetic field generated by electromagnetic induction in the coil 18. Further, the coil 18 is supplied with a current from the control device 101, and the magnet 19 and the linear motion device 11 move in accordance with the supplied current. Therefore, the control device 101 controls the position of the linear motion device 11. Can do.

制御装置101は、磁石19において発生した磁場を検出し、検出された磁場に応答する出力信号VMOを生成する磁場センサ113と、線形運動デバイス11を所望の位置に移動させるための信号(以降、入力信号とも記す)を外部から入力するためのインターフェースとして機能する電圧指令信号生成回路114と、を備えている。磁場センサ113の位置は固定されているから、磁場センサ113によって検出される磁場は、磁場センサ113と磁石19との相対的な位置を示す。
電圧指令信号生成回路114は、入力信号と磁場センサ113の出力信号VMOの振幅とを関連付けた電圧指令信号VCOを生成する。
The control device 101 detects a magnetic field generated in the magnet 19 and generates an output signal VMO that responds to the detected magnetic field, and a signal (hereinafter referred to as a signal for moving the linear motion device 11 to a desired position). And a voltage command signal generation circuit 114 that functions as an interface for inputting an input signal from the outside. Since the position of the magnetic field sensor 113 is fixed, the magnetic field detected by the magnetic field sensor 113 indicates a relative position between the magnetic field sensor 113 and the magnet 19.
The voltage command signal generation circuit 114 generates a voltage command signal VCO that associates the input signal with the amplitude of the output signal VMO of the magnetic field sensor 113.

また、制御装置101は、磁場センサ113の出力信号VMOと電圧指令信号生成回路114から出力された出力信号VMOとを入力する差動増幅器115を備えている。差動増幅器115は、出力信号VMOと電圧指令信号VCOとの差である偏差を増幅度Kpで増幅した出力信号VEOを生成し、出力する。出力信号VEOは、後述するように補正されて入力信号VAJとなる。入力信号VAJは、線形運動デバイス11を駆動する出力ドライバ112に入力される。
出力ドライバ112は、MOSスイッチMN1を備えている。入力信号VAJは、MOSスイッチMN1のゲートに印加されてMOSスイッチMN1のソース、ドレイン間に流れる電流の値を制御する。コイル18で発生する磁場の強さに応じて磁石19の移動量が決定する。
The control device 101 further includes a differential amplifier 115 that inputs the output signal VMO of the magnetic field sensor 113 and the output signal VMO output from the voltage command signal generation circuit 114. The differential amplifier 115 generates and outputs an output signal VEO obtained by amplifying a deviation, which is a difference between the output signal VMO and the voltage command signal VCO, with an amplification factor Kp. The output signal VEO is corrected as described later to become the input signal VAJ. The input signal VAJ is input to an output driver 112 that drives the linear motion device 11.
The output driver 112 includes a MOS switch MN1. The input signal VAJ is applied to the gate of the MOS switch MN1, and controls the value of the current flowing between the source and drain of the MOS switch MN1. The amount of movement of the magnet 19 is determined according to the strength of the magnetic field generated by the coil 18.

また、制御装置101は、出力信号VCOの振幅に応じて出力信号VEOを補正するゲイン補正回路116と、ゲイン補正回路116の補正に使用される制御信号VMH[2:0]及びVML[2:0]を記憶するためのメモリ17を備えている。ゲイン補正回路116による出力信号VEOの補正によって入力信号VAJが生成される。
制御信号VMH[2:0]は、磁場センサ113の最大出力電圧VMHを選択する制御信号である。また、制御信号VML[2:0]は、磁場センサ113の最小出力電圧VMLを選択する制御信号である。
Further, the control device 101 corrects the output signal VEO in accordance with the amplitude of the output signal VCO, and the control signals VMH [2: 0] and VML [2: 0] is stored. The input signal VAJ is generated by correcting the output signal VEO by the gain correction circuit 116.
The control signal VMH [2: 0] is a control signal that selects the maximum output voltage VMH of the magnetic field sensor 113. The control signal VML [2: 0] is a control signal for selecting the minimum output voltage VML of the magnetic field sensor 113.

