JPH10256881A - Pulse generator - Google Patents

Pulse generator

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JPH10256881A
JPH10256881A JP9070893A JP7089397A JPH10256881A JP H10256881 A JPH10256881 A JP H10256881A JP 9070893 A JP9070893 A JP 9070893A JP 7089397 A JP7089397 A JP 7089397A JP H10256881 A JPH10256881 A JP H10256881A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching means
piezoelectric element
pulse generator
pulse
switching circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP9070893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Mizumoto
賢次 水本
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US09/009,013 priority patent/US6084363A/en
Publication of JPH10256881A publication Critical patent/JPH10256881A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse generator that drives suitably an electromechanical conversion element which is made small in size, has a small number of components and less power consumption. SOLUTION: When an intermittent current is supplied from a low voltage power supply 11 to a primary side of a transformer 12 with an inductance L through a chopping operation of a switching circuit 14, an induced voltage ΔV based on a counter electromotive force generated in the inductance L is charged accumulatingly in a piezoelectric element 18 and an inter-electrode voltage of the piezoelectric element 18 is increased. When the voltage reaches a prescribed peak level Vp, a switching circuit 17 is closed to cause short-circuit and discharge, then a nearly trapezoidal pulse is generated. A control section 16 controls the chopping operation of the switching circuit 14 and monitors the inter-electrode voltage of the piezoelectric element 18 and controls the switching circuit 17 to be closed when the voltage reaches the peak level Vp.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はパルス発生装置、
特に電気機械変換素子を使用した駆動装置の駆動に適し
たパルス発生装置に関する。
The present invention relates to a pulse generator,
In particular, the present invention relates to a pulse generator suitable for driving a driving device using an electromechanical transducer.

【0002】[0002]

【従来の技術】カメラその他の精密機器を構成する部材
の駆動に、圧電素子に伸縮変位を発生させ、その伸縮変
位を駆動部材に伝達し、駆動部材に摩擦結合した移動部
材を介して被駆動部材を移動させるように構成した直進
型アクチエ−タや、回転型アクチエ−タが知られている
(特開平4−69070号公報、特開昭63−1107
4号公報参照)。
2. Description of the Related Art For driving a camera or other components constituting a precision instrument, a piezoelectric element is caused to undergo expansion and contraction displacement, the expansion and contraction displacement is transmitted to a driving member, and driven by a moving member frictionally coupled to the driving member. A linear actuator and a rotary actuator configured to move a member are known (JP-A-4-69070, JP-A-63-1107).
No. 4).

【0003】図10は、カメラに装着されたズ−ムレン
ズの駆動に応用された駆動装置の一例であつて、被駆動
部材であるレンズの鏡筒71を支持する支持体72の摺
動嵌合部72a、72bが駆動軸73に摺動自在に摩擦
接触して嵌合している。また、駆動軸73は、フレ−ム
77の支持部75、76により軸方向に変位自在に支持
されている。厚み方向に変位する圧電素子78の一端は
駆動軸73の軸方向端部に固定され、また、圧電素子7
8の他の端部はフレ−ム77に固定され、圧電素子78
の厚み方向の変位により駆動軸73は軸方向に変位す
る。
FIG. 10 shows an example of a driving apparatus applied to driving a zoom lens mounted on a camera, in which a supporting member 72 for supporting a lens barrel 71 of a lens as a driven member is slidably fitted. The portions 72a and 72b are slidably and frictionally fitted to the drive shaft 73 and fitted. The drive shaft 73 is supported by the support portions 75 and 76 of the frame 77 so as to be displaceable in the axial direction. One end of the piezoelectric element 78 displaced in the thickness direction is fixed to an axial end of the drive shaft 73.
The other end of the piezoelectric element 78 is fixed to the frame 77,
The drive shaft 73 is displaced in the axial direction by the displacement in the thickness direction.

【0004】また、74は板ばねで、図示しない小ねじ
により支持体72の摺動嵌合部72a、72bに、図1
0で下側から固定されている。板ばね74の中央部分に
は上向きに屈曲した屈曲部74aが形成されているが、
これは屈曲部74aが駆動軸73に圧接し、適当な摩擦
力を接触部に発生させるためのものである。
[0004] Reference numeral 74 denotes a leaf spring, which is attached to the sliding fitting portions 72a and 72b of the support 72 by small screws (not shown) as shown in FIG.
0 is fixed from below. A bent portion 74a that is bent upward is formed at the center of the leaf spring 74,
This is because the bent portion 74a is pressed against the drive shaft 73 to generate an appropriate frictional force at the contact portion.

【0005】図10に示す駆動機構において、図11の
(a)に示すような緩やかな立ち上がり部とこれに続く
急速な立ち下がり部からなる波形(台形波形)の駆動パ
ルスを圧電素子78に印加すると、駆動パルスの立ち上
がり部では圧電素子78が緩やかに厚み方向に伸び変位
を生じ、駆動軸73は軸方向に矢印a方向に緩やかに移
動する。
In the driving mechanism shown in FIG. 10, a driving pulse having a waveform (trapezoidal waveform) composed of a gentle rising portion and a rapid falling portion following this is applied to the piezoelectric element 78 as shown in FIG. Then, at the rising portion of the drive pulse, the piezoelectric element 78 gently expands in the thickness direction and generates displacement, and the drive shaft 73 moves gently in the direction of arrow a in the axial direction.

【0006】このとき、駆動軸73と支持体72の摺動
嵌合部72a、72bとの摩擦力、及び駆動軸73と板
ばね74の屈曲部74aとの摩擦力が、圧電素子78に
より駆動軸73に加えられた力以下であれば、支持体7
2は駆動軸73と摩擦結合した状態で駆動軸73と共に
矢印a方向に移動し、レンズ鏡筒71は矢印aで示す方
向に移動する。
At this time, the frictional force between the drive shaft 73 and the sliding fitting portions 72a and 72b of the support 72 and the frictional force between the drive shaft 73 and the bent portion 74a of the leaf spring 74 are driven by the piezoelectric element 78. If the force is not more than the force applied to the shaft 73, the support 7
2 moves in the direction of arrow a together with the drive shaft 73 while being frictionally coupled to the drive shaft 73, and the lens barrel 71 moves in the direction indicated by arrow a.

【0007】一方、駆動パルスの急速な立ち下がり部で
は、圧電素子78が急速に厚み方向の縮み変位を生じる
ので駆動軸73は軸方向に矢印aと反対方向へ急速に移
動する。このとき、駆動軸73に摺動嵌合部72a、7
2bで支持されている支持体72は、その慣性力により
駆動軸73と支持体72の摺動嵌合部72a、72bと
の摩擦力、及び駆動軸73と板ばね74の屈曲部74a
との摩擦力に打ち勝つてその位置に留まるので、レンズ
鏡筒71は移動しない。
On the other hand, at the rapid falling portion of the drive pulse, the piezoelectric element 78 rapidly contracts in the thickness direction, so that the drive shaft 73 moves rapidly in the axial direction in the direction opposite to the arrow a. At this time, the sliding fitting portions 72a, 7
The support 72 supported by the support 2b has a frictional force between the drive shaft 73 and the sliding fitting portions 72a and 72b of the support 72 due to its inertia, and a bending portion 74a of the drive shaft 73 and the leaf spring 74.
The lens barrel 71 does not move because the lens barrel 71 stays at that position by overcoming the frictional force of the lens barrel 71.

