JPS60190177A - 電歪振動装置 - Google Patents
電歪振動装置Info
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- JPS60190177A JPS60190177A JP59043881A JP4388184A JPS60190177A JP S60190177 A JPS60190177 A JP S60190177A JP 59043881 A JP59043881 A JP 59043881A JP 4388184 A JP4388184 A JP 4388184A JP S60190177 A JPS60190177 A JP S60190177A
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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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、バイモルフ素子、ピエゾ素子などの電歪振動
子を備え、その駆動入力を2端子とした電歪振動装置に
関するものである。
子を備え、その駆動入力を2端子とした電歪振動装置に
関するものである。
先端を変位させる薄形の電歪振動子には、両側に電極を
施した1対の電歪板を分極方向が同じになるように中央
電極を介して接合した構造(以下分極同方向構造と呼ぶ
)と、分柩方向が対向するように接合した構造(以下分
極対向構造と呼ぶ)とが考えられている。電歪振動装置
は、これらの構造の電歪振動子を動作させるために、各
電極にそれらの構造に合せて駆動入力が2端子となるよ
うに回路をとυ付けたものであり、リレーの接点動作部
品、 VTRのヘッド動作部品、インクジェットプリン
タのインクポンプの弁、ドツトプリンタのハンマーヘッ
ド動作部品などに既に使用され又は使用が検討されてい
る他、貨幣処理装置としてもその適用が期待されている
。
施した1対の電歪板を分極方向が同じになるように中央
電極を介して接合した構造(以下分極同方向構造と呼ぶ
)と、分柩方向が対向するように接合した構造(以下分
極対向構造と呼ぶ)とが考えられている。電歪振動装置
は、これらの構造の電歪振動子を動作させるために、各
電極にそれらの構造に合せて駆動入力が2端子となるよ
うに回路をとυ付けたものであり、リレーの接点動作部
品、 VTRのヘッド動作部品、インクジェットプリン
タのインクポンプの弁、ドツトプリンタのハンマーヘッ
ド動作部品などに既に使用され又は使用が検討されてい
る他、貨幣処理装置としてもその適用が期待されている
。
しかし、従来の電歪振動装置では、後述するように電歪
振動子の単位長さ当シの動作変位量が小さいため、たと
えば貨幣の厚み以上の変位を確保するためには形状が太
きくなシ、また、形状が大きくなるに伴って、動作が遅
く、製造性が悪く高価になる欠点があった。このだめ、
従来の電歪振動装置を貨幣処理装置等に利用するには、
大型化を避けることができず、しかも高価になるため、
実用化は困難であった。
振動子の単位長さ当シの動作変位量が小さいため、たと
えば貨幣の厚み以上の変位を確保するためには形状が太
きくなシ、また、形状が大きくなるに伴って、動作が遅
く、製造性が悪く高価になる欠点があった。このだめ、
従来の電歪振動装置を貨幣処理装置等に利用するには、
大型化を避けることができず、しかも高価になるため、
実用化は困難であった。
ここで、従来の電歪振動装置及びその問題点を具体例を
あげて、説明する。第1図(a)は分極同方向イ(4造
の従来の電歪振動装置とその駆動回路の例である。同図
において1,2は電歪板、3,5は電極、4は中央電極
であシ、電歪振動子50を構成する。8,9は駆動端子
であり、電歪振動素子とで電歪振動装置100を構成す
る。6は電歪振動子支持部、Eは電源で図には示してな
い切替スイッチで極性を反転して印加することができる
。
あげて、説明する。第1図(a)は分極同方向イ(4造
の従来の電歪振動装置とその駆動回路の例である。同図
において1,2は電歪板、3,5は電極、4は中央電極
であシ、電歪振動子50を構成する。8,9は駆動端子
であり、電歪振動素子とで電歪振動装置100を構成す
る。6は電歪振動子支持部、Eは電源で図には示してな
い切替スイッチで極性を反転して印加することができる
。
電源Eによって電極3,5及び中央電極4に電圧が加え
られると電界は電極3から中央電極4へ、電極5から中
央電極4へと発生する。このため電歪板1では電界が分
極方向(矢印A)と同方向に加えられ、電歪板1の内部
には矢印Cで示すように縮もうとする応力が発生する。
られると電界は電極3から中央電極4へ、電極5から中
央電極4へと発生する。このため電歪板1では電界が分
極方向(矢印A)と同方向に加えられ、電歪板1の内部
には矢印Cで示すように縮もうとする応力が発生する。
一方、電歪板2では電界が分極方向(矢印B)と逆の方
向に加えられるため、電歪板2の内部には矢印りで示す
ように伸びようとする応力が発生する。電歪板1゜2の
内部に発生するそれぞれの応力によって短5歪振動子5
0の先端は矢印Fのように上に変位する。
向に加えられるため、電歪板2の内部には矢印りで示す
ように伸びようとする応力が発生する。電歪板1゜2の
内部に発生するそれぞれの応力によって短5歪振動子5
0の先端は矢印Fのように上に変位する。
次に駆動回路の電源Eの極性を逆にすれば」二記説明と
逆の原理で下に変位する。
逆の原理で下に変位する。
第1図(b)は、分極対向構造の電歪振動子Uを用いた
従来の電歪振動装置と駆動回路例である。
従来の電歪振動装置と駆動回路例である。
電源Eによって、電極3から電極5へ電界が発生すると
、電歪板1の分極方向Aと電歪板2′の分給方向B′と
が対向しているため、電歪板1は縮み、電歪板2′は伸
び、電歪振動素子60の先端は上に変位する。
、電歪板1の分極方向Aと電歪板2′の分給方向B′と
が対向しているため、電歪板1は縮み、電歪板2′は伸
び、電歪振動素子60の先端は上に変位する。
第1図(a)(b)とも、1つの電源で、1対の電歪板
のそれぞれに電界を加え応力を発生させる点で効率的な
回路と言えるが、動作変位量を増すために電圧を上昇さ
せる場合に大きな問題がある。すなわち、電歪板は、分
極方向と同じ方向に電圧を印加した場合には、電圧を上
げても絶縁破壊を生じない限り分極特性が劣化すること
はないが、分極方向と逆の方向に電圧を印加した場合に
は、絶縁破壊電圧よシ低い所定の電圧で分極特性が劣化
し減極する(このときの電圧を分極劣化電圧と呼ぶ)。
のそれぞれに電界を加え応力を発生させる点で効率的な
回路と言えるが、動作変位量を増すために電圧を上昇さ
せる場合に大きな問題がある。すなわち、電歪板は、分
極方向と同じ方向に電圧を印加した場合には、電圧を上
げても絶縁破壊を生じない限り分極特性が劣化すること
はないが、分極方向と逆の方向に電圧を印加した場合に
は、絶縁破壊電圧よシ低い所定の電圧で分極特性が劣化
し減極する(このときの電圧を分極劣化電圧と呼ぶ)。
また、さらに電圧を上げると分極は破淡し電歪効果は失
なわれる。
なわれる。
従って、電源電圧は逆バイアスされた電歪板の分極特性
が劣化しない条件で上限が制限されるためこの装置構成
では動作変位量を大きくすることは困難であった。
が劣化しない条件で上限が制限されるためこの装置構成
では動作変位量を大きくすることは困難であった。
これを改良した回路例として第1図(C)が考えられて
いる。すなわち、分極対向構造の電歪振動子を用いた電
歪振動装置において、1対のダイオードDI、D2のア
ノード同志を結合し、この結合点を中央電極4に接続し
、各カソードを電極3,5にそれぞれ接続したものであ
る。
いる。すなわち、分極対向構造の電歪振動子を用いた電
歪振動装置において、1対のダイオードDI、D2のア
ノード同志を結合し、この結合点を中央電極4に接続し
、各カソードを電極3,5にそれぞれ接続したものであ
る。
充電電流は矢印11のように流れ電歪板1は図示のよう
に帯電する。この帯電によって生ずる電界の方向は分極
方向Aと同じである。一方、電流は2′には流れないた
め、2′はl?i′T11.I、せず、従って電界は加
わらない。このため、との電歪振動装置には電歪板1が
絶縁破壊を起さない範囲で高電圧を印加することができ
、従って、大きな変位量が得られる。
に帯電する。この帯電によって生ずる電界の方向は分極
方向Aと同じである。一方、電流は2′には流れないた
め、2′はl?i′T11.I、せず、従って電界は加
わらない。このため、との電歪振動装置には電歪板1が
絶縁破壊を起さない範囲で高電圧を印加することができ
、従って、大きな変位量が得られる。
しかし、この構成では、電歪板2′は変位に全く寄与し
ないはかシでなく、バネ性のため電歪板1の変位力を防
げることになる。また電源電圧の上昇は電源回路を複雑
にし、またスイッチング時に雑音を発生する危険もある
ため望ましいことではなく結局大きな変位を得ることは
灯しい欠点があった。
ないはかシでなく、バネ性のため電歪板1の変位力を防
げることになる。また電源電圧の上昇は電源回路を複雑
にし、またスイッチング時に雑音を発生する危険もある
ため望ましいことではなく結局大きな変位を得ることは
灯しい欠点があった。
本発明は上記欠点を解決するため、分極方向に高電圧を
、分極方向の逆には、電源電圧を定電圧ダイオードで分
圧し、分極が劣化しない程度の電圧を取シ出して印加し
、1対の電歪板をそれぞれ劣化しない領域で十分に歪ま
せることによって、大きな動作変位を得ようとするもの
である。
、分極方向の逆には、電源電圧を定電圧ダイオードで分
圧し、分極が劣化しない程度の電圧を取シ出して印加し
、1対の電歪板をそれぞれ劣化しない領域で十分に歪ま
せることによって、大きな動作変位を得ようとするもの
である。
以下、実施例とともに本発明の詳細な説明する。
第2図は、本発明の一実施例を示す概略構成図である。
同図において、第1図と同一部分には同じ符号を用いて
いる。ZDl 、 Zn2及びZn5は定電圧ダイオー
ド、70は極性切替スイッチ、C1はコンデンサ、R1
,R2は抵抗、Eは電源、Tは電歪振動子50及び60
の支持部である。
いる。ZDl 、 Zn2及びZn5は定電圧ダイオー
ド、70は極性切替スイッチ、C1はコンデンサ、R1
,R2は抵抗、Eは電源、Tは電歪振動子50及び60
の支持部である。
R1と01は平滑回路である。極性切替スイッチ70は
、初め端子71と72、端子73と74がそれぞれ接続
されているものとする。コンデンサC1に充電された電
