JP6326193B2 - Actuator drive system using shape memory alloy, electronic device, pulse width determination method and tactile feedback adjustment method - Google Patents

Actuator drive system using shape memory alloy, electronic device, pulse width determination method and tactile feedback adjustment method Download PDF

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本発明は形状記憶合金を利用したアクチュエータの駆動技術に関し、さらには振動強度を調整する技術に関する。   The present invention relates to a driving technique for an actuator using a shape memory alloy, and further relates to a technique for adjusting vibration intensity.

タブレット端末のタッチスクリーン、キー・トラベリングがないフラットタイプのキーボードまたはキー・ストロークのないタッチ式の操作スイッチなどには、ユーザに操作感を与える触覚フィードバック(ハプティク・フィードバック)のためのアクチュエータを組み込む場合がある。これまではアクチュエータの駆動部分に、電磁石、圧電素子、または振動モータなどを採用していたが、近年、振動強度、応答性、およびサイズなどの利点を有する形状記憶合金(SMA:Shape Memory Alloy)を採用するようになってきた。   When the actuator for tactile feedback that gives the user a sense of operation (haptic feedback) is built into the touch screen of a tablet terminal, a flat keyboard without key traveling, or a touch-type operation switch without key stroke There is. Until now, electromagnets, piezoelectric elements, vibration motors, etc. have been used for actuator drive parts. Recently, shape memory alloys (SMA) have advantages such as vibration strength, responsiveness, and size. Has come to adopt.

特許文献1は、周囲温度に応じて形状記憶合金に与えるエネルギーを変化させる衝撃発生アクチュエータを開示する。同文献には、常温を基準にして単一パルス信号のデューティー比を設定した場合に、周囲温度が常温より低い場合には、加熱不足によるSMAの伸縮時間の増大や収縮量の低下を招くおそれがあり、周囲温度が常温より高い場合には、SMAの伸縮時間の短縮や過剰加熱を招くおそれがあると記載する。   Patent Document 1 discloses an impact generating actuator that changes energy applied to a shape memory alloy according to an ambient temperature. In the same document, when the duty ratio of a single pulse signal is set based on the normal temperature, and the ambient temperature is lower than the normal temperature, there is a risk of causing an increase in the SMA expansion / contraction time and a decrease in the amount of contraction due to insufficient heating. When the ambient temperature is higher than room temperature, it is described that there is a possibility that the SMA expansion / contraction time is shortened or excessive heating is caused.

特開2016−15698号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-15698

SMAを利用したアクチュエータは、印加する単一パルス電圧の波高値やパルス幅を調整して振動強度を調整することができる。波高値を変化させるためにはDC/DCコンバータの出力電圧を変化させる必要があり回路構成が複雑になる。また、同じタイプのアクチュエータに同じ波高値と同じパルス幅の単一パルス電圧を印加しても、アクチュエータの個体差、使用環境温度、駆動電圧および組み込み条件などが相違するため、同じ加速度を得ることはできない。さらに電子機器に組み込んだ状態のアクチュエータでは、試験が制約されるため所定の振動強度に対応するパルス幅を取得することは困難である。   An actuator using SMA can adjust the vibration intensity by adjusting the crest value and pulse width of a single pulse voltage to be applied. In order to change the peak value, it is necessary to change the output voltage of the DC / DC converter, which complicates the circuit configuration. Even if a single pulse voltage with the same peak value and pulse width is applied to the same type of actuator, individual acceleration, operating environment temperature, drive voltage, and installation conditions are different, so the same acceleration can be obtained. I can't. Furthermore, in an actuator incorporated in an electronic device, it is difficult to obtain a pulse width corresponding to a predetermined vibration intensity because the test is restricted.

そこで本発明の目的は、形状記憶合金を利用したアクチュエータの振動強度の調整が可能な駆動システムを提供することにある。さらに本発明の目的は電子機器に組み込んだ状態で振動強度の調整が可能な駆動システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、消費電力の低減を図る駆動システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような駆動システムを適用した電子機器、パルス幅の決定方法および触覚フィードバックの調整方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive system capable of adjusting the vibration intensity of an actuator using a shape memory alloy. A further object of the present invention is to provide a drive system capable of adjusting the vibration intensity while being incorporated in an electronic device. A further object of the present invention is to provide a drive system that reduces power consumption. It is a further object of the present invention to provide an electronic device to which such a drive system is applied, a pulse width determination method, and a tactile feedback adjustment method.

本発明にかかる形状記憶合金を利用したアクチュエータの駆動システムは、アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、形状記憶合金に電圧を印加したときの抵抗の変化と経過時間に基づいて最大振動強度を得るための基準パルス幅を取得するパルス幅調整部と、基準パルス幅のパルス電圧でスイッチの動作を制御するパルス信号生成部とを有する。   An actuator drive system using a shape memory alloy according to the present invention obtains a maximum vibration intensity based on a switch that applies a pulse voltage to the actuator, a change in resistance when a voltage is applied to the shape memory alloy, and an elapsed time. A pulse width adjusting unit that acquires a reference pulse width for controlling the switch, and a pulse signal generating unit that controls the operation of the switch with a pulse voltage having the reference pulse width.

本発明にかかる電子機器は、触覚フィードバックを付与する振動体と、形状記憶合金を利用したアクチュエータと、アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、形状記憶合金に電圧を印加したときの抵抗の変化と経過時間に基づいて最大振動強度を得るための基準パルス幅を取得するパルス幅調整部と、基準パルス幅のパルス電圧でスイッチの動作を制御するパルス信号生成部とを有する。   An electronic device according to the present invention includes a vibrator that provides tactile feedback, an actuator using a shape memory alloy, a switch that applies a pulse voltage to the actuator, and a change in resistance when a voltage is applied to the shape memory alloy. A pulse width adjustment unit that acquires a reference pulse width for obtaining a maximum vibration intensity based on the elapsed time; and a pulse signal generation unit that controls the operation of the switch with a pulse voltage of the reference pulse width.

本発明にかかる形状記憶合金を利用したアクチュエータに印加するパルス電圧のパルス幅を決定する方法は、形状記憶合金に電圧を印加し、形状記憶合金の通電中の抵抗の変化を検出し、抵抗の変化と通電時間に基づいてパルス幅を決定する。本発明にかかる形状記憶合金を利用した衝撃駆動型アクチュエータによる触覚フィードバックの強さを調整する方法は、衝撃駆動型アクチュエータに試験通電し、試験通電中の形状記憶合金の抵抗を測定し、ユーザから触覚フィードバックの振動強度の指示を受け取り、抵抗の変化と通電時間に基づいて取得した基準パルス幅から前記指示された振動強度に対応するパルス幅の単一パルス電圧を生成する。   A method for determining a pulse width of a pulse voltage applied to an actuator using a shape memory alloy according to the present invention applies a voltage to the shape memory alloy, detects a change in resistance during energization of the shape memory alloy, The pulse width is determined based on the change and energization time. The method of adjusting the strength of tactile feedback by the impact drive actuator using the shape memory alloy according to the present invention includes conducting a test energization to the impact drive actuator, measuring the resistance of the shape memory alloy during the test energization, and An indication of the vibration intensity of the tactile feedback is received, and a single pulse voltage having a pulse width corresponding to the indicated vibration intensity is generated from the reference pulse width acquired based on the change in resistance and the energization time.