【0008】上記波形(台形波形)の駆動パルスを連続
して圧電素子78に印加することにより、レンズ鏡筒7
1を矢印aで示す方向へ連続して移動させることができ
る。レンズ鏡筒71を矢印aと反対方向へ移動させるに
は、図11の(b)に示すような急速な立ち上がり部と
これに続く緩やかな立ち下がり部からなる波形(台形波
形)の駆動パルスを圧電素子78に印加することで達成
することができる。
The drive pulse having the above-mentioned waveform (trapezoidal waveform) is continuously applied to the piezoelectric element 78, so that the lens barrel 7
1 can be continuously moved in the direction indicated by arrow a. In order to move the lens barrel 71 in the direction opposite to the arrow a, a drive pulse having a waveform (trapezoidal waveform) composed of a rapid rising portion and a gentle falling portion as shown in FIG. This can be achieved by applying a voltage to the piezoelectric element 78.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した駆
動パルスを発生させるパルス発生装置は、複雑な回路が
使用されているため、以下のような解決すべき課題が指
摘されていた。
However, since a complicated circuit is used in the pulse generator for generating the driving pulse, the following problems have been pointed out.

【0010】第1は、圧電素子に印加する駆動パルスの
ピ−ク電圧は比較的高い電圧(数十ボルト)が必要とな
るため、電源として電池などの低電圧電源(数ボルト)
を使用する場合は、高電圧を発生させるための複雑な構
成の昇圧回路を必要とすること。
First, since a relatively high voltage (several tens of volts) is required as a peak voltage of a drive pulse applied to the piezoelectric element, a low voltage power supply (several volts) such as a battery is used as a power supply.
In the case of using, a booster circuit having a complicated configuration for generating a high voltage is required.

【0011】第2は、台形波形の駆動パルスを発生させ
る回路として、定電流回路、スイツチング回路とその制
御タイミングを制御するタイミング回路を組み合わせた
ものでは、装置全体が大きくなり、消費電力も大きくな
ること。
Second, when a constant current circuit, a switching circuit, and a timing circuit for controlling the control timing are combined as a circuit for generating a drive pulse having a trapezoidal waveform, the entire device becomes large and the power consumption becomes large. thing.

【0012】この発明は、上記した従来のパルス発生装
置の課題を解決した新たな駆動パルス発生装置を提供す
ることを目的とする。
An object of the present invention is to provide a new drive pulse generator which solves the above-mentioned problems of the conventional pulse generator.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項1の発明では、インダクタンス要
素と第1のスイツチング手段を直列に電源に接続し、イ
ンダクタンス要素と第1のスイツチング手段との接続点
と第1のスイツチング手段と電源との接続点との間にキ
ヤパシタンス要素を接続し、キヤパシタンス要素に並列
に第2のスイツチング手段を接続したパルス発生回路
と、制御手段を備え、前記制御手段は、第1のスイツチ
ング手段を断続的にオン/オフするチョッピング動作を
行わせて前記インダクタンス要素に発生した逆起電力を
前記キヤパシタンス要素に累積蓄積させ、蓄積された電
荷が所定値に達したとき第2のスイツチング手段をオン
として放電させるように制御することを特徴とする。
According to the present invention, an inductance element and a first switching means are connected in series to a power supply, and the inductance element and the first switching means are connected to each other. A pulse generating circuit that connects a capacitance element between a connection point with the means and a connection point between the first switching means and the power supply, and connects the second switching means in parallel with the capacitance element; and a control means. The control means performs a chopping operation of intermittently turning on / off the first switching means to accumulate and accumulate the back electromotive force generated in the inductance element in the capacitance element, and the accumulated electric charge becomes a predetermined value. It is characterized in that the control is performed such that the second switching means is turned on when it reaches the voltage to discharge.

【0014】そして、前記インダクタンス要素はコイル
またはトランスの1次巻線であり、前記キヤパシタンス
要素は、電気機械変換素子、具体的には圧電素子であつ
てもよい。
[0014] The inductance element may be a primary winding of a coil or a transformer, and the capacitance element may be an electromechanical conversion element, specifically, a piezoelectric element.

【0015】また、前記第1のスイツチング手段及び第
2のスイツチング手段は半導体素子から構成されるスイ
ツチング手段とするとよい。
Further, the first switching means and the second switching means may be switching means composed of semiconductor elements.

【0016】また、前記制御手段はマイクロコンピユ−
タで構成され、所定の時間間隔で第1のスイツチング手
段を断続的にオン/オフするチョッピング動作を行わせ
ると共に、前記キヤパシタンス要素に累積蓄積された電
荷が所定値に達したか否かを監視し、所定値に達したと
き第2のスイツチング手段をオンとするように制御する
ものとする。
Further, the control means is a micro computer.
And performs a chopping operation for intermittently turning on / off the first switching means at predetermined time intervals, and monitors whether the charge accumulated in the capacitance element reaches a predetermined value. Then, control is performed so that the second switching means is turned on when the predetermined value is reached.

【0017】請求項8の発明では、電気機械変換素子に
パルス電圧を印加した伸縮変位を発生させ、発生した変
位により機構部材を駆動する駆動機構に適したパルス発
生装置において、誘導性の回路要素と第1のスイツチン
グ手段を直列に電源に接続し、誘導性の回路要素と第1
のスイツチング回路要素との接続点と第1のスイツチン
グ手段と電源との接続点との間に容量性の電気機械変換
素子を接続し、該容量性の電気機械変換素子に並列に第
2のスイツチング手段を接続したパルス発生回路と、制
御手段を備え、前記制御手段は、第1のスイツチング手
段を断続的にオン/オフするチョッピング動作を行わせ
て前記誘導性の回路要素に発生した逆起電力を前記容量
性の電気機械変換素子に累積蓄積させ、蓄積された電荷
が所定値に達したとき第2のスイツチング手段をオンと
して放電させるように制御することを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a pulse generator suitable for a driving mechanism which generates a telescopic displacement by applying a pulse voltage to an electromechanical transducer and drives a mechanism member by the generated displacement. And the first switching means are connected in series to the power supply, and the inductive circuit element and the first switching means are connected in series.
A capacitive electromechanical transducer is connected between a connection point with the switching circuit element and a connection point between the first switching means and the power supply, and a second switching element is connected in parallel with the capacitive electromechanical transducer. A pulse generating circuit connected to the first switching means; and a control means, wherein the control means performs a chopping operation for intermittently turning on / off the first switching means and generates a back electromotive force generated in the inductive circuit element. Is accumulated in the capacitive electromechanical transducer, and when the accumulated electric charge reaches a predetermined value, the second switching means is turned on to perform control.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】まず、この発明の基本となるパル
ス発生回路を、図1を参照して説明する。図1に示すよ
うに、インダクタンスLのコイル2とスイツチ3を直列
に低電圧電源1に接続し、スイツチ3をオン/オフする
と、スイツチ3がオフとされた時にコイルのインダクタ
ンスLによつてコイル2の両端に発生した逆起電力が圧
電素子4に印加され、圧電素子4の電極間に微少電圧Δ
Vの電荷が蓄積される。これは圧電素子4がコンデンサ
として機能するからである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a pulse generating circuit which is the basis of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a coil 2 having an inductance L and a switch 3 are connected in series to a low-voltage power supply 1, and when the switch 3 is turned on / off, the coil L is turned on and off by the coil L when the switch 3 is turned off. 2 is applied to the piezoelectric element 4 and a small voltage Δ is applied between the electrodes of the piezoelectric element 4.
V charge is accumulated. This is because the piezoelectric element 4 functions as a capacitor.