制御信号VMH[2:0]、制御信号VML[2:0]のメモリ17への書き込みは、例えば、以下のようにして行われる。すなわち、制御装置101を製造するメーカにおいて、制御装置101の出荷時に最大出力電圧VMHと最小出力電圧VMLとを測定する。そして、測定された最大出力電圧VMHに応じた制御信号VMH[2:0]、最小出力電圧VMLに応じた制御信号VML[2:0]を電圧指令信号生成回路114が決定してメモリ17に書き込むようにしてもよい。
また、図1中の磁場センサ113は、ホールセンサであっても、または磁気抵抗センサであってもよい。
The writing of the control signal VMH [2: 0] and the control signal VML [2: 0] to the memory 17 is performed as follows, for example. That is, the manufacturer that manufactures the control device 101 measures the maximum output voltage VMH and the minimum output voltage VML when the control device 101 is shipped. Then, the voltage command signal generation circuit 114 determines the control signal VMH [2: 0] corresponding to the measured maximum output voltage VMH and the control signal VML [2: 0] corresponding to the minimum output voltage VML to the memory 17. You may make it write.
Further, the magnetic field sensor 113 in FIG. 1 may be a Hall sensor or a magnetoresistive sensor.

i 出力ドライバ
なお、出力ドライバ112の回路構成は、以上説明した構成に限定されるものではない。例えば、出力ドライバ112は、図1に示したように、1つのMOSスイッチMN1によって構成されるものに限定されるものではない。
図2は、出力ドライバ112の他の構成を例示した図である。出力ドライバ112は、出力ドライバ201、202を含むHブリッジドライバによって構成され、出力ドライバ201が2つのMOSスイッチM1、M3を含むように構成され、出力ドライバ202が2つのMOSスイッチM2、M4を含むように構成されるものであってもよい。
i Output Driver The circuit configuration of the output driver 112 is not limited to the configuration described above. For example, the output driver 112 is not limited to one constituted by one MOS switch MN1 as shown in FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating another configuration of the output driver 112. The output driver 112 is configured by an H-bridge driver including output drivers 201 and 202, the output driver 201 is configured to include two MOS switches M1 and M3, and the output driver 202 includes two MOS switches M2 and M4. It may be configured as follows.

ii 電圧指令信号生成回路
図3は、図1に示した電圧指令信号生成回路114の回路構成を説明するための図である。電圧指令信号生成回路114は、正電源(すなわち、VDD)と負電源(すなわち、VSS)の間に接続される抵抗素子RM0〜RM5と、正電源−負電源間に接続される抵抗を分割し、磁場センサ113の最大振幅相当の電圧を選択するスイッチSWH0〜SWH2及び磁場センサ113の最小振幅相当の電圧を選択するスイッチSWL0〜SWL2と、スイッチSWH0〜SWH2によって選択された電圧を入力するボルテージフォロア回路31と、スイッチSWL0〜SWL2によって選択された電圧を入力とするボルテージフォロア回路32と、ボルテージフォロア回路31の出力信号VMHQとボルテージフォロア回路32の出力信号VMLQとを分割するRC0〜RC3と、線形運動デバイス11を所望の位置へ移動させるための電圧指令信号を選択するスイッチSWC0〜SWC2と、スイッチSWC0〜SWC2によって選択された電圧を入力とし、電圧指令信号VCOを出力するボルテージフォロア回路33と、を備えている。
ii Voltage Command Signal Generation Circuit FIG. 3 is a diagram for explaining a circuit configuration of the voltage command signal generation circuit 114 shown in FIG. The voltage command signal generation circuit 114 divides resistance elements RM0 to RM5 connected between a positive power source (ie, VDD) and a negative power source (ie, VSS) and a resistor connected between the positive power source and the negative power source. The switches SWH0 to SWH2 for selecting the voltage corresponding to the maximum amplitude of the magnetic field sensor 113, the switches SWL0 to SWL2 for selecting the voltage corresponding to the minimum amplitude of the magnetic field sensor 113, and the voltage follower for inputting the voltage selected by the switches SWH0 to SWH2. A circuit 31, a voltage follower circuit 32 that receives a voltage selected by the switches SWL0 to SWL2, an output signal VMHQ of the voltage follower circuit 31, and an output signal VMQ of the voltage follower circuit 32, RC0 to RC3, and linear To move the exercise device 11 to a desired position A switch SWC0~SWC2 selects the voltage command signal, and inputs the voltage selected by the switch SWC0~SWC2, includes a voltage follower circuit 33 for outputting a voltage command signal VCO, a.

このような電圧指令信号生成回路114は、外部から入力される入力信号として、制御信号VCM[2:0]が入力される。電圧指令信号生成回路114は、制御信号VCM[2:0]と、磁場センサ113の出力信号の振幅とを関連付けた電圧指令信号VCOを生成する。すなわち、電圧指令信号生成回路114は、磁場センサ113の最大振幅から最小振幅の間を電圧指令信号のステップ数で等分割して電圧指令信号の固定ステップとする。また、外部から入力される制御信号VCM[2:0]を、固定ステップに応じた電圧指令信号VCOとする。   Such a voltage command signal generation circuit 114 receives a control signal VCM [2: 0] as an input signal input from the outside. The voltage command signal generation circuit 114 generates a voltage command signal VCO that associates the control signal VCM [2: 0] with the amplitude of the output signal of the magnetic field sensor 113. That is, the voltage command signal generation circuit 114 equally divides the range between the maximum amplitude and the minimum amplitude of the magnetic field sensor 113 by the number of steps of the voltage command signal, and sets the voltage command signal as a fixed step. Further, the control signal VCM [2: 0] input from the outside is used as the voltage command signal VCO corresponding to the fixed step.