荷の一部は、 のように移動し、電極3,4.5に図のように帯電する
。電歪板1に加わる電界は分極方向Aと同じゆえ、電歪
板1け矢印Cのように縮み、一方電歪板2に加わる電界
は分極方向Bと逆ゆえこの11L歪板2は矢印りのよう
に伸びる。このため電歪振動子基の先端は矢印Fのよう
に上に変位する。
、初め端子71と72、端子73と74がそれぞれ接続
されているものとする。コンデンサC1に充電された電
荷の一部は、 のように移動し、電極3,4.5に図のように帯電する
。電歪板1に加わる電界は分極方向Aと同じゆえ、電歪
板1け矢印Cのように縮み、一方電歪板2に加わる電界
は分極方向Bと逆ゆえこの11L歪板2は矢印りのよう
に伸びる。このため電歪振動子基の先端は矢印Fのよう
に上に変位する。
この回路では、定電圧ダイオードZDiは順方向ゆえ電
歪板1には電源Eの電圧(2v)が印加され、−勇足電
圧ダイオードZD2は逆方向ゆえ電歪板2には2v V
zD2の電圧が印加される。ここでVZD2は定電圧ダ
イオードZD2の逆方向動作電圧である。
歪板1には電源Eの電圧(2v)が印加され、−勇足電
圧ダイオードZD2は逆方向ゆえ電歪板2には2v V
zD2の電圧が印加される。ここでVZD2は定電圧ダ
イオードZD2の逆方向動作電圧である。
従って、2” Zn2 < (分極劣化電圧)の条件を
満せば電源Eは電歪板1が絶紅破壊しない範囲で大きく
できる。
満せば電源Eは電歪板1が絶紅破壊しない範囲で大きく
できる。
本実施例では第1図(、)における電源電圧に対し2倍
した場合を示しである。この場合電歪板1には2倍の縮
み応力が生じ、電歪板2は第1図(a)の場合と同等の
伸び応力が生ずるため、電歪振動子−は第1図(a)に
比べて約15倍変位する。また、電源Eを3vにすれば
同様にして電歪振動子5゜は第1図(a)に比べ約2倍
変位する。次に具体例について述べる。ジルコン酸チタ
ン葭鉛系のある独の電歪材で構成した電歪板の分極劣化
電圧は1)++Tn厚当り175■程度、絶縁破壊電圧
は1mm厚当シIKV以」二である。この材料を0.1
7mm厚にし電極を設け、分極同方向構造にした場合、
分極と逆方向に印加できる電圧は約30v1同方向に印
加できる電圧は170■となる。そこで、本実施例にお
いて、E=60v、■zD−20Vとすると分極同方向
には60v1逆方向には30Vの電圧が印加できる。従
って、前述のように変位は30■シか印加できない第1
図(a)の場合と比べ約1.5倍に増すことができる。
した場合を示しである。この場合電歪板1には2倍の縮
み応力が生じ、電歪板2は第1図(a)の場合と同等の
伸び応力が生ずるため、電歪振動子−は第1図(a)に
比べて約15倍変位する。また、電源Eを3vにすれば
同様にして電歪振動子5゜は第1図(a)に比べ約2倍
変位する。次に具体例について述べる。ジルコン酸チタ
ン葭鉛系のある独の電歪材で構成した電歪板の分極劣化
電圧は1)++Tn厚当り175■程度、絶縁破壊電圧
は1mm厚当シIKV以」二である。この材料を0.1
7mm厚にし電極を設け、分極同方向構造にした場合、
分極と逆方向に印加できる電圧は約30v1同方向に印
加できる電圧は170■となる。そこで、本実施例にお
いて、E=60v、■zD−20Vとすると分極同方向
には60v1逆方向には30Vの電圧が印加できる。従
って、前述のように変位は30■シか印加できない第1
図(a)の場合と比べ約1.5倍に増すことができる。
なお、電歪振動子基に電圧を印加する際、電極3と中央
電極4及び中央電極4と電極50間に破線で示す高抵抗
R10,R11を接続し、インピーダンスを低げてもよ
い。抵抗値としてはIMΩ以上がよい。
電極4及び中央電極4と電極50間に破線で示す高抵抗
R10,R11を接続し、インピーダンスを低げてもよ
い。抵抗値としてはIMΩ以上がよい。
次に、極性切換スイッチ70を切替え、端子71と74
、端子73と12を接続する場合について説明する。電
歪振動子りに帯電した電荷は、→zD 5 (I印荷)
→端子71→端子74→中央電極4の経路で放電される
。この回路には抵抗がないため放電の時定数は小さく従
って電歪振動子基速やかに復旧する。なお、図には抵抗
を示してないが、R2よシ十分に大きな抵抗値でない限
シ挿入しても上記効果が失なわれることはない。従って
、挿入してもよいが、抵抗値が大きくなるに従って上記
効果は弱められるため、R2よシ小さな抵抗値のものが
望ましい。なおこの場合放電の時定数τ(放)はCR(
挿入)である。ここでCは電歪振動装置の静電容量であ
る。
、端子73と12を接続する場合について説明する。電
歪振動子りに帯電した電荷は、→zD 5 (I印荷)
→端子71→端子74→中央電極4の経路で放電される
。この回路には抵抗がないため放電の時定数は小さく従
って電歪振動子基速やかに復旧する。なお、図には抵抗
を示してないが、R2よシ十分に大きな抵抗値でない限
シ挿入しても上記効果が失なわれることはない。従って
、挿入してもよいが、抵抗値が大きくなるに従って上記
効果は弱められるため、R2よシ小さな抵抗値のものが
望ましい。なおこの場合放電の時定数τ(放)はCR(
挿入)である。ここでCは電歪振動装置の静電容量であ
る。
次に、前記放電中又はそれに続いて、電歪撮動子50に
は逆方向の電流が01より 接続点81→端子71→端子T4→ →端子73 の経路で流れるため中央電極4は正に、電極3と5は負
に帯電する。なお、このときの充電の時定数τ(充)は
C(R2+R(挿))である。このようにして順方向に
電圧を印加した場合と逆の原理で電歪振動子乳1の先端
は下に変位する。変位量は順方向の場合と同じである。
は逆方向の電流が01より 接続点81→端子71→端子T4→ →端子73 の経路で流れるため中央電極4は正に、電極3と5は負
に帯電する。なお、このときの充電の時定数τ(充)は
C(R2+R(挿))である。このようにして順方向に
電圧を印加した場合と逆の原理で電歪振動子乳1の先端
は下に変位する。変位量は順方向の場合と同じである。
第3図は、本実施例の電歪振動装置に電源電圧を切替え
て印加したときの動作変位量を従来の装置L’、L (
第1図(a))と比較して示したグラフである。
て印加したときの動作変位量を従来の装置L’、L (
第1図(a))と比較して示したグラフである。
なお電歪振動子50は同じものを用いている。同図にお
いて、線mは本発明の動作変位量特性、線nは従来の装
置の特性である。ともに低い電圧では変位量δは単調に
増加するが、60V程度になると、従来の装置では電歪
振動子を構成する電歪板の分極が破壊し変位量δは急激
に減少する。分極の劣化は分極破壊電圧の1/2程度か
ら始まるためとの電歪振動子では電歪板に逆分極方向に
印加できる定格電圧αは30V程度である。従って従来
装置における変位量は1 i1m程度である。しかし、
本発明では、逆分極方向には定格の電圧αを、順分イ派
方向には絶縁破壊が起きない範囲で高電圧を印加できる
ため100V以上の電源電圧を用いること・も可能であ
る。実験では60Vで約2闘、100Vで約3rnrn
の変位が得られ、≠jつ劣什もなかった。60■は、後
述のCMOSスイッチで切替え可能ゆえ、現実的に使用
が容易な電圧である。このように、従来の装置に比べ2
倍以上の変位が得られることを確認した。
いて、線mは本発明の動作変位量特性、線nは従来の装
置の特性である。ともに低い電圧では変位量δは単調に
増加するが、60V程度になると、従来の装置では電歪
振動子を構成する電歪板の分極が破壊し変位量δは急激
に減少する。分極の劣化は分極破壊電圧の1/2程度か
ら始まるためとの電歪振動子では電歪板に逆分極方向に
印加できる定格電圧αは30V程度である。従って従来
装置における変位量は1 i1m程度である。しかし、
本発明では、逆分極方向には定格の電圧αを、順分イ派
方向には絶縁破壊が起きない範囲で高電圧を印加できる
ため100V以上の電源電圧を用いること・も可能であ
る。実験では60Vで約2闘、100Vで約3rnrn
の変位が得られ、≠jつ劣什もなかった。60■は、後
述のCMOSスイッチで切替え可能ゆえ、現実的に使用
が容易な電圧である。このように、従来の装置に比べ2
倍以上の変位が得られることを確認した。
また、電歪振動子は、高温、多湿中で高電圧が加わると
近接した電極エツジ部で放電することがある。これを防
止するため電極エツジ部又は全面に絶縁性樹脂をコーテ
ィングしてもよい。
近接した電極エツジ部で放電することがある。これを防
止するため電極エツジ部又は全面に絶縁性樹脂をコーテ
ィングしてもよい。
第4図は本発明の他の実施例を示す概略構成図であυ、
分極対向構造の電歪振動子に本発明を適用した実施例で
ある。図において、第1図および第2図と同一もしくは
相当する部分には同一の符号を付しである。また、Zn
2 、 Zn4は定電圧ダイオードである。
分極対向構造の電歪振動子に本発明を適用した実施例で
ある。図において、第1図および第2図と同一もしくは
相当する部分には同一の符号を付しである。また、Zn
2 、 Zn4は定電圧ダイオードである。
極性切替スイッチ70の端子T1と72、端子73と7
4が接続された場合、充電電流は、接続点81→R2→
端子71→端子72電柚3→端子γ3 のように流れ電極3,4.5は帯電する。電源Eの電圧
3vは直列に接続された定電圧ダイオードZD4によっ
て分圧されるため、電歪板1に加わる電圧は、分極と同
方向に3v−vZD4.電歪板2に加わる電圧は分極と
逆方向にVZD4である。電歪板1は縮み、電歪板2は
伸びるため電歪振動子6゜は上に変位する。
4が接続された場合、充電電流は、接続点81→R2→
端子71→端子72電柚3→端子γ3 のように流れ電極3,4.5は帯電する。電源Eの電圧
3vは直列に接続された定電圧ダイオードZD4によっ
て分圧されるため、電歪板1に加わる電圧は、分極と同
方向に3v−vZD4.電歪板2に加わる電圧は分極と
逆方向にVZD4である。電歪板1は縮み、電歪板2は
伸びるため電歪振動子6゜は上に変位する。
具体例として、3v=90V、Vzn=30Vとすると
電歪板1には60■、電歪板2には30Vが印加される
ため電歪振動子60は第1図(c)の場合に比べ約1.
5倍変位する。極性切替スイッチ7oを切替えると電荷
は、 電極3→端子72→端子73→ZD5 (順方向)→端
子γ1→端子74→電極5 の経路で速やかに放電され、続いて、 接続点81→R2→端子γ1→端子74→電極子72→
端子73 の経路で充電電流が流れ帯電するため電歪振動子60は
下に変位する。
電歪板1には60■、電歪板2には30Vが印加される
ため電歪振動子60は第1図(c)の場合に比べ約1.
