JPH0365067A - Driver of piezoelectric actuator - Google Patents

Driver of piezoelectric actuator

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JPH0365067A
JPH0365067A JP1201795A JP20179589A JPH0365067A JP H0365067 A JPH0365067 A JP H0365067A JP 1201795 A JP1201795 A JP 1201795A JP 20179589 A JP20179589 A JP 20179589A JP H0365067 A JPH0365067 A JP H0365067A
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JP
Japan
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piezoelectric actuator
drive circuit
constant current
charging
discharging
Prior art date
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Pending
Application number
JP1201795A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tsutsui
修 筒井
Takao Yoshida
孝雄 吉田
Hidehiko Kuwabara
桑原 英彦
Shoji Inoue
昭司 井上
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.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable accurately controlling the output displacement of a piezoelectric actuator by providing a drive circuit for charging the piezoelectric actuator with a constant current or discharging the actuator and a controller for outputting a control signal to the drive circuit to control the operating time of the drive circuit. CONSTITUTION:An apparatus is equipped with a drive circuit 2 for charging a piezoelectric actuator 1 with a constant current or discharging the actuator. The output of a central control unit (CPU) 3 for controlling the output of the drive circuit 2 via control signal for controlling the charge time or discharge time is connected with the input of the drive circuit 2. The piezoelectric actuator 1 is charged with a constant current for a predetermined period of time or discharged so that the potential of the piezoelectric actuator is increased or decreased by the repetition of the charge or discharge to a target potential corresponding to a desired output displacement. In this manner, it is possible to accurately control the output displacement of the piezoelectric actuator 1 including an intermediate displacement.

Description

【発明の詳細な説明】 を粟上旦机里公互 本発明は、圧電アクチュエータの駆動装置に関し、更に
詳細には、上記アクチュエータの出力変位を正確に制御
する駆動装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a drive device for a piezoelectric actuator, and more particularly to a drive device that accurately controls the output displacement of the actuator.

藍朱皇且五 一般に、圧電アクチュエータは、誘電体である圧電素子
とこれを挟む2つの電極から構成されているため、圧電
アクチュエータを一種のコンデンサと見なすこiができ
る。圧電アクチュエータの軸線方向変形は圧電アクチュ
エータに蓄電されたるスイッチングによって圧電アクチ
ュエータを充電あるいは放電することにより、制御して
いた。
In general, a piezoelectric actuator is composed of a dielectric piezoelectric element and two electrodes sandwiching the piezoelectric element, so the piezoelectric actuator can be regarded as a type of capacitor. The axial deformation of the piezoelectric actuator has been controlled by charging or discharging the piezoelectric actuator by switching the electric power stored in the piezoelectric actuator.

日が ′しようと る 題 しかしながら、単なるスイッチングでは、充放電の時間
を制御できず、かつ充放電の際に電流値が変動するため
に、正確な充電量、放電量の管理ができず、ひいては、
圧電アクチュエータの出力変位の正確な制御、特に中間
変位の正確な制御が困難であるという問題があった。
However, with simple switching, it is not possible to control the charging and discharging time, and the current value fluctuates during charging and discharging, making it impossible to accurately manage the amount of charge and discharge. ,
There has been a problem in that it is difficult to accurately control the output displacement of the piezoelectric actuator, especially the intermediate displacement.

そこで、本発明は、充放電の時間を制御し、かつ充放電
の際の電流を一定に維持することにより、充電量、放電
量、ひいては圧電アクチュエータの出力変位を中間変位
を含めて正確に制御することのできる圧電アクチュエー
タの駆動装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention accurately controls the amount of charge, the amount of discharge, and the output displacement of the piezoelectric actuator, including the intermediate displacement, by controlling the charging and discharging time and keeping the current constant during charging and discharging. An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator driving device that can perform the following steps.

一題を 決′するための 本発明によれば、上記課題を解決するために、圧電アク
チュエータの駆動装置であって、圧電アクチュエータを
一定電流で充電し又は放電させるための駆動回路と、駆
動回路に制御信号を出力して駆動回路の作動時間を制御
するための制御装置とを備え、圧電アクチュエータを一
定電流で所定時間充電又は放電し、所望の出力変位に対
応する目標電位まで、充電又は放電の繰り返しによって
圧電アクチュエータの電位を増減させる装置が提供され
る。
According to the present invention, in order to solve the above problem, there is provided a drive device for a piezoelectric actuator, which includes a drive circuit for charging or discharging a piezoelectric actuator with a constant current, and a drive circuit. and a control device for outputting a control signal to control the operating time of the drive circuit, and charging or discharging the piezoelectric actuator with a constant current for a predetermined time to a target potential corresponding to a desired output displacement. A device is provided in which the potential of the piezoelectric actuator is increased or decreased by repeating the steps.