iii 差動増幅器
図1中の差動増幅器115は、微分要素と積分要素との少なくとも一つを含むように構成されたものであってもよい。
iv ゲイン補正回路
図4は、図1に示したゲイン補正回路116の回路構成を説明するための図である。ゲイン補正回路116は、メモリ17に記憶されている制御信号VMH[2:0]と、制御信号VML[2:0]とを入力し、抵抗分割器41の分割比を決定する制御信号RSEL[2:0]を生成するデコーダ42、制御信号RSEL[2:0]によって決定された分割比で分割される抵抗分割器41、図1に示した差動増幅器115の出力信号VEOを反転増幅する抵抗分割器41、フィードバック抵抗素子RF1及び差動増幅器43によって構成される反転増幅器44と、反転増幅器44の出力信号を反転増幅し、信号VAJを生成する入力抵抗素子RI2、フィードバック抵抗素子RF2及び差動増幅器45によって構成される反転増幅器46と、を備えている。
iii Differential Amplifier The differential amplifier 115 in FIG. 1 may be configured to include at least one of a differential element and an integral element.
iv Gain Correction Circuit FIG. 4 is a diagram for explaining the circuit configuration of the gain correction circuit 116 shown in FIG. The gain correction circuit 116 receives the control signal VMH [2: 0] and the control signal VML [2: 0] stored in the memory 17, and receives the control signal RSEL [ 2: 0], resistor divider 41 divided by the division ratio determined by control signal RSEL [2: 0], and output signal VEO of differential amplifier 115 shown in FIG. An inverting amplifier 44 composed of a resistor divider 41, a feedback resistor element RF1, and a differential amplifier 43, an input resistor element RI2, a feedback resistor element RF2, and a difference between the output signal of the inverting amplifier 44, which inverts and amplifies the signal VAJ. And an inverting amplifier 46 constituted by a dynamic amplifier 45.

・動作
次に、図5を用い、第1実施形態の線形運動デバイス11の制御装置101の動作を説明する。
図1に示した線形運動デバイス11の磁石19が移動すると、磁石19と磁場センサの相対的な位置が変化する。磁場センサ113は、磁石19の位置に応じた磁場を検出する。検出磁場に基づいて、磁場センサ113からは出力信号VMOが出力される。
本明細書の[発明が解決しようとする課題]で説明したように、検出磁場と線形運動デバイスの位置のずれは、線形運動デバイス11の磁石19の着磁ばらつきや磁場センサ113の搭載位置ずれによってケースごとに異なっている。
Operation Next, the operation of the control apparatus 101 of the linear motion device 11 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
When the magnet 19 of the linear motion device 11 shown in FIG. 1 moves, the relative positions of the magnet 19 and the magnetic field sensor change. The magnetic field sensor 113 detects a magnetic field corresponding to the position of the magnet 19. Based on the detected magnetic field, the magnetic field sensor 113 outputs an output signal VMO.
As described in [Problems to be Solved by the Invention] in this specification, the positional deviation between the detected magnetic field and the linear motion device is caused by variations in the magnetization of the magnet 19 of the linear motion device 11 and the mounting position deviation of the magnetic field sensor 113. Depending on the case.

先に示した図16では、検出磁場と線形運動デバイスの位置ずれを3つのケースについて示した。つまり、図16で示したように、実線aで示したケース1では、磁場センサ出力信号VMOの振幅がVM/2であるときに線形運動デバイス11の位置が最大移動幅に達するのに対し、一点鎖線bで示したケース2では、磁場センサ出力信号VMOの振幅がVM/4であるときに線形運動デバイス11の位置が最大移動幅に達する。また、二点鎖線cで示したケース3では、磁場センサ出力信号VMOの振幅がVMであるときに線形運動デバイス11の位置が最大移動幅に達する。   In FIG. 16 described above, the positional deviation between the detected magnetic field and the linear motion device is shown in three cases. That is, as shown in FIG. 16, in the case 1 indicated by the solid line a, the position of the linear motion device 11 reaches the maximum movement width when the amplitude of the magnetic field sensor output signal VMO is VM / 2. In case 2 indicated by the alternate long and short dash line b, the position of the linear motion device 11 reaches the maximum movement width when the amplitude of the magnetic field sensor output signal VMO is VM / 4. In case 3 indicated by a two-dot chain line c, when the amplitude of the magnetic field sensor output signal VMO is VM, the position of the linear motion device 11 reaches the maximum movement width.

