KR20130096027A - Apparatus for driving the piezo actuator and method of driving the piezo actuator using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for driving a piezo actuator and a method for driving the piezo actuator using the same are provided to reduce noise by gradually increasing driving speed. CONSTITUTION: A driving signal generation part (120) generates a driving signal. The driving signal drives a piezo element. A driving signal conversion part (130) changes the size of the driving signal. The driving signal is applied to a driving control part (140). The driving control part drives the piezo element with the speed corresponding to the applied signal. [Reference numerals] (110) Piezo actuator; (120) Driving signal generation unit; (130) Driving signal conversion unit; (140) Driving control unit; (150) Frequency generation unit

Description

피에조 액추에이터의 구동 장치 및 이를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법{APPARATUS FOR DRIVING THE PIEZO ACTUATOR AND METHOD OF DRIVING THE PIEZO ACTUATOR USING THE SAME}A device for driving a piezo actuator and a method for driving a piezo actuator using the same {{APPARATUS FOR DRIVING THE PIEZO ACTUATOR AND METHOD OF DRIVING THE PIEZO ACTUATOR USING THE SAME}

본 발명은 피에조 액추에이터의 구동 장치 및 이를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피에조 소자의 구동 속도를 조절하는 피에조 액추에이터의 구동 장치 및 이를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a driving apparatus of a piezo actuator and a method of driving a piezo actuator using the same, and more particularly, to a driving apparatus of a piezo actuator for controlling a driving speed of a piezo element and a method of driving a piezo actuator using the same.

현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있다. 이에 따라, 휴대용 단말기의 멀티 컨버전스 기능에 필수적으로 사용되는 카메라모듈(camera module)의 수요는 점점 증가하고 있다. Currently, portable terminals such as mobile phones and PDAs have been recently used with multi-convergence with music, movies, TVs, games, etc. as well as simple telephone functions with the development of the technology. Accordingly, the demand for a camera module which is essentially used for the multi-convergence function of the portable terminal is increasing.

일반적으로 카메라모듈은, 렌즈를 광축방향으로 이송시키는 렌즈이송장치를 포함한다. 그리고, 상기 렌즈이송장치는 렌즈이송에 필요한 동력발생수단으로 전자기 모터, 압전 진동자 등과 같은 액츄에이터를 사용한다.In general, the camera module includes a lens transfer device for transferring the lens in the optical axis direction. The lens transfer apparatus uses an actuator such as an electromagnetic motor, a piezoelectric vibrator, and the like as the power generating means required for lens transfer.

최근에는 전자기 모터에 비해 분해능이 높고 소음이 적으며 노이즈 발생이 적은 압전 진동 소자를 이용하는 초음파 모터가 주목받고 있다. Recently, an ultrasonic motor using a piezoelectric vibrating element having a higher resolution, less noise, and less noise than an electromagnetic motor has attracted attention.

종래 기술에 따른 통상의 압전 초음파 모터는 압전 진동 소자와, 압전 진동 소자의 일측에 부착된 마찰 부재로 이루어져 있다.A conventional piezoelectric ultrasonic motor according to the prior art is composed of a piezoelectric vibrating element and a friction member attached to one side of the piezoelectric vibrating element.

이러한 압전 초음파 모터는 미세 진폭의 고주파 진동을 압전 진동 소자에 발생시키고, 압전 진동 소자에 부착된 마찰부재와 슬라이더(또는 로터)의 접촉 마찰을 통해 미세 진동을 전달함으로써, 슬라이더(또는 로터)의 미세 운동을 가능하게 한다.The piezoelectric ultrasonic motor generates high-frequency vibrations with a small amplitude in the piezoelectric vibrating element, and transmits the fine vibration through contact friction between the friction member attached to the piezoelectric vibrating element and the slider (or the rotor), whereby the fineness of the slider (or the rotor) is obtained. Enable exercise

구체적으로, 압전 초음파 모터에 전원이 인가되면, 상기 압전 진동 소자는 2가지 모드의 진동, 즉, 압전 진동 소자의 길이 방향을 따라 신축 변형하는 신축 진동모드와 압전 진동 소자의 두께 방향으로 굴곡 변형하는 굴곡 진동모드의 진동이 발생한다.Specifically, when power is applied to the piezoelectric ultrasonic motor, the piezoelectric vibrating element may be flexibly deformed in the thickness direction of the piezoelectric vibrating element and the elastic vibration mode of stretching and deforming along the length direction of the piezoelectric vibrating element. The vibration of the flexure vibration mode occurs.