本発明の好ましい実施態様に寄れば、上記駆動回路は、
直流電源と、定電流回路を介して上記直列電源に直列に
接続された一対のトランジスタと、該一対のトランジス
タとグランドとの間に接続されたもう1つの定電流回路
とを備え、上記一対のトランジスタの接続線とグランド
との間には、上記圧電アクチュエータが接続されている
According to a preferred embodiment of the present invention, the drive circuit includes:
A DC power source, a pair of transistors connected in series to the series power source via a constant current circuit, and another constant current circuit connected between the pair of transistors and ground, The piezoelectric actuator is connected between the transistor connection line and ground.

(作用) 上述の如く、本発明においては、圧電アクチュエータを
二定電流で充電し又は放電させるための駆動回路と、駆
動回路に制御信号を出力して駆動回路の作動時間を制御
するための制御装置とを設けたので、圧電アクチュエー
タを一定電流で所定時間充放電することができ、すなわ
ち、正確な充電量、放電量の管理ができ、ひいては、圧
電アクチュエータの出力変位の正確な制御、特に中間変
位の正確な制御ができる。
(Function) As described above, the present invention includes a drive circuit for charging or discharging the piezoelectric actuator with two constant currents, and a control for outputting a control signal to the drive circuit to control the operating time of the drive circuit. Since the piezoelectric actuator is equipped with a device, it is possible to charge and discharge the piezoelectric actuator with a constant current for a predetermined time, that is, it is possible to accurately manage the amount of charging and discharging. Accurate control of displacement is possible.

X意思 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。X intention Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明による駆動装置の一実施例の構成を概
略的に示す図である。図示の駆動装置は、圧電アクチュ
エータlを一定電流で充電し又は放電させるための駆動
回路2を備えている。駆動回路2の入力には、上記充電
時間又は放電時間を制御する制御信号を介して駆動回路
2の出力を制御するための中央制御装置(CPU)3の
出力が接続されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an embodiment of a drive device according to the present invention. The illustrated drive device includes a drive circuit 2 for charging or discharging the piezoelectric actuator l with a constant current. The input of the drive circuit 2 is connected to the output of a central control unit (CPU) 3 for controlling the output of the drive circuit 2 via a control signal that controls the charging time or discharging time.

第2図に、上記駆動回路2の構成を概略的に示す。図示
の回路は、一端が直流電源(図示せず)に接続された例
えば1つの抵抗からなる定電流回路21を備えている。
FIG. 2 schematically shows the configuration of the drive circuit 2. As shown in FIG. The illustrated circuit includes a constant current circuit 21 consisting of, for example, one resistor, one end of which is connected to a DC power source (not shown).

定電流回路21の他端は、トランジスタ23のエミッタ
に接続されている。
The other end of constant current circuit 21 is connected to the emitter of transistor 23.

トランジスタ23のベースは中央制御装置3の出力端子
に接続され、トランジスタ23のコレクタは別のトラン
ジスタ24のコレクタに接続されている。トランジスタ
24のベースは中央制御装置3の出力端子に接続され、
トランジスタ24のエミッタはもう1つの定電流回路2
2を介してグランドに接続されている。上記直流電源、
一対のトランジスタ23.24、及び一対の定電流回路
21.22は、駆動回路2を構成する。
The base of transistor 23 is connected to the output terminal of central control unit 3, and the collector of transistor 23 is connected to the collector of another transistor 24. The base of the transistor 24 is connected to the output terminal of the central control device 3;
The emitter of the transistor 24 is another constant current circuit 2
2 to ground. The above DC power supply,
The pair of transistors 23 and 24 and the pair of constant current circuits 21 and 22 constitute the drive circuit 2.

上記トランジスタ23のコレクタとトランジスタ24の
コレクタとの接続線は、分岐して圧電アクチュエータ1
の一方の電極に接続され、圧電アクチュエータlの他方
の電極はグランドに接続されている。
The connection line between the collector of the transistor 23 and the collector of the transistor 24 is branched and connected to the piezoelectric actuator 1.
The other electrode of the piezoelectric actuator l is connected to ground.

上記のように構成された本実施例に係る駆動装置の作動
を以下に説明する。
The operation of the drive device according to this embodiment configured as described above will be described below.

中央制御装置3がトランジスタ23のベースに充電トリ
ガ信号を所定時間与えるとトランジスタ23が所定時間
導通状態になり、直流電源が定電流回路21及びトラン
ジスタ23を介して圧電アクチュエータlに所定時間接
続する。こうして、圧電アクチュエータ1に直流一定電
流が所定時間通電され、圧電アクチュエータlは所定電
荷量だけ充電される。これにより、圧電アクチュエータ
1は所定量だけ変位する。
When the central controller 3 applies a charge trigger signal to the base of the transistor 23 for a predetermined period of time, the transistor 23 becomes conductive for a predetermined period of time, and the DC power supply is connected to the piezoelectric actuator 1 via the constant current circuit 21 and the transistor 23 for a predetermined period of time. In this way, a constant DC current is applied to the piezoelectric actuator 1 for a predetermined period of time, and the piezoelectric actuator 1 is charged by a predetermined amount of charge. Thereby, the piezoelectric actuator 1 is displaced by a predetermined amount.

