JPH04368483A - 圧電素子駆動装置 - Google Patents
圧電素子駆動装置Info
- Publication number
- JPH04368483A JPH04368483A JP3141599A JP14159991A JPH04368483A JP H04368483 A JPH04368483 A JP H04368483A JP 3141599 A JP3141599 A JP 3141599A JP 14159991 A JP14159991 A JP 14159991A JP H04368483 A JPH04368483 A JP H04368483A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- voltage
- operational amplifier
- displacement
- resistor
- Prior art date
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- Pending
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は例えば超精密位置決め
に利用される圧電素子駆動装置に関するものである。
に利用される圧電素子駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子は電極間電圧で制御（電圧制御
）するよりも、電極に蓄えられる電荷量で制御（電荷制
御）する方が、より直線性に優れたヒステリシス特性の
小さい変位特性を得ることができる。
）するよりも、電極に蓄えられる電荷量で制御（電荷制
御）する方が、より直線性に優れたヒステリシス特性の
小さい変位特性を得ることができる。
【０００３】図６は例えば特開昭６３−２０４６７２号
公報に示された従来の電荷制御型圧電素子駆動装置の回
路図である。図において、１は電極間の電界によって変
位を生じる圧電素子、８は圧電素子１の片方の電極と基
準電位４間に接続されたコンデンサ、３は演算増幅器で
あり、その負極性入力端に該コンデンサ８の電極間電圧
、正極性入力端に任意の指令電圧をそれぞれ入力し、出
力端からの信号を用いて圧電素子１を制御するようにな
っている。
公報に示された従来の電荷制御型圧電素子駆動装置の回
路図である。図において、１は電極間の電界によって変
位を生じる圧電素子、８は圧電素子１の片方の電極と基
準電位４間に接続されたコンデンサ、３は演算増幅器で
あり、その負極性入力端に該コンデンサ８の電極間電圧
、正極性入力端に任意の指令電圧をそれぞれ入力し、出
力端からの信号を用いて圧電素子１を制御するようにな
っている。
【０００４】次に動作について説明する。圧電素子１と
コンデンサ８は直列に接続されているため、コンデンサ
８に蓄えられた電荷量と圧電素子１に蓄えられた電荷量
は等しくなり、その電荷量はコンデンサ８の電極間電圧
に比例する。その電極間電圧を演算増幅器３への指令電
圧で実現するようにフィードバック回路に構成されてお
り、指令電圧に比例した電荷量が圧電素子１に蓄えられ
る。
コンデンサ８は直列に接続されているため、コンデンサ
８に蓄えられた電荷量と圧電素子１に蓄えられた電荷量
は等しくなり、その電荷量はコンデンサ８の電極間電圧
に比例する。その電極間電圧を演算増幅器３への指令電
圧で実現するようにフィードバック回路に構成されてお
り、指令電圧に比例した電荷量が圧電素子１に蓄えられ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
荷制御型圧電素子駆動装置では、コンデンサ８の電極間
電圧を検知するセンサ回路のバイアス電流などの影響で
、演算増幅器３の負極性入力端に電荷の流入、流出が少
なからず存在する。従って指令入力をある電圧値に一定
にし圧電素子１の変位を長時間にわたって維持させた場
合、この電荷の流れのために圧電素子１に蓄えられた電
荷量が変化し一定の変位を維持することができないとい
う問題点があった。
荷制御型圧電素子駆動装置では、コンデンサ８の電極間
電圧を検知するセンサ回路のバイアス電流などの影響で
、演算増幅器３の負極性入力端に電荷の流入、流出が少
なからず存在する。従って指令入力をある電圧値に一定
にし圧電素子１の変位を長時間にわたって維持させた場
合、この電荷の流れのために圧電素子１に蓄えられた電
荷量が変化し一定の変位を維持することができないとい
う問題点があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、圧電素子の変位を長時間にわた
って一定変位に維持できる圧電素子駆動装置を得ること
を目的とする。
ためになされたもので、圧電素子の変位を長時間にわた
って一定変位に維持できる圧電素子駆動装置を得ること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る圧電素子
駆動装置は、電界を加えることにより歪みを生じる材料
を用いて微小変位を得る圧電素子の駆動装置において、
抵抗器の端を圧電素子に直列に接続させ他端を基準電位
に接地し、演算増幅器の負極性入力端に抵抗器と圧電素
子との接点の電位を入力し、演算増幅器の正極性入力端
に任意の駆動信号を入力し、演算増幅器からの出力電圧
値を常に読み取りかつ外部からの切り替え信号によって
その出力電圧を保持できる保持回路を通じて圧電素子を
駆動することを特徴とする。
駆動装置は、電界を加えることにより歪みを生じる材料
を用いて微小変位を得る圧電素子の駆動装置において、
抵抗器の端を圧電素子に直列に接続させ他端を基準電位
に接地し、演算増幅器の負極性入力端に抵抗器と圧電素
子との接点の電位を入力し、演算増幅器の正極性入力端
に任意の駆動信号を入力し、演算増幅器からの出力電圧
値を常に読み取りかつ外部からの切り替え信号によって
その出力電圧を保持できる保持回路を通じて圧電素子を
駆動することを特徴とする。
【０００８】
【作用】この発明においては、圧電素子にヒステリシス
特性の小さい直進性の優れた変位特性を持たせられると