이러한 두 가지 모드의 진동이 동시에 발생하면서, 마찰부재에는 타원 운동이 발생하게 된다. 이러한 마찰부재의 타원운동은 슬라이더 또는 로터에 전달되어 슬라이더의 직선운동 또는 로터의 회전운동이 가능해진다.While these two modes of vibration occur at the same time, elliptic motion occurs in the friction member. The elliptical motion of the friction member is transmitted to the slider or the rotor to enable the linear motion of the slider or the rotational motion of the rotor.

특히, 카메라 모듈에서는 상기 압전 초음파 모터로부터 발생된 타원운동을 렌즈 이송을 위한 렌즈이송장치에 전달하여 렌즈를 광축 방향으로 이송시키는 직선운동을 하게 된다.Particularly, in the camera module, the elliptic motion generated from the piezoelectric ultrasonic motor is transmitted to the lens transport apparatus for lens transport to perform a linear motion for transporting the lens in the optical axis direction.

이로써, 렌즈와 이에 인접하는 렌즈간의 상대거리를 변화시켜 줌(zooming)기능이나 초점조절(focusing)기능을 구현한다.
As a result, a zooming function or a focusing function is realized by changing the relative distance between the lens and the adjacent lens.

이와 관련하여, 대한민국특허청 공개특허공보에 게재된 공개번호 제 10-2011-0096384호(이하, 선행기술문헌)은, 렌즈를 적어도 일 축에 대하여 이동시킬 수 있으며, 기구적으로 렌즈의 이동을 정지시킬 수 있는 렌즈 구동장치를 제안하고 있다.In this regard, Publication No. 10-2011-0096384 (hereinafter, referred to as a prior art document) published in the Korean Patent Office Publication No. 10 can move the lens about at least one axis, and mechanically stops the lens movement. A lens driving device that can be made is proposed.

그러나, 선행기술문헌의 렌즈 구동장치는, 피에조 소자 구동에 대한 정밀한 제어없이 피에조 소자에 구동 신호를 최초로 인가하는 시점에서부터 최대 속도로 변형 이동하도록 하는데, 이는 피에조 소자의 구동 효율을 높일 수는 있으나, 렌즈의 초점을 맞추는 과정, 구체적으로 렌즈의 최초 구동시점 및 멈추는 시점에서 소음을 발생시키는 문제가 있다. 그리고, 이는 결국 소비자로 하여금 제품 불량으로 인식하게끔 한다.
However, the lens driving apparatus of the prior art document allows the deformation movement at the maximum speed from the time of first applying the driving signal to the piezo element without precise control of the piezo element driving, which can increase the driving efficiency of the piezo element. There is a problem of generating noise at the process of focusing the lens, specifically, at the time of driving and stopping the lens. This, in turn, causes consumers to perceive product defects.

특허문헌 : 대한민국 공개특허공보 제 10-2011-0096384호Patent Document: Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0096384

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 초기 구간에서 피에조 소자의 구동 속도를 일정 비율로 증가시키는 피에조 액추에이터의 구동 장치 및 이를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a driving device of a piezo actuator and a method of driving a piezo actuator using the same, which increases the driving speed of the piezo element at a predetermined ratio in an initial section.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, 피에조 소자; 상기 피에조 소자를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하는 구동 신호 발생부; 상기 구동 신호의 크기를 변환하는 구동 신호 변환부; 및 상기 구동 신호가 인가되면 이에 대응하는 구동 속도로 상기 피에조 소자를 구동하는 구동 제어부;를 포함하는, 피에조 액추에이터의 구동 장치를 제공한다.The present invention devised to achieve the above object, Piezo element; A drive signal generator for generating a drive signal for driving the piezo element; A driving signal converting unit converting a magnitude of the driving signal; And a driving controller for driving the piezoelectric element at a driving speed corresponding to the driving signal when the driving signal is applied to the piezoelectric actuator.

이때, 상기 구동 신호 발생부는, 상기 구동 신호 변환부의 제어 신호에 따라 구동 신호의 크기를 조절하기 위한 전력제어회로;를 포함하는, 피에조 액추에이터의 구동 장치를 제공한다.In this case, the drive signal generation unit, a power control circuit for adjusting the size of the drive signal in accordance with the control signal of the drive signal conversion unit provides a drive device of a piezo actuator.

그리고, 상기 구동 신호 변환부는, 초기 구간에서 상기 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시키는, 피에조 액추에이터의 구동 장치를 제공한다.The driving signal converter provides a driving apparatus of a piezo actuator, which increases the size of the driving signal at a predetermined ratio in an initial section.

또한, 상기 구동 신호 변환부에 의해 변환되는 초기 구간에서의 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는, 피에조 액추에이터의 구동 장치를 제공한다.In addition, the drive signal in the initial section converted by the drive signal conversion unit provides a driving apparatus of the piezo actuator according to the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 상기 구동 제어부로 전달되는 최종 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는, 피에조 액추에이터의 구동 장치를 제공한다.In addition, the final drive signal transmitted to the drive control unit provides a driving device of the piezo actuator according to the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 상기 구동 제어부의 구동 속도는 상기 구동 신호의 크기에 비례하는, 피에조 액추에이터의 구동 장치를 제공한다.
In addition, the drive speed of the drive control unit provides a drive device of the piezo actuator, which is proportional to the magnitude of the drive signal.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, (a)상기 피에조 소자를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하는 단계; (b)상기 구동 신호의 크기를 변환하는 단계; 및 (c)상기 구동 신호가 인가되면 이에 대응하는 구동 속도로 상기 피에조 소자를 구동하는 단계;를 포함하는, 피에조 액추에이터의 구동 방법을 제공한다.The present invention devised to achieve the above object, (a) generating a drive signal for driving the piezo element; converting the magnitude of the driving signal; And (c) driving the piezoelectric element at a driving speed corresponding to the driving signal when the driving signal is applied to the piezoelectric actuator.

이때, 상기 (b)단계는, 초기 구간에서 상기 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시키는, 피에조 액추에이터의 구동 방법을 제공한다.In this case, step (b) provides a method of driving a piezo actuator, which increases the magnitude of the driving signal at a predetermined ratio in an initial section.

그리고, 상기 변환되는 초기 구간에서의 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는, 피에조 액추에이터의 구동 방법을 제공한다.In addition, the driving signal in the converted initial section provides a method of driving a piezo actuator according to the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

또한, 상기 (c)단계에서 전달되는 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는, 피에조 액추에이터의 구동 방법를 제공한다.In addition, the driving signal transmitted in the step (c) provides a method for driving a piezo actuator according to the following equation.

Figure pat00004

Figure pat00004

본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치에 따르면, 초기 구간에서 피에조 소자의 구동 속도를 서서히 증가하도록 정밀하게 제어함에 따라, 최초 구동 시점에서부터 피에조 소자를 최대 속도로 구동시키는 종래 피에조 액추에이터의 구동 장치에 비해 소음을 크게 줄일 수 있다.
According to the drive device of a piezo actuator according to the present invention, the precise control of the drive speed of the piezo element is gradually increased in the initial section, compared to the conventional drive device of the conventional piezo actuator that drives the piezo element at the maximum speed from the initial driving time. Noise can be greatly reduced.

도 1은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치에 포함된 구동 신호 발생부에서 출력되는 구동 신호의 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치에 포함된 구동 신호 변환부에서 출력되는 구동 신호의 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치에 포함된 구동 제어부로 전달되는 최종 구동 신호의 파형을 나탄낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치에 포함된 전력제어회로의 상세 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법을 순서대로 도시한 플로우 차트이다.
1 is a schematic structural block diagram of a driving device of a piezo actuator according to the present invention.
2 is a view showing a waveform of a drive signal output from a drive signal generator included in a drive device of a piezo actuator according to the present invention.
3 is a view showing the waveform of the drive signal output from the drive signal conversion unit included in the drive device of the piezo actuator according to the present invention.
4 is a view showing the waveform of the final drive signal transmitted to the drive control unit included in the drive device of the piezo actuator according to the present invention.
5 is a detailed circuit diagram of a power control circuit included in a driving apparatus of a piezo actuator according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of driving a piezo actuator using the piezo actuator driving device according to the present invention in order.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and the techniques for achieving them will be apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is not only limited thereto, but also may enable others skilled in the art to fully understand the scope of the invention. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를ㄹ 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 다수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular forms include plural forms unless otherwise specified in the text. It is to be understood that the terms 'comprise', and / or 'comprising' as used herein may be used to refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the configuration and operation effects of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치의 개략적인 구성 블록도이다.1 is a schematic structural block diagram of a driving device of a piezo actuator according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치(100)는 피에조 소자(110), 구동 신호 발생부(120), 구동 신호 변환부(130) 및 구동 제어부(140)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, a driving apparatus 100 of a piezo actuator according to the present invention may include a piezo element 110, a driving signal generator 120, a driving signal converter 130, and a driving controller 140. have.

상기 피에조 소자(110)는 외부 피사체의 이미지를 수신하는 렌즈를 선형 구동하기 위한 것으로, 상기 구동 제어부에서 발생한 구동 전압 또는 구동 전류에 의해 구동된다. 본 발명에서 상기 피에조 소자(110)는 상기 구동 상기 신호 발생부에서 발생한 구동 신호의 최대 크기에서 최고의 구동 효율을 갖는다.The piezoelectric element 110 is for linearly driving a lens that receives an image of an external subject and is driven by a driving voltage or a driving current generated by the driving controller. In the present invention, the piezoelectric element 110 has the highest driving efficiency at the maximum magnitude of the driving signal generated by the driving signal generator.

이러한 상기 피에조 소자(110)는, 세라믹스층(압전층)이 적층된 일반적인 압전 소자로 구성되고, 상기 피에조 소자(110)의 측면에는 1쌍의 전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 한쪽의 전극은 접지 전극(GND)이고, 다른 한쪽의 전극은 구동 전극으로 구성될 수 있다. The piezoelectric element 110 may be formed of a general piezoelectric element in which ceramic layers (piezoelectric layers) are stacked, and a pair of electrodes may be formed on a side surface of the piezoelectric element 110. For example, one electrode may be a ground electrode GND, and the other electrode may be configured as a driving electrode.

이에 따라, 상기 접지 전극(GND)을 접지시킨 상태에서 상기 구동 전극에 구동 전압 또는 구동 전류를 인가하면 상기 피에조 소자(110)는 변형되어 구동력을 제공하게 된다.
Accordingly, when the driving voltage or the driving current is applied to the driving electrode while the ground electrode GND is grounded, the piezoelectric element 110 is deformed to provide driving force.

상기 구동 신호 발생부(120)는 상기 피에조 소자(110)를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생한다. 즉, 상기 구동 신호 발생부(120)는 상기 피에조 소자(110)에 상응하는 최적의 주파수 및 크기를 갖는 구동 신호를 발생하고, 상기 피에조 소자(110)는 최적의 주파수 및 크기를 갖는 구동 신호에서 단위 시간당 가장 많은 거리를 이동하게 된다.The driving signal generator 120 generates a driving signal for driving the piezoelectric element 110. That is, the driving signal generator 120 generates a driving signal having an optimal frequency and magnitude corresponding to the piezoelectric element 110, and the piezoelectric element 110 is driven at a driving signal having an optimal frequency and magnitude. You will travel the most distance per unit time.

이를 위하여, 상기 구동 신호 발생부(120)에는, 구동에 필요한 주파수를 얻기 위한 주파수 발생부(150)가 추가로 연결될 수 있다. To this end, the driving signal generator 120 may be further connected to the frequency generator 150 to obtain a frequency required for driving.

상기 주파수 발생부(150)는 소정의 주파수를 가지는 펄스를 발생시키고, 이를 상기 구동 신호 발생부(120)에 전달한다. 이에 따라, 상기 구동 신호 발생부(120)는 상기 피에조 소자(110)를 구동시키기 위한 최적의 주파수를 가지는 펄스를 이용하여 구동 신호를 발생한다.
The frequency generator 150 generates a pulse having a predetermined frequency and transmits the pulse to the driving signal generator 120. Accordingly, the driving signal generator 120 generates a driving signal using a pulse having an optimal frequency for driving the piezoelectric element 110.

상기 구동 신호 변환부(130)는 상기 구동 신호 발생부(120)에서 발생한 구동 신호의 크기를 변환한다. 이를 위하여, 상기 구동 신호 변환부(130)는 상기 구동 신호 발생부(120)에 제어 신호를 입력하여 구동 신호의 크기를 변환한다.The driving signal converter 130 converts the magnitude of the driving signal generated by the driving signal generator 120. To this end, the drive signal converter 130 converts the magnitude of the drive signal by inputting a control signal to the drive signal generator 120.

이러한 상기 구동 신호 변환부(130)의 동작 과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 구동 신호 변환부(130)는 초기 구간에서 상기 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시킨다.Looking at the operation process of the drive signal converter 130 in more detail, the drive signal converter 130 increases the size of the drive signal in a predetermined ratio in the initial section.

상기 구동 신호 발생부(120)에서 발생하는 구동 신호는 아래 수학식 1에 따른다.The driving signal generated by the driving signal generator 120 is represented by Equation 1 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, E0는 초기 출력 신호의 크기이고, U(t)는 스텝 응답함수이다. Where E 0 is the magnitude of the initial output signal and U (t) is the step response function.

도 2는 구동 신호 발생부에서 출력되는 구동 신호의 파형을 나타낸 도면으로써, 상기 구동 신호 발생부(120)에서 발생하는 상기 구동 신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 E0의 값에 따라 일정한 크기를 가지는 구형파 형태가 된다. 2 is a view illustrating a waveform of a driving signal output from a driving signal generator, wherein the driving signal generated by the driving signal generator 120 is shown in FIG. 2 according to a preset value of E 0 . It becomes square wave shape with constant size.

여기에, 상기 구동 신호 변환부(130)는, 초기 구간에서 아래의 수학식 2에 따라 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시키는 제어 신호를 전달한다.Here, the driving signal converter 130 transmits a control signal for increasing the size of the driving signal at a predetermined ratio in the initial section according to Equation 2 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, 상기 W는 Sin(n-1/Nd-1)을 의미한다. Here, W means Sin (n-1 / Nd-1).

도 3은 구동 신호 변환부에서 출력되는 구동 신호의 파형을 나타낸 도면으로써, 상기 수학식 2에 따라 상기 구동 신호 변환부(130)에서 변환된 구동 신호는 그 파형이 도 3에 도시된 바와 같이 사인파 형태가 된다.3 is a view illustrating a waveform of a driving signal output from a driving signal converting unit. A driving signal converted by the driving signal converting unit 130 according to Equation 2 is a sine wave whose waveform is shown in FIG. 3. Form.

여기서, 상기 초기 구간이란 상기 구동 신호가 상기 구동 제어부(140)로 최초 인가되는 시점부터 상기 피에조 소자(110)가 안정화 즉, 피에조 소자(110)의 구동 속도가 최고 효율에 이르기까지의 구간을 의미한다. 따라서 결국, 상기 구동 신호 발생부(120)에서 발생하고 상기 구동 신호 변환부(130)를 거쳐 상기 구동 제어부(140)로 전달되는 최종 구동 신호는 아래의 수학식 3에 따르게 되고, 그 파형은 도 4에 도시된 바와 같이 나타난다.Here, the initial period means a period from the time when the driving signal is first applied to the driving controller 140 until the piezoelectric element 110 is stabilized, that is, the driving speed of the piezoelectric element 110 reaches the highest efficiency. do. Therefore, the final driving signal generated by the driving signal generator 120 and transferred to the driving controller 140 through the driving signal converter 130 is represented by Equation 3 below, and the waveform thereof is shown in FIG. Appear as shown in 4.

Figure pat00007
Figure pat00007

이와 같이, 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치(100)는, 초기 구간에서 피에조 소자의 구동 속도를 서서히 증가하도록 정밀하게 제어함에 따라, 최초 구동 시점부터 피에조 소자를 최대 속도로 구동시키는 종래 피에조 액추에이터의 구동 장치에 비해 소음을 크게 줄일 수 있게 된다.
As described above, the piezo actuator driving device 100 according to the present invention precisely controls to gradually increase the driving speed of the piezo element in the initial section, and thus the conventional piezo actuator for driving the piezo element at the maximum speed from the initial driving time. Compared to the driving device of the noise can be significantly reduced.

한편, 상기 구동 신호 발생부(120)는 상기 구동 신호 변환부(130)의 제어 신호에 따라 구동 신호의 크기를 조절하기 위한 전력제어회로를 포함할 수 있다.The driving signal generator 120 may include a power control circuit for adjusting the size of the driving signal according to the control signal of the driving signal converter 130.

도 5는 상기 전력제어회로의 상세 회로도로써, 도 5를 참조하면, 상기 전력제어회로는 상기 구동 신호 변환부(130)의 제어 신호가 입력되는 비반전단자(+)와, 접지단 및 출력측의 궤환 라인이 연결되는 반전단자(-)를 갖는 제 1 오피앰프(OP1)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 반전단자(-)와 접지단사이에는 제 1 저항(R1)이 연결되고, 궤환 라인에는 제 2 저항(R2)이 연결된다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the power control circuit. Referring to FIG. 5, the power control circuit includes a non-inverting terminal (+) through which a control signal of the driving signal converter 130 is input, a ground terminal, and an output side. The feedback line may include a first op amp OP1 having an inverting terminal (−) connected thereto. Here, the first resistor (R1) is connected between the inverting terminal (-) and the ground terminal, and the second resistor (R2) is connected to the feedback line.

이에 더하여, 상기 제 1 오피앰프(OP1)의 출력단과 연결되는 비반전단자(+)와, 출력측의 궤환 라인이 연결되는 비반전단자(-)를 갖는 제2 오피앰프(OP2)가 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 오피앰프(OP2)의 출력단에서 출력되는 신호는 상기 구동 제어부(140)로 전달된다.In addition, a second op amp OP2 having a non-inverting terminal (+) connected to the output terminal of the first op amp OP1 and a non-inverting terminal (-) connected to the output line of the output side is further included. can do. Here, the signal output from the output terminal of the second op amp OP2 is transmitted to the driving controller 140.

이에 따라, 상기 제 1 오피앰프(OP1)는 초기 구간에서 상기 구동 신호 변환부(130)의 제어 신호에 따라 구동 신호의 크기를 앞서 살펴본 수학식 2에 따라 일정 비율로 증가시키고, 제 2 오피앰프(OP2)는 출력단의 신호를 반전단자(-)에 궤환시켜 임피던스를 매칭시키면서 상기 변환된 구동 신호를 상기 구동 제어부(140)로 전달하게 된다.
Accordingly, the first op amp OP1 increases the size of the drive signal at a predetermined ratio according to Equation 2 described above according to the control signal of the drive signal converter 130 in the initial section, and the second op amp OP1. OP2 transfers the converted driving signal to the driving controller 140 while matching the impedance by feedbacking the signal of the output terminal to the inverting terminal (−).

상기 구동 제어부(140)는 상기 구동 신호 변환부(130)에 의해 변환된 구동 신호에 대응하는 구동 전압을 상기 피에조 소자에 인가하여, 상기 구동 신호에 따른 구동 속도로 상기 피에조 소자를 구동시키거나 정지하도록 제어하는 기능을 한다.The driving controller 140 applies a driving voltage corresponding to the driving signal converted by the driving signal converter 130 to the piezoelectric element to drive or stop the piezoelectric element at a driving speed according to the driving signal. Function to control.

이러한 상기 구동 제어부(140)의 구동 속도는 상기 구동 신호의 크기에 비례하고, 이에 따라, 상기 구동 제어부(140)의 구동 속도는 초기 구간에서 앞서 살펴본 수학식 2에 따라 일정 비율로 증가하다가 피에조 소자(110)의 최대 구동 효율에 이르는 안정화 구간에서는 앞서 살펴본 수학식 1의 E0 값에 따라 일정하게 제어된다.
The driving speed of the driving control unit 140 is proportional to the magnitude of the driving signal. Accordingly, the driving speed of the driving control unit 140 increases at a predetermined rate according to Equation 2 described above in the initial section, and then the piezoelectric element. In the stabilization section that reaches the maximum driving efficiency of 110, it is constantly controlled according to the E 0 value of Equation 1 described above.

이제, 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치(100)를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법에 대해 살펴보기로 한다. Now, a driving method of the piezo actuator using the driving device 100 of the piezo actuator according to the present invention will be described.

도 6은 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법을 순서대로 도시한 플로우 차트이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 피에조 액추에이터의 구동 장치(100)를 이용한 피에조 액추에이터의 구동 방법은 먼저, 상기 피에조 소자(110)를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하는 단계를 수행한다(S10).6 is a flowchart illustrating a method of driving a piezo actuator using the piezo actuator driving device according to the present invention in order. Referring to FIG. 6, in a method of driving a piezo actuator using the piezo actuator driving device 100 according to the present invention, first, a driving signal for driving the piezo element 110 is generated (S10). .

이는 앞서 살펴본 상기 구동 신호 발생부(120)에서 수행될 수 있다. 상기 주파수 발생부(150)에서 상기 피에조 소자(110) 구동에 필요한 주파수를 가지는 펄스를 발생시켜 이를 상기 구동 신호 발생부(120)로 전달하고, 상기 구동 신호 발생부(120)는 이를 이용하여 구동에 필요한 최적의 주파수 및 크기를 갖는 구동 신호를 발생한다.
This may be performed by the driving signal generator 120 described above. The frequency generator 150 generates a pulse having a frequency necessary for driving the piezoelectric element 110 and transmits the pulse to the driving signal generator 120, and the driving signal generator 120 drives the pulse signal. Generates a drive signal with the optimal frequency and magnitude necessary for.

그 다음, 상기 구동 신호의 크기를 변환하는 단계를 수행한다(S20).Next, the step of converting the magnitude of the driving signal is performed (S20).

이는 앞서 살펴본 상기 구동 신호 변환부(130)에서 수행될 수 있다. 즉, 초기 구간에서 상기 구동 신호 변환부(130)는 초기 구간에서 상기 수학식 2에 따라 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시키는 제어 신호를 상기 구동 신호 발생부(120)으로 전달한다. 여기서, 초기 구간이란 전술한 바와 마찬가지로, 상기 구동 신호가 상기 구동 제어부(140)로 최초 인가되는 시점부터 상기 피에조 소자(110)가 안정화 즉, 피에조 소자(110)의 구동 속도가 최고 효율에 이르기까지의 구간을 의미한다. This may be performed by the driving signal converter 130 described above. That is, in the initial section, the drive signal converter 130 transmits a control signal for increasing the magnitude of the drive signal at a predetermined ratio to the drive signal generator 120 in the initial section. Here, as described above, the initial period is from the time when the driving signal is first applied to the driving controller 140 until the piezoelectric element 110 is stabilized, that is, the driving speed of the piezoelectric element 110 reaches the highest efficiency. Means the interval of.

이에 따라, 상기 구동 신호 발생부(120)에서 발생하여 상기 구동 신호 변환부(130)를 거쳐 상기 구동 제어부(140)로 전달되는 최종 구동 신호는 상기 수학식 3에 따르게 되고, 그 파형은 도 4에 도시된 바와 같이 나타난다.
Accordingly, the final drive signal generated by the drive signal generator 120 and transferred to the drive controller 140 through the drive signal converter 130 is represented by Equation 3, and the waveform thereof is shown in FIG. 4. As shown in FIG.

그 다음, 상기 구동 신호가 인가되면 이에 대응하는 구동 속도로 상기 피에조 소자(110)를 구동하는 단계를 수행한다.(S30)Next, when the driving signal is applied, driving the piezoelectric element 110 at a driving speed corresponding thereto is performed (S30).

이는 앞서 살펴본 상기 구동 제어부(140)에서 수행될 수 있다. 즉, 상기 구동 제어부(140)는 상기 구동 신호 변환부(130)에 의해 변환된 구동 신호에 대응하는 구동 전압을 상기 피에조 소자에 인가하여, 상기 구동 신호에 따른 구동 속도로 상기 피에조 소자를 구동한다.
This may be performed by the driving controller 140 described above. That is, the driving controller 140 applies the driving voltage corresponding to the driving signal converted by the driving signal converter 130 to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element at the driving speed according to the driving signal. .

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
The foregoing detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing description merely shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, it is possible to make changes or modifications within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the disclosure and the equivalents of the disclosure and / or the scope of the art or knowledge of the present invention. The foregoing embodiments are intended to illustrate the best mode contemplated for carrying out the invention and are not intended to limit the scope of the present invention to other modes of operation known in the art for utilizing other inventions such as the present invention, Various changes are possible. Accordingly, the foregoing description of the invention is not intended to limit the invention to the precise embodiments disclosed. It is also to be understood that the appended claims are intended to cover such other embodiments.

100 : 본 발명에 따른 피에조 액추에이터 구동 장치
110 : 피에조 소자
120 : 구동 신호 발생부
130 : 구동 신호 변환부
140 : 구동 제어부
150 : 주파수 발생부100: piezo actuator drive device according to the present invention
110: piezo element
120: drive signal generator
130: driving signal conversion unit
140:
150: frequency generator

Claims (10)

피에조 소자;
상기 피에조 소자를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하는 구동 신호 발생부;
상기 구동 신호의 크기를 변환하는 구동 신호 변환부; 및
상기 구동 신호가 인가되면 이에 대응하는 구동 속도로 상기 피에조 소자를 구동하는 구동 제어부;
를 포함하는,
피에조 액추에이터의 구동 장치.
Piezo elements;
A drive signal generator for generating a drive signal for driving the piezo element;
A driving signal converting unit converting a magnitude of the driving signal; And
A driving controller driving the piezo element at a driving speed corresponding to the driving signal when the driving signal is applied;
/ RTI >
Drive device of piezo actuator.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 신호 발생부는,
상기 구동 신호 변환부의 제어 신호에 따라 구동 신호의 크기를 조절하기 위한 전력제어회로;
를 포함하는,
피에조 액추에이터의 구동 장치.
The method of claim 1,
The driving signal generator,
A power control circuit for adjusting a magnitude of a driving signal according to a control signal of the driving signal converter;
/ RTI >
Drive device of piezo actuator.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 신호 변환부는,
초기 구간에서 상기 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시키는,
피에조 액추에이터의 구동 장치.
The method of claim 1,
The driving signal converter,
In the initial section, increasing the size of the drive signal at a constant rate,
Drive device of piezo actuator.
제 3 항에 있어서,
상기 구동 신호 변환부에 의해 변환되는 초기 구간에서의 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는,
Figure pat00008

피에조 액추에이터의 구동 장치.
The method of claim 3, wherein
The driving signal in the initial section converted by the driving signal converter is according to the following equation,
Figure pat00008

Drive device of piezo actuator.
제 4 항에 있어서,
상기 구동 제어부로 전달되는 구동 신호의 파형은 아래의 수학식에 따르는,
Figure pat00009

피에조 액추에이터의 구동 장치.
5. The method of claim 4,
The waveform of the driving signal transmitted to the driving controller is according to the following equation,
Figure pat00009

Drive device of piezo actuator.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 제어부의 구동 속도는 상기 구동 신호의 크기에 비례하는,
피에조 액추에이터의 구동 장치.
The method of claim 1,
The driving speed of the driving controller is proportional to the magnitude of the driving signal.
Drive device of piezo actuator.
(a)상기 피에조 소자를 구동시키기 위한 구동 신호를 발생하는 단계;
(b)상기 구동 신호의 크기를 변환하는 단계; 및
(c)상기 구동 신호가 인가되면 이에 대응하는 구동 속도로 상기 피에조 소자를 구동하는 단계;
를 포함하는,
피에조 액추에이터의 구동 방법.
(a) generating a driving signal for driving the piezo element;
converting the magnitude of the driving signal; And
(c) driving the piezoelectric element at a driving speed corresponding to the driving signal when the driving signal is applied;
/ RTI >
Method of driving piezo actuators.
제 7 항에 있어서,
상기 (b)단계는,
초기 구간에서 상기 구동 신호의 크기를 일정 비율로 증가시키는,
피에조 액추에이터의 구동 방법.
The method of claim 7, wherein
The step (b)
In the initial section, increasing the size of the drive signal at a constant rate,
Method of driving piezo actuators.
제 8 항에 있어서,
상기 변환되는 초기 구간에서의 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는,
Figure pat00010

피에조 액추에이터의 구동 방법.
The method of claim 8,
The driving signal in the initial period is converted according to the following equation,
Figure pat00010

Method of driving piezo actuators.
제 9 항에 있어서,
상기 (c)단계에서 전달되는 구동 신호는 아래의 수학식에 따르는,
Figure pat00011

피에조 액추에이터의 구동 방법.The method of claim 9,
The driving signal transmitted in the step (c) is in accordance with the following equation,
Figure pat00011

Method of driving piezo actuators.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109495009A (en) * 2018-10-16 2019-03-19 上海交通大学 Self-sensing actuator based on magnetostriction materials

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