一方、中央制御装置3がトランジスタ24のベースに放
電トリガ信号を所定時間与えるとトランジスタ24が所
定時間導通状態になり、圧電アクチュエータ1が定電流
回路22及びトランジスタ24を介して所定時間グラン
ドに接続する。こうして、圧電アクチュエータlは所定
電荷量だけ放電する。これにより、圧電アクチュエータ
lの変位は所定量だけ低減する。
On the other hand, when the central controller 3 applies a discharge trigger signal to the base of the transistor 24 for a predetermined time, the transistor 24 becomes conductive for a predetermined time, and the piezoelectric actuator 1 is connected to the ground for a predetermined time via the constant current circuit 22 and the transistor 24. . In this way, the piezoelectric actuator l discharges a predetermined amount of charge. Thereby, the displacement of the piezoelectric actuator l is reduced by a predetermined amount.

前記一定電流の値とトリが信号の発信時間を適正値に設
定することにより、第3図に示すように、充電、放電を
繰り返して、中間変位を含めて正確な圧電アクチュエー
タの出力変位制御ができる。
By setting the constant current value and the signal transmission time to appropriate values, as shown in Fig. 3, accurate output displacement control of the piezoelectric actuator including intermediate displacement can be achieved by repeating charging and discharging. can.

すなわち、第3図においては、充電を3回繰り返すこと
により、圧電アクチュエータの出力は初期値すなわち零
から段階的に二つの中間変位を経て増大し最大値に達す
る。その後放電を3回繰り返すことにより、最大値から
段階的に二つの中間変位を経て減少し初期値、すなわち
零に復帰する。
That is, in FIG. 3, by repeating charging three times, the output of the piezoelectric actuator increases stepwise from the initial value, that is, zero, through two intermediate displacements and reaches the maximum value. Thereafter, by repeating the discharge three times, the voltage gradually decreases from the maximum value through two intermediate displacements and returns to the initial value, that is, zero.

亀旦旦塁1 以上のように、本発明に係る圧電アクチュエータの駆動
装置では、圧電アクチュエータの充放電時間が制御され
、かつ充放電の際の電流が一定に維持されるので、充電
量、放電量、ひいては圧電アクチュエータの出力変位、
特に中間変位を正確に制御することができる。
As described above, in the piezoelectric actuator drive device according to the present invention, the charging and discharging time of the piezoelectric actuator is controlled, and the current during charging and discharging is maintained constant, so that the amount of charging and discharging can be controlled. quantity and thus the output displacement of the piezoelectric actuator,
In particular, intermediate displacement can be precisely controlled.

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

第1図は、本発明による駆動装置の一実施例の構成を概
略的に示す図であり、 第2図は、本発明の装置に使用する駆動回路の一例の構
成を概略的に示す図である。 第3図は、本発明による駆動装置の作動の一例を示す図
である。 1・・・圧電アクチュエータ、 2・・・駆動回路、 3・・・中央制御装置、 2322・・・定電流回路、 23.24・・・トランジスタ。 第1図 第2図
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an example of a drive device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of an example of a drive circuit used in the device of the present invention. be. FIG. 3 is a diagram showing an example of the operation of the drive device according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Piezoelectric actuator, 2... Drive circuit, 3... Central control unit, 2322... Constant current circuit, 23.24... Transistor. Figure 1 Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 圧電アクチュエータの駆動装置であって、圧電
アクチュエータを一定電流で充電し又は放電させるため
の駆動回路と、 駆動回路に制御信号を出力して駆動回路の作動時間を制
御するための制御装置と、 を備え、 圧電アクチュエータを一定電流で所定時間充電又は放電
し、所望の出力変位に対応する目標電位まで、充電又は
放電の繰り返しによって圧電アクチュエータの電位を増
減させることを特徴とする装置。
(1) A drive device for a piezoelectric actuator, which includes a drive circuit for charging or discharging the piezoelectric actuator with a constant current, and a control device for outputting a control signal to the drive circuit to control the operating time of the drive circuit. A device comprising: charging or discharging a piezoelectric actuator with a constant current for a predetermined period of time, and increasing or decreasing the potential of the piezoelectric actuator by repeating charging or discharging until a target potential corresponding to a desired output displacement is reached.
(2) 上記駆動回路は、直流電源と、定電流回路を介
して上記直流電源に直列に接続された一対のトランジス
タと、該一対のトランジスタとグランドとの間に接続さ
れたもう1つの定電流回路とを備え、 上記一対のトランジスタの接続線とグランドとの間には
、上記圧電アクチュエータが接続されていることを特徴
とする請求項(1)に記載の装置。
(2) The drive circuit includes a DC power supply, a pair of transistors connected in series to the DC power supply via a constant current circuit, and another constant current transistor connected between the pair of transistors and ground. The device according to claim 1, further comprising a circuit, and wherein the piezoelectric actuator is connected between a connection line of the pair of transistors and ground.
JP1201795A 1989-08-03 1989-08-03 Driver of piezoelectric actuator Pending JPH0365067A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165011A (en) * 2004-12-02 2006-06-22 Toyota Gakuen Device and method for driving piezoelectric element
KR20220032689A (en) * 2020-09-08 2022-03-15 국민대학교산학협력단 Neuromophic circuits

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