5倍変位する。極性切替スイッチ7oを切替えると電荷
は、 電極3→端子72→端子73→ZD5 (順方向)→端
子γ1→端子74→電極5 の経路で速やかに放電され、続いて、 接続点81→R2→端子γ1→端子74→電極子72→
端子73 の経路で充電電流が流れ帯電するため電歪振動子60は
下に変位する。
以上2つの実施例では電歪振動子の片端を支持し、他端
を変位させる場合を示したが、両端を支持し、中央部を
変位させる、中央部を支持し、両端を変位させてもよい
のは言うまでもない。
を変位させる場合を示したが、両端を支持し、中央部を
変位させる、中央部を支持し、両端を変位させてもよい
のは言うまでもない。
また、第5図の部分構成図に示すように尚初がら電歪振
動子を湾曲させておくとともかまわない。
動子を湾曲させておくとともかまわない。
第5図(a)は電歪板1,2をあらかじめ湾曲させて焼
結した電歪振動子90を示しておシ、先端はHiだけ湾
曲している。このような振動子に本発明を適用し、通常
電圧を印加すると先端は上に変位するため電歪振動子り
は直ぐに伸びる。この様子を第5図(b)に示す。
結した電歪振動子90を示しておシ、先端はHiだけ湾
曲している。このような振動子に本発明を適用し、通常
電圧を印加すると先端は上に変位するため電歪振動子り
は直ぐに伸びる。この様子を第5図(b)に示す。
次に反通常電圧に切替えると先端は大きく下にDeだけ
変位する。この様子を第5図(c)に示す。
変位する。この様子を第5図(c)に示す。
De:2H1である。この装部は後述する貨幣選別装置
の軌道に適用し、貨幣の転勤を処理する場合などに適し
ている。すなわち、通常第5図(b)の状態にし貨幣の
転勤を支持し、選別、収納などの必要に応じて第5図(
、)の状態に動作し、貨幣を軌道から脱落させて処理す
ることができる。
の軌道に適用し、貨幣の転勤を処理する場合などに適し
ている。すなわち、通常第5図(b)の状態にし貨幣の
転勤を支持し、選別、収納などの必要に応じて第5図(
、)の状態に動作し、貨幣を軌道から脱落させて処理す
ることができる。
また、前記2つの実施例(第2図及び第4図)において
、TJk回路と切替スイッチの間に帯電電荷を放電する
ための時定数の小さな放電回路を設けているが、これに
よって電歪振動装置の動作を速くできるだけでなく、電
源から帯電電荷を打ち消すため電荷を供給する必要がな
く々るため消費電力を少なくすることができる。なお、
定電圧ダイオードZD5は順方向特性のみ用いているた
め定電圧ダイオードでなく、ダイオードでもよい。ただ
し、電源Eの電圧をわずかに越えた電圧で動作する逆特
性をもつ定電圧ダイオードを用いると、電歪振動装置に
高電圧が発生した場合、このサージ電圧を吸収すること
ができる利点がある。また、逆サージ電圧を防止する他
の方法として、第6図のように駆動端子に双方向電圧制
限素子VRを挿入してもよい。また、電源回路へのサー
ジの侵入を防止する他の方法として、別のダイオードを
接続点81とR2との間に挿入してもよい。この場合、
ダイオードのアノードを接続点81に接続し、カソード
をR2に接続する。
、TJk回路と切替スイッチの間に帯電電荷を放電する
ための時定数の小さな放電回路を設けているが、これに
よって電歪振動装置の動作を速くできるだけでなく、電
源から帯電電荷を打ち消すため電荷を供給する必要がな
く々るため消費電力を少なくすることができる。なお、
定電圧ダイオードZD5は順方向特性のみ用いているた
め定電圧ダイオードでなく、ダイオードでもよい。ただ
し、電源Eの電圧をわずかに越えた電圧で動作する逆特
性をもつ定電圧ダイオードを用いると、電歪振動装置に
高電圧が発生した場合、このサージ電圧を吸収すること
ができる利点がある。また、逆サージ電圧を防止する他
の方法として、第6図のように駆動端子に双方向電圧制
限素子VRを挿入してもよい。また、電源回路へのサー
ジの侵入を防止する他の方法として、別のダイオードを
接続点81とR2との間に挿入してもよい。この場合、
ダイオードのアノードを接続点81に接続し、カソード
をR2に接続する。
また、zDlの動作電圧VZD Iと、Zn2の動作電
圧VZD2とを変えてもよい。この場合、各電歪板に加
わる電圧を極性に応じて制御することができるため、変
位の方向によって変位量を変えることができる。
圧VZD2とを変えてもよい。この場合、各電歪板に加
わる電圧を極性に応じて制御することができるため、変
位の方向によって変位量を変えることができる。
また、この放電回路は、ZDl 、 Zn2を用いない
従来の電歪振動装置第1図(a)(b)(c)などにも
適用できる。そこで、第1図(a)に示した電歪揚動装
置を第2図の端子72と74に直接接続した回路につい
て、この放電回路の効果を実験例を用いて説明する。な
お回路の特性の比較のだめ、ここでは第1図(a)の電
源Eと第2図の電源Eとは同じ電圧とする。
従来の電歪振動装置第1図(a)(b)(c)などにも
適用できる。そこで、第1図(a)に示した電歪揚動装
置を第2図の端子72と74に直接接続した回路につい
て、この放電回路の効果を実験例を用いて説明する。な
お回路の特性の比較のだめ、ここでは第1図(a)の電
源Eと第2図の電源Eとは同じ電圧とする。
第7図(、)は、第2図において極性切替スイッチ70
を切替えて電歪振動子りの先端を上下に変位させたとき
端子72.74に加わる電圧を測定した結果であシ、第
7図(b)は第1図(a)の回路の同様な結果である。
を切替えて電歪振動子りの先端を上下に変位させたとき
端子72.74に加わる電圧を測定した結果であシ、第
7図(b)は第1図(a)の回路の同様な結果である。
両者を比較すると、この放電回路を用いた場合(第7図
(a))は、スイッチ切替時に1L荷が速やかに放電さ
れ、続いて充電されるため電圧の立上シが速く、従って
、電歪振動装置は速く動作することがわかる。
(a))は、スイッチ切替時に1L荷が速やかに放電さ
れ、続いて充電されるため電圧の立上シが速く、従って
、電歪振動装置は速く動作することがわかる。
また、消費電力を比較すると、第1図(a)の回路では
電歪振動装置を充電するため、装置の静電容量なCとす
ると、1周期当り20EZのエネルギー、および、抵抗
R2に流れる電流による電力が1周の放電回路では、1
周期当シの消費電力はCE2+る損失の比は第7図(、
)(b)のP2に対応する。このようにこの放電回路の
適用によって、消費電力は約半分に低減される。
電歪振動装置を充電するため、装置の静電容量なCとす
ると、1周期当り20EZのエネルギー、および、抵抗
R2に流れる電流による電力が1周の放電回路では、1
周期当シの消費電力はCE2+る損失の比は第7図(、
)(b)のP2に対応する。このようにこの放電回路の
適用によって、消費電力は約半分に低減される。
次に、実施例(第2図及び第4図)における極性切替ス
イッチ70の具体例を第8図の回路図を用いて説明する
。
イッチ70の具体例を第8図の回路図を用いて説明する
。
第8図(、)において、直流電源E、電諒スイッチsw
−o、ni及びC1から成る平滑回路によって電源回路
110が構成されている。R2,R3は抵抗である。極
性切替スイッチ70はブリッジ形切替スイッチで信号入
力端子71.73は14.源回路110に接続され、信
号出力端子72.74には亀歪振動装M50が接続され
ている。VRは第2図で述べたサージ吸収素子でサージ
エネルギーが大きくない場合省略してもよい。
−o、ni及びC1から成る平滑回路によって電源回路
110が構成されている。R2,R3は抵抗である。極
性切替スイッチ70はブリッジ形切替スイッチで信号入
力端子71.73は14.源回路110に接続され、信
号出力端子72.74には亀歪振動装M50が接続され
ている。VRは第2図で述べたサージ吸収素子でサージ
エネルギーが大きくない場合省略してもよい。
極性切替スイッチ70の内部は、FETスイッチ回路1
21〜124及びこれらスイッチ回路の制御回路125
〜128から成る。ここに、FETスイッチ回路とはJ
−FET 、 MOSFET 、およびこれらの組合
せスイッチ回路をさすものとする。これらの素子は0N
10FFが電圧だけで制御されるため低電力であシ、電
歪振動装置の駆動回路に適している。勃にN形MO8F
ETスイッチとP形MO8FETスイッチとを相補形に
接続したアナログスイッチ(以下C−λ10Sスイッチ
と呼ぶ)はオン抵抗が低く、より低電力であるため本駆
動回路に適している。
21〜124及びこれらスイッチ回路の制御回路125
〜128から成る。ここに、FETスイッチ回路とはJ
−FET 、 MOSFET 、およびこれらの組合
せスイッチ回路をさすものとする。これらの素子は0N
10FFが電圧だけで制御されるため低電力であシ、電
歪振動装置の駆動回路に適している。勃にN形MO8F
ETスイッチとP形MO8FETスイッチとを相補形に
接続したアナログスイッチ(以下C−λ10Sスイッチ
と呼ぶ)はオン抵抗が低く、より低電力であるため本駆
動回路に適している。
制御回路125〜128は、2〜4V8度にスレッショ
ールドを持つ論理入力回路を具備し、その論エ゛)」入
力に応じて、スイッチの電源’4FfV+、v−を11
+1撞iji L、FETスイッチ回路121〜124
のゲート回路にその制御電圧を印加して、FETスイッ
チ回路121〜124をオン又はオフ沁ぜる。FETス
イッチ回路121〜124としてC−MOSスイッチを
用い、制御回路125〜128にもC−MO8回路を糾
合せたモノリシックICが従来あるが、電源電圧が0〜
+15V程度の場合か多く、従って電歪振動装置のFj
へ動回路として考えられた例はない。
ールドを持つ論理入力回路を具備し、その論エ゛)」入
力に応じて、スイッチの電源’4FfV+、v−を11
+1撞iji L、FETスイッチ回路121〜124
のゲート回路にその制御電圧を印加して、FETスイッ
チ回路121〜124をオン又はオフ沁ぜる。FETス
イッチ回路121〜124としてC−MOSスイッチを
用い、制御回路125〜128にもC−MO8回路を糾
合せたモノリシックICが従来あるが、電源電圧が0〜
+15V程度の場合か多く、従って電歪振動装置のFj
へ動回路として考えられた例はない。
しかし、間近高耐圧CMOSモノリシックICスイッチ
の技術が進んでおシ、電源電圧が±20〜±30Vで使
用可能なものが考えられており、電歪振がb装置の駆動
回路として有望である。本例では11倉ケ電圧が±IO
V以上(v+ −v−−20v以上)、スイッチ印加電
圧±10V以上、論理入力制御電圧が+5V(TTLレ
ベル)程度のスイッチ回路を主たる対象とする。