本発明により、形状記憶合金を利用したアクチュエータの振動強度の調整が可能な駆動システムを提供することができた。さらに本発明により電子機器に組み込んだ状態で振動強度の調整が可能な駆動システムを提供することができた。さらに本発明により、消費電力の低減を図る駆動システムを提供することができた。さらに本発明により、そのような駆動システムを適用した電子機器、パルス幅の決定方法および触覚フィードバックの調整方法を提供することができた。   According to the present invention, a drive system capable of adjusting the vibration intensity of an actuator using a shape memory alloy can be provided. Further, according to the present invention, a drive system capable of adjusting the vibration intensity in a state of being incorporated in an electronic device can be provided. Furthermore, according to the present invention, a drive system for reducing power consumption can be provided. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electronic device to which such a drive system is applied, a pulse width determination method, and a tactile feedback adjustment method.

衝撃駆動型アクチュエータの構造を説明するための模式的な図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of an impact drive type actuator. 熱サイクルによってSMA101の温度と長さが変化する様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that the temperature and length of SMA101 change with a thermal cycle. 完全熱サイクルで伸縮する際の、SMA101の温度Tと抵抗Rの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the temperature T and resistance R of SMA101 at the time of expansion-contraction by a complete thermal cycle. 時刻t0で衝撃駆動型アクチュエータに電圧V1の直流電圧61を印加したときの経過時間t、加速度Gおよび抵抗Rの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the elapsed time t, the acceleration G, and resistance R when the DC voltage 61 of the voltage V1 is applied to the impact drive type actuator at the time t0. アクチュエータ駆動システム200の概略の機能ブロック図である。2 is a schematic functional block diagram of an actuator drive system 200. FIG. アクチュエータ駆動システム200の動作手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation procedure of the actuator drive system 200.

[用語]
本明細書で使用する特別な用語を説明する。SMAを利用したアクチュエータは、マルテンサイト相(低温相)とオーステナイト相の間のヒステリシス・サイクル(熱サイクル)で動作する。アクチュエータは振動体に振動を与えるためにそれ自体が規則的な運動をする。SMAを利用したアクチュエータには、衝撃駆動型アクチュエータと振動型アクチュエータが存在する。
[the term]
Special terms used in this specification will be explained. An actuator using SMA operates in a hysteresis cycle (thermal cycle) between a martensite phase (low temperature phase) and an austenite phase. The actuator itself moves regularly to give vibration to the vibrating body. The actuator using the SMA includes an impact drive type actuator and a vibration type actuator.

衝撃駆動型アクチュエータは、1個の単一パルス電圧または1回の熱サイクルで目的とする振動を生成することができる。振動型アクチュエータは、熱サイクルを可能にする所定の間隔で繰り返し印加した複数の単一パルス電圧で目的とする振動を生成する。本発明にかかる駆動システムはいずれのタイプのアクチュエータにも適用できるが、本明細書では衝撃駆動型アクチュエータを例示して説明する。   The impact driven actuator can generate the desired vibration with one single pulse voltage or one thermal cycle. The vibration type actuator generates a target vibration with a plurality of single pulse voltages repeatedly applied at predetermined intervals that enable thermal cycling. Although the drive system according to the present invention can be applied to any type of actuator, in this specification, an impact drive type actuator will be described as an example.

単一パルス電圧は、短い所定の通電時間だけ存在する電圧で、SMAにアクチュエータの駆動に必要な熱を加える。単一パルス電圧は、SMAの収縮に対して電流として作用するため単一パルス電流と言い換えることもできる。通電時間中の電圧波形および電流波形は矩形波、微分波、三角波、またはステップ状に波高値が変化する階段波などのような任意の波形とすることができる。   The single pulse voltage is a voltage that exists only for a short predetermined energization time, and applies heat necessary for driving the actuator to the SMA. The single pulse voltage can be rephrased as a single pulse current because it acts as a current on the contraction of the SMA. The voltage waveform and the current waveform during the energization time can be arbitrary waveforms such as a rectangular wave, a differential wave, a triangular wave, or a staircase wave whose peak value changes stepwise.

振動体は、衝撃駆動型アクチュエータに印加した1個の単一パルス電圧で必要な振動をする物体に相当する。振動体は特に限定する必要はないが、一例において、タッチパネル、キーボード、またはスイッチのような人間が操作をする際に触れた指に触覚フィードバックを付与する物体とすることができる。衝撃駆動型アクチュエータおよび振動型アクチュエータに、単一パルス電圧を連続して印加する場合には完全熱サイクルを維持するために所定の間隔を設ける必要がある。   The vibrating body corresponds to an object that vibrates as necessary with one single pulse voltage applied to the impact driving actuator. The vibrating body is not particularly limited, but may be an object that gives tactile feedback to a finger touched when a human performs an operation, such as a touch panel, a keyboard, or a switch. When a single pulse voltage is continuously applied to the impact drive type actuator and the vibration type actuator, it is necessary to provide a predetermined interval in order to maintain a complete thermal cycle.

図1は、衝撃駆動型アクチュエータ100の構造を説明するための模式的な図である。衝撃駆動アクチュエータ100は、固定子103、可動子105、SMA101およびバイアス材107で構成している。衝撃駆動型アクチュエータ100は、振動体10に衝撃性または一過性の振動を与える。SMA101は、1方向性の形状記憶とバイアス力で繰り返し動作をする。ただし、本発明は2方向性の形状記憶をするSMAに適用することもできる。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of the impact drive actuator 100. The impact drive actuator 100 includes a stator 103, a mover 105, an SMA 101, and a bias material 107. The impact drive type actuator 100 gives impact or transient vibration to the vibrating body 10. The SMA 101 repeatedly operates with a unidirectional shape memory and a bias force. However, the present invention can also be applied to an SMA that stores a bidirectional shape.

固定子103と可動子105が対向する対向面は、互いの凹凸が嵌合できるような波状に形成している。固定子103と可動子105の対向面の間には、線状のSMA101を配置している。SMA101は、例えばニッケル・チタン合金、チタン・ニッケル・銅合金などを選択できるが特に限定する必要はない。バイアス材107は、固定子103と可動子105が接近する方向にバイアス力を与える弾性体で構成することができる。   The facing surfaces where the stator 103 and the movable element 105 face each other are formed in a wave shape so that the concaves and convexes of each other can be fitted. Between the opposing surfaces of the stator 103 and the mover 105, a linear SMA 101 is disposed. For example, a nickel / titanium alloy, a titanium / nickel / copper alloy, or the like can be selected as the SMA 101, but there is no particular limitation. The bias member 107 can be formed of an elastic body that applies a bias force in a direction in which the stator 103 and the movable element 105 approach each other.

図1(A)は、SMA101が、マルテンサイト変態終了温度Mf(図2)以下の温度になって柔軟な性状を示したときの様子を示している。バイアス材107が、可動子105に付与したバイアス力で可動子105が固定子103に接近して対向面が嵌合する。対向面で塑性変形したSMA101は、固定子103と可動子105の対向面の形状に沿って最大の長さまで伸張する。SMA101が対向面の形状およびバイアス材107によって塑性変形し長さが最大になっている状態を完全伸張状態という。   FIG. 1A shows a state in which the SMA 101 exhibits a flexible property at a temperature equal to or lower than the martensite transformation end temperature Mf (FIG. 2). The biasing member 107 is biased by the biasing force applied to the movable element 105 so that the movable element 105 approaches the stator 103 and the opposed surfaces are fitted. The SMA 101 plastically deformed on the facing surface extends to the maximum length along the shape of the facing surfaces of the stator 103 and the mover 105. A state in which the SMA 101 is plastically deformed by the shape of the opposing surface and the bias material 107 and has a maximum length is referred to as a fully extended state.

