JPS62114482A - Displacement operating circuit - Google Patents

Displacement operating circuit

Info

Publication number
JPS62114482A
JPS62114482A JP60254226A JP25422685A JPS62114482A JP S62114482 A JPS62114482 A JP S62114482A JP 60254226 A JP60254226 A JP 60254226A JP 25422685 A JP25422685 A JP 25422685A JP S62114482 A JPS62114482 A JP S62114482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
inductor
switch
power supply
switch means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60254226A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Azegami
畔上 忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP60254226A priority Critical patent/JPS62114482A/en
Publication of JPS62114482A publication Critical patent/JPS62114482A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/802Drive or control circuitry or methods for piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for

Abstract

PURPOSE:To save power by conducting charging to a piezoelectric element from a power supply and recovery to the power supply from the piezoelectric element through an inductor. CONSTITUTION:An inductor 18 is separated left and right at a midpoint 19, one end of the inductor 18 is connected to a power supply 20 through a diode D1 for a switching element, and the other end is connected to a common potential point COM through a diode D2 for the switching element and a piezoelectric element 21. Switches S5, S6 consisting of field-effect transistors are fitted at both ends of the diodes D1, D2, and the switching of the switches is controlled by operating signals Sm. The application of power supply to the piezoelectric element 21 and recovery to the power supply 20 of charges charged in the piezoelectric element 21 are performed through the inductor 18 on the drive and control of the titled circuit. Accordingly, the power of the displacement operating circuit can be conserved.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、微少な変位全操作する変位操作回路に係り、
特に圧電素子を用いた省は方形の変位操作回路に関する
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a displacement operation circuit that fully operates minute displacements.
In particular, the field using piezoelectric elements relates to rectangular displacement operating circuits.

〈従来の技術〉 元来の圧電素子を用いた文位操作装置および回路を第4
図、第5図に示し、これについて説明する。
<Prior art> The original position control device and circuit using piezoelectric elements are
This is shown in FIG. 5 and will be explained.

第4図において、10は固定台であり、この上に矩形状
の圧電素子o、12が適当な間隔で固定されている。圧
電素子11.12にはその両面に電圧を印加するリード
線t1.t2および13.14が固定されている。圧電
素子11.12の側面には先端が結合された階段状のフ
レーム13.14が固定されている。先端の近傍にはフ
レームI4と対向して空気を1質出するノズル15が配
置されている。
In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a fixing table, on which rectangular piezoelectric elements o and 12 are fixed at appropriate intervals. The piezoelectric elements 11, 12 have lead wires t1. t2 and 13.14 are fixed. A stepped frame 13.14 having a tip connected thereto is fixed to the side surface of the piezoelectric element 11.12. Near the tip, a nozzle 15 is arranged facing the frame I4 and outputting a single layer of air.

リード線tr 、12間あるいはリード線13.14間
(で電圧を印加することにより圧電素子11あるいは1
2が矢印d、、 d2で示すように伸縮する。これに伴
つてフレーム13.14の先端16が矢印d3の如く変
位し、この変位d3によりノズル15の先端のフレーム
14との間隔が変化しノズル背圧が変化する。この背圧
の変化を利用して例えば電空ポジショナの構成の一部と
する。
By applying a voltage between the lead wires tr and 12 or between the lead wires 13 and 14, the piezoelectric element 11 or 1
2 expands and contracts as shown by arrows d, d2. Along with this, the tips 16 of the frames 13 and 14 are displaced as shown by the arrow d3, and due to this displacement d3, the distance between the tips of the nozzles 15 and the frame 14 changes, and the nozzle back pressure changes. This change in back pressure is utilized as part of the structure of, for example, an electropneumatic positioner.

ところで、この変位操作回路の圧電素子11.12を操
作する電気回路は、例えば第5図に示すように構成され
ている。
By the way, the electric circuit for operating the piezoelectric elements 11 and 12 of this displacement operation circuit is configured as shown in FIG. 5, for example.