【0019】スイツチ3を所定の周期Tでオン/オフす
るチョッピング動作を継続的に繰り返すと、圧電素子4
にはコイル2の両端に発生した逆起電力による微少電圧
ΔVが累積して充電され、圧電素子4の電極間の電圧V
は上昇してゆく。圧電素子4の電極間の電圧Vが所定の
ピ−ク電圧Vp に達した時、スイツチ3のオン/オフ動
作を停止し、所定時間経過後にスイツチ5をオンとして
圧電素子4の電極を短絡放電すると、圧電素子4の印加
電圧Vはピ−ク電圧Vp から急速に低下して零となる。
所定の時間経過毎に前記充電/放電動作を繰り返すこと
で、略台形のパルスを発生させることができる。
When the chopping operation of turning on / off the switch 3 at a predetermined cycle T is continuously repeated, the piezoelectric element 4
Is charged accumulatively with the minute voltage ΔV due to the back electromotive force generated at both ends of the coil 2, and the voltage V between the electrodes of the piezoelectric element 4 is charged.
Rises. When the voltage V between the electrodes of the piezoelectric element 4 reaches a predetermined peak voltage Vp, the on / off operation of the switch 3 is stopped, and after a lapse of a predetermined time, the switch 5 is turned on to short-circuit the electrodes of the piezoelectric element 4. Then, the voltage V applied to the piezoelectric element 4 rapidly drops from the peak voltage Vp to zero.
By repeating the charge / discharge operation every time a predetermined time elapses, a substantially trapezoidal pulse can be generated.

【0020】この方法によれば、コイルのインダクタン
スLによりコイルの両端に発生する逆起電力とコンデン
サとして機能する圧電素子を利用して高電圧を発生させ
ることができ、定電流回路等を使用することなしに、ス
イツチング回路とその制御回路のみで略台形のパルスを
発生させることができる。
According to this method, a high voltage can be generated using the back electromotive force generated at both ends of the coil by the inductance L of the coil and the piezoelectric element functioning as a capacitor, and a constant current circuit or the like is used. Without this, a substantially trapezoidal pulse can be generated only by the switching circuit and its control circuit.

【0021】この発明の第1の実施の形態を、図2及び
図3を参照して説明する。図2は台形波形のパルスを発
生させるパルス発生回路の構成を示し、図3の(a)は
出力されるパルス波形を示し、図3の(b)(c)はス
イツチング回路の動作タイミングを示す図である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 shows a configuration of a pulse generating circuit for generating a trapezoidal waveform pulse. FIG. 3 (a) shows an output pulse waveform, and FIGS. 3 (b) and 3 (c) show operation timings of the switching circuit. FIG.

【0022】図2に示すように、パルス発生回路はトラ
ンス12の1次巻線12pとスイツチング回路14が直
列に低電圧電源11に接続されている。トランス12の
2次巻線12sには圧電素子18が直列に接続されてお
り、圧電素子18の両電極端には並列にスイツチング回
路17が接続されている。スイツチング回路14、17
は半導体スイツチング素子により構成され、マイクロコ
ンピユ−タで構成された制御部16により、図3の
(b)(c)に示す動作タイミングでオン/オフ制御さ
れる。
As shown in FIG. 2, in the pulse generating circuit, a primary winding 12p of a transformer 12 and a switching circuit 14 are connected in series to a low voltage power supply 11. A piezoelectric element 18 is connected in series to the secondary winding 12s of the transformer 12, and a switching circuit 17 is connected in parallel to both electrode ends of the piezoelectric element 18. Switching circuits 14, 17
Is constituted by a semiconductor switching element, and is turned on / off at the operation timings shown in FIGS. 3B and 3C by a control unit 16 constituted by a microcomputer.

【0023】スイツチング回路14がオンとなると、ト
ランス12の1次巻線12p に電流が流れ、1次巻線1
2pにエネルギが蓄積される。このとき、トランス12
の2次巻線12sに誘起する誘導電圧はダイオ−ド15
に逆バイアスを与える方向に発生するので、2次巻線1
2sに誘起する誘導電圧はダイオ−ド15で遮断され、
圧電素子18に印加されない。
When the switching circuit 14 is turned on, a current flows through the primary winding 12p of the transformer 12, and the primary winding 1
Energy is stored in 2p. At this time, the transformer 12
The induced voltage induced in the secondary winding 12s is the diode 15
Occurs in the direction of applying a reverse bias to the secondary winding 1
The induced voltage induced in 2s is cut off by the diode 15,
It is not applied to the piezoelectric element 18.

【0024】スイツチング回路14がオフとなると、ト
ランス12の1次巻線12pのインダクタンスによる逆
起電力が2次巻線12sに誘導電圧を発生させる。2次
巻線12sに発生した電圧はダイオ−ド15を経て圧電
素子18に印加され、圧電素子18の電極間に微少電圧
ΔV1 の電荷が蓄積される。このとき、スイツチング回
路17はオフとされている。圧電素子18に蓄積された
電荷はダイオ−ド15に逆バイアスを与えるので、電荷
は放電することなく保存される。トランス12の1次巻
線12pと2次巻線12sの巻線比を高めることで、2
次巻線12sに誘起する電圧を高めることができる。
When the switching circuit 14 is turned off, the back electromotive force generated by the inductance of the primary winding 12p of the transformer 12 generates an induced voltage in the secondary winding 12s. The voltage generated in the secondary winding 12s is applied to the piezoelectric element 18 via the diode 15, and the electric charge of the minute voltage ΔV1 is accumulated between the electrodes of the piezoelectric element 18. At this time, the switching circuit 17 is off. Since the electric charge stored in the piezoelectric element 18 applies a reverse bias to the diode 15, the electric charge is stored without discharging. By increasing the winding ratio between the primary winding 12p and the secondary winding 12s of the transformer 12,
The voltage induced in the next winding 12s can be increased.

【0025】以上説明したスイツチング回路14のオン
/オフ動作(チョッピング動作)を期間t0 だけ繰り返
すと、図3の(a)に示すように、圧電素子18に電圧
ΔV1 、電圧ΔV2 ・・が順次印加されて電荷が蓄積さ
れ、圧電素子18の印加電圧Vは次第に上昇してゆく。
圧電素子18の印加電圧Vは制御部16においてモニタ
−され、所定のピ−ク電圧Vp に達した時、制御部16
はスイツチング回路14のオン/オフ動作(チョッピン
グ動作)を停止させる。圧電素子18に蓄積された電荷
は放電することなく保存される。
When the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14 described above is repeated for a period t0, the voltages .DELTA.V1, .DELTA.V2... Are sequentially applied to the piezoelectric element 18 as shown in FIG. Then, the charges are accumulated, and the applied voltage V to the piezoelectric element 18 gradually increases.
The voltage V applied to the piezoelectric element 18 is monitored by the control unit 16, and when a predetermined peak voltage Vp is reached, the control unit 16
Stops the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14. The electric charge stored in the piezoelectric element 18 is stored without discharging.

【0026】所定時間t1 経過後、制御部16はスイツ
チング回路17をオンとして圧電素子18の電極を短絡
放電すると、圧電素子18に印加されていた電圧Vはピ
−ク電圧Vp から急速に低下して零となる。
After the predetermined time t1 has elapsed, the control section 16 turns on the switching circuit 17 to short-circuit the electrodes of the piezoelectric element 18, and the voltage V applied to the piezoelectric element 18 rapidly decreases from the peak voltage Vp. To zero.

【0027】所定時間t2 経過の直前に、制御部16は
再びスイツチング回路14のオン/オフ動作(チョッピ
ング動作)を開始する。前記した充電/放電動作を繰り
返すことで、図3の(a)に示すような略台形の駆動パ
ルスを発生させることができる。所定時間t1 及びt2
を経過させるのは、略台形のパルスを発生させるためで
ある。
Immediately before the lapse of the predetermined time t2, the control unit 16 starts the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14 again. By repeating the charge / discharge operation described above, a substantially trapezoidal drive pulse as shown in FIG. 3A can be generated. Predetermined times t1 and t2
Is caused to generate a substantially trapezoidal pulse.