図1(B)はSMA101が温度の上昇に伴って収縮および硬化してオーステナイト変態終了温度Af(図2)を超え記憶していた形状に戻ったときの様子を示している。SMA101の収縮が終了した状態を完全収縮状態という。完全伸張状態から完全収縮状態に移行する間に可動子105は、バイアス力に抗して固定子103との間隔が広がるように変位する。衝撃駆動型アクチュエータ100は、基準パルス幅Wsm、Wxm(図4)の単一パルス電圧を印加すると1回の熱サイクルでSMA101が完全伸張状態から完全収縮状態に相転移し、さらに、通電時間が停止すると完全伸張状態に戻る。   FIG. 1B shows a state in which the SMA 101 contracts and hardens as the temperature rises and returns to the memorized shape exceeding the austenite transformation end temperature Af (FIG. 2). A state in which the contraction of the SMA 101 is referred to as a completely contracted state. During the transition from the fully extended state to the fully contracted state, the mover 105 is displaced so as to increase the distance from the stator 103 against the bias force. When a single pulse voltage having reference pulse widths Wsm and Wxm (FIG. 4) is applied to the impact drive actuator 100, the SMA 101 undergoes a phase transition from a fully expanded state to a fully contracted state in one thermal cycle, and the energization time is further increased. When stopped, it returns to the fully extended state.

図2は、熱サイクルによってSMA101の温度と長さが変化する様子を説明するための図である。横軸はSMA101の温度Tを示し、縦軸は長さLを示している。SMA101は、温度がマルテンサイト変態終了温度Mf以下のときは、全体がほぼマルテンサイト相に相転移している。マルテンサイト相では、SMA101が柔軟性を備えるため、バイアス力を受けて塑性変形している。   FIG. 2 is a diagram for explaining how the temperature and length of the SMA 101 change due to thermal cycling. The horizontal axis indicates the temperature T of the SMA 101, and the vertical axis indicates the length L. When the temperature is equal to or lower than the martensitic transformation end temperature Mf, the whole of the SMA 101 is almost phase-transformed into the martensitic phase. In the martensite phase, since SMA 101 has flexibility, it undergoes plastic deformation under a bias force.

マルテンサイト相に相転移しているSMA101に電圧を印加して通電加熱すると、温度がオーステナイト変態開始温度Asを超えたときにマルテンサイト逆変態を開始して収縮が始まる。そして、温度がオーステナイト変態終了温度Afに到達すると収縮が終了して長さがL1(L1<L0)の完全収縮状態になる。温度がオーステナイト変態開始温度Asからオーステナイト変態終了温度Afまで上昇する過程を完全昇温過程ということにする。   When a voltage is applied to the SMA 101 phase-transformed into the martensite phase and energized and heated, the martensite reverse transformation starts and shrinkage starts when the temperature exceeds the austenite transformation start temperature As. Then, when the temperature reaches the austenite transformation end temperature Af, the contraction is completed and a complete contraction state having a length of L1 (L1 <L0) is obtained. A process in which the temperature rises from the austenite transformation start temperature As to the austenite transformation end temperature Af is referred to as a complete temperature rise process.

完全収縮状態のときに通電を停止すると、放熱により温度が低下してマルテンサイト変態開始温度Msでマルテンサイト変態が始まり徐々に軟化する。この間、軟化の程度とバイアス力によりSMA101は徐々に伸張する。そして、温度がマルテンサイト変態終了温度Mfに到達すると伸張が終了して長さがL0の完全伸張状態になる。温度がマルテンサイト変態開始温度Msからマルテンサイト変態終了温度Mfまで下降する過程を完全降温過程ということにする。   When energization is stopped in the fully contracted state, the temperature is lowered due to heat dissipation, and martensitic transformation starts at the martensitic transformation start temperature Ms and gradually softens. During this time, the SMA 101 gradually expands due to the degree of softening and the bias force. Then, when the temperature reaches the martensite transformation end temperature Mf, the extension is finished and a full extension state having a length of L0 is obtained. A process in which the temperature falls from the martensite transformation start temperature Ms to the martensite transformation end temperature Mf is referred to as a complete temperature drop process.

SMA101は、1回の完全昇温過程と1回の完全降温過程が構成する完全熱サイクルの間にL0−L1=dだけ長さが伸縮する。可動子105は、振動体10に対して、長さL1の完全収縮状態で曲げ応力を加え、長さL0の完全伸張状態で解放する。振動体10は、単一パルス電圧による急激な応力の付与と解放に応じて振動する。振動の大きさは可動子105の変位量と変位速度で調整することができる。   The length of the SMA 101 expands and contracts by L0−L1 = d during a complete thermal cycle formed by one complete temperature increase process and one complete temperature decrease process. The mover 105 applies bending stress to the vibrating body 10 in a completely contracted state with a length L1, and releases it in a fully extended state with a length L0. The vibrating body 10 vibrates in response to sudden application and release of stress by a single pulse voltage. The magnitude of vibration can be adjusted by the displacement amount and the displacement speed of the mover 105.

可動子105の変位量は、SMA101の収縮量、すなわち温度に依存する。たとえば、波高値が同じ単一パルス電圧でもパルス幅が短くてオーステナイト変態終了温度Afに到達する前の温度T1で通電時間が終了すると、SMA101は長さL2(L2>L1)までしか収縮しないため可動子105の変位量は完全昇温過程よりも少ない。   The displacement amount of the mover 105 depends on the contraction amount of the SMA 101, that is, the temperature. For example, even when a single pulse voltage with the same peak value is used, the SMA 101 contracts only to the length L2 (L2> L1) when the energization time ends at the temperature T1 before reaching the austenite transformation end temperature Af because the pulse width is short. The displacement of the mover 105 is smaller than that in the complete temperature raising process.

したがって、振動体10の変位は小さくなり加速度は低下する。オーステナイト変態終了温度Afに到達する前に通電時間が終了するような単一パルス電圧による昇温過程を不完全昇温過程ということにする。完全昇温過程が終了した後以降に継続する電圧は、可動子105の変位に影響を与えないため無駄なエネルギーとして消費される。また、印加時間が長くなりすぎるとSMA101の劣化を促進する。   Accordingly, the displacement of the vibrating body 10 is reduced and the acceleration is reduced. A temperature rising process with a single pulse voltage that ends the energization time before reaching the austenite transformation end temperature Af is referred to as an incomplete temperature rising process. Since the voltage that continues after the complete temperature raising process is finished does not affect the displacement of the mover 105, it is consumed as wasted energy. If the application time is too long, the deterioration of the SMA 101 is promoted.

図3は、完全熱サイクルで伸縮する際の、SMA101の温度Tと抵抗Rの関係を説明するための図である。図3には、完全昇温過程の抵抗カーブ57と完全降温過程の抵抗カーブ59を示している。SMA101に直流の電圧Vを印加するとジュール熱で温度が上昇する。昇温時のSMA101の抵抗は、電圧VとSMA101に流れる電流IからR=V/Iで計算することができる。完全昇温過程では、温度が上昇するとともに抵抗が増加し、オーステナイト変態終了温度Afの近辺で抵抗Rが極大値53に達する。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the temperature T and the resistance R of the SMA 101 when expanding and contracting in a complete thermal cycle. FIG. 3 shows a resistance curve 57 in the complete temperature increase process and a resistance curve 59 in the complete temperature decrease process. When a DC voltage V is applied to the SMA 101, the temperature rises due to Joule heat. The resistance of the SMA 101 at the time of temperature rise can be calculated from the voltage V and the current I flowing through the SMA 101 by R = V / I. In the complete temperature rising process, the resistance increases as the temperature rises, and the resistance R reaches the maximum value 53 in the vicinity of the austenite transformation end temperature Af.