図5に示した電圧指令信号生成回路114には、制御信号VMH[2:0]によって選択される電圧(つまり磁場センサ113の最大出力電圧VMH)と制御信号VML[2:0]によって選択される電圧(つまり磁場センサ113の最小出力電圧VML)との間において、線形運動デバイス11を所望の位置に移動させるための制御信号VCM[2:0]が入力される。電圧指令信号生成回路114は、制御信号VCM[2:0]によって図3に示したスイッチSWC0〜SWC2を切り替えることによって電圧指令信号VCOを生成する。   The voltage command signal generation circuit 114 shown in FIG. 5 is selected by the voltage selected by the control signal VMH [2: 0] (that is, the maximum output voltage VMH of the magnetic field sensor 113) and the control signal VML [2: 0]. The control signal VCM [2: 0] for moving the linear motion device 11 to a desired position is input to the voltage (that is, the minimum output voltage VML of the magnetic field sensor 113). The voltage command signal generation circuit 114 generates the voltage command signal VCO by switching the switches SWC0 to SWC2 shown in FIG. 3 with the control signal VCM [2: 0].

電圧指令信号VCOは、磁場センサ113の最大出力電圧VMHと磁場センサ113の最小出力電圧VMLの間において生成されるため、磁場センサ113の出力信号VMOと同じ電圧振幅を得る。
図5に示した差動増幅器115は、磁場センサ113の出力信号VMOと、電圧指令信号生成回路114の出力信号VCOとの差である偏差εを増幅度Kpで増幅し、操作量信号VEOを生成する。すなわち、差動増幅器115は、図16に示したケース1においてKp×ε/2の操作量VEOを生成するのに対し、ケース2においてKp×ε/4の操作量VEOを、ケース3においてKp×εの操作量VEOを生成することになる。
Since the voltage command signal VCO is generated between the maximum output voltage VMH of the magnetic field sensor 113 and the minimum output voltage VML of the magnetic field sensor 113, the same voltage amplitude as that of the output signal VMO of the magnetic field sensor 113 is obtained.
The differential amplifier 115 shown in FIG. 5 amplifies the deviation ε, which is the difference between the output signal VMO of the magnetic field sensor 113 and the output signal VCO of the voltage command signal generation circuit 114, with the amplification degree Kp, and generates the manipulated variable signal VEO. Generate. That is, the differential amplifier 115 generates the manipulated variable VEO of Kp × ε / 2 in case 1 shown in FIG. 16, while the manipulated variable VEO of Kp × ε / 4 in case 2 and Kp in case 3 A manipulated variable VEO of xε is generated.

図4に示したゲイン補正回路116では、反転増幅器44が、抵抗分割器41の分割比を選択する制御信号RSEL[2:0]によって決定された入力抵抗と、フィードバック抵抗素子RF1とによって磁場センサ113の出力振幅に対応した増幅度が決定される。そして、反転増幅器46は、入力抵抗素子RI2と、フィードバック抵抗素子RF2とによって、反転増幅器44を介して出力される位相が反転した信号VAJNを、さらに位相を反転して正転信号として出力する。   In the gain correction circuit 116 shown in FIG. 4, the inverting amplifier 44 uses a magnetic field sensor based on the input resistance determined by the control signal RSEL [2: 0] for selecting the division ratio of the resistance divider 41 and the feedback resistance element RF1. An amplification degree corresponding to the output amplitude of 113 is determined. Then, the inverting amplifier 46 further inverts the phase and outputs it as a normal signal by inverting the phase output via the inverting amplifier 44 by the input resistance element RI2 and the feedback resistance element RF2.

図6は、図4中に示した抵抗分割器41の構成を説明するための図である。図6に示した抵抗分割器41は、抵抗素子RS0〜RS2のそれぞれに対して、並列に接続されているスイッチSRS0〜SRS2を短絡、開放することによって抵抗値を任意に選択できるように構成されている。
以上の構成によれば、ケース1の出力ドライバ112の操作量VAJ(すなわち、Kp×ε/2)が最適だとすると、磁場センサ出力振幅がケース1の1/2倍となるケース2の場合でも、反転増幅器44の増幅度が2倍となる抵抗分割器41の抵抗比が選択され、ケース1と同じ値の出力ドライバ112の操作量VAJ(すなわち、Kp×ε/2)を得ることができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of resistance divider 41 shown in FIG. The resistance divider 41 shown in FIG. 6 is configured to be able to arbitrarily select a resistance value by short-circuiting and opening the switches SRS0 to SRS2 connected in parallel to each of the resistance elements RS0 to RS2. ing.
According to the above configuration, if the operation amount VAJ (ie, Kp × ε / 2) of the output driver 112 in case 1 is optimal, even in case 2 where the magnetic field sensor output amplitude is ½ times that in case 1, The resistance ratio of the resistor divider 41 at which the amplification degree of the inverting amplifier 44 is doubled is selected, and the operation amount VAJ (that is, Kp × ε / 2) of the output driver 112 having the same value as in the case 1 can be obtained.