の技術が進んでおシ、電源電圧が±20〜±30Vで使
用可能なものが考えられており、電歪振がb装置の駆動
回路として有望である。本例では11倉ケ電圧が±IO
V以上(v+ −v−−20v以上)、スイッチ印加電
圧±10V以上、論理入力制御電圧が+5V(TTLレ
ベル)程度のスイッチ回路を主たる対象とする。
本例の特徴は、このようなFETスイッチ回路121〜
124をブリッジ形に接続し、平行に配置されたスイッ
チ回路121 、122の制御回路125゜126の論
理入力端子G^、GBを共通にし、一方斜に配置された
スイッチ回路123 、124の制御回路127 、1
28の論理入力端子Gc、GDを共通にし、いずれか一
方の共通端子に没論理回路(インバータ)130の出力
を接続し、インバータ130の入力を他方の共通端子に
接続して、ブリッジ形スイッチ制御論理端子SCを設け
、この端子に→−5V程度の論理制御電圧Ecを印加す
るか、接地するかによって、スイッチ回路121 、1
22をオンさせるとともにスイッチ回路123 、12
4をオフさせるか、その関係を逆にするかを制御し、電
歪振動装置に加えられる直流電圧の極性を切替えること
にある。
124をブリッジ形に接続し、平行に配置されたスイッ
チ回路121 、122の制御回路125゜126の論
理入力端子G^、GBを共通にし、一方斜に配置された
スイッチ回路123 、124の制御回路127 、1
28の論理入力端子Gc、GDを共通にし、いずれか一
方の共通端子に没論理回路(インバータ)130の出力
を接続し、インバータ130の入力を他方の共通端子に
接続して、ブリッジ形スイッチ制御論理端子SCを設け
、この端子に→−5V程度の論理制御電圧Ecを印加す
るか、接地するかによって、スイッチ回路121 、1
22をオンさせるとともにスイッチ回路123 、12
4をオフさせるか、その関係を逆にするかを制御し、電
歪振動装置に加えられる直流電圧の極性を切替えること
にある。
FETスイッチは、一般に、ゲートトリガ電圧を印加し
たとき動作する時間(ターンオン時間)の方が、ゲート
に非ゲートトリガ電圧を印加したとき不動作になる時間
(ターンオフ時間)よυ短かい。また、TETスイッチ
回路121〜124と制御回路125〜128とをモノ
リシックIC化した極性切替スイッチ70では、制御回
路125〜128の回路の一部として、入力端子GA〜
GDに不動作(OFF )のための論理入力が入ったと
き、この信号を一定時間遅延した後、オフ制御すること
によって、ターンオフ時間をターンオン時間よシ明確に
長くするものが考えられる。このスイッチをMake−
Befo−re−Break (M、 B、B )スイ
ッチと呼ぶことにする。
たとき動作する時間(ターンオン時間)の方が、ゲート
に非ゲートトリガ電圧を印加したとき不動作になる時間
(ターンオフ時間)よυ短かい。また、TETスイッチ
回路121〜124と制御回路125〜128とをモノ
リシックIC化した極性切替スイッチ70では、制御回
路125〜128の回路の一部として、入力端子GA〜
GDに不動作(OFF )のための論理入力が入ったと
き、この信号を一定時間遅延した後、オフ制御すること
によって、ターンオフ時間をターンオン時間よシ明確に
長くするものが考えられる。このスイッチをMake−
Befo−re−Break (M、 B、B )スイ
ッチと呼ぶことにする。
一方、入力端子GA〜GDに動作(ON)のための論理
入力が入ったとき、この信号を一定時間遅延してスイッ
チのターンオン時間をターンオフ時間よシも遅らせるよ
うにしたスイッチICも実現されている。このようなス
イッチをBreak−Before−Make (B、
B、M)スイッチと呼ぶことにする。電源電圧が±IO
V以上の高耐圧CMOSプロセスで作られたスイッチI
Cにはこのタイプが多い。
入力が入ったとき、この信号を一定時間遅延してスイッ
チのターンオン時間をターンオフ時間よシも遅らせるよ
うにしたスイッチICも実現されている。このようなス
イッチをBreak−Before−Make (B、
B、M)スイッチと呼ぶことにする。電源電圧が±IO
V以上の高耐圧CMOSプロセスで作られたスイッチI
Cにはこのタイプが多い。
本例では、両方のタイプが使用できるが、駆動回路構成
が異なるため、まずM、B、Bスイッチを用いた場合の
回路構成と動作について説明する。
が異なるため、まずM、B、Bスイッチを用いた場合の
回路構成と動作について説明する。
第8図(a)において、FETスイッチ回路121,1
22がオン、 FETスイッチ回路123 、124が
オフの状態が、論理端子SCの論理の反転に伴って、反
転する場合について述べる。このとき、スイッチ回路1
23 、124はスイッチ回路121 、122がオフ
する前にオンするため、瞬間的に4つのスイッチ回路全
てがオンになる状態が存在する。このため、電歪振動装
置の帯電電荷は一点鎖線のように、端子72→スイッチ
回路121→スイッチ回路123→端子74 又は、 端子72→スイッチ回路124→スイッチ回路122→
端子74 の経路で速やかに放電され、続いて、スイッチ回路12
1 、122が完全にオフすると充電電流が端子71→
スイッチ回路123→QMH,子74→端子72→スイ
ッチ回路124→端子73 の経路で流れ、電歪振動装置は前と逆の状態に帯電する
。
22がオン、 FETスイッチ回路123 、124が
オフの状態が、論理端子SCの論理の反転に伴って、反
転する場合について述べる。このとき、スイッチ回路1
23 、124はスイッチ回路121 、122がオフ
する前にオンするため、瞬間的に4つのスイッチ回路全
てがオンになる状態が存在する。このため、電歪振動装
置の帯電電荷は一点鎖線のように、端子72→スイッチ
回路121→スイッチ回路123→端子74 又は、 端子72→スイッチ回路124→スイッチ回路122→
端子74 の経路で速やかに放電され、続いて、スイッチ回路12
1 、122が完全にオフすると充電電流が端子71→
スイッチ回路123→QMH,子74→端子72→スイ
ッチ回路124→端子73 の経路で流れ、電歪振動装置は前と逆の状態に帯電する
。
このように、M、B、Bスイッチを用いてブリッジ回路
を構成すると、切替時に放電回路の機能を果すため、こ
の機能が十分な場合、破綜で示す放電回路ZD5は省略
できる。M、B、Bスイッチを用いZn2を省略した駆
動回路の特性を第9図に示す。
を構成すると、切替時に放電回路の機能を果すため、こ
の機能が十分な場合、破綜で示す放電回路ZD5は省略
できる。M、B、Bスイッチを用いZn2を省略した駆
動回路の特性を第9図に示す。
この回路が上記原理通シ動作していることがわかる。な
お、この回路では、4つのスイッチが瞬間的にオン状態
になる際、電源からも の経路で電流が流れることになるため、この電流を図の
ようにR2、R3によって抑制する必要がある。この場
合、抵抗値を大きくしすぎると、充電の時定数が大きく
なシ、動作が遅れるため、抵抗は数にΩがよい。
お、この回路では、4つのスイッチが瞬間的にオン状態
になる際、電源からも の経路で電流が流れることになるため、この電流を図の
ようにR2、R3によって抑制する必要がある。この場
合、抵抗値を大きくしすぎると、充電の時定数が大きく
なシ、動作が遅れるため、抵抗は数にΩがよい。
次に、B、B、Mスイッチを用いてブリッジ回路を構成
した場合について説明する。この場合、スイッチ回路1
21 、122とスイッチ回路123 、124が同時
にオンとなることはない。このため、一点鎖線のような
放電電流は流れない。従って、低電力化のためZD5を
挿入した方がよい。また、同様に電源かもの放電電流も
流れないため、接続点82を]外続点81に変え、抵抗
R2、R3の抵抗値を下げてもよい。
した場合について説明する。この場合、スイッチ回路1
21 、122とスイッチ回路123 、124が同時
にオンとなることはない。このため、一点鎖線のような
放電電流は流れない。従って、低電力化のためZD5を
挿入した方がよい。また、同様に電源かもの放電電流も
流れないため、接続点82を]外続点81に変え、抵抗
R2、R3の抵抗値を下げてもよい。
M、B、B 、 B、B、Mスイッチのいずれを用いた
場合も、切替スイッチ70と電歪振動装置瀘との間に、
R2、R3と比較して小さな抵抗R5を挿入し、放電の
際、過渡な電流がスイッチに流れないようにしてもよい
。また、R2,R3,R5は不平衡に入っているが平衡
に入れてもよい。
場合も、切替スイッチ70と電歪振動装置瀘との間に、
R2、R3と比較して小さな抵抗R5を挿入し、放電の
際、過渡な電流がスイッチに流れないようにしてもよい
。また、R2,R3,R5は不平衡に入っているが平衡
に入れてもよい。
本駆動回路の使用方法として、極性切換スイッチ70を
通常一定のスイッチ方向に設定しておき、必要に応じて
、論理入力を1周期変化させることもできる。この方法
をとると、電歪振動装置は通常一定方向に変位しておシ
、動作の際逆方向に変位し、再び元にもどるため動作変
位量を大きくすることができる。
通常一定のスイッチ方向に設定しておき、必要に応じて
、論理入力を1周期変化させることもできる。この方法
をとると、電歪振動装置は通常一定方向に変位しておシ
、動作の際逆方向に変位し、再び元にもどるため動作変
位量を大きくすることができる。
本例のように、接地に対して片極性だけしか用いない場
合、電歪振動装置に印加する電圧を上げる目的で、電源
電圧を高くすると、FETスイッチ回路121〜124
には高い削正が要求される。これを解決するため、第8
図(b)に示すように両極性の電源を用いる方法が考え
られる。直流電源回路は接地に対して、−1−v 、
−v’の電圧を発生する。スイッチの電源電圧を±30
Vとし、これに合わせて+v=30V、 −v−−30
Vとすると電歪振動装置には60Vの電圧を極性を切替
えて印加することができる。なお、スイッチの電源回路
にレベルシフト回路がついている場合、駆動電源回路1
10の接地GNDは省略してよい。第8図(a)の例で
も同様である。第10図は駆動電源回路110の他の実
施例である。
合、電歪振動装置に印加する電圧を上げる目的で、電源
電圧を高くすると、FETスイッチ回路121〜124
には高い削正が要求される。これを解決するため、第8
図(b)に示すように両極性の電源を用いる方法が考え
られる。直流電源回路は接地に対して、−1−v 、
−v’の電圧を発生する。スイッチの電源電圧を±30
Vとし、これに合わせて+v=30V、 −v−−30
Vとすると電歪振動装置には60Vの電圧を極性を切替