ともに、圧電素子が目標変位に達したとき圧電素子に印
加されたいた電圧を保持回路を用いて一定に発生するこ
とでその変位を長時間にわたって維持することが可能と
なる。
特性の小さい直進性の優れた変位特性を持たせられると
ともに、圧電素子が目標変位に達したとき圧電素子に印
加されたいた電圧を保持回路を用いて一定に発生するこ
とでその変位を長時間にわたって維持することが可能と
なる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明による圧電素子駆動装置の基本回
路図であって、１は圧電素子、２はこの圧電素子１の片
方の電極と基準電位４間に接続された抵抗器、３は演算
増幅器、５は演算増幅器３からの出力電圧値を保持する
保持回路である。このように構成した圧電素子駆動装置
は、保持回路５によって外部からの切り替え信号によっ
て圧電素子１に印加されている電圧を一定に保つ機能を
有するもので、従って圧電素子１が目標変位に達したと
き圧電素子１に印加されていた電圧を保持回路５を用い
て一定に発生することでその変位を長時間に亘って維持
することができるものである。
する。図１はこの発明による圧電素子駆動装置の基本回
路図であって、１は圧電素子、２はこの圧電素子１の片
方の電極と基準電位４間に接続された抵抗器、３は演算
増幅器、５は演算増幅器３からの出力電圧値を保持する
保持回路である。このように構成した圧電素子駆動装置
は、保持回路５によって外部からの切り替え信号によっ
て圧電素子１に印加されている電圧を一定に保つ機能を
有するもので、従って圧電素子１が目標変位に達したと
き圧電素子１に印加されていた電圧を保持回路５を用い
て一定に発生することでその変位を長時間に亘って維持
することができるものである。
【００１０】図２はこの発明による圧電素子駆動装置の
一具体例を示す回路図であり、１は圧電素子、２は圧電
素子１の片方の電極と基準電位４間に接続された抵抗器
、３は演算増幅器、６は圧電素子１に高電圧を印加する
ための電圧増幅器、７は電圧増幅器６への指令電圧を保
持することができるデジタル回路や外部からの切り替え
スイッチなどで構成される電圧保持機構である。この電
圧保持機構７の詳細を図３に示す。図３において、９は
演算増幅器３の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換器、１０はＡ／Ｄ変換器９で変換した電圧値を保持
する保持回路、１１は保持回路１０で保持された電圧を
電圧増幅器６に入力するためのＤ／Ａ変換器、１２は圧
電素子に一定電圧を印加する場合の外部からの切り替え
スイッチである。
一具体例を示す回路図であり、１は圧電素子、２は圧電
素子１の片方の電極と基準電位４間に接続された抵抗器
、３は演算増幅器、６は圧電素子１に高電圧を印加する
ための電圧増幅器、７は電圧増幅器６への指令電圧を保
持することができるデジタル回路や外部からの切り替え
スイッチなどで構成される電圧保持機構である。この電
圧保持機構７の詳細を図３に示す。図３において、９は
演算増幅器３の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換器、１０はＡ／Ｄ変換器９で変換した電圧値を保持
する保持回路、１１は保持回路１０で保持された電圧を
電圧増幅器６に入力するためのＤ／Ａ変換器、１２は圧
電素子に一定電圧を印加する場合の外部からの切り替え
スイッチである。
【００１１】次に上記のように構成された圧電素子駆動
装置において、電荷制御によって圧電素子の変位を変化
させる場合の動作について説明する。この場合保持回路
１０の電圧保持機能は作用させず、Ａ／Ｄ変換器９で変
換された演算増幅器３の出力電圧値はそのままＤ／Ａ変
換器１１で変換され電圧増幅器６に入力される。圧電素
子１に蓄えられる電荷量は抵抗器２を流れる電流の時間
積分値に比例する。抵抗器２端間の電圧を指令電圧で実
現するようにフィードバックが構成されているため、抵
抗器２を流れる電流値は指令電圧に比例する。よって指
令電圧の時間積分値に比例した電荷量が圧電素子１に蓄
えられる。
装置において、電荷制御によって圧電素子の変位を変化
させる場合の動作について説明する。この場合保持回路
１０の電圧保持機能は作用させず、Ａ／Ｄ変換器９で変
換された演算増幅器３の出力電圧値はそのままＤ／Ａ変
換器１１で変換され電圧増幅器６に入力される。圧電素
子１に蓄えられる電荷量は抵抗器２を流れる電流の時間
積分値に比例する。抵抗器２端間の電圧を指令電圧で実
現するようにフィードバックが構成されているため、抵
抗器２を流れる電流値は指令電圧に比例する。よって指
令電圧の時間積分値に比例した電荷量が圧電素子１に蓄
えられる。
【００１２】次に圧電素子１の変位を一定に維持する際
の動作について説明する。圧電素子１を電荷制御してい
る途中において圧電素子１の変位を長時間一定に維持す
るとき、外部からの切り替えスイッチ１２によって、保
持回路１０の電圧保持機能を作用させる。そのとき保持
回路１０で保持された電圧値はＤ／Ａ変換され電圧増幅
器６への指令電圧として入力される。従って切り替え以
後、圧電素子に印加される電圧は一定となることから電
極に蓄えられる電荷量は変化せず、長時間の一定の変位
を維持できる。電圧保持の際のタイミングは図４に示す
。
の動作について説明する。圧電素子１を電荷制御してい
る途中において圧電素子１の変位を長時間一定に維持す
るとき、外部からの切り替えスイッチ１２によって、保
持回路１０の電圧保持機能を作用させる。そのとき保持
回路１０で保持された電圧値はＤ／Ａ変換され電圧増幅
器６への指令電圧として入力される。従って切り替え以
後、圧電素子に印加される電圧は一定となることから電
極に蓄えられる電荷量は変化せず、長時間の一定の変位
を維持できる。電圧保持の際のタイミングは図４に示す
。
【００１３】なお、図５のように抵抗器２の代わりにコ
ンデンサ８を用いても、上記と同様に電界制御と電圧制
御を切り替えることにより圧電素子の変位を長時間一定
に維持することが可能である。
ンデンサ８を用いても、上記と同様に電界制御と電圧制
