[go: up one dir, main page]

JPH04313369A - Ultrasonic actuator driving circuit - Google Patents

Ultrasonic actuator driving circuit

Info

Publication number
JPH04313369A
JPH04313369A JP10892991A JP10892991A JPH04313369A JP H04313369 A JPH04313369 A JP H04313369A JP 10892991 A JP10892991 A JP 10892991A JP 10892991 A JP10892991 A JP 10892991A JP H04313369 A JPH04313369 A JP H04313369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
comparator
circuit
voltage
piezoelectric vibrator
electrode
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.)
Withdrawn
Application number
JP10892991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Toda
耕司 戸田
Masaaki Igarashi
五十嵐 雅昭
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.)
U Ee R & D kk
Original Assignee
U Ee R & D kk
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 U Ee R & D kk filed Critical U Ee R & D kk
Priority to JP10892991A priority Critical patent/JPH04313369A/en
Publication of JPH04313369A publication Critical patent/JPH04313369A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

PURPOSE:To vibrate a self-excited oscillating circuit with only the specified frequency f1 between the frequencies f1 and f2 of a piezoelectric vibrator by forming a circuit for supplying an excitation AC signal to the columnar piezoelectric vibrator with the self-excited oscillating circuit. CONSTITUTION:Electrodes A1 and A2 are provided on one end face of a columnar piezoelectric vibrator 4, an excitation AC signal is impressed between the electrode A1 and an electrode B, and the electrode A2 and the electrode B are connected through a resistance R5. The current flowing through the vibrator 4 is detected by the resistance R5, a voltage proportional to the current is positively fed back to comparators 21 and 22, and a self-excited oscillating circuit is formed with the feedback loop for driving switches Q1 and Q2 through a switch driver 3.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子を電気一機
械変換素子として用いる振動子型アクチュエータに駆動
電力を供給する駆動回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit that supplies drive power to a vibrator type actuator that uses a piezoelectric vibrator as an electro-mechanical transducer.

【0002】0002

【従来の技術】図11は特願昭63−129122号に
説明されている圧電振動子を示す斜視図である。この圧
電振動子4では、円柱状の圧電磁器41の分極軸45に
垂直な両端面の一方には電気的に互いに分離された2つ
の電極A1,A2が設けてあり、他方の端面には電極B
が設けてある。この圧電振動子4の電極A1と電極A2
との間に交流電圧を印加すると、圧電振動子4の側面に
振動変位が発生する。この振動変位は、印加される交流
電圧の周波数が圧電振動子4の共振周波数に等しいとき
に最大になる。図2に圧電振動子4の印加電圧の周波数
−アドミタンス・位相角特性を示す。図2において、圧
電振動子4の共振点は位相角θが0°となる点であり、
圧電振動子4は2つの共振周波数f1 及びf2 を有
する。この圧電振動子4の電極A1,B間に周波数f1
 の交流電圧を印加すると図11(a)に示す矢印の方
向の振動変位が発生し、周波数f2 の交流電圧を印加
すると図11(b)に示す矢印の方向の振動変位が発生
する。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a perspective view of a piezoelectric vibrator described in Japanese Patent Application No. 129122/1982. In this piezoelectric vibrator 4, two electrodes A1 and A2, which are electrically separated from each other, are provided on one end surface perpendicular to the polarization axis 45 of a cylindrical piezoelectric ceramic 41, and an electrode is provided on the other end surface. B
is provided. Electrode A1 and electrode A2 of this piezoelectric vibrator 4
When an alternating current voltage is applied between the piezoelectric vibrator 4 and the piezoelectric vibrator 4, vibration displacement occurs on the side surface of the piezoelectric vibrator 4. This vibrational displacement becomes maximum when the frequency of the applied alternating current voltage is equal to the resonant frequency of the piezoelectric vibrator 4. FIG. 2 shows the frequency-admittance/phase angle characteristics of the applied voltage to the piezoelectric vibrator 4. In FIG. 2, the resonance point of the piezoelectric vibrator 4 is the point where the phase angle θ is 0°,
The piezoelectric vibrator 4 has two resonance frequencies f1 and f2. Frequency f1 between electrodes A1 and B of this piezoelectric vibrator 4
When an AC voltage of f2 is applied, a vibrational displacement occurs in the direction of the arrow shown in FIG. 11(a), and when an AC voltage of frequency f2 is applied, a vibrational displacement is generated in the direction of the arrow shown in FIG. 11(b).