【0028】圧電素子18に印加される電圧Vが増加す
る割合は、スイツチング回路14のオン/オフのデユ−
テイ比を変化させることで調整でき、オンの期間が長い
程電圧Vの増加割合は大きくなる。また、電圧Vの変化
率を滑らかにするには、スイツチング回路14のオン/
オフの周期を短くすると変化率を小さくでき、変化率を
滑らかにすることができる。
The rate at which the voltage V applied to the piezoelectric element 18 increases depends on the on / off duty of the switching circuit 14.
It can be adjusted by changing the tee ratio. The longer the ON period, the larger the rate of increase of the voltage V. In order to smooth the rate of change of the voltage V, it is necessary to turn on / off the switching circuit 14.
By shortening the OFF cycle, the rate of change can be reduced, and the rate of change can be smoothed.

【0029】上記パルス発生回路では、図3の(a)に
示すように、緩やかな立上り部と急速な立下り部からな
る略台形の波形のパルスを発生させるから、圧電素子を
使用した駆動装置の駆動方向の変更をパルスの波形の変
更により達成するには、急速な立上り部と緩やかな立下
り部からなる略台形の波形のパルスを発生させる必要が
ある。このためには、スイツチング回路14のオン/オ
フのデユ−テイ比を調整してオンの期間を長くして急速
な立上り部を持たせると共に、スイツチング回路17に
よる放電の際に抵抗を介して緩やかな放電特性を与える
ことで、急速な立上り部と緩やかな立下り部からなる略
台形の波形のパルスを発生させることができる。
In the above-described pulse generating circuit, as shown in FIG. 3A, a substantially trapezoidal pulse composed of a gentle rising portion and a rapid falling portion is generated. In order to achieve the change of the driving direction by changing the pulse waveform, it is necessary to generate a pulse having a substantially trapezoidal waveform including a rapid rising portion and a gentle falling portion. For this purpose, the ON / OFF duty ratio of the switching circuit 14 is adjusted to extend the ON period so as to have a rapid rising portion, and at the time of discharging by the switching circuit 17 gently through a resistor. By giving a good discharge characteristic, it is possible to generate a pulse having a substantially trapezoidal waveform including a rapid rising portion and a gentle falling portion.

【0030】図2に示すダイオ−ド15は、これと同等
の機能をもつスイツチング素子により置換することもで
きる。
The diode 15 shown in FIG. 2 can be replaced by a switching element having the same function.

【0031】また、図2に示すパルス発生回路では、ス
イツチング回路14がオフとなるときに、トランス12
の1次巻線12pのインダクタンスによる逆起電力によ
り2次巻線12sに誘起する誘導電圧を使用している
が、これに代えてスイツチング回路14がオンのときト
ランス12の1次巻線12pに流れる電流により2次巻
線12sに誘起する誘導電圧を使用してもよい。この場
合は、2次巻線12sに誘起する誘導電圧の極性は逆と
なる。
In the pulse generation circuit shown in FIG. 2, when the switching circuit 14 is turned off,
The induced voltage induced in the secondary winding 12s by the back electromotive force due to the inductance of the primary winding 12p is used. However, when the switching circuit 14 is on, the primary winding 12p of the transformer 12 is turned on. An induced voltage induced in the secondary winding 12s by the flowing current may be used. In this case, the polarity of the induced voltage induced in the secondary winding 12s is reversed.

【0032】次にこの発明の第2の実施の形態を説明す
る。第2の実施の形態は図2に示す第1の実施の形態の
パルス発生回路のトランス12に代えてコイルとし、ま
た、ダイオ−ド15に代えてスイツチング回路を採用し
たものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a coil is used instead of the transformer 12 of the pulse generating circuit of the first embodiment shown in FIG. 2, and a switching circuit is used instead of the diode 15.

【0033】図4は、第2の実施の形態のパルス発生回
路の構成を示し、図5の(a)は出力されるパルス波形
を、図5の(b)(c)(d)はスイツチング回路の動
作タイミングを示す図である。
FIG. 4 shows the configuration of a pulse generating circuit according to the second embodiment. FIG. 5 (a) shows an output pulse waveform, and FIGS. 5 (b), (c) and (d) show switching. FIG. 3 is a diagram illustrating operation timing of a circuit.

【0034】このパルス発生回路は、コイル13とスイ
ツチング回路14が直列に低電圧電源11に接続され、
コイル13とスイツチング回路14との接続点Pとスイ
ツチング回路14と低電圧電源11の負極側との接続点
Qとの間にスイツチング回路19と圧電素子18が直列
に接続されている。また、圧電素子18の両電極端には
並列にスイツチング回路17が接続されている。
In this pulse generation circuit, a coil 13 and a switching circuit 14 are connected in series to a low-voltage power supply 11,
A switching circuit 19 and a piezoelectric element 18 are connected in series between a connection point P between the coil 13 and the switching circuit 14 and a connection point Q between the switching circuit 14 and the negative side of the low-voltage power supply 11. A switching circuit 17 is connected in parallel to both electrode ends of the piezoelectric element 18.

【0035】スイツチング回路14、17、19は半導
体スイツチング素子により構成され、マイクロコンピユ
−タで構成された制御部16により図5の(b)(c)
(d)に示したタイミングでオン/オフ制御される。
The switching circuits 14, 17, and 19 are composed of semiconductor switching elements, and are controlled by a control unit 16 composed of a micro computer as shown in FIGS. 5B and 5C.
On / off control is performed at the timing shown in FIG.

【0036】オン/オフ動作するスイツチング回路14
がオンからオフに変化すると、コイル13に流れていた
電流が遮断され、コイル13の端子Pには、そのインダ
クタンスにより逆起電力が発生する。このとき、スイツ
チング回路14のオン/オフ動作に同期して逆にオフ/
オン動作するスイツチング回路19がオフからオンに変
化するので、発生した逆起電力はスイツチング回路19
を経て圧電素子18に印加され、圧電素子18の電極間
に微少電圧ΔV1 の電荷が蓄積される。このとき、スイ
ツチング回路17はオフとされているので電荷は放電す
ることなく保存される。
Switching circuit 14 for ON / OFF operation
Changes from on to off, the current flowing through the coil 13 is cut off, and a back electromotive force is generated at the terminal P of the coil 13 due to its inductance. At this time, the switching off / off operation is synchronized with the on / off operation of the switching circuit 14.
Since the switching circuit 19 that operates on changes from off to on, the generated back electromotive force is applied to the switching circuit 19.
Is applied to the piezoelectric element 18, and the electric charge of the minute voltage ΔV 1 is accumulated between the electrodes of the piezoelectric element 18. At this time, since the switching circuit 17 is turned off, the charge is stored without being discharged.

【0037】スイツチング回路14のオン/オフ動作
(チョッピング動作)を期間t0 だけ繰り返すと、図5
の(a)に示すように、圧電素子18には電圧ΔV1 、
ΔV2・・が順次印加されて電荷が蓄積され、圧電素子
18の印加電圧Vは次第に上昇してゆく。圧電素子18
の印加電圧Vは制御部16においてモニタ−され、所定
のピ−ク電圧Vp に達した時、制御部16はスイツチン
グ回路14のオン/オフ動作(チョッピング動作)、及
びスイツチング回路19のオフ/オン動作を停止させ
る。圧電素子18に蓄積された電荷は放電することなく
保存される。
When the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14 is repeated for a period t0, FIG.
As shown in (a) of FIG.
.. Are sequentially applied to accumulate charges, and the applied voltage V to the piezoelectric element 18 gradually increases. Piezoelectric element 18
The applied voltage V is monitored by the control unit 16 and when it reaches a predetermined peak voltage Vp, the control unit 16 turns on / off the switching circuit 14 (chopping operation) and turns off / on the switching circuit 19. Stop the operation. The electric charge stored in the piezoelectric element 18 is stored without discharging.