圧電素子11は、リード線11、抵抗几、スイッチS1
、直流電源17およびリード線12がそれぞれ直列接続
されて充電されるように構成され、またリード線t1、
抵抗比1、スイッチS2およびリード線t2がそれぞれ
直列に接続されて放電されるように構成されでいる。圧
電素子12は、リード線13、直流電源17、スイッチ
S3、抵抗R2およびリード線t4がそれぞれ直列接続
されて充電されるように構成され、またリード線13、
スイッチS4、抵抗比2およびリード線t4がそれぞれ
直列に接続されて放電されるように構成されている。
The piezoelectric element 11 includes a lead wire 11, a resistor, and a switch S1.
, the DC power supply 17 and the lead wire 12 are connected in series to be charged, and the lead wires t1,
The resistance ratio 1, the switch S2, and the lead wire t2 are each connected in series and configured to be discharged. The piezoelectric element 12 is configured such that the lead wire 13, the DC power supply 17, the switch S3, the resistor R2, and the lead wire t4 are connected in series to be charged, and the lead wire 13,
The switch S4, the resistance ratio 2, and the lead wire t4 are each connected in series and configured to be discharged.

スイッチSをメイクすることにより抵抗R1を介して圧
電素子11の電極間容量の充電を行なうのでその[極間
の電圧が上昇する。スイッチS2をメイクすることによ
り抵抗町を介して放電が行なわれる。圧電素子12に対
してもスイッチS3のメイクにより充電、スイッチS4
のメイクにより放電が行なわれる。
By making the switch S, the capacitance between the electrodes of the piezoelectric element 11 is charged through the resistor R1, so that the voltage between the electrodes increases. By closing switch S2, discharge occurs through the resistor. The piezoelectric element 12 is also charged by making the switch S3, and the piezoelectric element 12 is also charged by making the switch S3.
Discharge occurs due to the make-up.

従って、スイッチ81対S2、あるいはスイッチ83対
S4のオンオフのデエティサイクルを変えることにより
圧電素子11.12の電極間の電圧が制御されるので、
変位d3を制御することができるのである。
Therefore, the voltage between the electrodes of the piezoelectric elements 11 and 12 is controlled by changing the on/off duty cycle of the switch 81 vs. S2 or the switch 83 vs. S4.
This allows the displacement d3 to be controlled.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な変位操作回路はスイッチsl、
 S26るいはスイッチ83.s4のスイッチング操作
に伴ない直流電源からの電流の流出により抵抗比1.R
2での電力損失が大きくなる問題がある。
<Problems to be solved by the invention> However, such a displacement operation circuit does not require the switch sl,
S26 or switch 83. Due to the outflow of current from the DC power supply due to the switching operation of s4, the resistance ratio is 1. R
There is a problem that the power loss in 2 becomes large.

く問題点を解決するための手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するため、インダクタ
と、このインダクタへ電源の電圧を印加する第1スイッ
チ手段と、この第1スイッチ手段に並列に接続されイン
ダクタからの流出電流を電る圧電素子と、この圧電素子
へインダクタからの流出電流を流入させる第3スイッチ
手段と、この第3スイッチ手段に並列に接続され圧電素
子の電極間電圧をインダクタへ印加する第4スイッチ手
段とを具備し、第1スイッチ手段と第3スイッチ手段の
交互導通の繰り返しによって圧電素子を尤!!素子l充
電し、第4スイッチ手段と第2スイッチ手段の交互導通
の繰り返しKより圧電素子から電源へ圧電素子からの放
電′R流を回収するように構成したものである。
Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides an inductor, a first switch means for applying a power supply voltage to the inductor, and an inductor connected in parallel to the first switch means. a piezoelectric element that receives the current flowing out from the inductor; a third switch means that causes the current flowing out of the inductor to flow into the piezoelectric element; and a fourth switch means for applying voltage, and the piezoelectric element is changed by repeating alternate conduction of the first switch means and the third switch means! ! The element is charged, and the discharge 'R current from the piezoelectric element is recovered from the piezoelectric element to the power source by repeating the alternating conduction of the fourth switch means and the second switch means.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。<Example> Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

18はインダクタであり、中点19により左右にインダ
クタ18aと18bとに分離されている。インダクタ1
8aの一端はスイッチ素子として機能するダイオードD
1のアノードに接続され、そのカソードは電源2oの正
極に接続されている。電源20の負甑はインダクタ18
の中点19と共に共通電位点00Mに接続されている。
18 is an inductor, which is separated into left and right inductors 18a and 18b by a midpoint 19. Inductor 1
One end of 8a is a diode D that functions as a switch element.
1, and its cathode is connected to the positive electrode of a power supply 2o. The negative voltage of the power supply 20 is the inductor 18
It is connected to the common potential point 00M together with the midpoint 19 of .