えて印加することができる。なお、スイッチの電源回路
にレベルシフト回路がついている場合、駆動電源回路1
10の接地GNDは省略してよい。第8図(a)の例で
も同様である。第10図は駆動電源回路110の他の実
施例である。
次に、FETスイッチ回路121〜124及び制御回路
125〜128の具体的構成例についてFETスイッチ
回路121及び制御回路125を抜き出して説明する。
125〜128の具体的構成例についてFETスイッチ
回路121及び制御回路125を抜き出して説明する。
第8図の具体例では、FETスイッチ回路121及び制
御回路125は、P−MOS 、 N−MOSスイッチ
などを組み合せてディスクリートに設計してもよいが、
従来モノリシックIC化されたものがある。第11図(
a)はその代表例で、シリコニクス社ZJ CMOSア
ナログスイッチDG201の等価回路である。このスイ
ッチは、高耐圧C−MOSプロセスで作られているため
■→′は最大22V、V−は最大−22Vまで印加可能
である。従って、ブリッジに接続した場合44Vの切替
が可能である。
御回路125は、P−MOS 、 N−MOSスイッチ
などを組み合せてディスクリートに設計してもよいが、
従来モノリシックIC化されたものがある。第11図(
a)はその代表例で、シリコニクス社ZJ CMOSア
ナログスイッチDG201の等価回路である。このスイ
ッチは、高耐圧C−MOSプロセスで作られているため
■→′は最大22V、V−は最大−22Vまで印加可能
である。従って、ブリッジに接続した場合44Vの切替
が可能である。
同図において、P−MOSはPチャネルエンハンスメン
ト形MO8FET 、 N−MOSはNチャネルエンハ
ンスメント形MO8FETで相補形に接続されFETス
イッチ回路121を構成している。lN10UT、OU
T/INはそれぞれスイッチ入力、出力端子であるが極
性は特にない。COMPは比較器、INVは論理反転回
路(インバータ)、GAは論理入力端子である。動作を
説明する。入力端子G’Aに論理入力(Oor5V程度
)が印加されると、この電圧は電源電圧■+を抵抗で分
圧した論理基準重圧(スレッショールドレベル)と比較
器COMPで比較される。
ト形MO8FET 、 N−MOSはNチャネルエンハ
ンスメント形MO8FETで相補形に接続されFETス
イッチ回路121を構成している。lN10UT、OU
T/INはそれぞれスイッチ入力、出力端子であるが極
性は特にない。COMPは比較器、INVは論理反転回
路(インバータ)、GAは論理入力端子である。動作を
説明する。入力端子G’Aに論理入力(Oor5V程度
)が印加されると、この電圧は電源電圧■+を抵抗で分
圧した論理基準重圧(スレッショールドレベル)と比較
器COMPで比較される。
比較の結果、スレッショールドレベルを越えているか否
かで比較器COMPの出力端子にはV十又は■−の電圧
が出力される。この電圧はP −MOSFETのゲート
に加えられる一方、論理反転回路INVで論理が反転さ
れ、N −MOS FETのゲートに加えられる。この
結果、P −MOSFET 、 N−MOSFETの双
方は同時にオン又はオフされ、スイッチングが行なわれ
る。第11図(b)は、スレッショールドレベルを定電
圧化した構成例で第11図(a)の破繍部180と置き
換えることもできる。
かで比較器COMPの出力端子にはV十又は■−の電圧
が出力される。この電圧はP −MOSFETのゲート
に加えられる一方、論理反転回路INVで論理が反転さ
れ、N −MOS FETのゲートに加えられる。この
結果、P −MOSFET 、 N−MOSFETの双
方は同時にオン又はオフされ、スイッチングが行なわれ
る。第11図(b)は、スレッショールドレベルを定電
圧化した構成例で第11図(a)の破繍部180と置き
換えることもできる。
第11図(c)は電源電圧V+、V−が+22Vまで使
用することができる他のCMOSスイッチの等価回路例
である。動作は第11図(a)とほぼ同様ゆえ省略する
。
用することができる他のCMOSスイッチの等価回路例
である。動作は第11図(a)とほぼ同様ゆえ省略する
。
力お第11図(a)(c)とも太実線が電流経路である
。
。
また、C−MOSスイッチはプロセスの一層の高耐圧化
によって電源電圧±30V程度まで使用できるものが得
られようとしている。
によって電源電圧±30V程度まで使用できるものが得
られようとしている。
この実施例の切替スイッチによれば、FETスイッチ回
路をブリッジ形に接続し、平行スイッチと斜スイッチの
いずれかを動作するように制御する回路を用いるため、
切替動作においても、保持状態においても極めて低電力
である。このため、電歪振動装置に、通常、一定方向の
電源電圧を印加しておき、必要に応じて極性を切替えて
動作させても消費電力はほとんど増加しない。実験の結
果保持状態のときスイッチ、電歪振動装置に流れる電流
は合計数nAであった。従って、電歪振動装置をjII
J當一方に変位させておき、必要に応じて他方に変位さ
せる駆動方法が実現できる利点がある。
路をブリッジ形に接続し、平行スイッチと斜スイッチの
いずれかを動作するように制御する回路を用いるため、
切替動作においても、保持状態においても極めて低電力
である。このため、電歪振動装置に、通常、一定方向の
電源電圧を印加しておき、必要に応じて極性を切替えて
動作させても消費電力はほとんど増加しない。実験の結
果保持状態のときスイッチ、電歪振動装置に流れる電流
は合計数nAであった。従って、電歪振動装置をjII
J當一方に変位させておき、必要に応じて他方に変位さ
せる駆動方法が実現できる利点がある。
また、M、B、Bスイッチを用いた場合には切替スイッ
チ自体に前記放電回路の機能を兼ねることもできる利点
がある。
チ自体に前記放電回路の機能を兼ねることもできる利点
がある。
次に、本発明に用いる駆動回路の他の実施例について第
12図の回路図を用いて説明する。
12図の回路図を用いて説明する。
本駆動回路では、電歪振動装置を駆動するだめの直流電
源電圧Eは前述のように20V以上の場合が多く、スイ
ッチの論理制御電圧(Ec々5V)よシかなシ高い。こ
のため、論理制御には別の電源が必要になるが、双方の
電源が互いに独立でなければ、スイッチの接地レベルを
任意に設定することができなくなシ、その結果、スイッ
チを耐圧いっばいに使用することができなくなる。例え
ば、曲流電源電圧Eが44Vの場合、この電源が論理回
路から独立であれば、+22vを論理回路の接地レベル
に合わせる仁とによって、−1−22V、−22Vの電
源として使用することができる。このため電源電圧が+
22VのスイッチICを耐圧いっばいに使用することが
できる。しかし、同じ44Vの電源でも、接地レベルが
論理回路の接地と同じ場合、スイッチには44Vの耐圧
が侠求されることになるが、+22Vのスイッチにはこ
の電圧は対応できないため、結局、直流電源電圧Eを+
22Vに下げて使用せざるを得ない。これを解決するた
め、本駆動回路ではトランスを介して直流電源電圧と論
理制御電圧とを分離し、できるだけ大きな直流電源電圧
の切替えが行いうるようにしたものである。
源電圧Eは前述のように20V以上の場合が多く、スイ
ッチの論理制御電圧(Ec々5V)よシかなシ高い。こ
のため、論理制御には別の電源が必要になるが、双方の
電源が互いに独立でなければ、スイッチの接地レベルを
任意に設定することができなくなシ、その結果、スイッ
チを耐圧いっばいに使用することができなくなる。例え
ば、曲流電源電圧Eが44Vの場合、この電源が論理回
路から独立であれば、+22vを論理回路の接地レベル
に合わせる仁とによって、−1−22V、−22Vの電
源として使用することができる。このため電源電圧が+
22VのスイッチICを耐圧いっばいに使用することが
できる。しかし、同じ44Vの電源でも、接地レベルが
論理回路の接地と同じ場合、スイッチには44Vの耐圧
が侠求されることになるが、+22Vのスイッチにはこ
の電圧は対応できないため、結局、直流電源電圧Eを+
22Vに下げて使用せざるを得ない。これを解決するた
め、本駆動回路ではトランスを介して直流電源電圧と論
理制御電圧とを分離し、できるだけ大きな直流電源電圧
の切替えが行いうるようにしたものである。
同図において、EGは5v電源、TOは、高耐圧プロセ
スを用いない通常のB、 B、MタイプCMOSスイッ
チをブリッジ形に接続した切替スイッチ回路、Trは昇
圧トランス、DBはダイオードブリッジ、R1、R1’
、CI 、CI’は平滑回路である。動作を説明する。
スを用いない通常のB、 B、MタイプCMOSスイッ
チをブリッジ形に接続した切替スイッチ回路、Trは昇
圧トランス、DBはダイオードブリッジ、R1、R1’
、CI 、CI’は平滑回路である。動作を説明する。
切替スイッチ回路TOの平行スイッチ121 、122
と斜スイッチ123 、124とを5V発振器OSCに
よって、IOK〜100KHzの高速で交互に動作し、
電源EGの極性を切替えトランスの1次側に印加する。
と斜スイッチ123 、124とを5V発振器OSCに
よって、IOK〜100KHzの高速で交互に動作し、
電源EGの極性を切替えトランスの1次側に印加する。
このときの印加電圧は±5vとなる。トランスの巻線比
を1:44とすると出力端子には+22Vの交流電圧が
現われるが、これをダイオードブリッジDBで整流し、
平滑すると端子85.86には44Vの直流電圧が現わ
れる。この電圧は接地レベルから独立ゆえ、C1と(1
’の中点を接地することによって、+22V、−22V
の直流電圧が得られる。また、2次コイルの中点を接地
しても同様である。このようにして、+22Vの電源電
圧まで許容できるスイッチを耐圧いっばいに使用するこ
とができる。
を1:44とすると出力端子には+22Vの交流電圧が
現われるが、これをダイオードブリッジDBで整流し、
平滑すると端子85.86には44Vの直流電圧が現わ
れる。この電圧は接地レベルから独立ゆえ、C1と(1
’の中点を接地することによって、+22V、−22V
の直流電圧が得られる。また、2次コイルの中点を接地
しても同様である。このようにして、+22Vの電源電
圧まで許容できるスイッチを耐圧いっばいに使用するこ
とができる。
なお、スイッチの中にレベルシフト回路がある場合には
CI、CI’の中点、2次コイルの中点は接地しなくて
もよい。
CI、CI’の中点、2次コイルの中点は接地しなくて
もよい。
また、プロセッサによって、本駆動回路を制御する場合
、電源EGはプロセッサの電源と共通にし、発振器O8
Cはプロセッサのクロックから分乗して作ってもよい。
、電源EGはプロセッサの電源と共通にし、発振器O8