【0038】所定時間t1 経過後、制御部16はスイツ
チング回路17をオンとして圧電素子28の電極を短絡
放電すると、圧電素子18に印加される電圧Vはピ−ク
電圧Vp から急速に低下して零となる。
After a lapse of a predetermined time t1, the control section 16 turns on the switching circuit 17 to short-circuit the electrodes of the piezoelectric element 28, and the voltage V applied to the piezoelectric element 18 rapidly decreases from the peak voltage Vp. It becomes zero.

【0039】所定時間t2 経過の直前に、制御部16は
再びスイツチング回路14のオン/オフ動作、およびス
イツチング回路19のオフ/オン動作を開始する。前記
充電/放電動作を繰り返すことで、図5の(a)に示す
ような略台形の駆動パルスを発生させることができる。
Immediately before the lapse of the predetermined time t2, the control section 16 starts the on / off operation of the switching circuit 14 and the off / on operation of the switching circuit 19 again. By repeating the charge / discharge operation, a substantially trapezoidal drive pulse as shown in FIG. 5A can be generated.

【0040】図6は図2に示したパルス発生回路におい
て、スイツチング回路14と17の回路を具体的に示し
たものである。スイツチング回路14はトランジスタT
R1、抵抗R1 、R2 から構成され、スイツチング回路
17はトランジスタTR2 、抵抗R3 、R4 から構成さ
れる。抵抗R5 は圧電素子18に蓄積された電荷を放電
するときの放電特性を設定するためのものである。ダイ
オ−ド15はトランジスタTR1 がオンの期間トランス
12の2次側に発生する誘導電圧が、トランジスタTR
2 のエミツタに逆電圧として作用し、トランジスタTR
2 の性能劣化や破壊が生じるので、これを保護する保護
用ダイオ−ドを兼ねている。
FIG. 6 specifically shows the switching circuits 14 and 17 in the pulse generating circuit shown in FIG. The switching circuit 14 includes a transistor T
The switching circuit 17 comprises a transistor TR2 and resistors R3 and R4. The resistor R5 is for setting a discharge characteristic when discharging the electric charge accumulated in the piezoelectric element 18. The diode 15 receives the induced voltage generated on the secondary side of the transformer 12 while the transistor TR1 is on.
2 acts as a reverse voltage on the emitter of
Since the performance degradation and destruction of 2 occur, it also serves as a protection diode to protect it.

【0041】スイツチング回路14は、制御部16から
トランジスタTR1 のベ−スに出力される信号Vaが
“H”でオン、信号Vaが“L”でオフとなる。スイツ
チング回路17は、制御部16からトランジスタTR2
のベ−スに出力される信号Vbが“H”でオン、信号V
bが“L”でオフとなる。このパルス発生回路から出力
されるパルス波形と動作タイミングは、先に図3の
(a)及び図3の(b)(c)により説明したパルス波
形と動作タイミングと同じであるから説明を省く。
The switching circuit 14 turns on when the signal Va output from the control unit 16 to the base of the transistor TR1 is "H", and turns off when the signal Va is "L". The switching circuit 17 controls the transistor TR2 from the control unit 16.
Is turned on when the signal Vb output to the
It turns off when b is "L". The pulse waveform and operation timing output from this pulse generation circuit are the same as the pulse waveform and operation timing described above with reference to FIGS. 3A and 3B and 3C, and therefore description thereof is omitted.

【0042】図7は図6に示したパルス発生回路におい
て、圧電素子18の電極に印加する電圧の極性を逆にし
て印加電圧に対する伸縮特性を反転させ、駆動装置の移
動方向を反転切り換えできるようにしたパルス発生回路
である。
FIG. 7 shows the pulse generation circuit shown in FIG. 6 in which the polarity of the voltage applied to the electrodes of the piezoelectric element 18 is reversed to invert the expansion and contraction characteristics with respect to the applied voltage, and the direction of movement of the driving device can be switched. FIG.

【0043】通常、圧電素子18は分極処理を施してあ
るので、印加電圧対変位特性は、周知のバタフライ曲線
に従う。よつて、圧電素子18に印加する逆極性電圧
は、縮み変位特性が得られる範囲の電圧として用いるこ
とにより、印加電圧の極性の反転によつて伸縮特性も反
転することができる。
Normally, since the piezoelectric element 18 has been subjected to a polarization process, the applied voltage versus displacement characteristic follows a well-known butterfly curve. Therefore, by using the reverse polarity voltage applied to the piezoelectric element 18 as a voltage in a range in which the contraction displacement characteristics can be obtained, the expansion / contraction characteristics can also be reversed by reversing the polarity of the applied voltage.

【0044】図8の(a)は図7に示したパルス発生回
路から出力されるパルス波形を、図8の(b)(c)
(d)はスイツチング回路の動作タイミングを示す図で
ある。このパルス発生回路において、スイツチング回路
14がトランジスタTR1 、抵抗R1 、R2 から構成さ
れる点、及び制御部16からトランジスタTR1 のベ−
スに出力される信号Vaが“H”でオン、信号Vaが
“L”でオフとなる点は図6に示したパルス発生回路と
変わらない。
FIG. 8A shows the pulse waveform output from the pulse generation circuit shown in FIG. 7, and FIG. 8B and FIG.
FIG. 4D is a diagram showing the operation timing of the switching circuit. In this pulse generation circuit, the switching circuit 14 is composed of a transistor TR1, resistors R1 and R2,
The point that the signal Va output to the source turns on when the signal Va is “H” and turns off when the signal Va is “L” is the same as the pulse generating circuit shown in FIG.

【0045】圧電素子18の電極aはダイオ−ド15、
トランジスタTR4 を経てトランス12の2次側に接続
されると共に、トランジスタTR2 、抵抗R3 、R4 か
ら構成されるスイツチング回路17aが接続される。ま
た、圧電素子18の電極bはダイオ−ド15、トランジ
スタTR5 を経てトランス12の2次側に接続されると
共に、トランジスタTR3 、抵抗R6 、R7 から構成さ
れるスイツチング回路17bが接続される。また、圧電
素子18の電極a、bにはそれぞれダイオ−ド11、1
2が逆方向に接続されている。抵抗R5 、R8 は圧電素
子18の電荷の放電特性を設定する抵抗で、無くともよ
い場合もある。
The electrode a of the piezoelectric element 18 is a diode 15,
The transistor TR4 is connected to the secondary side of the transformer 12 via a transistor TR4, and a switching circuit 17a composed of a transistor TR2 and resistors R3 and R4 is connected. The electrode b of the piezoelectric element 18 is connected to the secondary side of the transformer 12 via a diode 15 and a transistor TR5, and a switching circuit 17b composed of a transistor TR3 and resistors R6 and R7 is connected. The electrodes a and b of the piezoelectric element 18 are connected to diodes 11, 1 and 1, respectively.
2 are connected in the opposite direction. The resistors R5 and R8 are resistors for setting the discharge characteristics of the electric charge of the piezoelectric element 18, and may be omitted in some cases.

【0046】以上の構成において、図8の(d)に示す
ように、期間T1 では、始めは制御部16からトランジ
スタTR3 のベ−スに信号Vb′の“H”が与えられ、
トランジスタTR3 、TR4 はオンとなりスイツチング
回路17bが導通し、圧電素子18の電極aにはダイオ
−ド15、トランジスタTR4 を経て電圧が印加され、
圧電素子18の電極bは抵抗R8 及びダイオ−ド11を
経て接地されている。
In the above configuration, as shown in FIG. 8D, in the period T1, "H" of the signal Vb 'is initially supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR3.
The transistors TR3 and TR4 are turned on, the switching circuit 17b is turned on, and a voltage is applied to the electrode a of the piezoelectric element 18 via the diode 15 and the transistor TR4.
The electrode b of the piezoelectric element 18 is grounded via the resistor R8 and the diode 11.