【0003】図12は図11と同じ構造の圧電振動子4
における電極A2に端子a2を設け、電極A1の端子a
1と電極A2の端子a2との間で電源の交流電圧を切換
えて印加できるようにした振動子型アクチュエータの要
部を示す図である。図12の圧電振動子4は、周波数f
1 の交流電圧を同図(a)のように印加すると分極軸
45と同じ方向に振動変位が表われ、同図(b)のよう
に印加すると分極軸45と逆向きの振動変位が生じる。 また、周波数f2 の交流電圧を同図(a)のように印
加すると分極軸45とは逆の方向の振動変位が生じ、同
図(b)のように印加すると分極軸45と同じ方向に振
動変位が生じる。そこで、この圧電振動子4を機械運動
の駆動源として用いる振動子型アクチュエータは、周波
数f1 またはf2 の交流電圧を圧電振動子4に印加
することにより圧電振動子4の側面に発生する振動変位
で、該圧電振動子4の側面に接触する被駆動部材を駆動
する。
FIG. 12 shows a piezoelectric vibrator 4 having the same structure as FIG. 11.
Terminal a2 is provided on electrode A2, and terminal a of electrode A1 is
1 is a diagram illustrating a main part of a vibrator-type actuator in which alternating current voltage of a power source can be switched and applied between terminal a2 of electrode A2 and terminal a2 of electrode A2. The piezoelectric vibrator 4 in FIG. 12 has a frequency f
When an alternating current voltage of 1 is applied as shown in FIG. 4(a), a vibrational displacement appears in the same direction as the polarization axis 45, and when applied as shown in FIG. Furthermore, when an AC voltage with a frequency f2 is applied as shown in the figure (a), vibration displacement occurs in the direction opposite to the polarization axis 45, and when applied as shown in the figure (b), the vibration displacement occurs in the same direction as the polarization axis 45. A displacement occurs. Therefore, a vibrator-type actuator that uses this piezoelectric vibrator 4 as a drive source for mechanical motion uses the vibration displacement generated on the side surface of the piezoelectric vibrator 4 by applying an alternating current voltage of frequency f1 or f2 to the piezoelectric vibrator 4. , drives a driven member that contacts the side surface of the piezoelectric vibrator 4.

【0004】図13に従来の振動子型アクチュエータの
駆動回路を示す。この従来の振動子型アクチュエータの
駆動回路は、トランジスタなどで構成される2つのスイ
ツチング素子31,32が交互にON/OFFすること
によって圧電振動子4の電極a1,a2間に交流電圧を
供給し、その交流電圧の周波数は周波数発生器36で決
定される。以下にその動作を説明する。
FIG. 13 shows a conventional drive circuit for a vibrator type actuator. This conventional drive circuit for a vibrator-type actuator supplies alternating current voltage between electrodes a1 and a2 of a piezoelectric vibrator 4 by alternately turning on and off two switching elements 31 and 32 composed of transistors and the like. , the frequency of the alternating voltage is determined by a frequency generator 36. The operation will be explained below.