Cはプロセッサのクロックから分乗して作ってもよい。
また、端子85.86に電圧監視回路を並列に接続し、
電圧が一層レベル以下に下った゛ときにのみ発振器O8
Cを動作することによって一層の低電力化を図ってもよ
い。
電圧が一層レベル以下に下った゛ときにのみ発振器O8
Cを動作することによって一層の低電力化を図ってもよ
い。
次に、切替スイッチと電歪振動装置との間に定電圧ダイ
オードを挿入することによって、電歪振動装置の上下動
作変位を最適化し一層の低電力化を実現しようとする実
施例を第13図の回路図を用いて説明する。
オードを挿入することによって、電歪振動装置の上下動
作変位を最適化し一層の低電力化を実現しようとする実
施例を第13図の回路図を用いて説明する。
Zn2は切替スイッチ70と図示していない電歪振動装
置との間に直列に接続された定電圧ダイオードである。
置との間に直列に接続された定電圧ダイオードである。
上述してきた実施例では電歪振動装置を両方向に変位さ
せることを目的にしているが、用途によっては両方とも
同じ変位である必要はない。このような場合、変位が少
なくてよい方向には、印加電圧を小さくした方が無駄な
電力を省くことになシ望ましい。この回路はそのための
回路である。動作を説明すると、端子71と72、端子
γ3と14がそれぞれ接続されている場合には電歪振動
装置に電源Eの電圧(2v)がそのまま印加され、一方
、端子71と74、端子T3と72が接続されている場
合には2V VZD6が印加される。
せることを目的にしているが、用途によっては両方とも
同じ変位である必要はない。このような場合、変位が少
なくてよい方向には、印加電圧を小さくした方が無駄な
電力を省くことになシ望ましい。この回路はそのための
回路である。動作を説明すると、端子71と72、端子
γ3と14がそれぞれ接続されている場合には電歪振動
装置に電源Eの電圧(2v)がそのまま印加され、一方
、端子71と74、端子T3と72が接続されている場
合には2V VZD6が印加される。
次に本発明の応用例についていくつか説明する。
第14図は本発明を貨幣処理動作に適用した応用例を示
す概略構成図である。同図において、10は貨幣、11
は貨幣軌道、12は電歪振動子55の先端に取シ付けら
れた貨幣収納板、13は電歪振動子54の先端に取シ付
けられた後続貨幣転勤防止ストッパ、14は貨幣返却扉
、15は電歪振動子56の先端に取シ付けられた返却扉
開放制止突起である。第14図(b)は第14図(a)
における1点鎖線100での断面図、第14図(c)は
1点鎖線102での断面図、第14図(d)は返却口1
1の立体構造である。貨幣軌道は垂直方向(矢印V)に
対してわずかに傾いておシ、貨幣は図のように片方の軌
道面に沿って転動するものとする。SWO投入と同時に
切替スイッチ70は黒矢印B側にスイッチされ、電歪振
動子54,55.56の先端はそれぞれ黒矢印F、G、
にの方向に変位するものとする。以下、貨幣処理動作に
ついて説明する。
す概略構成図である。同図において、10は貨幣、11
は貨幣軌道、12は電歪振動子55の先端に取シ付けら
れた貨幣収納板、13は電歪振動子54の先端に取シ付
けられた後続貨幣転勤防止ストッパ、14は貨幣返却扉
、15は電歪振動子56の先端に取シ付けられた返却扉
開放制止突起である。第14図(b)は第14図(a)
における1点鎖線100での断面図、第14図(c)は
1点鎖線102での断面図、第14図(d)は返却口1
1の立体構造である。貨幣軌道は垂直方向(矢印V)に
対してわずかに傾いておシ、貨幣は図のように片方の軌
道面に沿って転動するものとする。SWO投入と同時に
切替スイッチ70は黒矢印B側にスイッチされ、電歪振
動子54,55.56の先端はそれぞれ黒矢印F、G、
にの方向に変位するものとする。以下、貨幣処理動作に
ついて説明する。
貨幣軌道11を転動してきた貨幣1oは貨幣返却扉14
によって制止され軌道内に蓄積される。
によって制止され軌道内に蓄積される。
図では3枚の貨幣が蓄積されている場合を示しである。
まず先頭貨幣の収納動作について説明する。
電歪振動子54.55から成るそれぞれの電歪振動装置
は切替スイッチ70aに並列に接続されており同時に駆
動される。切替スイッチ70aが白矢印A側に切替えら
れると電歪振動子54.55を有するそれぞれの電歪振
動装置に印加されている電圧の極性は逆転するため、先
端はそれぞれ白矢印E、H(1111に変位する。貨幣
収納板12は軌道を開くため先頭貨幣は軌道から脱落し
金庫に収納される。このときストッパ13は軌道につき
出て2番目以降の後続貨幣を制止する。ストッパ13で
制止された貨幣の様子を破線で示す。次に切替スイッチ
70aを再び黒矢印B側に切替えると、電歪振動子54
.55は復11」シ、貨幣収納板12が軌道を形成する
と同時に、ストッパ13がぬけ出るため2番目の貨幣は
転動し、先頭貨幣となる。このようにして、軌道の先頭
貨幣を1枚ずつ収納することができる。
は切替スイッチ70aに並列に接続されており同時に駆
動される。切替スイッチ70aが白矢印A側に切替えら
れると電歪振動子54.55を有するそれぞれの電歪振
動装置に印加されている電圧の極性は逆転するため、先
端はそれぞれ白矢印E、H(1111に変位する。貨幣
収納板12は軌道を開くため先頭貨幣は軌道から脱落し
金庫に収納される。このときストッパ13は軌道につき
出て2番目以降の後続貨幣を制止する。ストッパ13で
制止された貨幣の様子を破線で示す。次に切替スイッチ
70aを再び黒矢印B側に切替えると、電歪振動子54
.55は復11」シ、貨幣収納板12が軌道を形成する
と同時に、ストッパ13がぬけ出るため2番目の貨幣は
転動し、先頭貨幣となる。このようにして、軌道の先頭
貨幣を1枚ずつ収納することができる。
次に、返却動作について説明する。切替スイッチ70b
を黒矢印りから白矢印Cに切替えると電歪振動子56は
白矢印Jのように変位するため、突起15は返却扉14
の開放制止を解除する。これによって、貨幣は自重によ
って返却扉14を開き返却口から返却される。軌道内の
貨幣が全て返却されると、返却扉14は図には示してな
いバネ、又は重りによって復旧し、返却口を閉じる。こ
の後切替スイッチγObを黒矢印りに戻すと突起15は
返却扉14の開放を制止するように動くため、再び貨幣
の蓄積が可能になる。なお、この応用例では、端子8γ
、88には切替スイッチ70aの切替えによって+2v
又は−2vの電圧が印加されるが、端子83.84には
切替スイッチ70bを白矢印Cに切替えたとき+2vの
?l’i圧が、黒矢印りに切替えたとき−(2v ’V
ZD6)の電圧が印加される。
を黒矢印りから白矢印Cに切替えると電歪振動子56は
白矢印Jのように変位するため、突起15は返却扉14
の開放制止を解除する。これによって、貨幣は自重によ
って返却扉14を開き返却口から返却される。軌道内の
貨幣が全て返却されると、返却扉14は図には示してな
いバネ、又は重りによって復旧し、返却口を閉じる。こ
の後切替スイッチγObを黒矢印りに戻すと突起15は
返却扉14の開放を制止するように動くため、再び貨幣
の蓄積が可能になる。なお、この応用例では、端子8γ
、88には切替スイッチ70aの切替えによって+2v
又は−2vの電圧が印加されるが、端子83.84には
切替スイッチ70bを白矢印Cに切替えたとき+2vの
?l’i圧が、黒矢印りに切替えたとき−(2v ’V
ZD6)の電圧が印加される。
このように、電歪振動子56の黒矢印に方向の変位は、
白矢印Jに比べて小さい。
白矢印Jに比べて小さい。
次にこのようにする理由について述べる。収納機構では
、動作の際収納板12を貨幣の自重による摩擦力に逆っ
て白矢印H方向に動かさなけれはならない。また、復旧
の際には、ストッパ13を2番目以降の貨幣の押し付は
摩擦力に逆って黒矢印F方向に引き抜かなければならな
い。このように収納機構では、黒矢印F、G、白矢印E
、Hの両方向に所定の変位と力が必要とされるため、端
子87.88には正極、負極同程度の電圧を印加する。
、動作の際収納板12を貨幣の自重による摩擦力に逆っ
て白矢印H方向に動かさなけれはならない。また、復旧
の際には、ストッパ13を2番目以降の貨幣の押し付は
摩擦力に逆って黒矢印F方向に引き抜かなければならな
い。このように収納機構では、黒矢印F、G、白矢印E
、Hの両方向に所定の変位と力が必要とされるため、端
子87.88には正極、負極同程度の電圧を印加する。
一方、返却機構では、動作の際には突起15を貨幣が返
却方向に転がろうとする力に逆って白矢印J方向に動か
さなければならないが、復旧では、突起15は、バネ又
は重シで戻った返却扉14をロックするためだけに動け
ばよいため黒矢印に方向の変位、力は小さくてよい。こ
のように、Zn6の動作電圧vz l1liを選ぶこと
によって、黒矢印に方向の変位、力を最適化することが
でき、無駄な電力を省くことができる。なお、黒矢印に
方向の変位を白矢印J方向より小さくする他の方法とし
て、第2図の説明で述べたように、ZDlの動作電圧’
VzntをZn2の動作電圧”Zn2より高くする方法
が有効である。この場合、Zn2は省略できる。なお、
Zn2を付けるか否か、VZDIと”Zn2に差をつけ
るか否かは電歪駆動装置の用途によってきめればよい。
却方向に転がろうとする力に逆って白矢印J方向に動か
さなければならないが、復旧では、突起15は、バネ又
は重シで戻った返却扉14をロックするためだけに動け
ばよいため黒矢印に方向の変位、力は小さくてよい。こ
のように、Zn6の動作電圧vz l1liを選ぶこと
によって、黒矢印に方向の変位、力を最適化することが
でき、無駄な電力を省くことができる。なお、黒矢印に
方向の変位を白矢印J方向より小さくする他の方法とし
て、第2図の説明で述べたように、ZDlの動作電圧’
VzntをZn2の動作電圧”Zn2より高くする方法
が有効である。この場合、Zn2は省略できる。なお、
Zn2を付けるか否か、VZDIと”Zn2に差をつけ
るか否かは電歪駆動装置の用途によってきめればよい。
なお、電源Eの電圧(2v)が電歪振動子の分極劣化電
圧以下の場合、zDl、Zn2を省略し電歪振動装置=
電歪振動子としてもよいのは当然である。
圧以下の場合、zDl、Zn2を省略し電歪振動装置=
電歪振動子としてもよいのは当然である。
次に、各電歪駆動装置の動作変位量の要求値と、その要
求値を満たすための回路定数例について述べる。収納機
構では、電歪駆動装置の先端にとシ付けられた収納板1
2、ストッパ13は貨幣の厚さを考慮すると1.2〜1
.5 mm程度の変位が必要である。電歪振動子54.