さらに電流を流し続けると抵抗Rは、変曲点51を過ぎるとほぼ一定の値になる。変曲点51は、抵抗Rと温度Tの関数R=f(T)の二次導関数の符合が変化する点または所定値になった点として特定することができる。SMA101は、オーステナイト相への相移転が終了すると可動子105を変位させることはないため、振動体の加速度も上昇しない。単一パルス電圧の通電時間を必要以上に長くして温度を上昇させると、SMA101の劣化を促進しかつ無駄に電力を消費することになる。   As the current continues to flow, the resistance R becomes a substantially constant value after the inflection point 51. The inflection point 51 can be specified as a point at which the sign of the second derivative of the function R = f (T) of the resistance R and the temperature T changes or reaches a predetermined value. Since the SMA 101 does not displace the mover 105 when the phase transfer to the austenite phase is completed, the acceleration of the vibrating body does not increase. If the energization time of the single pulse voltage is made longer than necessary to raise the temperature, the deterioration of the SMA 101 is promoted and power is consumed wastefully.

実験では、衝撃駆動型アクチュエータ100の加速度は、SMA101が変曲点51を超えた後はほぼ一定になることを確認している。したがって、変曲点51を知ることができれば、最大加速度を得るために必要な最小の通電時間を設定して消費電力を低減することができる。最大加速度を得るために必要な単一パルス電圧の最小の通電時間を基準パルス幅ということにする。   In the experiment, it has been confirmed that the acceleration of the impact drive type actuator 100 becomes substantially constant after the SMA 101 exceeds the inflection point 51. Therefore, if the inflection point 51 can be known, the power consumption can be reduced by setting the minimum energization time necessary for obtaining the maximum acceleration. The minimum energization time of a single pulse voltage necessary for obtaining the maximum acceleration is referred to as a reference pulse width.

図4は、時刻t0で衝撃駆動型アクチュエータ100に直流電圧V1の試験電圧61を印加したときの経過時間t、振動体10の加速度Gおよび抵抗Rの関係を説明するための図である。経過時間tは、時刻t1〜t5で通電を停止したときの単一パルス電圧のパルス幅に相当する。時刻t1は、基準パルス幅を取得するために設定した十分に長い通電時間(試験パルス幅Wp)に対応する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the elapsed time t, the acceleration G of the vibrating body 10, and the resistance R when the test voltage 61 of the DC voltage V1 is applied to the impact driving actuator 100 at time t0. The elapsed time t corresponds to the pulse width of a single pulse voltage when energization is stopped at times t1 to t5. Time t1 corresponds to a sufficiently long energization time (test pulse width Wp) set to acquire the reference pulse width.

試験電圧61が印加されたSMA101の抵抗は完全昇温過程において抵抗カーブ57s、57xに沿って上昇する。ここに、抵抗カーブ57s、加速度カーブ63sは、基準となる衝撃駆動型アクチュエータに関するデータに相当し、抵抗カーブ57x、加速度カーブ63xは、適切なパルス幅に調整するための調整対象となる衝撃駆動型アクチュエータ100に関するデータに相当する。   The resistance of the SMA 101 to which the test voltage 61 is applied rises along the resistance curves 57s and 57x in the complete temperature rising process. Here, the resistance curve 57 s and the acceleration curve 63 s correspond to data relating to a reference impact drive actuator, and the resistance curve 57 x and the acceleration curve 63 x are impact drive types that are adjustment targets for adjustment to an appropriate pulse width. This corresponds to data related to the actuator 100.

衝撃駆動型アクチュエータ100の振動強度は、振動体の変位量、変位速度、または変位加速度のような振動強度で特定することができる。本実施の形態では、触覚フィードバックの強さを評価するのに適した加速度を例示して説明するが、他の特性を利用してもよい。加速度カーブ63xは、経過時間tで確定したパルス幅の単一パルス電圧に対応する加速度Gを示している。実験では、抵抗が変曲点51xに到達したときの経過時間t3で最大加速度Gxmに到達し、それ以降はパルス幅Wを広くしても加速度Gは上昇しないことを確認している。最大加速度Gxmに到達している状態では、マルテンサイト逆変態が完了してSMAの長さがL1まで収縮していると考えられる。   The vibration strength of the impact drive actuator 100 can be specified by a vibration strength such as a displacement amount, a displacement speed, or a displacement acceleration of the vibrating body. In the present embodiment, the acceleration suitable for evaluating the strength of tactile feedback will be described as an example, but other characteristics may be used. The acceleration curve 63x indicates the acceleration G corresponding to a single pulse voltage having a pulse width determined at the elapsed time t. In the experiment, it has been confirmed that the maximum acceleration Gxm is reached at the elapsed time t3 when the resistance reaches the inflection point 51x, and thereafter the acceleration G does not increase even if the pulse width W is widened. In a state where the maximum acceleration Gxm is reached, it is considered that the martensite reverse transformation is completed and the length of the SMA is contracted to L1.

基準パルス幅Wxmは、最大加速度Gxmを得るために必要な経過時間t3が確定する最小のパルス幅に相当する。基準パルス幅Wxmの単一パルス電圧を印加すると、最大加速度Gxmを付与するように動作する衝撃駆動型アクチュエータ100の電力効率を最大にすることができる。ただし、衝撃駆動型アクチュエータ100は個体差や使用条件の相違などで最大加速度Gxmが変化するため、基準パルス幅Wxmは個々に変化する。基準パルス幅Wxmは、抵抗が変曲点51xに到達するまでの経過時間t3、極大値53xを超えてから変曲点51xに到達するまでの間の経過時間t(t6<t<t3)、または、変曲点51xを超えてから抵抗が変化しないとみなせる状態に到達するまでの経過時間t(t3<t)としてもよい。   The reference pulse width Wxm corresponds to the minimum pulse width that determines the elapsed time t3 required to obtain the maximum acceleration Gxm. When a single pulse voltage having a reference pulse width Wxm is applied, it is possible to maximize the power efficiency of the impact driving actuator 100 that operates so as to apply the maximum acceleration Gxm. However, since the maximum acceleration Gxm of the impact drive type actuator 100 changes due to individual differences or use conditions, the reference pulse width Wxm changes individually. The reference pulse width Wxm includes an elapsed time t3 until the resistance reaches the inflection point 51x, an elapsed time t from when the maximum value 53x is reached to the inflection point 51x (t6 <t <t3), Or it is good also as elapsed time t (t3 <t) until it arrives at the state which can be considered that resistance does not change after exceeding the inflection point 51x.