また、以上の構成によれば、磁場センサ113の出力信号VMOの振幅がケース1の2倍となるケース3の場合でも、反転増幅器44の増幅度が1/2倍となる抵抗分割器41の抵抗比が選択され、ケース1と同じ値の出力ドライバ112の操作量VAJ(すなわち、Kp×ε/2)を得ることができる。
すなわち、第1実施形態では、ゲイン補正回路116が、差動増幅器115から得られる偏差εを増幅度Kpで増幅した信号VEOを補正して、出力ドライバ112の最適な操作量VAJを得ることができる。このため、第1実施形態によれば、磁石19の着磁ばらつきや磁場センサ113の搭載位置ずれによって磁場センサ113の出力信号と線形運動デバイスの位置との関係が設計と異なる場合でも、設計値と同様の過渡応答特性及びステップ応答時間を得ることができる。
Further, according to the above configuration, even in the case 3 where the amplitude of the output signal VMO of the magnetic field sensor 113 is twice that in the case 1, the resistance divider 41 in which the amplification degree of the inverting amplifier 44 is ½ times. The resistance ratio is selected, and the operation amount VAJ (that is, Kp × ε / 2) of the output driver 112 having the same value as in the case 1 can be obtained.
That is, in the first embodiment, the gain correction circuit 116 corrects the signal VEO obtained by amplifying the deviation ε obtained from the differential amplifier 115 with the amplification degree Kp, and obtains the optimum operation amount VAJ of the output driver 112. it can. For this reason, according to the first embodiment, even when the relationship between the output signal of the magnetic field sensor 113 and the position of the linear motion device differs from the design due to the variation in magnetization of the magnet 19 and the mounting position shift of the magnetic field sensor 113, the design value A transient response characteristic and a step response time similar to the above can be obtained.

図7は、上記した第1実施形態の効果を説明するための図である。図7に示したように、第1実施形態によれば、一点鎖線eで示したケース2、二点鎖線fで示したケース3であっても、実線dで示したケース1と同じ過渡応答特性及びステップ応答時間t1を得ることが明らかである。
なお、第1実施形態では、電圧指令信号生成回路114に入力される制御信号と、ゲイン補正回路116のデコーダ42に入力される制御信号として、同じ磁場センサ113の最大出力電圧VMHを選択する制御信号VMH[2:0]と磁場センサ113の最小出力電圧VMLを選択する制御信号VML[2:0]をトラッキングさせることが望ましい。ただし、第1実施形態は、電圧指令信号生成回路114に入力される制御信号と、ゲイン補正回路116のデコーダ42に入力される制御信号を互いに独立した制御信号としてもよい。
FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the first embodiment. As shown in FIG. 7, according to the first embodiment, the same transient response as in case 1 indicated by the solid line d even in the case 2 indicated by the one-dot chain line e and the case 3 indicated by the two-dot chain line f. It is clear that the characteristic and step response time t1 are obtained.
In the first embodiment, the control for selecting the maximum output voltage VMH of the same magnetic field sensor 113 as the control signal input to the voltage command signal generation circuit 114 and the control signal input to the decoder 42 of the gain correction circuit 116. It is desirable to track the signal VMH [2: 0] and the control signal VML [2: 0] for selecting the minimum output voltage VML of the magnetic field sensor 113. However, in the first embodiment, the control signal input to the voltage command signal generation circuit 114 and the control signal input to the decoder 42 of the gain correction circuit 116 may be independent control signals.