55の形状を長さくt)40〜50myi幅(w )
10 mm +厚さくt)0.17mm とし、第8図
(b)の回路を用いるとv = 20V 、 v’ =
20V で先端変位1.5〜2.0 Mmが得られ上記
要求条件は満たされる。一方、返却機構では電歪振動子
56に取り付けられた突起15は前述のように扉を開く
だめの引き金として動作するため変位は0.8〜1■程
度でよい。VZD6 = 10V とするとほぼ上記変
位が得られる。
求値を満たすための回路定数例について述べる。収納機
構では、電歪駆動装置の先端にとシ付けられた収納板1
2、ストッパ13は貨幣の厚さを考慮すると1.2〜1
.5 mm程度の変位が必要である。電歪振動子54.
55の形状を長さくt)40〜50myi幅(w )
10 mm +厚さくt)0.17mm とし、第8図
(b)の回路を用いるとv = 20V 、 v’ =
20V で先端変位1.5〜2.0 Mmが得られ上記
要求条件は満たされる。一方、返却機構では電歪振動子
56に取り付けられた突起15は前述のように扉を開く
だめの引き金として動作するため変位は0.8〜1■程
度でよい。VZD6 = 10V とするとほぼ上記変
位が得られる。
第15図は、本発明の貨幣選別装置への応用例である。
本応用例において、回路部は第14図(a)と同じゆえ
省略しである。電歪振動子51は片側が支持部30に支
えられ他端が矢印M、Nのように変位する。20は貨幣
軌道、21は選別窓である。電源が投入されると電歪振
動子57は通常黒矢印M側に変位する。この状態のとき
、転動して来た貨幣は電歪振動子57の前を通過する。
省略しである。電歪振動子51は片側が支持部30に支
えられ他端が矢印M、Nのように変位する。20は貨幣
軌道、21は選別窓である。電源が投入されると電歪振
動子57は通常黒矢印M側に変位する。この状態のとき
、転動して来た貨幣は電歪振動子57の前を通過する。
次に切替スイッチによって極性が切替えられると、電歪
振動子57は白矢印N方向に変位し軌道を遮ぎるため、
転動して来た貨幣は軌道から脱落し、選別窓21から排
除される。なお、切替スイッチの通常および動作のモー
ドを反転し、黒矢印M、白矢印Nの関係を逆にしてもよ
い。
振動子57は白矢印N方向に変位し軌道を遮ぎるため、
転動して来た貨幣は軌道から脱落し、選別窓21から排
除される。なお、切替スイッチの通常および動作のモー
ドを反転し、黒矢印M、白矢印Nの関係を逆にしてもよ
い。
第16図は貨幣選別装置への他の応用例である。
第16図(a)の斜視図において、22は支点ξを中心
に回転し、通常はバネ25、又は図に示してない重9、
又は自重によって矢印Q方向に弱い力が加えられている
貨幣選別板、58は、先端に選別板22の矢印P方向の
回転を阻止する突起23を設けた電歪振動子であシ端部
41は固定されている。第16図(b)は平面図である
。電歪振動子58は通常点矢印X側に変位しているため
、選別板22は突起23によって右方向の回転が阻止さ
れている。このため、転動して来た貨幣は軌道から脱落
し、図に示してない選別窓から排除される。一方、電歪
振動子5Bに逆極性の電圧が印加され、先端が白矢印Y
のように変位すると、突起23の制止機能は解除される
ため、転動して来た貨幣24は自重で選別板22を矢印
P方向に回転し選別窓を通過する。貨幣が通過した後、
選別板22は矢印Q方向に回転するため、ここで再び電
歪振動子58を黒矢印X方向に変位させると元にもどる
。
に回転し、通常はバネ25、又は図に示してない重9、
又は自重によって矢印Q方向に弱い力が加えられている
貨幣選別板、58は、先端に選別板22の矢印P方向の
回転を阻止する突起23を設けた電歪振動子であシ端部
41は固定されている。第16図(b)は平面図である
。電歪振動子58は通常点矢印X側に変位しているため
、選別板22は突起23によって右方向の回転が阻止さ
れている。このため、転動して来た貨幣は軌道から脱落
し、図に示してない選別窓から排除される。一方、電歪
振動子5Bに逆極性の電圧が印加され、先端が白矢印Y
のように変位すると、突起23の制止機能は解除される
ため、転動して来た貨幣24は自重で選別板22を矢印
P方向に回転し選別窓を通過する。貨幣が通過した後、
選別板22は矢印Q方向に回転するため、ここで再び電
歪振動子58を黒矢印X方向に変位させると元にもどる
。
第17図は貨幣収納機構への他の応用例で、第14図の
電歪振動子54を省略する構成である。
電歪振動子54を省略する構成である。
同図において、25は支点ηを中心に回転し電歪振動子
55の先端とともに動く後続貨幣制止機構、26は制止
ビンである。なお、第17図(a)は正面図、第17図
(b)は平面図である。電歪振動子55の先端は通常黒
矢印T方向のように変位し、収納板12は貨幣を支持し
ている。電歪振動子55の先端が白矢印S方向に変位す
ると、貨幣24−1は収納板12の支持を失うため脱落
する。このとき貨幣制止機構25は左に回転し、制止ビ
ン26が軌道内につき出るため、後続貨幣の転勤は制止
される。次に電歪振動子55が再び黒矢印T方向に変位
すると貨幣制止機構25は右に回転するため、貨幣24
−2は転動し先頭貨幣となる。
55の先端とともに動く後続貨幣制止機構、26は制止
ビンである。なお、第17図(a)は正面図、第17図
(b)は平面図である。電歪振動子55の先端は通常黒
矢印T方向のように変位し、収納板12は貨幣を支持し
ている。電歪振動子55の先端が白矢印S方向に変位す
ると、貨幣24−1は収納板12の支持を失うため脱落
する。このとき貨幣制止機構25は左に回転し、制止ビ
ン26が軌道内につき出るため、後続貨幣の転勤は制止
される。次に電歪振動子55が再び黒矢印T方向に変位
すると貨幣制止機構25は右に回転するため、貨幣24
−2は転動し先頭貨幣となる。
なお貨幣制止機構25は第18図(a)のように電歪振
動子55の内側に設けてもよい。貨幣制止機構25は弱
い力のバネなどによって左回転力が与えられているもの
とする。通常電歪振動子55は黒矢印Uの方向に変位し
ているため、貨幣制止機構25は左方向の回転力に逆っ
て第18図C8)のように支持されている。とこで電歪
振動子55を白矢印V方向に変位させると、貨幣制止機
構25は、前述のバネ機構によって第18図(b)のよ
うに左方向に回転するため、後続貨幣は制止され、先頭
貨幣は収納される。次に電歪振動子55を再び黒矢印U
方向に変位させると収納板12は貨幣支持機構を形成し
、電歪振動子55の先端は、貨幣制止機構25を右方向
に回転し、制止ピン26を軌道から引き抜くため、貨幣
24−2は転動し、先頭貨幣となる。この機構は白矢印
V方向の力で先頭貨幣を落とし、黒矢印U方向の力で後
続貨幣によって力が加わっているピンを引き抜くため、
両方向に力を加えることができる本発明の効率的な応用
例と言える。
動子55の内側に設けてもよい。貨幣制止機構25は弱
い力のバネなどによって左回転力が与えられているもの
とする。通常電歪振動子55は黒矢印Uの方向に変位し
ているため、貨幣制止機構25は左方向の回転力に逆っ
て第18図C8)のように支持されている。とこで電歪
振動子55を白矢印V方向に変位させると、貨幣制止機
構25は、前述のバネ機構によって第18図(b)のよ
うに左方向に回転するため、後続貨幣は制止され、先頭
貨幣は収納される。次に電歪振動子55を再び黒矢印U
方向に変位させると収納板12は貨幣支持機構を形成し
、電歪振動子55の先端は、貨幣制止機構25を右方向
に回転し、制止ピン26を軌道から引き抜くため、貨幣
24−2は転動し、先頭貨幣となる。この機構は白矢印
V方向の力で先頭貨幣を落とし、黒矢印U方向の力で後
続貨幣によって力が加わっているピンを引き抜くため、
両方向に力を加えることができる本発明の効率的な応用
例と言える。
なお、以上の実施例において、用いた電歪振動装置の駆
動回路は、積層形電歪振動装置にも適用できる。第19
図に積層形電歪振動装置を示す。
動回路は、積層形電歪振動装置にも適用できる。第19
図に積層形電歪振動装置を示す。
構造は分極方向が交互に対向するように電歪板200を
重ね、電極を1つおきに共通にして駆動端子201 、
202としたものである。この装置を第13図の回路に
接続した場合について説明する。一般に積層形は数10
0vの高電圧で駆動するため、切替スイッチはメカニカ
ルなもの、又は高耐圧VMO5FETなどでディスクリ
ートに回路を組む必要がある。次にZD6の機能につい
て説明する。駆動端子201に正の電圧が加わる場合(
I)、電界の向きは分極方向Wと同じゆえ絶縁破壊が起
きない限り数100vまで印加できる。しかし印加電圧
の極性が逆になると(II)電界は分極方向とは逆にな
るため大きな電圧を印加できなくなる。ZD6は電源E
の電圧vEを分極劣化電圧以下に分圧するものである。
重ね、電極を1つおきに共通にして駆動端子201 、
202としたものである。この装置を第13図の回路に
接続した場合について説明する。一般に積層形は数10
0vの高電圧で駆動するため、切替スイッチはメカニカ
ルなもの、又は高耐圧VMO5FETなどでディスクリ
ートに回路を組む必要がある。次にZD6の機能につい
て説明する。駆動端子201に正の電圧が加わる場合(
I)、電界の向きは分極方向Wと同じゆえ絶縁破壊が起
きない限り数100vまで印加できる。しかし印加電圧
の極性が逆になると(II)電界は分極方向とは逆にな
るため大きな電圧を印加できなくなる。ZD6は電源E
の電圧vEを分極劣化電圧以下に分圧するものである。
従って、(VE −VZD6) < (分極劣化電圧)
ノ条件でVZD6を選ぶ必要がある。このようにして(
I)の方向に数1oo v 、 (■)’の方向に数1
0Vの電圧を印加する。電圧だけから見ると(■)′の
方向は1/10程度ゆえ一児大きな効果はないように思
えるがそうではない。
ノ条件でVZD6を選ぶ必要がある。このようにして(
I)の方向に数1oo v 、 (■)’の方向に数1
0Vの電圧を印加する。電圧だけから見ると(■)′の
方向は1/10程度ゆえ一児大きな効果はないように思
えるがそうではない。
第20図は印加電圧−変位h1゛特性を示すグラフであ
る。電歪振動装置はこのようにヒステリスを示す。従っ
て、(■)方向のみにしか電圧を加えない駆動回路では
繰り返し変位させる場合、変位量はa 2− a lと
なる。alは173a2程度であるため、効率はかなシ
劣化する。ここで、(II)“の方向に電圧を印加する
と、この電圧が数10vと低くても図中太実線のように
十分に回復する。従って効率の劣化を防止できる。
る。電歪振動装置はこのようにヒステリスを示す。従っ
て、(■)方向のみにしか電圧を加えない駆動回路では
繰り返し変位させる場合、変位量はa 2− a lと
なる。alは173a2程度であるため、効率はかなシ
劣化する。ここで、(II)“の方向に電圧を印加する
と、この電圧が数10vと低くても図中太実線のように
十分に回復する。従って効率の劣化を防止できる。
次に、本駆動回路は、電歪振動装置を用いた圧電形モー
タの駆動にも応用できる。圧電形モータについては文献
(日経メカニカル1983.2.28 r大トルクで低
速回転する表面波モータまず自fill焦点カメラで実
用化へ」)などに詳細に説明されているため省略する。