不完全昇温過程を経由することで最大加速度Gxmより小さい範囲の調整加速度nGxmを得ることができる。調整加速度nGxmを得るためのパルス幅を調整パルス幅Wxaということにする。ここにnは振動強度n(n<1)で、最大加速度Gxmに対する相対的な加速度を示す定数である。ユーザは、試験パルス幅Wpの単一パルス電圧を印加したときに知覚した衝撃駆動型アクチュエータ100が振動体10に付与する最大加速度Gxmを認識して、希望する振動強度nを想定することができる。   The adjusted acceleration nGxm in a range smaller than the maximum acceleration Gxm can be obtained through the incomplete temperature rising process. A pulse width for obtaining the adjustment acceleration nGxm is referred to as an adjustment pulse width Wxa. Here, n is a vibration intensity n (n <1), which is a constant indicating a relative acceleration with respect to the maximum acceleration Gxm. The user can assume the desired vibration intensity n by recognizing the maximum acceleration Gxm given to the vibrating body 10 by the impact driving actuator 100 perceived when a single pulse voltage having the test pulse width Wp is applied. .

これまでは、希望する振動強度nの加速度を得るために、基準パルス幅Wxmを超える十分に長いパルス幅の単一パルス電圧で最大加速度Gxmを得るとともに、十分に長いパルス幅に対する所定の割合で調整パルス幅を設定していた。しかし、最大加速度Gxmを得るために設定していたパルス幅は、基準パルス幅Wxmよりも長く、かつ基準パルス幅Wxmを超える長さを特定できないため、調整パルス幅はユーザの意図する触覚フィードバックの強さを反映しなかった。   Up to now, in order to obtain an acceleration with a desired vibration intensity n, the maximum acceleration Gxm is obtained with a single pulse voltage having a sufficiently long pulse width exceeding the reference pulse width Wxm, and at a predetermined ratio to a sufficiently long pulse width. The adjustment pulse width was set. However, since the pulse width set for obtaining the maximum acceleration Gxm is longer than the reference pulse width Wxm and cannot be specified to exceed the reference pulse width Wxm, the adjustment pulse width is determined by the tactile feedback intended by the user. It did not reflect strength.

衝撃駆動型アクチュエータ100の最大加速度Gxmは製品の基本特性として製造時に一定の範囲に入ると想定できるが、加速度カーブ63xは未知である。出荷する前にすべての衝撃駆動型アクチュエータ100の加速度カーブ63xのデータを取得することは困難であるが、基準となる衝撃駆動型アクチュエータについて加速度カーブ63sで示す最大加速度Gsmとこれに対応する基準パルス幅Wsmおよび振動強度nに対応する調整加速度Gsmと対応する調整パルス幅Wsaを取得することは可能である。   The maximum acceleration Gxm of the impact drive type actuator 100 can be assumed to fall within a certain range at the time of manufacture as a basic characteristic of the product, but the acceleration curve 63x is unknown. Although it is difficult to acquire the data of the acceleration curve 63x of all the impact drive type actuators 100 before shipping, the maximum acceleration Gsm indicated by the acceleration curve 63s and the reference pulse corresponding thereto for the reference impact drive type actuators. It is possible to obtain the adjustment pulse width Wsa corresponding to the adjustment acceleration Gsm corresponding to the width Wsm and the vibration intensity n.

しかし、あらかじめ求めておいた加速度カーブ63sのデータを、加速度カーブ63xを備える衝撃駆動型アクチュエータ100に適用しても個体差などにより正確性に欠ける。本実施の形態では、試験電圧61を印加して衝撃駆動型アクチュエータ100の基準パルス幅Wxmを取得し、さらに、基準となる衝撃駆動型アクチュエータの加速度カーブ63sに対応するデータから調整対象の衝撃駆動型アクチュエータ100の調整パルス幅Wxaを計算する。   However, even if the data of the acceleration curve 63s obtained in advance is applied to the impact drive actuator 100 having the acceleration curve 63x, accuracy is lacking due to individual differences and the like. In the present embodiment, the test pulse 61 is applied to obtain the reference pulse width Wxm of the impact drive actuator 100, and the impact drive to be adjusted is obtained from data corresponding to the acceleration curve 63s of the reference impact drive actuator. The adjustment pulse width Wxa of the mold actuator 100 is calculated.

図5は、アクチュエータ駆動システム200の概略の機能ブロック図である。アクチュエータ駆動システム200は、キーボード、タッチスクリーン、スイッチなどの触覚フィードバックを必要とする電子機器全般に搭載することができる。ただし、本発明にかかるアクチュエータ駆動システム200の用途は、触覚フィードバックの付与に限定する必要はなく、制約された条件で正確な基準パルス幅および調整パルス幅を得る必要がある電子機器に適用することができる。またアクチュエータ駆動システム200は、衝撃駆動型アクチュエータだけでなく振動型アクチュエータに適用することもできる。   FIG. 5 is a schematic functional block diagram of the actuator drive system 200. The actuator driving system 200 can be mounted on all electronic devices that require tactile feedback such as a keyboard, a touch screen, and a switch. However, the use of the actuator drive system 200 according to the present invention is not limited to the application of tactile feedback, and is applied to an electronic device that needs to obtain an accurate reference pulse width and adjustment pulse width under restricted conditions. Can do. The actuator driving system 200 can be applied not only to an impact driving type actuator but also to a vibration type actuator.

アクチュエータ駆動システム200は一例において、パルス幅調整部201、参照テーブル203、パルス信号生成部205、直流電圧源207、電圧電流検出器209、衝撃駆動型アクチュエータ100、キーボード213、N型のFET215および電力源を構成するコンデンサ211で構成している。直流電圧源207は、DC/DCコンバータで構成され所定の直流電圧を出力する。   In one example, the actuator drive system 200 includes a pulse width adjustment unit 201, a reference table 203, a pulse signal generation unit 205, a DC voltage source 207, a voltage / current detector 209, an impact drive actuator 100, a keyboard 213, an N-type FET 215, and power. The capacitor 211 that constitutes the source is used. The DC voltage source 207 is composed of a DC / DC converter and outputs a predetermined DC voltage.

コンデンサ211は、FET215のオフ期間に充電し、オン期間に放電して衝撃駆動型アクチュエータ100に通電する。電圧電流検出器209は、SMA100に印加する単一パルス電圧の電圧および電流を検出する。キーボード213は図1の振動体10の一例に対応する。衝撃駆動型アクチュエータ100は、キーボードが操作されたタイミングで、キーボード213の基板に触覚フィードバックを付与する。   The capacitor 211 is charged during the OFF period of the FET 215, discharged during the ON period, and energizes the impact drive actuator 100. The voltage / current detector 209 detects the voltage and current of a single pulse voltage applied to the SMA 100. The keyboard 213 corresponds to an example of the vibrating body 10 in FIG. The impact drive actuator 100 gives tactile feedback to the substrate of the keyboard 213 at the timing when the keyboard is operated.

FET215は直流電圧をスイッチング制御する素子であり、バイポーラ・トランジスタを採用してもよい。また、直流電圧源207が十分な容量を備えていればコンデンサ211はなくてもよい。パルス幅調整部201、参照テーブル203およびパルス信号生成部205は、SoC(System on Chip)や専用のコントローラで構成することができる。   The FET 215 is an element that controls switching of a DC voltage, and a bipolar transistor may be adopted. Further, the capacitor 211 may not be provided if the DC voltage source 207 has a sufficient capacity. The pulse width adjustment unit 201, the reference table 203, and the pulse signal generation unit 205 can be configured by a SoC (System on Chip) or a dedicated controller.