インダクタ18bの一端はスイッチ素子として機能する
ダイオードD2のアノードに接続され、そのカソードは
圧電素子21を介して共通電位点COMに接続されてい
る。
One end of the inductor 18b is connected to the anode of a diode D2 functioning as a switching element, and its cathode is connected to the common potential point COM via the piezoelectric element 21.

ダイオードD1の両端には電界効果トランジスタのドレ
インDとソースSが接続され、ゲートGとソースSの間
には抵抗FLG1が接続されてスイッチS5を構成して
いる。また、ダイオードD2の両端には電界効果トラン
ジスタのドレインとソースSが接続され、ゲートとソー
スSの間には抵抗比。2が接続され゛てスイッチS6を
構成している。スイッチ55JS6は操作信号Sml 
’ Sm2によりその開閉が制御される。
A drain D and a source S of a field effect transistor are connected to both ends of the diode D1, and a resistor FLG1 is connected between the gate G and the source S to constitute a switch S5. Further, the drain and source S of a field effect transistor are connected to both ends of the diode D2, and the resistance ratio between the gate and source S is connected. 2 are connected to constitute a switch S6. Switch 55JS6 is the operation signal Sml
' Its opening/closing is controlled by Sm2.

次に、第1図に示す回路の動作を第2図に示す波形図を
用いて説明する。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 2.

操作信号Sm1によりスイッチS5がオンになると(第
2図(イ))、インダクタ18aには電源2oの正電圧
がスイッチS5を介して印加される。このときインダク
タ18bの×口端は負電圧となりダイオードD2はオフ
、スイッチS6は第2図(ロ)に示すように操作してな
いのでオフであり、インダクタ183Kl’:を第2図
(ハ)の期間t1で示す如く増大する′電流11が流れ
る。
When the switch S5 is turned on by the operation signal Sm1 (FIG. 2(a)), the positive voltage of the power source 2o is applied to the inductor 18a via the switch S5. At this time, the terminal of the inductor 18b becomes a negative voltage, and the diode D2 is turned off. The switch S6 is off because it is not operated as shown in Fig. 2 (b), and the inductor 183Kl': An increasing current 11 flows as shown in period t1.

次に、スイッチS5がオフ(第2図(イ))に転じると
、インダクタ18a、 18bの有する電流保持特性に
よりインダクタ18bの×口端を正電圧とし、ダイオー
ドD2を介して圧電素子21を充電する。このとき、ダ
イオードD1には逆電圧が印加され、ダイオードD1は
オフとなっている。圧電素子21を充電する充91電流
i は第2図に)に示す期間t2に現われている。この
操作により、圧電素子21は第2図(ホ)に示すように
若干の電位上昇がある。操作信号Sm1の到来ごとに圧
電素子210両端電圧eは除々に増加する。
Next, when the switch S5 is turned off (FIG. 2 (a)), the current holding characteristics of the inductors 18a and 18b make the terminal of the inductor 18b a positive voltage, and the piezoelectric element 21 is charged via the diode D2. do. At this time, a reverse voltage is applied to the diode D1, and the diode D1 is turned off. The charge 91 current i which charges the piezoelectric element 21 appears in the period t2 shown in FIG. 2). As a result of this operation, the potential of the piezoelectric element 21 is slightly increased as shown in FIG. 2 (E). The voltage e across the piezoelectric element 210 gradually increases each time the operation signal Sm1 arrives.

操作信号S によりスイッチ86がオンになると(第2
図仲))、インダクタ18bには圧電素子21に充電さ
れた電荷がスイッチS6、インダクタ18を介して放電
される。これは第2図に)の期間t3で示さされている
。このときはインダクタ18aの・開端は負電圧となり
ダイオードD1はオフ、スイッチS5はオフ状態(第2
図(イ))である。
When the switch 86 is turned on by the operation signal S (second
In the figure, the electric charge charged in the piezoelectric element 21 is discharged to the inductor 18b via the switch S6 and the inductor 18. This is indicated by period t3 in FIG. 2). At this time, the open end of the inductor 18a becomes a negative voltage, the diode D1 is turned off, and the switch S5 is turned off (second
Figure (a)).

次に、スイッチS6がオフ(第2図10))に転じると
、インダクタ18a、 18bの電流保持特性によりイ
ンダクタ18aの・開端は正電圧、インダクタ18bの
×口端は負電圧となり第2図し9の期間t4で電流11
が電源20に回収される。操作信号Sm2の到来ごとに
圧電素子21に充電された電荷が放電され、電源20に
回収される。
Next, when the switch S6 is turned off (Fig. 2, 10), due to the current holding characteristics of the inductors 18a and 18b, the open end of the inductor 18a becomes a positive voltage, and the open end of the inductor 18b becomes a negative voltage, as shown in Fig. 2. Current 11 during period t4 of 9
is collected by the power source 20. Every time the operation signal Sm2 arrives, the electric charge stored in the piezoelectric element 21 is discharged and collected by the power source 20.

第3図は本発明の他の実施例を示す回路図である。この
実施例は第1図に示す実施例を2個用いた場合、を示し
ている。2個の圧電素子を用いて、例えば第4図に示す
ように構成すれば、温度の影響を軽減できる利点がある
。第3図について、第1図と対比すると、操作信号”m
lはSm3に、操作信号Sm2はSm4に、スイッチS
5はS7に、スイッチS6はS8に、リアクタ18 (
18a、 18b )は22(22a。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. This embodiment shows the case where two of the embodiments shown in FIG. 1 are used. If two piezoelectric elements are used, for example, as shown in FIG. 4, there is an advantage that the influence of temperature can be reduced. Regarding Fig. 3, when compared with Fig. 1, the operation signal "m
l to Sm3, operation signal Sm2 to Sm4, switch S
5 to S7, switch S6 to S8, reactor 18 (
18a, 18b) is 22 (22a.

22b)に、ダイオードD1はD3に、ダイオードD2
はD4に、圧電素子21は23に、抵抗”GlはFLG
3に、抵抗1to2はR64にそれぞれ対応し、その動
作も第1図、第2図に示すものと同様に行なわれる。
22b), diode D1 to D3, diode D2
is connected to D4, the piezoelectric element 21 is connected to 23, and the resistor ``Gl'' is connected to FLG.
3, the resistors 1to2 correspond to R64, and their operations are similar to those shown in FIGS. 1 and 2.

なお、ダイオードDD としてはスイッチ85〜1“ 
 2 S8の如くトランジスタを用いてスイッチング機能を持
たせても良い。
Note that the diode DD is the switch 85-1"
2. A switching function may be provided using a transistor like S8.

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明は
、(イ)、電源から圧電素子への充電をインダクタを介
して行なったので、第5図に示す従来の抵抗Rt、R2
で消費される様な電力損失を伴わずに圧電素子への充電
電流の制限が可能となり、また圧電素子からの放電電流
をインダクタを介して遡源へ回収するようにしたため省
電力化を図ることができ、更に、(ロ)、圧′IJl素
子への充′jlL素?メC充゛αをインダクタを介して
行なったので、第5図に示す従来の′α源17の電圧の
如く、例えば100■のよつな大電圧で充電する必要が
なく、例えば6■のような低電圧の電源20で圧電素子
を充電することができ、その上(ハ)、圧電素子の電荷
の放電をインダクタを介して行なうので、例えばスイッ
チ−0・5vを用いて圧′1!素子21の電圧0.5V
から慮if+Noへ6■の如き高い電圧で放電し、電力
の回収を行なうことができる、などの利点がある。
<Effects of the Invention> As specifically explained above in conjunction with the embodiments, the present invention has the following advantages: (a) Since the piezoelectric element is charged from the power source via the inductor, the conventional resistor Rt shown in FIG. , R2
It is possible to limit the charging current to the piezoelectric element without the power loss that is consumed in is completed, and furthermore, (b), the charge to the pressure'IJl element? Since the current charging α is carried out through the inductor, there is no need to charge at a high voltage of, for example, 100μ, unlike the voltage of the conventional α source 17 shown in FIG. The piezoelectric element can be charged with a low-voltage power source 20 such as 20, and in addition (c), since the electric charge of the piezoelectric element is discharged via an inductor, the voltage '1! Voltage of element 21 0.5V
It has advantages such as being able to discharge at a high voltage such as 6 from IF+NO to recover power.