タの駆動にも応用できる。圧電形モータについては文献
(日経メカニカル1983.2.28 r大トルクで低
速回転する表面波モータまず自fill焦点カメラで実
用化へ」)などに詳細に説明されているため省略する。
駆動電圧は10〜60V程度であるが、高い電圧で動作
する場合、第8図(b)の回路を用い、ECに5■系発
振回路を接続すればよい。
する場合、第8図(b)の回路を用い、ECに5■系発
振回路を接続すればよい。
また、この発振回路はプロセッサのクロックを分集して
もよい。また、10〜15V程度の電圧で使用する場合
には、論理制御電圧を駆動電源電圧まで上げ電源を共用
してもよい。この場合、スイッチIC,論理ICは普通
のCMOSプロセスのものが使用できる。第21図はこ
の回路例であシ、70はB、B、Mスイッチをブリッジ
形に接続した切替スイッチ、O20は発振器、Eは10
〜15V程度の?ド1源である。Eはスイッチ、発振器
、圧電モータの電源を兼ねている。
もよい。また、10〜15V程度の電圧で使用する場合
には、論理制御電圧を駆動電源電圧まで上げ電源を共用
してもよい。この場合、スイッチIC,論理ICは普通
のCMOSプロセスのものが使用できる。第21図はこ
の回路例であシ、70はB、B、Mスイッチをブリッジ
形に接続した切替スイッチ、O20は発振器、Eは10
〜15V程度の?ド1源である。Eはスイッチ、発振器
、圧電モータの電源を兼ねている。
以上説明したように、本発明によれば、1つの直流電源
回路から、2枚の電歪板のうち、分極方向には絶縁破壊
が起きない範囲で高い電圧を9分極方向の逆には、分極
が劣化しない範囲で高い電圧を印加し、2つの電歪板の
歪変形を最大限に利用して変位させるため、大きな変位
が得られる利点がある。実験の結果、従来の電歪振動装
置よ915〜2倍の変位が得られ大きな効果が確認され
た。
回路から、2枚の電歪板のうち、分極方向には絶縁破壊
が起きない範囲で高い電圧を9分極方向の逆には、分極
が劣化しない範囲で高い電圧を印加し、2つの電歪板の
歪変形を最大限に利用して変位させるため、大きな変位
が得られる利点がある。実験の結果、従来の電歪振動装
置よ915〜2倍の変位が得られ大きな効果が確認され
た。
第1図は従来の電歪振動装置の概略構成図、第2図は本
発明の一実施例を示す概略構成図、第3図は電源電圧に
対する動作変位量を示すグラフ、第4図は本発明の他の
実施例を示す概略構成図、第5図は本発明のさらに他の
実施例を示す概略構成図、第6図は、上記実施例におい
て逆サージ電圧を防止する手段を示す回路図、第7図は
実施例の放電回路の特性を示すグラフ、第8図は極性切
替スイッチ70の具体例を示す回路図、第9図は第8図
(a)における駆動回路の特性を示すグラフ、第10図
は駆動電源回路の他の具体例を示す回路図、第11図は
FETスイッチ回路及びその制御回路の具体的な回路図
、第12図は駆動電源回路の他の具体例を示す回路図、
第13図は駆動電源回路のさらに他の具体例を示す回路
図、第14図は本発明を貨幣処理装置に適用した応用例
を示す概略構成図、第15図は本発明の貨幣処理装置へ
の応用例を示す概略構成図、第16図は貨幣選別装置へ
の他の応用例を示す概略構成図、第17図及び第18図
は貨幣収納機構への応用例を示す概、略構成図、第19
図は積層形電歪振動装置の概略構成図、第20図はその
印加電圧に対する変位量特性を示すグラフ、第21図は
電歪振動装置を圧電形モータの駆動に応用した場合の回
路図である。 1.2・ms・電歪板、3,5・・・・電極、4 a
s m m中央電極、ZDl 、 Zn2 、 Zn3
、 Zn2−−・・定電圧ダイオード、E・・・・電
源、50゜60.90・・・・電歪振動子。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山 川 政 樹 病2随 刃 爾3囚 叩 力a雪カヒ E (V) 第4図 第5図 90 Fへ6図 湾7図 (Q) 一脣t (b) 御飯t ″”AA8U −,2:o (a) l SW。81.i V+−へヨ 111径丁 11 1 ’ 7+i ”’ 1、/ ’、−誓 ″・ 1〜 1 \ I IE C11ZD5 + 731 1 1 (2v ’ l l ” ’ −’ 1221 喝 + j v、 1 千ti1281251 L J 【 Gc GoGB +30 箋 (b)R“ 「−一一一4 ISWOj ”” −7−]− iRr・“・ ” I JLコ 1711 1王下゛−゛“ ゛ I)I IEに二 \ 1 1 ・・CIT−’ 73! !/ ■ I l j IF(2・ 11 ■ 1 ° 1 ’−−−−−」” 7281261251Gc ’Go
”B−、、−E 鉱 箒9図 一一一ゝ r2: R−± r 削図 番 −−r−− ; GND Mへ14囚 (Q) 7 飢15図
発明の一実施例を示す概略構成図、第3図は電源電圧に
対する動作変位量を示すグラフ、第4図は本発明の他の
実施例を示す概略構成図、第5図は本発明のさらに他の
実施例を示す概略構成図、第6図は、上記実施例におい
て逆サージ電圧を防止する手段を示す回路図、第7図は
実施例の放電回路の特性を示すグラフ、第8図は極性切
替スイッチ70の具体例を示す回路図、第9図は第8図
(a)における駆動回路の特性を示すグラフ、第10図
は駆動電源回路の他の具体例を示す回路図、第11図は
FETスイッチ回路及びその制御回路の具体的な回路図
、第12図は駆動電源回路の他の具体例を示す回路図、
第13図は駆動電源回路のさらに他の具体例を示す回路
図、第14図は本発明を貨幣処理装置に適用した応用例
を示す概略構成図、第15図は本発明の貨幣処理装置へ
の応用例を示す概略構成図、第16図は貨幣選別装置へ
の他の応用例を示す概略構成図、第17図及び第18図
は貨幣収納機構への応用例を示す概、略構成図、第19
図は積層形電歪振動装置の概略構成図、第20図はその
印加電圧に対する変位量特性を示すグラフ、第21図は
電歪振動装置を圧電形モータの駆動に応用した場合の回
路図である。 1.2・ms・電歪板、3,5・・・・電極、4 a
s m m中央電極、ZDl 、 Zn2 、 Zn3
、 Zn2−−・・定電圧ダイオード、E・・・・電
源、50゜60.90・・・・電歪振動子。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 山 川 政 樹 病2随 刃 爾3囚 叩 力a雪カヒ E (V) 第4図 第5図 90 Fへ6図 湾7図 (Q) 一脣t (b) 御飯t ″”AA8U −,2:o (a) l SW。81.i V+−へヨ 111径丁 11 1 ’ 7+i ”’ 1、/ ’、−誓 ″・ 1〜 1 \ I IE C11ZD5 + 731 1 1 (2v ’ l l ” ’ −’ 1221 喝 + j v、 1 千ti1281251 L J 【 Gc GoGB +30 箋 (b)R“ 「−一一一4 ISWOj ”” −7−]− iRr・“・ ” I JLコ 1711 1王下゛−゛“ ゛ I)I IEに二 \ 1 1 ・・CIT−’ 73! !/ ■ I l j IF(2・ 11 ■ 1 ° 1 ’−−−−−」” 7281261251Gc ’Go
”B−、、−E 鉱 箒9図 一一一ゝ r2: R−± r 削図 番 −−r−− ; GND Mへ14囚 (Q) 7 飢15図
Claims (1)
- 2枚の電歪板を中央電極を挾んで接合し、該中央電極と
対向するように2枚の電極を前記2枚の電歪板にそれぞ
れ施した電歪振動子と、電圧を加えるとその極性に応じ
て前記電歪板の一方に該電歪板の分極方向と同じ方向に
電界が生じるとともに他方の電歪板には該電歪板の分極
方向とは逆の方向に電界が生じるように前記電歪振動子
に接続された1対の駆動端子とから成る電歪振動装置に
おいて、前記駆動端子に電圧を印加するとこの印加電圧
の極性に応じて分極方向に電界が生じる一方の電歪板に
は高電圧が印加され、分極方向と逆方向に電界が生じる
他方の電歪板には低電圧が印加されるように前記電歪振
動子と駆動端子との間に定電圧ダイオードを挿入したこ
とを特徴とする電歪振動装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59043881A JPS60190177A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 電歪振動装置 |
US06/678,482 US4625137A (en) | 1983-12-09 | 1984-12-05 | Piezoelectric actuator using bimorph element |
CA000469365A CA1225694A (en) | 1983-12-09 | 1984-12-05 | Piezoelectric actuator using bimorph element |
DE8484308513T DE3485851T2 (de) | 1983-12-09 | 1984-12-06 | Piezoelektrische antriebsvorrichtung mit einem bilaminaren element. |
EP84308513A EP0147112B1 (en) | 1983-12-09 | 1984-12-06 | Piezoelectric actuator using bimorph element |
KR1019840007771A KR890003388B1 (ko) | 1983-12-09 | 1984-12-08 | 바이모르프소자를 이용한 압전식 액츄에이터 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59043881A JPS60190177A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 電歪振動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60190177A true JPS60190177A (ja) | 1985-09-27 |
Family
ID=12676044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59043881A Pending JPS60190177A (ja) | 1983-12-09 | 1984-03-09 | 電歪振動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60190177A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5632207B2 (ja) * | 1977-04-07 | 1981-07-27 |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP59043881A patent/JPS60190177A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5632207B2 (ja) * | 1977-04-07 | 1981-07-27 |
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