パルス幅調整部201は、電圧電流検出器209から、SMA101に印加する電圧および電流を取得し、参照テーブル203を参照して計算した調整パルス幅Wxaをパルス信号生成部205に設定する。参照テーブル203は、基準となる衝撃駆動型アクチュエータの加速度カーブ63sに対応する参照データを含む。参照データは、単一パルス電圧の、波高値ごとの振動強度nと調整パルス幅Wsaの複数のペアで構成され、最大加速度に対応する基準パルス幅Wsmを含む。   The pulse width adjustment unit 201 acquires the voltage and current to be applied to the SMA 101 from the voltage / current detector 209, and sets the adjustment pulse width Wxa calculated with reference to the reference table 203 in the pulse signal generation unit 205. The reference table 203 includes reference data corresponding to the acceleration curve 63s of the shock driving actuator that is a reference. The reference data is composed of a plurality of pairs of vibration intensity n and adjustment pulse width Wsa for each peak value of a single pulse voltage, and includes a reference pulse width Wsm corresponding to the maximum acceleration.

パルス幅調整部201は、ユーザが振動強度nを調整するためのユーザ・インターフェースを備えている。ユーザはユーザ・インターフェースを通じて最大加速度での触覚フィードバックを知覚してから好みの振動強度nを認識することができる。パルス信号生成部205は、キーボード213からキー・イベントを受け取ったタイミングでパルス幅調整部201が設定した調整パルス幅Wxaまたは基準パルス幅Wxmの単一パルス信号をFET215のゲートに印加する。   The pulse width adjustment unit 201 includes a user interface for the user to adjust the vibration intensity n. The user can perceive tactile feedback at the maximum acceleration through the user interface and then recognize the desired vibration intensity n. The pulse signal generation unit 205 applies a single pulse signal having the adjustment pulse width Wxa or the reference pulse width Wxm set by the pulse width adjustment unit 201 to the gate of the FET 215 at the timing when the key event is received from the keyboard 213.

図6は、アクチュエータ駆動システム200の動作手順を示すフローチャートである。ここでは、加速度カーブ63sが既知の衝撃駆動型アクチュエータ(基準アクチュエータ)が存在するときに、基準アクチュエータと同じタイプで、加速度カーブ63xが未知の衝撃駆動型アクチュエータ100(対象アクチュエータ)で振動強度nに対する基準パルス幅Wxmおよび調整パルス幅Wxaを取得する手順を説明する。対象アクチュエータは、電子機器に搭載されていることを想定する。   FIG. 6 is a flowchart showing an operation procedure of the actuator drive system 200. Here, when there is an impact drive type actuator (reference actuator) with a known acceleration curve 63s, the impact drive type actuator 100 (target actuator) is the same type as the reference actuator and the acceleration curve 63x is unknown with respect to the vibration intensity n. A procedure for obtaining the reference pulse width Wxm and the adjustment pulse width Wxa will be described. It is assumed that the target actuator is mounted on an electronic device.

ブロック301で、工場で基準アクチュエータに対して所定の試験電圧を印加して、加速度カーブ63sに対応する参照データを取得する。基準アクチュエータに対して、さまざまなパルス幅の単一パルス電圧を印加して、極大値53sと変曲点51sから加速度カーブ63sを構成するパルス幅Wsaと加速度nGsmの組を取得し参照テーブル203に格納する。加速度nGsmは、パルス幅を徐々に広げてn=1の最大加速度Gsmに到達するまで取得する。   In block 301, a predetermined test voltage is applied to the reference actuator at the factory to obtain reference data corresponding to the acceleration curve 63s. A single pulse voltage having various pulse widths is applied to the reference actuator, and a set of the pulse width Wsa and the acceleration nGsm constituting the acceleration curve 63 s is obtained from the maximum value 53 s and the inflection point 51 s. Store. The acceleration nGsm is acquired until the pulse width is gradually increased to reach the maximum acceleration Gsm of n = 1.

最大加速度Gsmに到達したときのパルス幅が基準パルス幅Wsmとなる。ブロック303で、ユーザは対象アクチュエータのパルス幅調整部201が提供するユーザ・インターフェースを通じて、振動強度nを変更するための操作をする。ここでパルス幅調整部201は、試験パルス幅Wpの単一パルス電圧を数回印加して、ユーザに最大加速度Gxmでの触覚フィードバックを知覚させることができる。ブロック305でパルス幅調整部201はパルス信号生成部205に、あらかじめ設定した試験パルス幅Wpの試験電圧61(図4)を時刻t0で印加する。   The pulse width when the maximum acceleration Gsm is reached becomes the reference pulse width Wsm. In block 303, the user performs an operation for changing the vibration intensity n through the user interface provided by the pulse width adjustment unit 201 of the target actuator. Here, the pulse width adjustment unit 201 can apply a single pulse voltage of the test pulse width Wp several times to make the user perceive tactile feedback at the maximum acceleration Gxm. In block 305, the pulse width adjustment unit 201 applies a test voltage 61 (FIG. 4) having a preset test pulse width Wp to the pulse signal generation unit 205 at time t0.

ブロック307でパルス幅調整部201は、時刻t0からの経過時間を計測する。ブロック309でパルス幅調整部201は、SMA101に印加している電圧Vと電流Iから定期的に抵抗Rを計算する。抵抗Rは、衝撃駆動型アクチュエータ100が電子機器に組み込まれていても比較的容易に取得できる。パルス幅調整部201はブロック311で、抵抗カーブ57xを示す関数R=f(t)に対する二次導関数を計算して、変曲点51xに到達したときの時刻t3を取得する。ブロック313でパルス幅調整部201は、時刻t3から基準パルス幅Wxmを取得する。   In block 307, the pulse width adjustment unit 201 measures the elapsed time from the time t0. In block 309, the pulse width adjusting unit 201 periodically calculates the resistance R from the voltage V and current I applied to the SMA 101. The resistance R can be obtained relatively easily even when the impact drive actuator 100 is incorporated in an electronic device. In block 311, the pulse width adjustment unit 201 calculates a second derivative with respect to the function R = f (t) indicating the resistance curve 57x, and obtains the time t3 when the inflection point 51x is reached. In block 313, the pulse width adjustment unit 201 acquires the reference pulse width Wxm from time t3.

ブロック315でユーザは、アクチュエータ駆動システム200が提供するユーザ・インターフェースを通じて知覚した最大加速度Gxmを基準として選択した振動強度nを入力する。パルス幅調整部201は、最大加速度Gxmに対する割合を記述した強、中、弱のような文字情報または10、7、5、3のような数字情報を振動強度nとしてユーザに選択させることができる。   In block 315, the user inputs the vibration intensity n selected based on the maximum acceleration Gxm perceived through the user interface provided by the actuator drive system 200. The pulse width adjustment unit 201 can allow the user to select character information such as strong, medium, or weak describing the ratio with respect to the maximum acceleration Gxm or numerical information such as 10, 7, 5, 3 as the vibration intensity n. .

加速度カーブ63xと63sでは、最大加速度Gsm、Gxm、および基準パルス幅Wsm、Wxmは異なるが、加速度カーブ63s、63xの形状は類似していると想定できる。すなわち、振動強度nに対する基準パルス幅Wsmと調整パルス幅Wsaの比と、基準パルス幅Wxmと調整パルス幅Wxaの比は等しいと想定することができる。ブロック317でパルス幅調整部201は、参照テーブル203から基準アクチュエータで振動強度nに対する加速度nGxmを得る調整パルス幅Wxaを取得する。   Although the acceleration curves 63x and 63s have different maximum accelerations Gsm and Gxm and reference pulse widths Wsm and Wxm, it can be assumed that the shapes of the acceleration curves 63s and 63x are similar. That is, it can be assumed that the ratio of the reference pulse width Wsm and the adjustment pulse width Wsa to the vibration intensity n and the ratio of the reference pulse width Wxm and the adjustment pulse width Wxa are equal. In block 317, the pulse width adjustment unit 201 obtains an adjustment pulse width Wxa for obtaining the acceleration nGxm with respect to the vibration intensity n by the standard actuator from the reference table 203.