御を切り替えることにより圧電素子の変位を長時間一定
に維持することが可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、圧電素
子に直線性の優れたヒステリシス特性の小さい変位特性
を持たせられるとともに、圧電素子に印加されている電
圧値を保持できる保持回路を付加するという簡単な構造
で、圧電素子を長時間一定変位に維持できるという効果
がある。
子に直線性の優れたヒステリシス特性の小さい変位特性
を持たせられるとともに、圧電素子に印加されている電
圧値を保持できる保持回路を付加するという簡単な構造
で、圧電素子を長時間一定変位に維持できるという効果
がある。
【図１】この発明の一実施例による圧電素子駆動装置の
概略回路図である。
概略回路図である。
【図２】この発明の一実施例による圧電素子駆動装置の
具体的な回路図である。
具体的な回路図である。
【図３】この発明の一実施例を示す回路図中による電圧
保持機構の詳細図である。
保持機構の詳細図である。
【図４】この発明の一実施例を示す回路中の切り替えス
イッチのタイミング図である。
イッチのタイミング図である。
【図５】この発明の他の実施例を示す圧電素子駆動装置
の回路図である。
の回路図である。
【図６】従来の電荷制御型圧電素子駆動装置の一例を示
す回路図である。
す回路図である。
１ 圧電素子
２ 抵抗器
３ 演算増幅器
４ アース電位
５ 保持回路
６ 電圧増幅器
７ 電圧保持機構
８ コンデンサ
９ Ａ／Ｄ変換器
１０ 保持回路
１１ Ｄ／Ａ変換器
１２ 外部スイッチ
Claims (1)
- 【請求項１】 電界を加えることにより歪みを生じる
材料を用いて微小変位を得る圧電素子の駆動装置におい
て、抵抗器の圧電素子に直列に接続させ他端を基準電位
に接地し、演算増幅器の負極性入力端に抵抗器と圧電素
子との接点の電位を入力し、演算増幅器の正極性入力端
に任意の駆動信号を入力し、演算増幅器からの出力電圧
値を常に読み取りかつ外部からの切り替え信号によって
その出力電圧を保持できる保持回路を通じて圧電素子を
駆動することを特徴とする圧電素子駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141599A JPH04368483A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 圧電素子駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141599A JPH04368483A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 圧電素子駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04368483A true JPH04368483A (ja) | 1992-12-21 |
Family
ID=15295760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3141599A Pending JPH04368483A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 圧電素子駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04368483A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10213875A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Piezoaktors |
| JP2006525554A (ja) * | 2003-04-30 | 2006-11-09 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 吸着防止バンプと、一体型マイクロレンズと、反射吸収層とを有する自己パッケージ化光干渉表示装置 |
| JP2016040994A (ja) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置、ロボット、及び、それらの駆動方法 |
| JP2018520514A (ja) * | 2015-06-12 | 2018-07-26 | ユニベルシテ デクス マルセイユ | 圧電アクチュエータを制御するためのデバイス |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP3141599A patent/JPH04368483A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10213875A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Piezoaktors |
| DE10213875B4 (de) * | 2002-03-27 | 2006-12-28 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Piezoaktors |
| JP2006525554A (ja) * | 2003-04-30 | 2006-11-09 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 吸着防止バンプと、一体型マイクロレンズと、反射吸収層とを有する自己パッケージ化光干渉表示装置 |
| JP2016040994A (ja) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置、ロボット、及び、それらの駆動方法 |
| JP2018520514A (ja) * | 2015-06-12 | 2018-07-26 | ユニベルシテ デクス マルセイユ | 圧電アクチュエータを制御するためのデバイス |
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