【0047】制御部16からは期間t0 の間スイツチン
グ回路14のトランジスタTR1 のベ−スに信号Vaが
与えられ、スイツチング回路14のオン/オフ動作(チ
ョッピング動作)によりトランス12の1次側に逆起電
力が発生し、その2次側に誘導電圧が発生する。
A signal Va is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR1 of the switching circuit 14 during the period t0, and the signal Va is supplied to the primary side of the transformer 12 by the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14. An electromotive force is generated, and an induced voltage is generated on the secondary side.

【0048】期間t0 及びt1 では、制御部16から信
号Vbの“L”がスイツチング回路17aのトランジス
タTR2 のベ−スに与えられ、トランジスタTR2 、T
R5がオフとなるので、圧電素子18の電極aにはトラ
ンジスタTR4 を経て誘導電圧が印加され、電荷が蓄積
される。
In the periods t0 and t1, the "L" level of the signal Vb is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR2 of the switching circuit 17a.
Since R5 is turned off, an induced voltage is applied to the electrode a of the piezoelectric element 18 via the transistor TR4, and electric charges are accumulated.

【0049】期間t0 及びt1 経過後、信号Vbは
“H”となりトランジスタTR2 、TR5 がオンとなる
ので、圧電素子18の電極aは抵抗R5 及びダイオ−ド
12を介して接地され、電荷は急速の放電される。
After the lapse of the periods t0 and t1, the signal Vb becomes "H" and the transistors TR2 and TR5 are turned on. Therefore, the electrode a of the piezoelectric element 18 is grounded via the resistor R5 and the diode 12, and the electric charge is rapidly increased. Is discharged.

【0050】これにより、圧電素子18の電極aにはト
ランス12の2次側から、図8の(a)のプラス(+)
側の略台形のパルスが供給されるから、所定の第1の方
向への駆動を行うことができる。
Thus, the positive electrode (+) of FIG. 8A is applied to the electrode a of the piezoelectric element 18 from the secondary side of the transformer 12.
Since a substantially trapezoidal pulse on the side is supplied, driving in a predetermined first direction can be performed.

【0051】次に、図8の(d)に示すように、期間T
2 では、制御部16から信号Vbの“H”がトランジス
タTR2 のベ−スに与えられ、トランジスタTR2 、T
R5はオンとなつている。期間t3 に入ると、制御部1
6からは期間t3 の間スイツチング回路14のトランジ
スタTR1 のベ−スに信号Vaが与えられ、スイツチン
グ回路14のオン/オフ動作(チョッピング動作)によ
りトランス12の1次側に逆起電力が発生し、その2次
側に誘導電圧が発生する。
Next, as shown in FIG.
In step 2, "H" of the signal Vb is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR2, and the transistors TR2, T2
R5 is on. In the period t3, the control unit 1
From 6, a signal Va is applied to the base of the transistor TR 1 of the switching circuit 14 during the period t 3, and a back electromotive force is generated on the primary side of the transformer 12 by the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14. , An induced voltage is generated on the secondary side.

【0052】制御部16から信号Vb′の“L”がトラ
ンジスタTR3 のベ−スに与えられ、トランジスタTR
3 、TR4 がオフとなるので、圧電素子18の電極bに
はトランジスタTR5 を経て電圧が印加され、電荷が蓄
積される。
"L" of the signal Vb 'is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR3, and the transistor TR3 is turned on.
3. Since TR4 is turned off, a voltage is applied to the electrode b of the piezoelectric element 18 via the transistor TR5 to accumulate electric charges.

【0053】期間t4 が経過すると、信号Vb′が
“H”となりトランジスタTR3 、TR4 がオンとな
り、圧電素子18の電極bの電荷は抵抗R8 及びダイオ
−ド11を介して放電される。
After the elapse of the period t4, the signal Vb 'becomes "H", the transistors TR3 and TR4 are turned on, and the electric charge of the electrode b of the piezoelectric element 18 is discharged through the resistor R8 and the diode 11.

【0054】これにより、圧電素子18の電極bにはト
ランス12の2次側から、図8の(a)のマイナス
(−)側の略台形のパルスが供給されるから、先と反対
の方向(第2の方向)への駆動を行うことができる。
As a result, a substantially trapezoidal pulse on the minus (-) side in FIG. 8A is supplied to the electrode b of the piezoelectric element 18 from the secondary side of the transformer 12, so that the direction opposite to the above direction is supplied. (The second direction).

【0055】以上の回路においてはトランジスタTR4
、TR5 はそれぞれトランジスタTR3 、TR2 によ
りオン/オフ制御されるが、制御部16から制御するよ
うに構成してもよい。
In the above circuit, the transistor TR4
, TR5 are controlled on / off by transistors TR3 and TR2, respectively, but may be configured to be controlled by the control unit 16.

【0056】図9は図6に示したパルス発生回路におい
て、トランス12をコイル13に置き換え、また圧電素
子18の電極に印加する電圧の極性を逆にして印加電圧
に対する伸縮特性を反転させ、駆動装置の移動方向を反
転切り換えできるようにしたパルス発生回路である。こ
のパルス発生回路から出力されるパルス波形は図8の
(a)に示した波形と同じであり、また、スイツチング
回路の動作タイミングは、図8の(b)(c)(d)に
示した動作タイミングと同じであるから、以下の説明で
は図8の(a)及び図8の(b)(c)(d)を参照し
て説明する。
FIG. 9 shows the pulse generation circuit shown in FIG. 6 in which the transformer 12 is replaced by a coil 13 and the polarity of the voltage applied to the electrodes of the piezoelectric element 18 is reversed to invert the expansion and contraction characteristics with respect to the applied voltage. This is a pulse generation circuit that can reversely switch the moving direction of the device. The pulse waveform output from this pulse generation circuit is the same as the waveform shown in FIG. 8A, and the operation timing of the switching circuit is shown in FIGS. 8B, 8C and 8D. Since the operation timing is the same, the following description will be made with reference to FIGS. 8A and 8B, 8C, and 8D.

【0057】このパルス発生回路において、スイツチン
グ回路14がトランジスタTR1 、抵抗R1 、R2 から
構成される点、及び制御部16からトランジスタTR1
のベ−スに出力される信号Vaが“H”でオン、信号V
aが“L”でオフとなる点は図6に示したパルス発生回
路と変わらない。
In this pulse generation circuit, the switching circuit 14 comprises a transistor TR1 and resistors R1 and R2, and the control unit 16 determines that the transistor TR1
Is turned on when the signal Va output to the
The point that a is turned off when “a” is “L” is the same as the pulse generation circuit shown in FIG.

【0058】圧電素子18の電極aはトランジスタTR
6 、ダイオ−ド15を経てコイル13に接続されると共
に、トランジスタTR2 、抵抗R3 、R4 から構成され
るスイツチング回路17aが接続される。また、圧電素
子18の電極bはトランジスタTR7 、ダイオ−ド15
を経てコイル13に接続されると共に、トランジスタT
R3 、抵抗R6 、R7 から構成されるスイツチング回路
17bが接続される。トランジスタTR2 とTR6 、ト
ランジスタTR3 とTR7 とはそれぞれ相互に一方がオ
ンのとき他方がオフ、一方がオフのとき他方がオンとな
る。
The electrode a of the piezoelectric element 18 is a transistor TR
6. A switching circuit 17a comprising a transistor TR2 and resistors R3 and R4 is connected to the coil 13 via a diode 15. The electrode b of the piezoelectric element 18 is connected to the transistor TR7 and the diode 15
To the coil 13 and the transistor T
A switching circuit 17b composed of R3 and resistors R6 and R7 is connected. The transistors TR2 and TR6 and the transistors TR3 and TR7 are turned off when one is on, and turned on when one is off.