また、第1実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではない。例えば、第1実施形態では、図4に示したようにゲイン補正回路116を構成した。しかし、第1実施形態のゲイン補正回路116は、図4中に示した抵抗分割器41とフィードバック抵抗素子RF1を入れ替えて、図8のように構成してもよい。
また、第1実施形態の図4、図8に示した抵抗分割器41は、図6の構成に限定されるものではない。例えば、図9に示すように、抵抗の分割比を選択する制御信号RSEL[2:0]を入力し、抵抗選択スイッチ制御信号SSEL[7:0]を生成する抵抗選択信号生成回路71と、抵抗選択信号生成回路71によって生成される制御信号SSEL[7:0]を入力する抵抗素子RP0〜RP8の間を選択するスイッチSRP0〜SRP7を含むように構成されるものであってもよい。
また、第1実施形態で着した入力信号はビット数を3ビットとしている場合がある。しかし、入力信号は3ビット以下であっても、3ビット以上であってもよい。
Further, the first embodiment is not limited to the configuration described above. For example, in the first embodiment, the gain correction circuit 116 is configured as shown in FIG. However, the gain correction circuit 116 of the first embodiment may be configured as shown in FIG. 8 by replacing the resistor divider 41 and the feedback resistance element RF1 shown in FIG.
Further, the resistor divider 41 shown in FIGS. 4 and 8 of the first embodiment is not limited to the configuration of FIG. For example, as illustrated in FIG. 9, a resistance selection signal generation circuit 71 that inputs a control signal RSEL [2: 0] for selecting a resistance division ratio and generates a resistance selection switch control signal SSEL [7: 0]; It may be configured to include switches SRP0 to SRP7 that select between the resistance elements RP0 to RP8 to which the control signal SSEL [7: 0] generated by the resistance selection signal generation circuit 71 is input.
The input signal received in the first embodiment may have a bit number of 3 bits. However, the input signal may be 3 bits or less or 3 bits or more.

[第2実施形態]
・回路構成
図10は、本発明の第2実施形態の線形運動デバイスの回路構成を説明するための図である。なお、図10において、図1に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。
第2実施形態は、先に説明した第1実施形態のように出力ドライバ112に入力される操作量VAJが線形的に変化するものであるのに対し、PWM(Pulse Width Modulation)変調を用いて出力ドライバ112への入力信号を生成することが特徴となる。
図10に示したように、実施形態2の線形運動デバイス11の制御装置109は、図1に示したゲイン補正回路116に代えて、PWM変調回路90を備えている。
[Second Embodiment]
Circuit Configuration FIG. 10 is a diagram for explaining a circuit configuration of the linear motion device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.
In the second embodiment, the manipulated variable VAJ input to the output driver 112 changes linearly as in the first embodiment described above, while using PWM (Pulse Width Modulation) modulation. A feature is that an input signal to the output driver 112 is generated.
As illustrated in FIG. 10, the control device 109 of the linear motion device 11 according to the second embodiment includes a PWM modulation circuit 90 instead of the gain correction circuit 116 illustrated in FIG. 1.

図11は、PWM変調回路90の構成を、より具体的に説明するための図である。図11に示したように、PWM変調回路90は、のこぎり波生成回路91と、差動増幅器115の出力信号VEOとのこぎり波VRMを比較してPWM波を生成するコンパレータ92とを備えている。
のこぎり波生成回路91は、磁場センサ113の最大出力電圧VMHを選択する制御信号VMH[2:0]と磁場センサ113の最小出力電圧VMLを選択する制御信号VML[2:0]とを入力する。そして、制御信号VMH[2:0]によって選択される電圧VMHを振幅最大値と、制御信号VML[2:0]によって選択される電圧VMLを振幅最小値とする、のこぎり波VRMを生成する。
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of the PWM modulation circuit 90 more specifically. As shown in FIG. 11, the PWM modulation circuit 90 includes a sawtooth wave generation circuit 91 and a comparator 92 that compares the sawtooth wave VRM with the output signal VEO of the differential amplifier 115 to generate a PWM wave.
The sawtooth wave generation circuit 91 receives a control signal VMH [2: 0] for selecting the maximum output voltage VMH of the magnetic field sensor 113 and a control signal VML [2: 0] for selecting the minimum output voltage VML of the magnetic field sensor 113. . Then, a sawtooth wave VRM is generated in which the voltage VMH selected by the control signal VMH [2: 0] has a maximum amplitude value and the voltage VML selected by the control signal VML [2: 0] has a minimum amplitude value.

このようなのこぎり波生成回路91によれば、磁場センサ113の出力電圧振幅に関連付けた振幅を有するのこぎり波VRMを生成することができ、磁場センサ113の出力電圧幅に関連付けられる差動増幅器115の出力信号VEOとのこぎり波VRMとを比較して生成されるPWM波は、図15に示すようなデバイスごとに異なる磁場センサ113の出力電圧幅に因らない線形運動デバイス位置に対応したデューティー(すなわち、スイッチング周期Tsに対するVDDの期間Tonの割合)を得ることができる。すなわち、PWM変調回路90によって操作量信号VEOのゲイン補正を行い出力ドライバ112に対してデバイスに因らず最適の操作量を与えることができる。   According to such a sawtooth wave generation circuit 91, a sawtooth wave VRM having an amplitude associated with the output voltage amplitude of the magnetic field sensor 113 can be generated, and the differential amplifier 115 associated with the output voltage width of the magnetic field sensor 113 can be generated. The PWM wave generated by comparing the output signal VEO and the sawtooth wave VRM has a duty (that is, a linear motion device position that does not depend on the output voltage width of the magnetic field sensor 113 that is different for each device as shown in FIG. , The ratio of the VDD period Ton to the switching period Ts). That is, the gain of the operation amount signal VEO is corrected by the PWM modulation circuit 90, and an optimum operation amount can be given to the output driver 112 regardless of the device.