パルス幅調整部201は、対象アクチュエータの調整パルス幅Wxaを式(1)で計算することができる。
Wxa=Wsa×(Wxm/Wsm) (1)
本実施の形態では、試験電圧61を印加して取得した基準パルス幅Wxmを利用して、調整パルス幅Wxaを、参照テーブル203を利用しないで計算することができる。たとえば、基準パルス幅Wxmを振動強度1に対応させ、パルス幅0を振動強度n=0に対応させてその間を直線またはその他の近似曲線で近似して調整パルス幅Wxaに対応する振動強度nを得ることができる。ここで、それぞれの対象アクチュエータの最大加速度Gxmは製品の基本特性として製造時に一定の範囲に入ると想定でき、その振動強度nは基準アクチュエータの振動強度nに一定の範囲内で揃うと想定できる。ブロック319でパルス幅調整部201は、パルス信号生成部205に調整パルス幅Wxaを設定する。
The pulse width adjustment unit 201 can calculate the adjustment pulse width Wxa of the target actuator using Equation (1).
Wxa = Wsa × (Wxm / Wsm) (1)
In the present embodiment, the adjustment pulse width Wxa can be calculated without using the reference table 203 by using the reference pulse width Wxm acquired by applying the test voltage 61. For example, the reference pulse width Wxm is made to correspond to the vibration intensity 1, the pulse width 0 is made to correspond to the vibration intensity n = 0, and the interval between them is approximated by a straight line or other approximate curve, and the vibration intensity n corresponding to the adjusted pulse width Wxa is obtained. Can be obtained. Here, it can be assumed that the maximum acceleration Gxm of each target actuator falls within a certain range at the time of manufacture as a basic characteristic of the product, and the vibration strength n can be assumed to be equal to the vibration strength n of the reference actuator within a certain range. In block 319, the pulse width adjustment unit 201 sets the adjustment pulse width Wxa in the pulse signal generation unit 205.

なお、パルス幅調整部201は、パルス信号生成部205に調整パルス幅Wxaを設定しないときは、最大加速度Gxmに対応する基準パルス幅Wxmを設定することができる。基準パルス幅Wxmは、最大加速度Gxmを得るための最も電力効率が高いパルス幅であるため、アクチュエータ駆動システム200は、正確な振動強度nの調整を実現するとともに最小のエネルギーで最大の振動強度を得ることができる。また、アクチュエータ駆動システム201は、電子機器に搭載した状態で試験電圧61を印加するだけで容易に所定の振動強度nに対する調整パルス幅Wxaを取得できる。   The pulse width adjustment unit 201 can set the reference pulse width Wxm corresponding to the maximum acceleration Gxm when the adjustment pulse width Wxa is not set in the pulse signal generation unit 205. Since the reference pulse width Wxm is the pulse width with the highest power efficiency for obtaining the maximum acceleration Gxm, the actuator drive system 200 can accurately adjust the vibration intensity n and achieve the maximum vibration intensity with the minimum energy. Can be obtained. In addition, the actuator drive system 201 can easily obtain the adjustment pulse width Wxa for the predetermined vibration intensity n simply by applying the test voltage 61 in a state where the actuator drive system 201 is mounted on an electronic device.

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。   Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.

10 振動体
51、51s、51x 変曲点
53、53s、53x 抵抗の極大値
57、57s、57x 抵抗カーブ
61 試験電圧
63s、63x 加速度カーブ
100 衝撃駆動型アクチュエータ
101 形状記憶合金(SMA)
103 固定子
105 可動子
107 バイアス材
200 アクチュエータ駆動システム
Wxm、Wsm 基準パルス幅
Wxa、Wsa 調整パルス幅
10 Vibrators 51, 51s, 51x Inflection points 53, 53s, 53x Maximum values of resistance 57, 57s, 57x Resistance curve 61 Test voltage 63s, 63x Acceleration curve 100 Impact drive actuator 101 Shape memory alloy (SMA)
103 Stator 105 Movable element 107 Bias material 200 Actuator drive system Wxm, Wsm Reference pulse width Wxa, Wsa Adjustment pulse width

Claims (10)

