KR20160019094A - 쌍 안정 액추에이터들에 대한 내장 피드백 제어를 위한 방법 - Google Patents

쌍 안정 액추에이터들에 대한 내장 피드백 제어를 위한 방법 Download PDF

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Abstract

높은 시작 토크, 및 액추에이터의 이동 범위를 따라 액추에이터가 이동함에 따라 더 느리고, 조절된 속도를 갖는 액추에이터(22)를 구동하는 쌍 안정 모터(18)를 갖는 구동 메커니즘(16A, 16B)이 개시된다. 이는 낮은 속도에서 높은 토크 마진을 유지하고, 종단 속도(Wm)를 제한하고 부드러운 정지를 확립함으로써 이동의 종단에서 쌍 안정 액추에이터의 운동 에너지를 낮춘다는 장점이 있다. 일 실시예에서 솔레노이드가 사용될 수 있다. 모터 코일의 저항 및 인덕턴스와 같은 실제의 쌍 안정 모터 값들은, 모터의 정확한 제어를 유지하기 위해 이동 직전에 획득된다. 예를 들어, 쌍 안정 모터(46)는 정지부(50, 52)를 향해 구동될 수 있고, 코일 저항(Rm)은 교정 전압(Vd)과 연관된 전류(Im)를 감지함으로써 계산될 수 있다. 인덕턴스(Lm)는 낮은 레벨의 AC 전류를 인가함으로써 유사하게 측정될 수 있다. 역기전력은 코일 저항을 통해 감지되며, 원하는 레이트를 유지하기 위해 추정된 모터 회전 레이트가 피드백 루프(68)에 전송된다.

Description

쌍 안정 액추에이터들에 대한 내장 피드백 제어를 위한 방법{METHOD FOR EMBEDDED FEEDBACK CONTROL FOR BI-STABLE ACTUATORS}
본 개시내용은 일반적으로 구동 메커니즘들 및 액추에이터들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 이것으로 한정되는 것은 아니지만, IR 촬상 셔터들에서 사용되는 액추에이터들과 같이, 이동의 종단에서 높은 종단 속도 및 큰 운동 에너지를 갖는 액추에이터를 포함하는 불안정한 시스템에서 활용되는 쌍 안정 액추에이터들에 관한 것이다.
액추에이터들을 포함하는 구동 메커니즘들은 시스템의 하나 이상의 부재의 선택적 위치지정을 제어하기 위해 전형적으로 활용된다. 시스템 설계 요건들은, 용례에 적합한 특정 설계에 영향을 주고 때로는 제한한다. 일부 환경들에서, 이것으로 한정하는 것은 아니지만, 쌍 안정 액추에이터들과 같은 불안정한 액추에이터들이 활용된다.
회전형 솔레노이드 액추에이터들은 높은 시작 토크를 제공하지만, 이동 길이를 따라 연속적으로 가속하여, 이동의 종단에서 충격을 야기한다. 피드백 루프들은 통상적으로 회전형 솔레노이드들과 사용되지 않아서, 이동의 종단에서의 속도는 통상적으로 필요로 하는 것보다 훨씬 높다. 위치 피드백 센서들을 추가하면 솔레노이드의 사용의 패키징 장점들이 무산된다.
액추에이터가 쌍 안정인 경우, 문제가 더 나타나게 되며, 이동의 종단에서의 큰 디텐트 힘이 액추에이터를 정지부들 내에 유지시킨다. 이러한 구성이 전력 소비 관점에서 매우 바람직하지만, 이동의 종단에서 높은 속도를 야기하도록 이동의 시작에서 더 높은 토크 적용을 요구한다.
종래의 응용들은 액추에이터가 파워 온되는 지속기간을 제한함으로써 충격 속도를 제한하려고 시도하였다. 이러한 방법들은 전류를 오직 짧은 지속기간(타이밍) 동안 인가하고, 근접 센서를 작동시킨 후에 액추에이터를 정지시키는 것을 포함한다. 이러한 방법은 정적 중립(statically neutral) 액추에이터들에 대해 더 잘 작용하며, 액추에이터는 전원이 제거된 후에 자유롭게 관성운동할 것이다. 이러한 방법들은, 특히 동작 환경에 대한 파라미터들이 가변적인 경우 이동 요건들을 충족하기 위해 요구되는 시간량 및 토크를 추정하는 것을 요구한다. 또한, 액추에이터는, 그것이 디텐트 위치를 지나치면 자유롭게 가속하여, 이동의 종단에서 높은 속도를 야기할 것이기 때문에, 쌍 안정 액추에이터들에 대해 타이밍은 오직 부분적으로 유효하다. 또한, 전력을 너무 일찍 제거하면, 액추에이터가 디텐트 토크를 극복하지 못하고 명령된 대안의 위치로 이동하지 못하게 야기할 것이다.
높은 시작 토크 및, 액추에이터의 이동 범위를 통해 액추에이터가 이동함에 따라 더 느리고, 조절된 속도를 갖는 쌍 안정 액추에이터를, 위치 피드백 트랜스듀서로 인한 무게 및 부피의 추가 없이 제공하는 수단이 요망된다.
종래 기술의 전술한 결함 중 하나 이상을 대처하기 위해, 본 개시내용에서 설명된 일 실시예는 높은 시작 토크를 갖고, 액추에이터가 그의 이동 범위를 따라 이동함에 따라 더 느리고, 조절된 속도로 액추에이터를 구동하는 쌍 안정 모터를 갖는 구동 메커니즘을 포함한다. 이는 낮은 속도에서 높은 토크 마진을 유지하고, 종단 속도를 제한하고 부드러운 정지를 확립함으로써 이동의 종단에서 쌍 안정 액추에이터의 운동 에너지를 낮춘다는 장점이 있다. 솔레노이드가 일 실시예에서 사용될 수 있다. 모터 코일의 저항 및 인덕턴스와 같은 실제의 쌍 안정 모터 값들이, 모터의 정확한 제어를 유지하기 위해 이동 직전에 획득된다. 예를 들어, 쌍 안정 모터는 정지부를 향해 구동될 수 있고, 코일 저항은 교정 전압과 연관된 전류를 감지함으로써 계산될 수 있다. 인덕턴스는 낮은 레벨의 AC 전류를 인가함으로써 유사하게 측정될 수 있다. 역기전력(Back-emf)이 감지 저항기를 통해 감지되고, 원하는 레이트를 유지하기 위해 추정된 모터 회전 레이트가 피드백 루프에 전송된다.
일 바람직한 실시예에서, IR 촬상 디바이스의 셔터는 액추에이터에 응답하여 위치지정되고, 셔터는 모터 및 암으로부터 열적으로 절연된다. 쌍 안정 액추에이터들을 포함하는 다른 시스템들이 본 개시내용으로부터의 이점을 취할 수 있다. 특정 장점들이 앞에서 열거되었지만, 다양한 실시예들은, 열거된 장점들 중 일부를 포함하거나, 아무것도 포함하지 않거나, 또는 전부를 포함할 수 있다. 추가적으로, 다른 기술적 장점들이 이하의 도면들 및 설명을 읽은 후에 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다.
본 개시내용 및 그의 장점의 보다 완전한 이해를 위해, 유사한 참조 번호가 유사한 부분들을 나타내는 첨부하는 도면들과 함께 이하의 설명들을 이제 참조한다.
도 1은 본 개시내용의 실시예들에 따른 셔터 및 셔터를 위치지정하도록 구성된 열적으로 절연된 구동 시스템을 포함하는 열 촬상 디바이스를 예시한다.
도 2는 셔터가 제거된 도 1의 열적으로 절연된 구동 시스템을 예시한다.
도 3은 하나의 구동 메커니즘의 사시도를 예시한다.
도 4는 셔터 슬라이더 부재의 구동 핀 및 롤러를 수용하기 위한 개방부로서 구성된 긴 리세스(elongated recess)를 갖는 구동 암을 예시하는 구동 시스템의 부분의 분해도를 예시한다.
도 5는 셔터 슬라이더 부재가 대응하는 제1 위치에 있는 제1 "완전 개방" 위치에서의 구동 암을 예시한다.
도 6은 셔터 슬라이더 부재가 대응하는 제2 위치에 있는 제2 "완전 폐쇄" 위치에서의 구동 암을 예시한다.
도 7은 제1 및 제2 위치에서 슬라이터 핀 및 롤러를 수용하지만, 물리적으로 그리고 열적으로 분리되어 있는 긴 개방부 및 암의 상면도를 예시한다.
도 8은 간극(clearance)에 비교된 액추에이터의 반경방향 유격(radial play)을 포함하는, 슬라이더 핀 및 롤러로부터의 암의 비대칭 간극을 도시하는 제1 위치에서의 암의 상면도를 예시한다.
도 9는 암들을 포함하는 구동 크랭크의 사시도를 예시한다.
도 10은 구동 조립체를 제어하도록 구성된 제어기 회로를 예시한다.
도 11은 속도 제어를 갖는 모터 제어기 회로의 상세한 전기적 블록도를 예시한다.
도 12는 모터 레이트 대 모터 각도의 공칭 응답을 예시한다.
도 13은 저항에 있어서 25%의 감지된 증가를 갖는 응답을 예시한다.
도 14는 저항에 있어서 25%의 감지된 증가를 갖고, 인덕턴스에 있어서 10%의 감지되지 않은 감소를 갖는 응답을 예시한다.
도 15는 저항에 있어서 25%의 감지된 증가를 갖고, 인덕턴스에 있어서 10%의 감지되지 않은 감소를 갖는 응답을 예시한다.
도 16은 제어되지 않은 응답을 도시하는 저항에 있어서 5%의 감지되지 않은 증가를 예시한다.
도 17은 3%의 감지되지 않은 증가를 예시한다.
도 18은 1%의 감지되지 않은 감소를 예시한다.
도 19는 구동 크랭크의 크랭크 각도를 시간에 대한 함수로서 예시하고, 위치 1과 위치 2 사이의 천이 시간을 각각의 방향으로 예시한다.
도 20은 본 발명에 따른 속도 제어가 없는 크랭크 정지 충격 토크(crank stop impact torque)를 예시한다.
도 21은 본 발명에 따른 속도 제어를 갖는 크랭크 정지 충격 토크를 예시한다.
도 22는 구동 크랭크의 각각의 천이에 대한 크랭크의 속도를 예시한다.
예시적인 실시예들이 이하에 예시되지만, 본 발명은 현재 공지되었거나 공지되지 않은 임의의 수의 기법들을 이용하여 구현될 수 있다는 것이 처음부터 이해되어야 한다. 본 발명은 어떤 방식으로든 이하에 예시된 예시적인 구현들, 도면들, 및 기법들로 한정되지 않아야 한다. 추가적으로, 도면들은 반드시 비율대로 도시되지는 않는다.
도 1은, 일반적으로 16A 및 16B에서 도시된 한 쌍의 구동 메커니즘들에 의해 구동되도록 구성된 슬라이딩 개구 블레이드(14) 및 판(12)을 포함하는 셔터 메커니즘을 포함하는 IR 열적 촬상 셔터 장치(10)의 상부 사시도를 예시한다. 각각의 구동 메커니즘(16A 및 16B)은 균형식 회전가능 구동 크랭크(balanced rotatable drive crank)(22)에 결합된 회전가능한 액추에이터 핀(20)을 갖고 균형 회전가능 구동 크랭크를 구동하는 회전형 모터(18)(도 3 참조)를 포함한다. 각각의 구동 크랭크(22)는, 바로 뒤에서 논의되는 바와 같이, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은, 제1 "완전 개방" 위치 및 제2 "완전 폐쇄" 위치 사이에서 선택적으로 암(24)을 회전시키도록 구성된, 반경방향으로 연장하는 긴(elongated) 암(24)(도 2 참조)을 갖는다. 각각의 암(24)은 도 2에 도시된 바와 같이, 리세스(26)를 갖는 말단 단부를 갖고, 리세스(26)는 바람직하게는 도시된 바와 같이 일 바람직한 실시예에서 긴 개방부를 포함한다. 리세스(26)는 또한 원하는 경우, 슬롯 또는 다른 개방단(open-ended) 구조를 포함할 수 있으며, 개방부에 대한 제한으로 암시되는 것은 아니다. 각각의 암 리세스(26)는 개별 작동가능 부재(30) 및 작동가능 부재에 관하여 회전가능하게 배치된 롤러(34)(도 4 참조)를 수용하도록 구성되지만, 그로부터 이격된다. 각각의 부재(30)는 바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이 개구 블레이드(14)의 하나의 해당 단부에 고정된 셔터 핀을 포함한다. 각각의 부재(30)는 또한 해당 슬라이드가능한 자성 디텐트 래치(magnetic detent latch)(32)에 고정되고, 그를 향해 하향으로 연장하며, 각각의 디텐트 래치(32)는 프레임(36) 내에 형성된 해당 도브테일(dovetail) 슬롯(35)(도 2 참조)에 안정적으로 슬라이드가능하게 수용된다. 각각의 디텐트 래치(32)는 바람직하게는, 수동으로 조정되는 경우 해당 셔터 핀(30) 및 롤러(34)와 함께, 프레임(36) 내의 대응하는 도브테일 슬롯(35) 내에서 선형적으로 슬라이드하도록 구성된 도브테일 플러그를 포함하고, 플러그(37)를 도브테일 슬롯(35) 내로 상향 가압하는 설정 스크류(37)에 의해 최종 희망 위치에 위치되었을 때 위치 잠금되어, 최소한의 추가적 선형 움직임을 야기하면서 액세스가능한 잠금 구성을 제공한다. 암들(24)의 회전시에, 해당 개방부들(26)은 제1 완전 개방 위치와 제2 완전 폐쇄 위치 사이에서 개구 블레이드(14)를 선형적으로 이동시키기 위해 해당 셔터 핀(30)을 둘러싸는 해당 롤러(34)와 맞물리며, 롤러(34)는 천이 동안에 개방부(26) 내에서 회전하며, 이후에 천이의 종단에서 그로부터 이격된다.
도 2는 셔터 판(12) 및 개구 블레이드(14)가 제거된 장치(10)를 도시하며, 개방부들(26)을 갖는 개별 암들(24), 셔터 핀들(30)이 없는 자성 디텐트 래치들(32)뿐만 아니라 바람직하게는 홀 효과 센서를 포함하는, 암의 최종 위치를 표시하기 위한 한 쌍의 근접 센서(40)(도 3 참조)를 포함하는 구동 메커니즘들(16A 및 16B)을 예시한다. 각각의 구동 크랭크(22)는, 말단 단부에서 내부에 배치된 자석(44)을 포함하고 암(24) 위치의 함수로서 근접 센서들(40) 중 하나 위로 선택적으로 연장하는 근접 표시 암(proximity indicating arm)(42)을 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이 암(24)이 제1 완전 개방 위치에 있는 경우, 제1 근접 센서(40)는 구동 크랭크(22)가 개방 위치에 적절하게 위치된 것을 나타내고, 도 6에 도시된 바와 같이 암(24)이 제2 완전 폐쇄 위치에 있는 경우, 제2 근접 센서(40)는 구동 크랭크(22)가 폐쇄 위치에 적절하게 위치된 것을 나타낸다. 액추에이터(18)에 대해 내부적으로 그리고 디텐트 자성 래치(32) 내에 생성된 자성 코깅(magnetic cogging)은 정지부들(50 및 52) 내의 설정 스크류들(54)에 대해 암들(42 및 46)을 강제하고 이동의 종단에서의 임의의 유격(play)을 방지한다.
도 3은 암(24)이 제1 위치 및 제2 위치 사이에 위치된 하나의 구동 메커니즘(16)의 사시도를 도시하며, 예를 들어, 24도일 수 있는 암의 이동 경로를 예시하지만, 이러한 경로에 대한 암시는 아니다.
도 4는 하나의 구동 메커니즘(16) 및 구동 메커니즘 위치들의 함수로서 위치지정되도록 구성된 셔터 판(14)의 하나의 단부의 분해도를 도시한다. 셔터 핀(30)은 말단 슬롯(26)을 따라 슬라이딩하는 것을 방지하기 위해 롤러(34)를 포획하는 원통형 포스트로 구성되며, 아래의 자석은, 셔터 핀(30)에 매우 근접하지만, 디텐트 자성 래치(32)의 암들에 접촉하지는 않을 때 디텐트 당김(detent pulling)을 제공한다.
각각의 구동 크랭크(22)는 반경방향으로 연장하는 암(46)을 더 포함하며, 암들(42 및 46) 각각은 도 5 및 6뿐 아니라 도 9에 도시된 바와 같이 긴 암(24)보다 짧다. 암들(24, 42 및 46) 각각은 구동 크랭크(22)의 중심에 대하여 균형이 맞춰져서 구동 크랭크(22)의 중력 중심은 해당 액추에이터 핀(20)에 결합되는 경우 균형이 맞춰진다. 이는 시스템(10)을 매우 높은 충격 요건들에 대해 훨씬 덜 민감하게 만든다. 각각의 암(42 및 46)은, 각각이 조정가능한 이동 제한 설정 스크류(54)를 수용하는 정지부 부재(50 및 52)를 각각 포함하는 이동 정지 제한부를 갖는다. 정지부 부재 제한 스크류들(54)은 이어서 암(24)의 정확한 이동 경로 및 제한을 확립하여, 구동된 셔터 판(14)의 정확한 제한 위치를 확립한다. 역시, 근접 센서들(40)은 구동 크랭크(22), 따라서 암(24)과 셔터 판(14)이 2개의 위치들 중 하나에 있는지를 표시한다.
셔터 판(14)이 완전 개방 위치에 있는 경우, 구동 메커니즘(16A)의 암(24)은 완전 개방 위치에 있고 구동 메커니즘(16A)의 셔터 핀(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 판(12)의 하나의 단부에 형성된 슬롯(60)의 말단 단부에 위치된다. 이에 대응하여, 구동 메커니즘(16B)의 암(24)은 완전 개방 위치에 있고, 구동 메커니즘(16B)의 셔터 핀(30)은 판(12)의 대향하는 단부에 정의된 대향하는 슬롯(60) 내에서 바깥방향으로 전진한다. 도 1 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 셔터 판(14)이 폐쇄 위치에 있는 경우, 그 반대도 사실이다.
유리하게도, 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이, 각각의 셔터 핀(30) 및 대응하는 롤러(34)는, 제1 위치 및 제2 위치에 있는 경우 두 위치들 모두에서 그들 사이에서 생성된 간격으로 인하여 해당 암(24)으로부터 물리적으로 그리고 열적으로 분리되어 유지되고, 따라서, 열적 절연이라고도 지칭되는 열 차폐부를 생성한다. 하나의 위치로부터 다른 위치로의 셔터 판(14)의 이동/작동 동안에 암(24)은 오직 셔터 핀(30) 주위에 배치된 롤러들(34)과 매우 짧은 시간 기간 동안 맞물린다. 따라서, 구동 메커니즘들(16A 및 16B) 및 그의 모든 부품들은, 작동가능한 완전 개방 또는 완전 폐쇄 위치에 있는 경우 구동된 셔터 판(14)으로부터 열적으로 절연된다. 판(12) 및 셔터 판(14)을 포함하는 셔터 메커니즘은 바람직하게는 트루 IR 듀어 극저온 환경을 갖는 진공에서 구성된다.
또한, 롤러들(34)로부터의 암들(24)의 간격은 모터들(18), 따라서 해당 암들(24)이 해당, 제1 정지 위치 또는 제2 정지 위치로부터 가속하기 위한 시간을 제공하며, 이는 유리하게도 해당 롤러들(34)과 맞물리고 그를 구동하기 이전에 암들(24) 내에 모멘텀이 쌓이게 하여, 작동 메커니즘을 에너지의 토크 전달로부터 모멘텀 전달로 변환한다. 이러한 추가의 모멘텀은 셔터 핀(30)에 대하여 작동하는 자성 디텐트 래치(32)의 자성 디텐트 힘들을 극복하는 것을 도우며, 암들(42 또는 46)을 정지부 포스트들(50 또는 52)에 대하여 유지한다. 회전 동안에 롤러(34)와 맞물리는 암(24)의 충격은 또한 존재할 수 있는 임의의 정지 마찰을 극복하는 것을 돕는다. 이러한 간격은 요구되는 힘의 마진을 25%에서 900%까지 증가시킨다. 상기 간격은 또한 상대적으로 큰 양의 유격(play)을 가져서, 암(24)을 직접 구동하기에는 덜 적합한 덜 정밀한 솔레노이드 모터(18)의 사용을 가능하게 한다. 각각의 암 개방부(26)는 해당 셔터 핀(30)과 롤러(34) 주위에 느슨한 끼움을 제공하여, 모터의 느슨한 유격(play)은 셔터 개구의 동작을 약화시키지 않는다. 반대로, 암 개방부(26)의 느슨한 공차는 의도하지 않은 리바운드(rebound)의 위험을 완화한다. 개구 블레이드들(14)은 내부 정지부들을 가지며, 이는 유지 암들(42 또는 46)이 그들의 해당 정지부와 접촉하기 이전에 맞물린다. 셔터 핀(30)은 말단 슬롯(26) 내에서 확고하게 맞물리지 않기 때문에, 개구 블레이드는 암(42 또는 46)이 정지부 설정 스크류(54)와 접촉하고 리바운드하기 이전에 리바운드할 수 있다. 암이 개구 블레이드보다 훨씬 더 높은 관성을 갖고, 그에 따라 더 느리게 리바운드하는 사실에 의해 추가의 마진이 제공된다. 18 내의 액추에이터 베어링들 내의 높은 레벨의 댐핑은 암 리바운드의 크기를 감소시킨다. 이러한 특징은, 대향하는 방향으로 이동하는 상태에서, 리바운드하는 암(24)이 셔터 핀(30) 및 롤러(34)에 충격을 주는 상황을 방지한다. 그러한 충격은, 암의 훨씬 더 높은 관성으로 인하여 매우 높은 힘들을 셔터 핀(30)에 가할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 해당 롤러(34)와 암 개방부(26) 사이의 간극은 약간 비대칭이지만, 원하는 경우 대칭일 수 있다. 일 바람직한 구현에서, 데드 존(dead zone)이라도고 하는 약 .011 인치의 간극과 같은 약 1.4도의 간극이 존재하지만, 이러한 각 간격(angular spacing) 또는 간극에 대한 제한으로 암시되는 것은 아니다. 스크류들(54)에 의해 확립된 암 이동 제한 설정 정지부들은 바람직하게는 약 .28 도로 데드 존의 1/5 이내에 대한 디텐트로 설정된다.
일 바람직한 실시예에서, Ridgefield Connecticut의 Brandstrom Instruments에 의해 제조된 것과 같은 회전형 솔레노이드가 모터(18)로서 사용되는데, 이는 회전형 솔레노이드가 일관된 신뢰성 및 조정가능한 스트로크를 제공하기 때문이다. 고정형 모터 장착 정지 제한 부재들(50 및 52)의 이동 제한 스크류들(54)을 이용하는 구동 크랭크(22)의 미세한 조절 구성은 이러한 스트로크를 확립하는 것을 돕는다. 이러한 설계는, 기능상 사용할 수는 있지만 본질적으로 신뢰성이 없는 압전 구동 모터에 비해 우수하다. 특정 회전형 모터에 대한 제한으로 암시되는 것은 아니지만, 대안적 회전형 모터들은 DC 스텝퍼 모터들을 포함한다. 본 발명은 모터들과, 구동된 부품들에 오버스트레스를 줄 수 있는 모터 초과 이동(over-travel)을 허용할 수 있는 모터 및 연결장치들에 대해 장점을 가진다.
도 9는 4개의 균형잡힌 암들을 포함하는 구동 크랭크(22)의 사시도를 예시한다.
도 10은 암들(24)의 위치지정을 제어하고 따라서, 제1 및 제2 위치들 사이에서 셔터 판(14)을 구동하도록, 모터들(18) 각각을 선택적으로 구동하게 구성되는 제어 회로(60)를 예시한다. 제어 회로는 구동 메커니즘들(16A 및 16B)의 모터들(18)과 결부된 구동 전자장치(64)들을 제어하도록 구성된 프로세서를 갖는 제어기(62)를 포함한다.
이제 도 11을 참조하면, 각각의 쌍 안정 모터(18) 및 그에 따라 높은 시작 토크를 갖지만, 해당 구동 크랭크(22)가 그 이동 범위를 통해 이동할 때 더 느리고 조절된 속도를 갖도록, 각각의 구동 메커니즘(16A 및 16B)의 각각의 쌍 안정 모터(18)를 시뮬레이트 및 제어하도록 구성된 시뮬레이션(60)의 상세 시스템도가 도시된다. 이어서, 각각의 고정 암은 응답하여, 제1 디텐트 위치를 확립하는 해당 홀 효과 센서(40)로부터 해제하기 위해 이동의 시작에서 높은 구동력을 갖는다. 또한, 각각의 제한 암(46)은 해당 정지 제한부(50 및 52)와 맞물릴 때 최종 속도를 제한하고 더 부드러운 정지를 확립함으로써 이동의 종단에서 더 낮은 운동 에너지를 갖는다. 리바운드들은 액추에이터 이동 경로의 종단에서 운동 에너지를 낮춤으로써 현저하게 감소된다.
각각의 모터(18)는 모터 회전이 모터 레이트에 비례하여 역기전력(back-emf)를 생성함에 따라 회전 속도계(tachometer)로서 작동한다. 구동된 모터에서, 역기전력은 모터 코일 임피던스 양단의 전압 강하에 의해 마스킹된다. 그러나, 모터(18)의 속도는 다음의 수식에 따라 역기전력 상수 Ke, 모터 코일 저항 Rm, 모터 입력 전압 Vd, 및 모터 전류 Im에 대한 지식으로부터 계산될 수 있다:
Wm=1/Ke(Vd-ImRm)
역기전력 제어 루프의 장점들은 모터 코일의 저항으로서 트랜스듀서가 사용될 필요가 없다는 점을 포함한다. 또한, 모터 시작 토크의 감소가 없다. 이러한 접근법은 에너지 감세장치(energy dissipators)보다 더 효율적이다. 일 실시예에서, 제한 암(46)의 충격 속도는 143 rad/초로부터 20 rad/초로 감소되며, 이는 충격 에너지를 98%만큼 크게 감소시킨다.
제어기(60)는 불안정한 시스템에서 모터들의 제어를 유리하게 유지하기 위해 모터들을 구동하기 직전에 측정에 의해 쌍 안정 모터(18) 파라미터들의 값들을 획득한다. 예를 들어, 해당 모터 코일들의 저항 Rm 및 인덕턴스 Lm이 측정된다. 일 실시예에서, 각각의 액추에이터 모터(18)는 모터 제어 회로(62)에 의해 제공되는, 5 또는 10ms의 짧은 0.1V 펄스와 같은 작은 교정 전압 Vd에 의해 암(46)을 제한 정지부(50 또는 52)를 향하여 구동할 수 있다. 코일 저항 Rm은 교정 전압 Vd와 연관된 감지된 전류 Im을 상관시키는 저항 추정기 회로(64)에 의해 계산될 수 있다. 추정기(64)는 FPGA(field programmable gate array)일 수 있다. 인덕턴스 Lm은 마찬가지로 모터들에 낮은 레벨의 AC 전류들을 제공하는 제어 회로(60)에 의해 측정될 수 있다. 유리하게도, 모터 역기전력은 코일 저항을 통해 감지되고, 추정된 모터 레이트 회로(66)는 이러한 역기전력의 함수로서 모터 레이트를 판정하고, 원하는 모터 레이트를 유지하기 위해 모터 레이트를 나타내는 피드백 신호를 피드백 루프 접합(68)에 전송한다.
Matlab에서 모델링되어 도시된 시스템은 역기전력의 동작에 대한 기초를 제공한다. 초기화시에, 시스템은 먼저 2개의 홀 효과 근접 센서들로부터의 복귀를 관찰함으로써 이것이 어느 정지부에서 달성되는 지를 식별해야 한다. 시스템은 또한 명령된 이동이 적절한 방향에서 존재하는지를 판정해야 한다. 이동 명령이 암 위치와 일치하는 경우, 시스템은 저항 측정 시퀀스를 개시한다. 이러한 시퀀스 동안에, 암은 낮은 전압 명령 레벨에서, 바로 상기 정지부를 향하여 반대 방향으로 이동하도록 명령받는다. 전류는 감지 저항기 또는 다른 수단을 이용하여 측정된다. 감지 저항기들이 모터 내의 구리 권선보다 훨씬 더 나은 저항 안정성을 보인다는 것을 고려하면, 모터의 저항은 시스템의 전체 저항을 판정한 후 감지 저항기를 감산함으로써 도출될 수 있다. 원하는 경우, 룩업 테이블이 사용되어 감지 저항기 열 변화들에 대해 보상할 수 있다. 이론적으로 시스템은 오직 온도 센서와 룩업 테이블만을 이용하여 동작될 수 있지만, 모터 내의 온도는 동작 동안에 변화할 수 있고 공칭 온도에서의 후속 이동들은 현저히 상이한 모터 저항에 대하여 작용할 수 있다.
저항이 측정되면, 이득을 설정하기 위해 그것이 레이트 추정기에 전송되고 적절한 방향으로 이동시키기 위한 명령이 발행된다. 모터 명령이 보상기에 전송된다. 이 실시예에서, 보상기는 전달 함수에 의해 기술된다:
Figure pct00001
보상된 명령은 이후에 공장 모델에 전송되며, 이 실시예에서는 전달 함수에 의해 기술된다:
Figure pct00002
포지티브 도메인(s-507.2)에 위치된 폴(pole)은 시스템의 본질적인 불안정성의 직접적 결과이다. 포지티브 도메인에서의 0의 가산에 의해 불안정한 폴을 상쇄(불안정한 폴 상쇄)시키려고 시도하지 않는다는 점이 또한 주목할만다. 시스템의 폐쇄 루프 전달 함수는 다음에 의해 기술된다:
Figure pct00003
불안정한 폴 상쇄가 시도되지 않았기 때문에, 폐쇄된 루프 폴들(s-0.048) 중하나는 불안정한 채로 유지된다. 그러나, 불안정한 폴은 원점으로 당겨지고 폴의 시간 상수는 이제 대략 21초이다. 이동이 100 밀리초보다 짧게 완료된다는 점을 고려하면, 이러한 폴의 응답은 충분히 느려서 불안정한 거동은 이동이 완료되기 이전에 발현될 충분한 시간을 갖지 않는다. 그외의 액추에이터들 및 시스템들은 상이한 보상을 요구할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 보상기를 소정의 공장 및 액추에이터 조합에 맞출 것으로 기대할 수 있고, 따라서, 불안정한 폴들은 유해한 방식으로 발현되지 않도록 충분히 느리다. 보상된 명령들이 모터에 전송되는 동시에, 모터 레이트가 감지 저항기로부터 선택된 전압을 측정함으로써 추정된다. 그리고 나서, 모터 명령 및 감지된 레이트는 모터 인덕턴스에 의해 생성된 위상 시프트들을 고려하기 위해 선행-지연(lead-lag) 및 지연 보상을 통해 제공된다. 레이트 추정이 생성되면, 레이트 추정이 모터 명령을 조정하기 위해 피드백된다.
시뮬레이션은 토크 외란(torque disturbance)을 액추에이터 암에 인가한다. 이러한 외란들은 모터의 내부 코깅(internal cogging)뿐 아니라 개구 상에서 자성 래치들로부터 암에 대해 작용하는 디텐트 토크를 나타낸다. 이러한 토크들은 이동의 극단들에서 가장 강하게 암에 작용한다. 외란들은 액추에이터의 불안정한 거동을 포착한다. 마찰, 점성 댐핑, 및 공기 저항과 같은 그외의 토크 외란들이 그외의 공장 실시예 시뮬레이션들에 포함될 수 있다.
이 실시예에서, 이동 명령은 암이 이동의 종단에 가장 가까이 있는 홀 효과 근접 센서를 통과할 때 종료된다. 시뮬레이션의 반복들은, 구동 전류가 정지부를 가격하기 이전에 액추에이터로부터 제거된 경우, 정착 시간(settling time)이 감소되었음을 나타낸다. 다른 실시예들에서, 정지부와의 초기 접촉까지 또는 그 이후에 액추에이터에 전력을 인가하는 것이 바람직할 수 있다.
솔레노이드들의 속도 제어는 그들이 불안정하기 때문에 통상적이지 않다. 쌍 안정 솔레노이드들의 속도 제어는, 폐쇄형 피드백 루프들을 갖는 경우에도, 이러한 디바이스들을 활용하는 시스템들이 본질적으로 불안정하기 때문에 통상적이지 않다. 모터 코일 저항의 정확한 측정은 제어를 유지하는데 중요하며, 모터들의 신뢰성있고 안정적인 제어를 위해 +3%/-1% 내로 정확해야 한다. 이러한 레벨보다 큰 모터 코일 저항의 오차들은 정지부들 사이의 진동 및/또는 정지 위치에서의 정착을 야기할 수 있다. 약 20%의 감지되지 않은 인덕턴스 변화들이 허용될 수 있으며, 10%가 바람직하다. 유리하게도, 이러한 모터 값들의 계산은 온도에 무관하며, 이는 구리 권선들과 같은 모터 코일들의 저항이 동작 온도들에 대해 크게 변화할 수 있기 때문에 중요하다. 예를 들어, MIL-SPEC 온도 범위에 대한 구리의 저항은 25%보다 높게 변화할 수 있다.
도 12는 Rm=7.3 및 Lm=0.0036을 갖는 모터 레이트 대 모터 각도의 공칭 응답을 예시한다.
도 13은 Rm=9.125 및 Lm=0.0036인, 저항에 있어서의 25%의 감지된 증가를 갖는 응답을 예시한다.
도 14는 Rm=9.125 및 Lm=0.00396인, 저항에 있어서의 25%의 감지된 증가 및 인덕턴스에 있어서의 10% 감지되지 않은 증가를 갖는 응답을 예시한다.
도 15는 Rm=9.125 및 Lm=0.00324인, 저항에 있어서의 25%의 감지된 증가 및 인덕턴스에 있어서의 10%의 감지되지 않은 감소를 갖는 응답을 예시한다.
도 16은 제어되지 않은 응답을 도시하는, Rm=7.3, Lm=0.0036이고 Rm hat=7.665인, 저항에 있어서의 5%의 감지되지 않은 증가를 예시한다.
도 17은 Rm=7.3, Lm=0.0036이고 Rm hat=7.519인, 저항에 있어서의 3%의 감지되지 않은 증가를 예시한다.
도 18은 Rm=7.3, Lm=0.0036이고 Rm hat=7.227인, 저항에 있어서의 1%의 감지되지 않은 감소를 예시한다.
도 19는 시간에 대한 함수로서 구동 크랭크(22)의 크랭크 각도를 예시하며, 위치 1과 위치 2 사이에서 각각의 방향으로의 천이 시간을 예시한다.
도 20은 본 발명에 따른 속도 제어가 없는 크랭크 정지 충격 토크를 예시한다.
도 21은 본 발명에 따른 V=20 rad/초의 속도 제어를 갖는 크랭크 정지 충격 토크를 예시한다.
도 22는 크랭크들의 각각의 천이에 대한 크랭크(22)의 속도를 예시한다.
본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 변경, 추가 또는 생략이 본원에서 설명된 시스템들, 장치들 및 방법들에 대해 이루어질 수 있다. 시스템들 및 장치들의 컴포넌트들은 통합 또는 분리될 수 있다. 또한, 시스템들 및 장치들의 동작들은, 더 많은, 더 적은 또는 다른 컴포넌트들에 의해 수행될 수 있다. 본 방법들은 더 많은, 더 적은 또는 다른 단계들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 단계들은 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본 문서에서 사용된 바와 같이, "각각의"는 세트 각각의 부재 또는 세트의 하위 세트의 각각의 부재를 지칭한다.
여기에 첨부된 청구범위를 해석하는데 있어서 특허청, 및 본 출원에 허여된 임의의 특허의 임의의 독자를 보조하기 위해, 출원인은 용어 "~를 위한 수단" 또는 "~를 위한 단계"가 특정 청구항에 명시적으로 사용되지 않으면, 임의의 첨부된 청구범위 또는 청구항 요소가 그 출원일에 존재하는 바와 같이 35 USC 섹션 112의 항 6을 발동하도록 의도된 것은 아니라는 것을 주목하기를 원한다.

Claims (19)

  1. 디바이스로서,
    모터 코일 및 모터 부재를 갖는 쌍 안정 모터 (bi-stable motor) - 상기 쌍 안정 모터는 제1 모터 위치와 제2 모터 위치 사이에서 상기 모터 부재를 구동하도록 구성됨 - ;
    상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로의 상기 모터 부재의 이동에 응답하는 액추에이터; 및
    상기 모터 부재가 상기 제2 위치에 접근함에 따라 상기 모터 부재의 속도를 제어하고 상기 쌍 안정 모터를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로 상기 모터 부재를 구동하기 전에 상기 쌍 안정 모터의 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성되는 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 모터 코일의 저항을 측정하고, 상기 측정된 코일 저항의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성되는 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 모터 코일의 인덕턴스를 측정하고, 상기 측정된 모터 코일의 인덕턴스의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성되는 디바이스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 측정된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 피드백 루프를 갖는 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쌍 안정 모터는 회전형 솔레노이드를 포함하는 디바이스.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로 상기 모터 부재를 구동하기 직전에 상기 모터 코일의 저항을 측정하도록 구성되는 디바이스.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 모터 코일 저항을 판정하기 위해 상기 쌍 안정 모터의 역기전력(back-emf)을 측정하도록 구성되는 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정된 역기전력의 함수로서 상기 모터 코일의 저항을 판정하기 위해 상기 쌍 안정 모터를 정지부까지 구동하도록 상기 쌍 안정 모터에 전압을 인가하도록 구성되는 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 인가된 전압에 응답하여 모터 전류를 측정하고, 상기 인가된 전압 및 상기 모터 전류의 함수로서 상기 모터 코일의 저항을 판정하도록 구성되는 디바이스.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 모터 코일의 인덕턴스를 판정하기 위해 상기 쌍 안정 모터를 정지부까지 구동하도록 상기 쌍 안정 모터에 AC 전류를 인가하도록 구성되는 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로의 천이 동안에 상기 모터 부재의 회전 레이트를 계산하도록 구성된 모터 레이트 추정기 회로를 포함하는 디바이스.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로의 천이 동안에 상기 모터 부재의 회전 레이트를 계산하도록 구성된 모터 레이트 추정기 회로를 포함하고, 상기 레이트 추정기 회로는 상기 측정된 모터 코일의 저항, 및 상기 쌍 안정 모터에 제공된 전압 및 전류의 함수로서 상기 모터 부재의 상기 회전 레이트를 계산하도록 구성되는 디바이스.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 모터 부재에 결합되고 상기 쌍 안정 모터가 상기 정지부까지 구동되도록 가능하게 하는 암(arm)을 더 포함하는 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 모터 부재에 응답 가능하게 결합된 셔터를 더 포함하고, 상기 셔터는, 상기 모터 부재가 상기 제1 모터 위치에 있는 경우에 제1 셔터 위치를 갖고, 상기 모터 부재가 상기 제2 모터 위치에 있는 경우에 제2 셔터 위치를 갖도록 구성되는 디바이스.
  16. 디바이스로서,
    모터 코일 및 모터 부재를 갖는 쌍 안정 모터 - 상기 쌍 안정 모터는 제1 모터 위치와 제2 모터 위치 사이에서 상기 모터 부재를 구동하도록 구성됨 - ;
    상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로의 상기 모터 부재의 이동에 응답하는 액추에이터;
    상기 모터 부재가 상기 제2 위치에 접근함에 따라 상기 모터 부재의 속도를 제어하고 상기 쌍 안정 모터를 제어하도록 구성된 제어기; 및
    상기 모터 부재에 응답 가능하게 결합된 셔터 - 상기 셔터는 상기 모터 부재가 상기 제1 모터 위치에 있는 경우에 제1 셔터 위치를 갖고, 상기 모터 부재가 상기 제2 모터 위치에 있는 경우에 제2 셔터 위치를 갖도록 구성됨 -
    를 포함하는 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 모터 코일의 저항을 측정하고, 상기 측정된 모터 코일의 저항의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성되는 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정된 모터 코일의 저항을 판정하기 위해 상기 쌍 안정 모터의 역기전력을 측정하도록 구성되는 디바이스.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 모터 위치로부터 상기 제2 모터 위치로의 천이 동안에 상기 모터 부재의 회전 레이트를 계산하도록 구성된 모터 레이트 추정기 회로를 포함하는 디바이스.
KR1020167000374A 2013-06-11 2014-06-11 쌍 안정 액추에이터들에 대한 내장 피드백 제어를 위한 방법 KR102228170B1 (ko)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5838681B2 (ja) * 2011-09-16 2016-01-06 いすゞ自動車株式会社 アクチュエータの制御方法及びアクチュエータの制御装置
CN110081985B (zh) * 2019-06-17 2024-05-24 浙江水晶光电科技股份有限公司 遮光装置及红外探测装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR850005722A (ko) * 1984-01-09 1985-08-28 알. 브이. 발링스 선형 핸들 이동용 단일 솔레노이드 작동자를 가진 주형 케이스회로 차단기
JPH0227224A (ja) * 1988-07-18 1990-01-30 Toshiba Corp 極低温容器及びこれを用いた光測定器
JP2005257669A (ja) * 2004-02-12 2005-09-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 移動部材の速度検出方法及び電磁アクチュエータ駆動装置
KR100800480B1 (ko) * 2006-08-04 2008-02-04 삼성전자주식회사 역기전력 캘리브레이션 방법과 이를 이용한 디스크드라이브의 언로딩 제어 방법 및 디스크 드라이브
JP2009516234A (ja) * 2005-11-16 2009-04-16 ヴィ・エー インク 非接触型シャッター駆動システムおよび方法
JP2010079271A (ja) * 2008-08-28 2010-04-08 Sharp Corp カメラモジュールおよびそれを備えた電子機器

Family Cites Families (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3082674A (en) 1958-09-11 1963-03-26 Bell & Howell Co Automatic exposure mechanism with magnetic control of iris blades
JPS502801B1 (ko) 1969-06-06 1975-01-29
DE2408932B2 (de) 1974-02-25 1976-01-02 Balda-Werke Photographische Geraete Und Kunststoff Gmbh & Co Kg, 4980 Buende KameraverschluB mit zwei hintereinander angeordneten in Längsrichtung geführten Lamellen
US4121235A (en) 1975-09-23 1978-10-17 Fuji Photo Film Co., Ltd. Electromagnetically operated shutter mechanism
JPS57116326A (en) * 1981-01-13 1982-07-20 Canon Inc Electromagnetic driving shutter
JPS59173461U (ja) * 1983-05-06 1984-11-20 アスモ株式会社 電動アクチエ−タ
US4592083A (en) 1984-03-27 1986-05-27 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha High speed x-ray shutter
US5128796A (en) 1989-03-31 1992-07-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Cryogenic shutter
US4995700A (en) 1989-03-31 1991-02-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Cryogenic shutter
JPH0682874A (ja) 1992-09-04 1994-03-25 Canon Inc シャッタ制御装置
US5583434A (en) * 1993-07-20 1996-12-10 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Method and apparatus for monitoring armature position in direct-current solenoids
US5689746A (en) 1993-08-13 1997-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Amount-of-light adjusting device
WO1995033226A1 (en) 1994-05-27 1995-12-07 Polaroid Corporation Exposure control system using pulse width modulation
JP3134724B2 (ja) 1995-02-15 2001-02-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の弁駆動装置
US6423419B1 (en) 1995-07-19 2002-07-23 Teer Coatings Limited Molybdenum-sulphur coatings
US6515285B1 (en) 1995-10-24 2003-02-04 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Method and apparatus for compensating a radiation sensor for ambient temperature variations
JPH09158001A (ja) * 1995-12-12 1997-06-17 Toyota Autom Loom Works Ltd 織機における緯糸選択装置
JPH10281864A (ja) 1997-04-03 1998-10-23 Nikon Corp 熱型赤外線カメラ
US5991143A (en) 1998-04-28 1999-11-23 Siemens Automotive Corporation Method for controlling velocity of an armature of an electromagnetic actuator
AU1467600A (en) 1998-11-06 2000-05-29 Perry Robert Czimmek Method of compensation for flux control of an electromechanical actuator
US6128175A (en) 1998-12-17 2000-10-03 Siemens Automotive Corporation Apparatus and method for electronically reducing the impact of an armature in a fuel injector
US6249418B1 (en) * 1999-01-27 2001-06-19 Gary Bergstrom System for control of an electromagnetic actuator
JP2000304153A (ja) 1999-04-19 2000-11-02 Honda Motor Co Ltd 電磁石アクチュエータ駆動装置
JP4359979B2 (ja) 1999-12-16 2009-11-11 住友電気工業株式会社 被覆摺動部材
JP2001281724A (ja) * 2000-03-31 2001-10-10 Nidec Copal Corp カメラ用シャッタ
US7345277B2 (en) 2000-08-09 2008-03-18 Evan Zhang Image intensifier and LWIR fusion/combination system
JP2002054903A (ja) * 2000-08-10 2002-02-20 Nippon Densan Corp 変位検出装置
JP4689030B2 (ja) * 2000-11-27 2011-05-25 日本電産コパル株式会社 シャッタ装置
JP2003056434A (ja) * 2001-08-17 2003-02-26 Jidosha Denki Kogyo Co Ltd アクチュエータ
US7321470B2 (en) 2002-10-08 2008-01-22 Olympus Corporation Camera
US7157706B2 (en) 2003-05-28 2007-01-02 Opto-Knowledge Systems, Inc. Cryogenically cooled adjustable apertures for infrared cameras
US7427758B2 (en) 2003-05-28 2008-09-23 Opto-Knowledge Systems, Inc. Cryogenically cooled adjustable apertures for infra-red cameras
US6995359B1 (en) 2003-06-11 2006-02-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Miniature cryogenic shutter assembly
US7126463B2 (en) 2003-08-01 2006-10-24 General Motors Corporation PWM and variable frequency based position indicators
US7548035B2 (en) * 2003-11-26 2009-06-16 Nsk Ltd. Control apparatus of electric power steering apparatus
US7538473B2 (en) 2004-02-03 2009-05-26 S.C. Johnson & Son, Inc. Drive circuits and methods for ultrasonic piezoelectric actuators
JP4549115B2 (ja) 2004-06-29 2010-09-22 日本電産コパル株式会社 カメラ用羽根駆動装置
JP2006112833A (ja) * 2004-10-12 2006-04-27 Soken Denki Kk インダクタンス測定器
JP2007086302A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Konica Minolta Opto Inc 可変絞りを有する画像投影装置
JP4846337B2 (ja) 2005-10-24 2011-12-28 ニスカ株式会社 光量調整装置及びこれを備えたプロジェクタ装置
KR100762627B1 (ko) * 2005-11-17 2007-10-01 삼성전자주식회사 카메라 모듈의 셔터 구동 장치
US7436616B2 (en) 2006-05-31 2008-10-14 Toshiba Corporation Current pulsing for unloading
JP4315206B2 (ja) 2006-06-05 2009-08-19 ソニー株式会社 撮像システムおよび撮像装置
US20080017816A1 (en) 2006-07-24 2008-01-24 Arvin Technologies, Inc. Thermal isolator for actuator and valve assembly
GB2446606A (en) 2006-12-02 2008-08-20 Nanomotion Ltd Camera aperture diaphragm with different sized apertures
US7724412B2 (en) 2007-06-11 2010-05-25 Drs Rsta, Inc. Variable aperture and actuator assemblies for an imaging system
US8164813B1 (en) 2007-06-16 2012-04-24 Opto-Knowledge Systems, Inc. Non-circular continuous variable aperture or shutter for infrared cameras
US8480054B2 (en) 2008-05-30 2013-07-09 Woodward, Inc. Tortionally stiff, thermally isolating shaft coupling with multiple degrees of freedom to accommodate misalignment
JP2010204206A (ja) 2009-02-27 2010-09-16 Sony Corp 光量調整装置、レンズ鏡筒、撮像装置、及び撮像装置の制御方法
KR20100130386A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 성우전자 주식회사 카메라용 셔터장치
US7949250B1 (en) 2009-11-25 2011-05-24 Apple Inc. Electro-mechanical shutter control
US8317417B2 (en) 2010-02-24 2012-11-27 Va, Inc. Shutter damping assembly
US8432486B2 (en) 2010-03-25 2013-04-30 Panasonic Corporation Heat dissipating structure for an imaging unit
GB2482134B (en) 2010-07-20 2015-12-02 Gm Global Tech Operations Inc A method for operating an electromechanical actuator
KR101798181B1 (ko) 2010-08-05 2017-11-17 삼성전자주식회사 셔터 장치 및 그를 구비한 이미지 캡쳐 장치
JP2012058631A (ja) 2010-09-13 2012-03-22 Ricoh Co Ltd レンズ鏡胴
US8724016B2 (en) 2011-04-06 2014-05-13 Apple Inc. Driver circuit for a camera voice coil motor
US9323235B2 (en) 2011-04-11 2016-04-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Industrial control system with distributed motion planning
US20140061467A1 (en) 2012-09-06 2014-03-06 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Variable aperture mechanism for use in vacuum and cryogenically-cooled environments
US8911163B1 (en) * 2013-06-11 2014-12-16 Raytheon Company Variable aperture mechanism for cryogenic environment, and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR850005722A (ko) * 1984-01-09 1985-08-28 알. 브이. 발링스 선형 핸들 이동용 단일 솔레노이드 작동자를 가진 주형 케이스회로 차단기
JPH0227224A (ja) * 1988-07-18 1990-01-30 Toshiba Corp 極低温容器及びこれを用いた光測定器
JP2005257669A (ja) * 2004-02-12 2005-09-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 移動部材の速度検出方法及び電磁アクチュエータ駆動装置
JP2009516234A (ja) * 2005-11-16 2009-04-16 ヴィ・エー インク 非接触型シャッター駆動システムおよび方法
KR100800480B1 (ko) * 2006-08-04 2008-02-04 삼성전자주식회사 역기전력 캘리브레이션 방법과 이를 이용한 디스크드라이브의 언로딩 제어 방법 및 디스크 드라이브
JP2010079271A (ja) * 2008-08-28 2010-04-08 Sharp Corp カメラモジュールおよびそれを備えた電子機器

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