図12(a)、(b)、(c)は、図15中に示すケースのように、デバイスごとに異なった磁場センサ113の出力振幅を得た場合の図10、11に示したPWM変調回路90によって生成されるPWM波を示した図である。例えば、図12(a)中の磁場センサ113の最大出力電圧がVMH1、最小出力電圧がVML1の場合に得られる操作量VPW1を最適と考えると、デバイスごとに異なる磁場センサ113の出力電圧幅により得られる磁場センサ113の最大出力電圧がVMH2、最小出力電圧がVML2であっても、図12(b)中に示すように、出力ドライバ112に与えられる制御量VPW2は、操作量VPW1と同じ操作量を得ることができる。図12(c)において、磁場センサの最大出力電圧VMH3及び最小出力電圧VML3が得られた場合でも出力ドライバ112に与えられる操作量VPW3は、操作量VPW1と同じ操作量を得ることができる。   12 (a), 12 (b), and 12 (c) show the PWM modulation shown in FIGS. 10 and 11 when the output amplitude of the magnetic field sensor 113 is different for each device as in the case shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating PWM waves generated by a circuit 90. For example, assuming that the manipulated variable VPW1 obtained when the maximum output voltage of the magnetic field sensor 113 in FIG. 12A is VMH1 and the minimum output voltage is VML1, it is determined by the output voltage width of the magnetic field sensor 113 that is different for each device. Even when the maximum output voltage of the magnetic field sensor 113 obtained is VMH2 and the minimum output voltage is VML2, as shown in FIG. 12B, the control amount VPW2 given to the output driver 112 is the same operation as the operation amount VPW1. The quantity can be obtained. In FIG. 12C, even when the maximum output voltage VMH3 and the minimum output voltage VML3 of the magnetic field sensor are obtained, the operation amount VPW3 given to the output driver 112 can obtain the same operation amount as the operation amount VPW1.

本発明は、カメラのオートフォーカスレンズのように、磁石を使って正確に位置決めする必要がある線形運動デバイスであれば、どのようなものにも適用することができる。   The present invention can be applied to any linear motion device that needs to be accurately positioned using a magnet, such as a camera autofocus lens.

11 線形運動デバイス
18 コイル
19 磁石
31、32、33 ボルテージフォロア回路
41 抵抗分割器
42 デコーダ
44、46 反転増幅器
71 抵抗選択信号生成回路
90 変調回路
91 のこぎり波生成回路
92 コンパレータ
101、109 制御装置
112 出力ドライバ
113 磁場センサ
114 電圧指令信号生成回路
115 差動増幅器
116 ゲイン補正回路
201、202 出力ドライバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Linear motion device 18 Coil 19 Magnet 31, 32, 33 Voltage follower circuit 41 Resistance divider 42 Decoder 44, 46 Inverting amplifier 71 Resistance selection signal generation circuit 90 Modulation circuit 91 Sawtooth wave generation circuit 92 Comparator 101, 109 Controller 112 Output Driver 113 Magnetic field sensor 114 Voltage command signal generation circuit 115 Differential amplifier 116 Gain correction circuit 201, 202 Output driver

Claims (4)