形状記憶合金を利用したアクチュエータの駆動システムであって、
前記アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、
前記形状記憶合金に電圧を印加したときに変化する抵抗が極大値を経由した後に存在する変曲点の近辺に到達するまでの経過時間に相当するパルス幅を取得するパルス幅調整部と、
前記パルス幅のパルス電圧で前記スイッチの動作を制御するパルス信号生成部と
を有する駆動システム。
An actuator drive system using a shape memory alloy,
A switch for applying a pulse voltage to the actuator;
A pulse width adjusting unit for obtaining a pulse width corresponding to the elapsed time to reach the vicinity of the inflection point resistance changes when a voltage is applied to the shape memory alloy is present after passing through a maximum value,
And a pulse signal generation unit configured to control the operation of the switch with a pulse voltage having the pulse width .
形状記憶合金を利用したアクチュエータの駆動システムであって、
前記アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、
前記形状記憶合金に電圧を印加したときに変化する抵抗が極大値を経由した後に変化しないとみなせる状態に到達するまでの経過時間に相当するパルス幅を取得するパルス幅調整部と、
前記パルス幅のパルス電圧で前記スイッチの動作を制御するパルス信号生成部と
を有する駆動システム。
An actuator drive system using a shape memory alloy,
A switch for applying a pulse voltage to the actuator;
A pulse width adjusting unit for obtaining a pulse width corresponding to the elapsed time to reach a state in which resistance changes when a voltage is applied to the shape memory alloy is considered to not change after passing through a maximum value,
And a pulse signal generation unit configured to control the operation of the switch with a pulse voltage having the pulse width .
形状記憶合金を利用したアクチュエータの駆動システムであって、
前記アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、
前記形状記憶合金に電圧を印加したときに変化する抵抗の極大値に基づいて前記アクチュエータが最大振動強度を発生する最小のパルス幅に相当する基準パルス幅を取得するパルス幅調整部と、
前記基準パルス幅のパルス電圧で前記スイッチの動作を制御するパルス信号生成部と、
前記アクチュエータと同じタイプの基準アクチュエータが最大振動強度を発生する最小のパルス幅に相当する基準パルス幅と前記基準アクチュエータの最大振動強度に対する所定の割合の振動強度を発生する調整パルス幅を含む参照データを記憶する参照テーブルを有し、
前記パルス幅調整部が、前記アクチュエータの基準パルス幅と前記参照データに基づいて前記アクチュエータの最大振動強度に対する前記所定の割合の振動強度を発生する調整パルス幅を取得する駆動システム。
An actuator drive system using a shape memory alloy,
A switch for applying a pulse voltage to the actuator;
A pulse width adjustment unit that acquires a reference pulse width corresponding to a minimum pulse width at which the actuator generates a maximum vibration intensity based on a maximum value of a resistance that changes when a voltage is applied to the shape memory alloy;
A pulse signal generator for controlling the operation of the switch with a pulse voltage of the reference pulse width;
Reference data including a reference pulse width corresponding to a minimum pulse width at which a reference actuator of the same type as the actuator generates a maximum vibration intensity and an adjustment pulse width for generating a predetermined ratio of the vibration intensity to the maximum vibration intensity of the reference actuator A reference table for storing
The drive system in which the pulse width adjustment unit acquires an adjustment pulse width that generates the vibration intensity at the predetermined ratio with respect to the maximum vibration intensity of the actuator based on a reference pulse width of the actuator and the reference data .
前記アクチュエータが衝撃駆動型アクチュエータである請求項1から請求項3のいずれかに記載の駆動システム。 The drive system according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator is an impact drive type actuator. 触覚フィードバックを付与する振動体と、
形状記憶合金を利用したアクチュエータと、
前記アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、
前記形状記憶合金に電圧を印加したときに変化する抵抗が極大値を経由した後に存在する変曲点の近辺に到達するまでの経過時間に相当するパルス幅を取得するパルス幅調整部と、
前記パルス幅のパルス電圧で前記スイッチの動作を制御するパルス信号生成部と
を有する電子機器。
A vibrator that provides tactile feedback;
An actuator using a shape memory alloy;
A switch for applying a pulse voltage to the actuator;
A pulse width adjusting unit for obtaining a pulse width corresponding to the elapsed time to reach the vicinity of the inflection point resistance changes when a voltage is applied to the shape memory alloy is present after passing through a maximum value,
An electronic apparatus comprising: a pulse signal generation unit that controls the operation of the switch with a pulse voltage having the pulse width .
触覚フィードバックを付与する振動体と、
形状記憶合金を利用したアクチュエータと、
前記アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、
前記形状記憶合金に電圧を印加したときに変化する抵抗が極大値を経由した後に変化しないとみなせる状態に到達するまでの経過時間に相当するパルス幅を取得するパルス幅調整部と、
前記パルス幅のパルス電圧で前記スイッチの動作を制御するパルス信号生成部と
を有する電子機器。
A vibrator that provides tactile feedback;
An actuator using a shape memory alloy;
A switch for applying a pulse voltage to the actuator;
A pulse width adjusting unit for obtaining a pulse width corresponding to the elapsed time to reach a state in which resistance changes when a voltage is applied to the shape memory alloy is considered to not change after passing through a maximum value,
An electronic apparatus comprising: a pulse signal generation unit that controls the operation of the switch with a pulse voltage having the pulse width.
触覚フィードバックを付与する振動体と、
形状記憶合金を利用したアクチュエータと、
前記アクチュエータにパルス電圧を印加するスイッチと、
前記形状記憶合金に電圧を印加したときに変化する抵抗の極大値に基づいて最大振動強度を発生する最小のパルス幅に相当する基準パルス幅を取得するパルス幅調整部と、
前記基準パルス幅のパルス電圧で前記スイッチの動作を制御するパルス信号生成部と、
前記アクチュエータと同じタイプの基準アクチュエータが最大振動強度を発生する最小のパルス幅に相当する基準パルス幅と前記基準アクチュエータの最大振動強度に対する所定の割合の振動強度を発生する調整パルス幅を含む参照データを記憶する参照テーブルとを有し、
前記パルス幅調整部が、前記アクチュエータの基準パルス幅と前記参照データに基づいて前記アクチュエータの最大振動強度に対する前記所定の割合の振動強度を発生する調整パルス幅を取得する電子機器。
A vibrator that provides tactile feedback;
An actuator using a shape memory alloy;
A switch for applying a pulse voltage to the actuator;
A pulse width adjustment unit that obtains a reference pulse width corresponding to a minimum pulse width that generates a maximum vibration intensity based on a maximum value of resistance that changes when a voltage is applied to the shape memory alloy;
A pulse signal generator for controlling the operation of the switch with a pulse voltage of the reference pulse width;
Reference data including a reference pulse width corresponding to a minimum pulse width at which a reference actuator of the same type as the actuator generates a maximum vibration intensity and an adjustment pulse width for generating a predetermined ratio of the vibration intensity to the maximum vibration intensity of the reference actuator And a reference table for storing
An electronic device in which the pulse width adjustment unit acquires an adjustment pulse width that generates the predetermined vibration intensity with respect to the maximum vibration intensity of the actuator based on a reference pulse width of the actuator and the reference data .
形状記憶合金を利用したアクチュエータに印加するパルス電圧のパルス幅を決定する方法であって、
前記形状記憶合金に電圧を印加するステップと、
前記形状記憶合金の通電中の抵抗の変化を検出するステップと、
前記抵抗が極大値を経由した後に存在する変曲点の近辺に到達するまでの経過時間に相当するパルス幅を決定するステップと
を有する方法。
A method for determining a pulse width of a pulse voltage applied to an actuator using a shape memory alloy,
Applying a voltage to the shape memory alloy;
Detecting a change in resistance during energization of the shape memory alloy;
Determining a pulse width corresponding to an elapsed time until the resistance reaches the vicinity of an inflection point existing after passing through the maximum value .
形状記憶合金を利用したアクチュエータに印加するパルス電圧のパルス幅を決定する方法であって、
前記形状記憶合金に電圧を印加するステップと、
前記形状記憶合金の通電中の抵抗の変化を検出するステップと、
前記抵抗が極大値を経由した後に変化しないとみなせる状態に到達するまでの経過時間に相当するパルス幅を決定するステップと
を有する方法。
A method for determining a pulse width of a pulse voltage applied to an actuator using a shape memory alloy,
Applying a voltage to the shape memory alloy;
Detecting a change in resistance during energization of the shape memory alloy;
Determining a pulse width corresponding to an elapsed time until reaching a state where the resistance can be regarded as not changing after passing through the maximum value .
形状記憶合金を利用したアクチュエータに印加するパルス電圧のパルス幅を決定する方法であって、
前記形状記憶合金に電圧を印加するステップと、
前記形状記憶合金の通電中の抵抗の変化を検出するステップと、
変化する前記抵抗の極大値に基づいて前記アクチュエータが最大振動強度を発生する最小のパルス幅に相当する基準パルス幅を決定するステップと、
前記アクチュエータと同じタイプの基準アクチュエータが最大振動強度を発生する最小のパルス幅に相当する基準パルス幅と前記基準アクチュエータの最大振動強度に対する所定の割合の振動強度を発生する調整パルス幅を含む参照データを取得するステップと、
前記アクチュエータの基準パルス幅と前記参照データに基づいて前記アクチュエータの最大振動強度に対する前記所定の割合の振動強度を発生する調整パルス幅を取得するステップと
を有する方法。
A method for determining a pulse width of a pulse voltage applied to an actuator using a shape memory alloy,
Applying a voltage to the shape memory alloy;
Detecting a change in resistance during energization of the shape memory alloy;
Determining a reference pulse width corresponding to a minimum pulse width at which the actuator generates a maximum vibration intensity based on a maximum value of the resistance that changes;
Reference data including a reference pulse width corresponding to a minimum pulse width at which a reference actuator of the same type as the actuator generates a maximum vibration intensity and an adjustment pulse width for generating a predetermined ratio of the vibration intensity to the maximum vibration intensity of the reference actuator Step to get the
Obtaining an adjustment pulse width that generates a vibration intensity of the predetermined ratio with respect to a maximum vibration intensity of the actuator based on a reference pulse width of the actuator and the reference data;
Having a method.
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