【0059】また、圧電素子18の電極a、bにはそれ
ぞれダイオ−ド12、11が逆方向に接続されている。
抵抗R5 、R8 は圧電素子18の電荷の放電特性を設定
する抵抗で、無くともよい場合もある。ダイオ−ド13
はTR7 のオン動作の際に抵抗R8 が影響しないように
するもの、ダイオ−ド14はTR6 のオン動作の際に抵
抗R5 が影響しないようにするものである。
Diodes 12 and 11 are connected to the electrodes a and b of the piezoelectric element 18 in opposite directions.
The resistors R5 and R8 are resistors for setting the discharge characteristics of the electric charge of the piezoelectric element 18, and may be omitted in some cases. Diode 13
The diode 14 prevents the resistance R8 from affecting the ON operation of TR7, and the diode 14 prevents the resistance R5 from affecting the ON operation of TR6.

【0060】以上の構成において、図8の(d)に示す
ように、期間T1では、始めは制御部16から信号V
b′の“H”がトランジスタTR3 のベ−スに与えら
れ、トランジスタTR3 はオン、TR7 はオフとなつて
スイツチング回路17bが導通し、圧電素子18の電極
bは抵抗R8 とダイオ−ド13、及びダイオ−ド11を
介して接地される。
In the above configuration, as shown in FIG. 8D, in the period T1, the control unit 16 initially outputs the signal V
The "H" of b 'is applied to the base of the transistor TR3, the transistor TR3 is turned on and TR7 is turned off, the switching circuit 17b is turned on, and the electrode b of the piezoelectric element 18 is connected to the resistor R8 and the diode 13, And ground through a diode 11.

【0061】制御部16からは期間t0 の間スイツチン
グ回路14のトランジスタTR1 のベ−スに信号Vaが
与えられ、スイツチング回路14のオン/オフ動作(チ
ョッピング動作)によりコイル13に逆起電力が発生す
る。
A signal Va is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR1 of the switching circuit 14 during the period t0, and a back electromotive force is generated in the coil 13 by the on / off operation (chopping operation) of the switching circuit 14. I do.

【0062】期間t0 及びt1 では、制御部16から信
号Vbの“L”がスイツチング回路17aのトランジス
タTR2 のベ−スに与えられ、トランジスタTR2 がオ
フ、TR6 がオンとなるので、圧電素子18の電極aに
逆起電力が印加され蓄積される。
In the periods t0 and t1, the "L" level of the signal Vb is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR2 of the switching circuit 17a, and the transistor TR2 is turned off and the transistor TR6 is turned on. The back electromotive force is applied to the electrode a and stored.

【0063】期間t0 及びt1 経過後、信号Vbは
“H”となりトランジスタTR2 がオン、TR6 がオフ
となるので、圧電素子18の電極aはダイオ−ド14、
抵抗R5及びダイオ−ド12を介して接地され電荷は急
速に放電される。TR6 がオフとなるのでコイル13に
意図しない電流が流れることはない。
After the lapse of the periods t0 and t1, the signal Vb becomes "H" and the transistor TR2 is turned on and the transistor TR6 is turned off, so that the electrode a of the piezoelectric element 18 is connected to the diode 14,
The ground is connected via the resistor R5 and the diode 12, and the electric charge is rapidly discharged. Since TR6 is turned off, an unintended current does not flow through the coil 13.

【0064】これにより、圧電素子18の電極aにはト
ランス12の2次側から、図8の(a)のプラス(+)
側の略台形のパルスが供給されるから、所定の第1の方
向への駆動を行うことができる。
Thus, the positive electrode (+) in FIG. 8A is applied to the electrode a of the piezoelectric element 18 from the secondary side of the transformer 12.
Since a substantially trapezoidal pulse on the side is supplied, driving in a predetermined first direction can be performed.

【0065】次に、期間T2では、始め制御部16から
信号Vb′の“H”がトランジスタTR3 のベ−スに与
えられ、トランジスタTR3 はオン、TR7 はオフとな
つてスイツチング回路17bが導通し、圧電素子18の
電極bは抵抗R8 とダイオ−ド13、及びダイオ−ド1
1を介して接地されている。スイツチング回路17aの
トランジスタTR2 のベ−スには信号Vbの“H”が与
えられトランジスタTR2 がオン、TR6 がオフとされ
ている。
Next, in the period T2, "H" of the signal Vb 'is supplied from the control section 16 to the base of the transistor TR3, the transistor TR3 is turned on, and the transistor TR7 is turned off, so that the switching circuit 17b is turned on. The electrode b of the piezoelectric element 18 is composed of a resistor R8, a diode 13, and a diode 1.
1 is grounded. "H" of the signal Vb is applied to the base of the transistor TR2 of the switching circuit 17a to turn on the transistor TR2 and turn off the transistor TR6.

【0066】期間t2 が経過し期間t3 に入ると、制御
部16からは期間t3 の間スイツチング回路14のトラ
ンジスタTR1 のベ−スに信号Vaが与えられ、スイツ
チング回路14のオン/オフ動作(チョッピング動作)
によりコイル13に逆起電力が発生する。制御部16か
ら信号Vb′の“L”がトランジスタTR3 のベ−スに
与えられ、トランジスタTR3 がオフ、TR7 がオンと
なるので、圧電素子18の電極bにはトランジスタTR
7 を経て逆起電力が印加され蓄積される。
When the period t2 has elapsed and the period t3 has started, the signal Va is supplied from the control section 16 to the base of the transistor TR1 of the switching circuit 14 during the period t3, and the switching circuit 14 is turned on / off (chopping operation). motion)
As a result, a back electromotive force is generated in the coil 13. The "L" of the signal Vb 'is supplied from the control unit 16 to the base of the transistor TR3, and the transistor TR3 is turned off and the transistor TR7 is turned on.
Back electromotive force is applied via 7 and stored.

【0067】期間t4 が経過すると、信号Vb′が
“H”となりトランジスタTR3 がオン、TR7 がオフ
となり、圧電素子18の電極bの電荷はダイオ−ド1
3、抵抗R8 及びダイオ−ド11を介して急速に放電さ
れる。
After the elapse of the period t4, the signal Vb 'becomes "H", the transistor TR3 is turned on and the transistor TR7 is turned off, and the electric charge of the electrode b of the piezoelectric element 18 is changed to the diode 1
3. Discharged rapidly through resistor R8 and diode 11.

【0068】即ち、期間T1では、圧電素子18には図
8の(a)のプラス(+)側の略台形のパルスが供給さ
れるから、所定の第1の方向への駆動を行うことがで
き、また、期間T2では、圧電素子18には図8の
(a)のマイナス(−)側の略台形のパルスが供給され
るから、先と反対の方向(第2の方向)への駆動を行う
ことができる。
That is, in the period T1, a substantially trapezoidal pulse on the plus (+) side in FIG. 8A is supplied to the piezoelectric element 18, so that the driving in the predetermined first direction can be performed. In addition, in the period T2, since a substantially trapezoidal pulse on the minus (-) side in FIG. 8A is supplied to the piezoelectric element 18, the piezoelectric element 18 is driven in the opposite direction (second direction). It can be performed.

【0069】以上説明したパルス発生回路は、目的に合
わせてその回路を構成する回路要素を適宜組み合わせて
使用できることはいうまでもない。
It goes without saying that the pulse generating circuit described above can be used by appropriately combining the circuit elements constituting the circuit according to the purpose.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明のパルス
発生装置によれば、電池などの低電圧電源によつても電
気機械変換素子を駆動するに十分な高電圧を得ることが
でき、複雑な構成の昇圧回路を必要としない。また、電
気機械変換素子を駆動するに適した台形波形のパルスを
発生させる回路を、トランス或いはコイルとスイツチン
グ回路、及び制御タイミングを制御する制御部で構成で
き、従来のパルス発生装置よりも小型で部品点数が少な
く、且つ消費電力の少ないパルス発生装置を提供するこ
とができる。
As described above, according to the pulse generator of the present invention, a high voltage sufficient to drive the electromechanical transducer can be obtained even with a low-voltage power supply such as a battery, and a complicated There is no need for a booster circuit having a configuration. Also, a circuit for generating a trapezoidal waveform pulse suitable for driving the electromechanical transducer can be constituted by a transformer or a coil and a switching circuit, and a control unit for controlling the control timing, and is smaller than a conventional pulse generator. A pulse generator with a small number of components and low power consumption can be provided.

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

【図1】この発明の基本となるパルス発生回路を説明す
る図。
FIG. 1 is a diagram for explaining a pulse generation circuit which is a basis of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施の形態のパルス発生回路
図。
FIG. 2 is a pulse generation circuit diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2のパルス発生回路の出力パルス波形と動作
タイミングを説明する図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an output pulse waveform and operation timing of the pulse generation circuit of FIG. 2;

【図4】この発明の第2の実施の形態のパルス発生回路
図。
FIG. 4 is a pulse generation circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4のパルス発生回路の出力パルス波形と動作
タイミングを説明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an output pulse waveform and operation timing of the pulse generation circuit of FIG. 4;

【図6】図2のパルス発生回路の構成を具体的に示した
回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram specifically showing a configuration of the pulse generation circuit of FIG. 2;

【図7】パルス発生回路の出力極性を反転可能にしたパ
ルス発生回路(その1)。
FIG. 7 is a pulse generation circuit (part 1) in which the output polarity of the pulse generation circuit can be inverted.

【図8】図7のパルス発生回路の出力パルス波形と動作
タイミングを説明する図。
FIG. 8 is a diagram for explaining an output pulse waveform and operation timing of the pulse generation circuit of FIG. 7;

【図9】パルス発生回路の出力極性を反転可能にしたパ
ルス発生回路(その2)。
FIG. 9 is a pulse generation circuit (part 2) in which the output polarity of the pulse generation circuit can be inverted.

【図10】圧電素子を使用した駆動装置の構成を説明す
る斜視図。
FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of a driving device using a piezoelectric element.

【図11】圧電素子に印加する駆動パルスの波形を説明
する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a waveform of a drive pulse applied to a piezoelectric element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源 2 コイル 3、5 スイツチ 4 圧電素子 11 電源 12 トランス 13 コイル 14、17、17a、17b、19 スイツチング回路 15 ダイオ−ド 16 制御部 18 圧電素子 Reference Signs List 1 power supply 2 coil 3, 5 switch 4 piezoelectric element 11 power supply 12 transformer 13 coil 14, 17, 17a, 17b, 19 switching circuit 15 diode 16 control unit 18 piezoelectric element

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インダクタンス要素と第1のスイツチン
グ手段を直列に電源に接続し、インダクタンス要素と第
1のスイツチング手段との接続点と第1のスイツチング
手段と電源との接続点との間にキヤパシタンス要素を接
続し、キヤパシタンス要素に並列に第2のスイツチング
手段を接続したパルス発生回路と、 制御手段を備え、 前記制御手段は、第1のスイツチング手段を断続的にオ
ン/オフするチョッピング動作を行わせて前記インダク
タンス要素に発生した逆起電力を前記キヤパシタンス要
素に累積蓄積させ、蓄積された電荷が所定値に達したと
き第2のスイツチング手段をオンとして放電させるよう
に制御することを特徴とするパルス発生装置。
An inductance element and a first switching means are connected in series to a power supply, and a capacitance is provided between a connection point between the inductance element and the first switching means and a connection point between the first switching means and the power supply. A pulse generating circuit that connects the second switching means in parallel with the capacitance element, and a control means, wherein the control means performs a chopping operation for intermittently turning on / off the first switching means. In addition, the back electromotive force generated in the inductance element is accumulated and accumulated in the capacitance element, and when the accumulated electric charge reaches a predetermined value, the second switching means is turned on to perform control. Pulse generator.
【請求項2】 前記インダクタンス要素はコイルである
ことを特徴とする請求項1記載のパルス発生装置。
2. The pulse generator according to claim 1, wherein said inductance element is a coil.
【請求項3】 前記インダクタンス要素はトランスの1
次巻線であることを特徴とする請求項1記載のパルス発
生装置。
3. The transformer according to claim 1, wherein the inductance element is a transformer.
The pulse generator according to claim 1, wherein the pulse generator is a secondary winding.
【請求項4】 前記キヤパシタンス要素は電気機械変換
素子であることを特徴とする請求項1記載のパルス発生
装置。
4. The pulse generator according to claim 1, wherein said capacitance element is an electromechanical transducer.
【請求項5】 前記キヤパシタンス要素は圧電素子であ
ることを特徴とする請求項1記載のパルス発生装置。
5. The pulse generator according to claim 1, wherein said capacitance element is a piezoelectric element.
【請求項6】 前記第1のスイツチング手段及び第2の
スイツチング手段は半導体素子から構成されるスイツチ
ング手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項6
のいずれかに記載のパルス発生装置。
6. The switching means according to claim 1, wherein said first switching means and said second switching means are switching means comprising semiconductor elements.
The pulse generator according to any one of the above.
【請求項7】 前記制御手段はマイクロコンピユ−タで
構成され、所定の時間間隔で第1のスイツチング手段を
断続的にオン/オフするチョッピング動作を行わせると
共に、前記キヤパシタンス要素に累積蓄積された電荷が
所定値に達したか否かを監視し、所定値に達したとき第
2のスイツチング手段をオンとするように制御すること
を特徴とする請求項1記載のパルス発生装置。
7. The control means is constituted by a micro computer, performs a chopping operation for intermittently turning on / off the first switching means at a predetermined time interval, and accumulates and accumulates in the capacitance element. 2. The pulse generator according to claim 1, wherein whether or not the electric charge reaches a predetermined value is monitored, and when the electric charge reaches the predetermined value, control is performed so as to turn on the second switching means.
【請求項8】 電気機械変換素子にパルス電圧を印加し
た伸縮変位を発生させ、発生した変位により機構部材を
駆動する駆動機構に適したパルス発生装置において、 誘導性の回路要素と第1のスイツチング手段を直列に電
源に接続し、誘導性の回路要素と第1のスイツチング回
路要素との接続点と第1のスイツチング手段と電源との
接続点との間に容量性の電気機械変換素子を接続し、該
容量性の電気機械変換素子に並列に第2のスイツチング
手段を接続したパルス発生回路と、 制御手段を備え、 前記制御手段は、第1のスイツチング手段を断続的にオ
ン/オフするチョッピング動作を行わせて前記誘導性の
回路要素に発生した逆起電力を前記容量性の電気機械変
換素子に累積蓄積させ、蓄積された電荷が所定値に達し
たとき第2のスイツチング手段をオンとして放電させる
ように制御することを特徴とするパルス発生装置。
8. A pulse generator suitable for a driving mechanism for generating a telescopic displacement by applying a pulse voltage to an electromechanical transducer and driving a mechanism member by the generated displacement, comprising: an inductive circuit element and a first switching device. Means are connected in series to a power supply, and a capacitive electromechanical transducer is connected between a connection point between the inductive circuit element and the first switching circuit element and a connection point between the first switching means and the power supply. A pulse generating circuit in which a second switching means is connected in parallel to the capacitive electromechanical transducer; and a control means, wherein the control means intermittently turns on / off the first switching means. An operation is performed to accumulate back electromotive force generated in the inductive circuit element in the capacitive electromechanical transducer. When the accumulated electric charge reaches a predetermined value, the second switch is operated. A pulse generator for controlling the charging means to be turned on for discharging.
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