磁石を有する線形運動デバイスの、前記磁石が発生する磁場を検出し、外部から指示された位置に前記線形運動デバイスを移動させ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応答する第1出力信号を出力する磁場センサと、
外部から入力される入力信号から、前記磁場センサの出力信号の振幅と関連付けた電圧指令信号を生成する電圧指令信号生成回路と、
前記磁場センサの前記第1出力信号と前記電圧指令信号との偏差を増幅して第2出力信号を生成する差動増幅器と
記差動増幅器から出力される前記第2出力信号を、前記磁場センサの前記第1出力信号の振幅に応じて補正し、補正された入力信号を生成する補正回路と、
前記補正された入力信号の値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、
を含むことを特徴とする線形運動デバイスの制御装置。
A linear motion device controller for detecting a magnetic field generated by the magnet and moving the linear motion device to an externally designated position of a linear motion device having a magnet,
A magnetic field sensor that detects a magnetic field generated by the magnet and outputs a first output signal that responds to the value of the detected magnetic field;
A voltage command signal generation circuit that generates a voltage command signal associated with the amplitude of the output signal of the magnetic field sensor from an input signal input from the outside;
A differential amplifier that amplifies a deviation between the first output signal of the magnetic field sensor and the voltage command signal to generate a second output signal ;
The second output signal output from the pre-Symbol differential amplifier, and a correction circuit for correcting in accordance with the amplitude of the first output signal of the magnetic field sensor, for generating a corrected input signal,
An output driver for driving the linear motion device according to the value of the corrected input signal;
A controller for a linear motion device, comprising:
前記補正回路は、
前記第1出力信号の振幅が予め定められた基準振幅と相違する場合、前記第1出力信号の振幅に対する前記基準振幅の比で前記第2出力信号を増幅するゲイン補正回路であ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。
The correction circuit includes:
When the amplitude of the first output signal is different from a predetermined reference amplitude, the gain correction circuit amplifies the second output signal by a ratio of the reference amplitude to the amplitude of the first output signal. The control apparatus for a linear motion device according to claim 1.
前記ゲイン補正回路は、
抵抗値が可変の抵抗素子と、
前記第1出力信号の振幅によって前記抵抗素子の抵抗値を決定する制御信号を生成するデコーダと、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の線形運動デバイスの制御装置。
The gain correction circuit includes:
A resistance element having a variable resistance value;
A decoder for generating a control signal for determining a resistance value of the resistance element according to an amplitude of the first output signal;
The linear motion device control apparatus according to claim 2, comprising:
前記補正回路は、
前記第1出力信号の振幅が予め定められた基準振幅と相違する場合、前記第1出力信号の振幅に対する前記基準振幅の比で前記第2出力信号を増幅するPWM変調回路であ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。
The correction circuit includes:
When the amplitude of the first output signal is different from a predetermined reference amplitude, the PWM modulation circuit amplifies the second output signal by a ratio of the reference amplitude to the amplitude of the first output signal. The control apparatus for a linear motion device according to claim 1.
JP2011119616A 2011-05-27 2011-05-27 Linear motion device controller Expired - Fee Related JP5745339B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011119616A JP5745339B2 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Linear motion device controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011119616A JP5745339B2 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Linear motion device controller

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015094081A Division JP2015136291A (en) 2015-05-01 2015-05-01 Controller of linear motion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012248025A JP2012248025A (en) 2012-12-13
JP5745339B2 true JP5745339B2 (en) 2015-07-08

Family

ID=47468406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011119616A Expired - Fee Related JP5745339B2 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Linear motion device controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5745339B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9906181B2 (en) 2015-04-23 2018-02-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Voice coil motor driver and camera module having the same
JP2015136291A (en) * 2015-05-01 2015-07-27 旭化成エレクトロニクス株式会社 Controller of linear motion device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05265560A (en) * 1992-02-03 1993-10-15 Fujitsu Ltd Position controlling device
JP4037536B2 (en) * 1998-08-20 2008-01-23 本田技研工業株式会社 Motor control device
US7936144B2 (en) * 2008-03-06 2011-05-03 Allegro Microsystems, Inc. Self-calibration algorithms in a small motor driver IC with an integrated position sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012248025A (en) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101920130B1 (en) Camera module adjustment method, lens position control device, control device and control method for linear motion device
JP6360388B2 (en) Motor device control circuit
JP5634041B2 (en) Magnetic sensor and electronic device equipped with the same
US8912740B2 (en) Actuator driver
TWI422139B (en) Magnetic pole position estimation method and device for ac synchronous motor
JP5535165B2 (en) Semiconductor device and motor drive device
US20100127655A1 (en) Closed-loop motor driver compensation
JP2014068522A (en) Motor controlling device and motor controlling method
JP5632026B2 (en) Motor driving circuit, motor driving apparatus including the same, and motor driving method
US10784801B2 (en) Motor driving apparatus and motor system
JP5745339B2 (en) Linear motion device controller
US20150303846A1 (en) Signal amplifier, phase detector, and motor drive controller
JP5116751B2 (en) Magnetic detector
CN117378138A (en) Non-crossover distortion Pulse Width Modulation (PWM)/linear motor control system
JP2015136291A (en) Controller of linear motion device
US20130221883A1 (en) Motor driving circuit, motor driving apparatus having the same, and motor driving method
JP2016004377A (en) Linear motion device control circuit
JP2010017021A (en) Drive device for vibration actuator, and lens barrel and camera provided with the same
JP2017060334A (en) Motor driving circuit, driving method for the same and electronic equipment using the same
US20220146850A1 (en) System for driving actuator
US8952738B1 (en) Slew rate control device using switching capacitor
JP2005348548A (en) Inverter device
JP2016136837A (en) Control device of linear motion device and control method thereof
JP2008196993A (en) Magnetic detector
KR20150018723A (en) Buffer circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130404

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140304

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140812

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141009

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: 20150407

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150501

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5745339

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees