JPS63319089A - 圧電素子駆動装置 - Google Patents
圧電素子駆動装置Info
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- JPS63319089A JPS63319089A JP62153153A JP15315387A JPS63319089A JP S63319089 A JPS63319089 A JP S63319089A JP 62153153 A JP62153153 A JP 62153153A JP 15315387 A JP15315387 A JP 15315387A JP S63319089 A JPS63319089 A JP S63319089A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- circuit
- square wave
- voltage
- cockcroft
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- Pending
Links
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Rectifiers (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】
〔産業上の利用分野］
本発明は、圧電素子を駆動するための装置に係り、とく
に構成が簡単で低消費電力の圧電素子駆動装置に関する
ものである。
に構成が簡単で低消費電力の圧電素子駆動装置に関する
ものである。
圧電素子（圧電アクチュエータ素子）は圧電セラミック
板に高電圧を印加したとき生じる電歪現象に基づく力を
利用して、電気・機械変換素子として用いられるもので
ある。
板に高電圧を印加したとき生じる電歪現象に基づく力を
利用して、電気・機械変換素子として用いられるもので
ある。
圧電素子は電気・機械変換効率が高く消費電力が小さい
。
。
一方、圧電素子は、その駆動用として高電圧を必要とす
るので、エネルギ効率の高い低消費電力の駆動回路が必
要となる。
るので、エネルギ効率の高い低消費電力の駆動回路が必
要となる。
第３図は従来の圧電素子駆動装置を示したものである。
同図において、２１は交流電源を示す。
また、２２はトランスであって、交流電源２１の発生す
る交流電圧を昇圧する。２３は全波整流回路であって、
トランス２２の発生電圧を整流して直流高電圧を発生す
る。２４は圧電アクチュエータ素子であって、整流回路
２３から直流高電圧を与えられたとき機械的変形を生じ
て駆動力を発生する。
る交流電圧を昇圧する。２３は全波整流回路であって、
トランス２２の発生電圧を整流して直流高電圧を発生す
る。２４は圧電アクチュエータ素子であって、整流回路
２３から直流高電圧を与えられたとき機械的変形を生じ
て駆動力を発生する。
このように圧電素子駆動装置においては、圧電素子を駆
動するのに必要な高電圧を発生するためにエネルギ効率
の低いパルストランス等を利用しており、低消費電力と
いう圧電素子の有するメリットが十分活かされていなか
った。
動するのに必要な高電圧を発生するためにエネルギ効率
の低いパルストランス等を利用しており、低消費電力と
いう圧電素子の有するメリットが十分活かされていなか
った。
〔発明が解決しようとする問題点］
第３図に示された従来の圧電素子駆動装置においては、
次のような各種の問題があった。
次のような各種の問題があった。
■高電圧を得るために交流電源を必要とし、電池等の直
流電源による駆動が困難である。■回路素子の構成上、
回路をコンパクトにまとめることが難しい。■トランス
の鉄損等の損失が大きく、消費電力を最小限に抑えるこ
とが困難である。■パルストランスを用いて駆動する場
合は、駆動電圧が瞬間的に急峻なパルスになるので、圧
電素子の破壊を防止するため、駆動電圧を抑える保護回
路が必要となる。
流電源による駆動が困難である。■回路素子の構成上、
回路をコンパクトにまとめることが難しい。■トランス
の鉄損等の損失が大きく、消費電力を最小限に抑えるこ
とが困難である。■パルストランスを用いて駆動する場
合は、駆動電圧が瞬間的に急峻なパルスになるので、圧
電素子の破壊を防止するため、駆動電圧を抑える保護回
路が必要となる。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようと
するものであって、軽量小型でかつ低消費電力でありし
かも保護回路を必要としない圧電素子駆動装置を提供す
ることを、その目的とする。
するものであって、軽量小型でかつ低消費電力でありし
かも保護回路を必要としない圧電素子駆動装置を提供す
ることを、その目的とする。
本発明の圧電素子駆動装置は、電池電源によって動作し
て方形波出力を発生する方形波発生回路と、この方形波
出力を昇圧して直流高電圧を発生するコッククロフト・
ウォルトン回路とを具え、このコッククロフト・ウォル
トン回路の出力によって圧電素子を駆動するようにした
ものである。
て方形波出力を発生する方形波発生回路と、この方形波
出力を昇圧して直流高電圧を発生するコッククロフト・
ウォルトン回路とを具え、このコッククロフト・ウォル
トン回路の出力によって圧電素子を駆動するようにした
ものである。
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
本発明においては、電気・機械変換素子である圧電素子
に対する駆動回路として、シンプルな構成で高電圧を発
生できるとともに消費電力が小さい、コッククロフト・
ウォルトン回路を適用する。
に対する駆動回路として、シンプルな構成で高電圧を発
生できるとともに消費電力が小さい、コッククロフト・
ウォルトン回路を適用する。
第１図は本発明の一実施例における圧電素子駆動のフロ
ーを示したものである。
ーを示したものである。
第１図において、図示されない制御部等から圧電素子に
対する駆動命令（ステップＳｌ）が出力されると、次段
のステップＳ２に示すように方形波発生部で方形波が発
生される。そしてこの方形波によって、コッククロフト
・ウォルトン回路から成る直流高電圧発生部において直
流高電圧の発生が行われ（ステップＳ３）、この直流高
電圧によってステップＳ４に示すように圧電素子が駆動
される。
対する駆動命令（ステップＳｌ）が出力されると、次段
のステップＳ２に示すように方形波発生部で方形波が発
生される。そしてこの方形波によって、コッククロフト
・ウォルトン回路から成る直流高電圧発生部において直
流高電圧の発生が行われ（ステップＳ３）、この直流高
電圧によってステップＳ４に示すように圧電素子が駆動
される。
第２図は本発明の一実施例における圧電素子駆動装置の
構成を示したものである。
構成を示したものである。
この第２図において、外部からの駆動命令１１は方形波
発生回路１２に与えられる。方形波発生回路１２は周知
の構成を有し、ＭＯＳのロジックＩＩＣで構成されてお
り、電池から直流電圧ＶＢを与えられていて、駆動命令
１１を受けたとき振幅ＶＢの方形波を一定周期で発生す
る。この方形波はコッククロフト・ウォルトン回路１３
に与えられる。
発生回路１２に与えられる。方形波発生回路１２は周知
の構成を有し、ＭＯＳのロジックＩＩＣで構成されてお
り、電池から直流電圧ＶＢを与えられていて、駆動命令
１１を受けたとき振幅ＶＢの方形波を一定周期で発生す
る。この方形波はコッククロフト・ウォルトン回路１３
に与えられる。
コッククロフト・ウォルトン回路１３は、充電回路Ａと
、順次梯子状に接続されたコンデンサＣ＋ 、 Ｃｚ
、 Ｃｘ 、 ・・・・・・Ｃ７と、ダイオード
ＤＩｒＤ２＋Ｄ３＋ ・・・・・・Ｄ、からなり、方形
波入力を与えられたときコンデンサＣ，，Ｃ２，Ｃ３，
・・・・・・ｃｏは方形波の周期で下段から順に充電さ
れ、最上段のコンデンサＣ７の端子に出力電圧■を発生
するが、出力電圧Ｖはコンデンサとダイオード数ｎによ
って定まり、Ｖ−ｎ−Ｖ、となる。従ってコンデンサと
ダイオードの段数ｎを増やすことによって、出力電源を
目標とする電圧値にすることができる。また圧電マクチ
ュエータ素子の駆動時間は、素子のキャパシタンス、コ
ッククロフト・ウォルトン回路内のキャパシタンスおよ
び方形波の周期により定まる。コッククロフト・ウォル
トン回路１３は、ＭＯＳのロジックＩＣによって構成す
ることができる。
、順次梯子状に接続されたコンデンサＣ＋ 、 Ｃｚ
、 Ｃｘ 、 ・・・・・・Ｃ７と、ダイオード
ＤＩｒＤ２＋Ｄ３＋ ・・・・・・Ｄ、からなり、方形
波入力を与えられたときコンデンサＣ，，Ｃ２，Ｃ３，
・・・・・・ｃｏは方形波の周期で下段から順に充電さ
れ、最上段のコンデンサＣ７の端子に出力電圧■を発生
するが、出力電圧Ｖはコンデンサとダイオード数ｎによ
って定まり、Ｖ−ｎ−Ｖ、となる。従ってコンデンサと
ダイオードの段数ｎを増やすことによって、出力電源を
目標とする電圧値にすることができる。また圧電マクチ
ュエータ素子の駆動時間は、素子のキャパシタンス、コ
ッククロフト・ウォルトン回路内のキャパシタンスおよ
び方形波の周期により定まる。コッククロフト・ウォル
トン回路１３は、ＭＯＳのロジックＩＣによって構成す
ることができる。
圧電アクチュエータ素子１４は、コッククロフト・ウォ
ルトン回路から電圧■を供給されたとき、電気・機械変
換動作を行なって駆動力を発生する。
ルトン回路から電圧■を供給されたとき、電気・機械変
換動作を行なって駆動力を発生する。
なお、第２図に示された圧電素子駆動装置が所期の性能
を有するためには、次のような全体条件を満たすことが
必要である。
を有するためには、次のような全体条件を満たすことが
必要である。
（イ）、使用するダイオードの逆リーク電流およびコン
デンサのリーク電流が十分小さいこと。
デンサのリーク電流が十分小さいこと。
（ロ）、方形波発生回路が適当な発信周波数を有するこ
と。
と。
なお、方形波発生回路は、回路を小型にするためにＭＯ
Ｓ０ロジクＩＣで構成されることが望ましい。
Ｓ０ロジクＩＣで構成されることが望ましい。
本発明の圧電素子駆動装置は、消費電力が小さいので、
電池等の電源よって使用することが可能となっている。
電池等の電源よって使用することが可能となっている。
以上説明したように、本発明の圧電素子駆動装置におけ
ば、次のような各種の効率が得られる。
ば、次のような各種の効率が得られる。
■、交流電源を必要とせずに、圧電素子を駆動するため
の直流高電圧を、電池等の低電圧直流電源から容易に得
ることができる。
の直流高電圧を、電池等の低電圧直流電源から容易に得
ることができる。
■、駆動回路がＭＯＳロジックＩＣからなる方形波発生
回路及びダイオード、コンデンサ等の受動素子で構成さ
れているので、圧電素子の駆動時における消費電力が低
く抑えられる。この際最も電力を消費する方形波発生回
路は低周波を発振するものでよく、また発振数も有限で
済む。
回路及びダイオード、コンデンサ等の受動素子で構成さ
れているので、圧電素子の駆動時における消費電力が低
く抑えられる。この際最も電力を消費する方形波発生回
路は低周波を発振するものでよく、また発振数も有限で
済む。
■、方形波発生回路およびコッククロッ１−・ウオルト
ン回路をＭＯ３Ｏロジ、りＩＣで構成することによって
、回路全体を軽量化するとともに、外形寸法もコンパク
トにまとめるこよができる。
ン回路をＭＯ３Ｏロジ、りＩＣで構成することによって
、回路全体を軽量化するとともに、外形寸法もコンパク
トにまとめるこよができる。
■、駆動電圧の立ち上がり時間を抑制してスムーズに昇
圧するようにすることができる。従って発生電圧の２、
峻な立ち上がりを緩和するために、駆動電圧を抑制する
保護回路を必要としない。
圧するようにすることができる。従って発生電圧の２、
峻な立ち上がりを緩和するために、駆動電圧を抑制する
保護回路を必要としない。
第１図は本発明の一実施例における圧電素子駆動のフロ
ーを示す図、第２図は本発明の一実施例における圧電素
子駆動装置の構成を示す図、第３図は従来の圧電素子駆
動装置を示す図である。 １１・・・・・・駆動命令、１２・・・・・・方形波発
生回路、１３・・・・・・コンククロット・ウオルトン
回路、１４・・・・・・圧電アクチュエータ素子、Ｃ１
〜Ｃ，、・旧・・コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１１・旧・・ダ
イオード、Ａ・・・・・・充電回路。
ーを示す図、第２図は本発明の一実施例における圧電素
子駆動装置の構成を示す図、第３図は従来の圧電素子駆
動装置を示す図である。 １１・・・・・・駆動命令、１２・・・・・・方形波発
生回路、１３・・・・・・コンククロット・ウオルトン
回路、１４・・・・・・圧電アクチュエータ素子、Ｃ１
〜Ｃ，、・旧・・コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１１・旧・・ダ
イオード、Ａ・・・・・・充電回路。
Claims (2)
- （１）、電池電源によって動作して方形波出力を発生す
る方形波発生回路と、該方形波出力を昇圧して直流高電
圧を発生するコッククロフト・ウォルトン回路とを具え
、 該コッククロフト・ウォルトン回路の出力によって圧電
素子を駆動することを特徴とする圧電素子駆動装置。 - （２）、前記方形波発生回路とコッククロフト・ウォル
トン回路とが、ＭＯＳロジックＩＣで構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電素子駆
動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153153A JPS63319089A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 圧電素子駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153153A JPS63319089A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 圧電素子駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63319089A true JPS63319089A (ja) | 1988-12-27 |
Family
ID=15556183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62153153A Pending JPS63319089A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 圧電素子駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63319089A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016178859A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 合同会社 水と油の研究所 | 充電装置及び放電装置並びに高電圧発生装置 |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP62153153A patent/JPS63319089A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016178859A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 合同会社 水と油の研究所 | 充電装置及び放電装置並びに高電圧発生装置 |
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