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

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2”図は第
1図に示す各部の波形を示す波形図、第3図は本発明の
他の実施例を示す回路図、第4図は従来の変位操作装置
の全体構成を示す構成図、第5図は第4図の変位操作装
置の変位操作回路の一例を示す回路図である。 11、12.21.23・・・圧電素子、17.20・
・・電源、18゜22・・・リアクタ、S 〜S・・・
スイッチ、sml 〜sm4・・・操作信号、D1〜D
4・・・ダイオード。 第3図 第4図
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms of each part shown in FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional displacement operating device, and FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a displacement operating circuit of the displacement operating device of FIG. 4. 11, 12, 21, 23... Piezoelectric element, 17.20・
...Power supply, 18゜22...Reactor, S ~ S...
Switch, sml to sm4...operation signal, D1 to D
4...Diode. Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] インダクタと、このインダクタへ電源の電圧を印加する
第1スイッチ手段と、この第1スイッチ手段に並列に接
続され前記インダクタからの流出電流を前記電源へ流入
させ前記電源から流出する電流を阻止する第2スイッチ
手段と、前記インダクタによる電圧印加により変位を生
ずる圧電素子と、この圧電素子へ前記インダクタからの
流出電流を流入させる第3スイッチ手段と、この第3ス
イッチ手段に並列に接続され前記圧電素子の電極間電圧
を前記インダクタへ印加する第4スイッチ手段とを具備
し、前記第1スイッチ手段と前記第3スイッチ手段の交
互導通の繰り返しによって前記圧電素子を充電し、前記
第4スイッチ手段と前記第2スイッチ手段の交互導通の
繰り返しにより前記圧電素子から前記電源へ前記圧電素
子からの放電電流を回収する変位操作回路。
an inductor, a first switch means for applying a voltage of a power source to the inductor, and a first switch means connected in parallel with the first switch means for allowing a current flowing out of the inductor to flow into the power source and blocking a current flowing out from the power source. 2 switch means, a piezoelectric element that causes displacement by voltage application by the inductor, a third switch means that causes an outflow current from the inductor to flow into the piezoelectric element, and a piezoelectric element that is connected in parallel to the third switch means. a fourth switch means for applying an inter-electrode voltage of A displacement operation circuit that recovers discharge current from the piezoelectric element to the power source by repeating alternate conduction of the second switch means.
JP60254226A 1985-11-13 1985-11-13 Displacement operating circuit Pending JPS62114482A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60254226A JPS62114482A (en) 1985-11-13 1985-11-13 Displacement operating circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60254226A JPS62114482A (en) 1985-11-13 1985-11-13 Displacement operating circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62114482A true JPS62114482A (en) 1987-05-26

Family

ID=17262012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60254226A Pending JPS62114482A (en) 1985-11-13 1985-11-13 Displacement operating circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62114482A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001022502A1 (en) * 1999-09-17 2001-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Device for controlling at least one capacitive actuator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5642151A (en) * 1979-09-14 1981-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Circuit for detecting and indicating peak value

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5642151A (en) * 1979-09-14 1981-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Circuit for detecting and indicating peak value

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001022502A1 (en) * 1999-09-17 2001-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Device for controlling at least one capacitive actuator
US6563252B2 (en) 1999-09-17 2003-05-13 Siemens Aktiengesellschaft Circuit and method for driving at least one capacitive actuator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3607033B2 (en) Semiconductor device
US7449841B2 (en) Charge limited high voltage switch circuits
JPS62114482A (en) Displacement operating circuit
JPS62210834A (en) Capacitor charging circuit
JPH10107335A (en) Piezoelectric actuator drive circuit
JPH08251913A (en) Switching regulator
JPH11330376A (en) Charge pump type driving circuit
JPH05268769A (en) H-bridge reset recirculation circuit
JPS636908A (en) Constant current source circuit
JPS5953747B2 (en) Track interruption device
JP3473789B2 (en) Booster device and electronic equipment
JP7236335B2 (en) switching device
JPH06276724A (en) Gate drive circuit
JP2001145334A (en) Booster circuit
JPS62118766A (en) Bipolar switching power source
JPH0393461A (en) Switching regulator circuit
JPH01129780A (en) Driving circuit for semiconductor element
JPS6253289B2 (en)
JPS5873233A (en) Semiconductor integrated circuit
JPH054347Y2 (en)
JPH0453066Y2 (en)
JPS582152Y2 (en) Gate control device for gate turn-off thyristor
JPH098630A (en) Gto thyristor gate driving circuit
JPH0584847B2 (en)
JP2002232997A (en) Drive circuit for electret condenser microphone