【0005】スイッチング素子31がONとなると、直
流電源37からスイッチング素子31、圧電振動子4、
直流電源37へと電流が流れる。このとき、スイッチン
グ素子32はOFF状態である。一方、スイッチング素
子32がONとなると、圧電振動子4からスイッチング
素子32、圧電振動子4へと先程とは逆の向きに圧電振
動子4を電流が流れる。これは、圧電振動子4が蓄電器
として充放電を行うからであり、このときスイッチング
素子31はOFF状態である。このスイッチング素子3
1、32のスイッチング動作によって圧電振動子4に交
流電圧が供給される。位相比較器33は、圧電振動子4
に印加される電圧と流れる電流とをそれぞれ電圧信号3
01、電流信号302として取り出し、それら2つの信
号の位相差を検出して位相差信号303として出力する
。周波数制御回路35は、位相比較器33から出力され
る位相差信号303をフィルタ34を介して位相差信号
304として入力し、電圧信号301と電流信号302
との位相差を0にする様に発振器36の発振周波数を制
御する周波数制御信号305を生成する。発振器36は
、周波数制御信号305により発振周波数を制御されて
ドライブ回路38に高周波の交流信号306を出力する
。ドライブ回路38はその交流信号306の周波数でス
イッチング素子31、32を交互にON/OFFにする
。ここで、発振器36の発振周波数は圧電振動子4の共
振周波数であるf1またはf2 に設定してあるが、圧
電振動子4の共振周波数が温度変化によって変動するか
ら発振器36の発振周波数を圧電振動子4の共振周波数
に追随させる必要がある。そこで、位相比較器33で圧
電振動子4の共振周波数と発振器36の発振周波数との
周波数差を検出して、発振器36にフィードバックして
いる。位相比較器33とフィルタ34と周波数制御回路
35と発振器36とを含むフィードバックループは、一
般にPLLと呼ばれている。この様に、従来の振動子型
アクチュエータの駆動回路は、PLLによるフィードバ
ックループを用いたものであった。
When the switching element 31 is turned on, the switching element 31, the piezoelectric vibrator 4,
A current flows to the DC power supply 37. At this time, the switching element 32 is in an OFF state. On the other hand, when the switching element 32 is turned on, a current flows through the piezoelectric vibrator 4 from the piezoelectric vibrator 4 to the switching element 32 to the piezoelectric vibrator 4 in the opposite direction. This is because the piezoelectric vibrator 4 performs charging and discharging as a capacitor, and at this time the switching element 31 is in the OFF state. This switching element 3
AC voltage is supplied to the piezoelectric vibrator 4 by the switching operations of 1 and 32. The phase comparator 33 is connected to the piezoelectric vibrator 4
The voltage applied to and the flowing current are each expressed as a voltage signal 3.
01, as a current signal 302, detect the phase difference between these two signals, and output as a phase difference signal 303. The frequency control circuit 35 inputs the phase difference signal 303 output from the phase comparator 33 as a phase difference signal 304 via the filter 34, and outputs the voltage signal 301 and current signal 302.
A frequency control signal 305 is generated to control the oscillation frequency of the oscillator 36 so that the phase difference between the oscillator 36 and the oscillator 36 is zero. The oscillator 36 has its oscillation frequency controlled by a frequency control signal 305 and outputs a high frequency alternating current signal 306 to the drive circuit 38 . The drive circuit 38 alternately turns on and off the switching elements 31 and 32 at the frequency of the AC signal 306. Here, the oscillation frequency of the oscillator 36 is set to f1 or f2, which is the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 4, but since the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 4 fluctuates due to temperature changes, the oscillation frequency of the oscillator 36 is set to f1 or f2, which is the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 4. It is necessary to follow the resonance frequency of the child 4. Therefore, the phase comparator 33 detects the frequency difference between the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 4 and the oscillation frequency of the oscillator 36 and feeds it back to the oscillator 36. A feedback loop including the phase comparator 33, filter 34, frequency control circuit 35, and oscillator 36 is generally called a PLL. In this way, the conventional drive circuit for a vibrator type actuator uses a feedback loop using a PLL.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
振動子型アクチュエータの駆動回路は、圧電振動子4に
印加する交流電圧の周波数を、PLLによるフィードバ
ックループにより発振器36の発振周波数を変化させて
変動する圧電振動子4の共振周波数に追随させているか
ら、それらの周波数の一致にある程度の時間を要し、振
動子型アクチュエータを効率的に運転できない。また、
圧電振動子4の振動変位の方向を反転させる場合、図1
2に示す様に圧電振動子4に切換えスイッチを設けて交
流電圧を印加する電極を切換える方法や、発振器36の
発振周波数をf1 →f2 またはf2→f1 と切換
える方法があるが、前者の方法ではスイッチの切換え時
間が必要であり、後者の方法では発振周波数を不連続に
変えられるPLLが必要であって位相比較器33、フィ
ルタ34、周波数制御回路35および周波数発生器36
とで構成される制御回路(PLL)が複雑となってその
部品点数も多くなる。さらに、圧電振動子4に切換えス
イッチを設けずに圧電振動子4の電極A1,B間および
電極A2,B間にそれぞれ駆動回路を設けてそれぞれの
駆動回路を起動、停止させて圧電振動子4の振動変位の
向きを変える方法もあるが、この場合には回路が非常に
大きくなつてしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional drive circuit for a vibrator type actuator, the frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric vibrator 4 is varied by changing the oscillation frequency of the oscillator 36 using a feedback loop using a PLL. Since the resonant frequency of the piezoelectric vibrator 4 is followed, it takes a certain amount of time for the frequencies to match, and the vibrator type actuator cannot be operated efficiently. Also,
When reversing the direction of vibration displacement of the piezoelectric vibrator 4, Fig. 1
2, there is a method in which a changeover switch is provided on the piezoelectric vibrator 4 to switch the electrode to which AC voltage is applied, and a method in which the oscillation frequency of the oscillator 36 is switched from f1 → f2 or f2 → f1, but the former method Switch switching time is required, and the latter method requires a PLL that can change the oscillation frequency discontinuously, and requires a phase comparator 33, a filter 34, a frequency control circuit 35, and a frequency generator 36.
The control circuit (PLL) made up of the above becomes complex and the number of parts increases. Furthermore, without providing a changeover switch in the piezoelectric vibrator 4, drive circuits are provided between the electrodes A1 and B and between the electrodes A2 and B of the piezoelectric vibrator 4, and the respective drive circuits are started and stopped. There is also a method of changing the direction of the vibration displacement, but in this case the circuit would become very large.

【0007】図2に示したように、圧電振動子の共振周
波数f1 ,f2 におけるアドミッタンスは非常に近
い値であるから、PLLにおける共振回路として圧電振
動子4を用いた場合にはf1 又はf2のうちのどちら
の周波数でPLLが発振するかを決めるのは一般に容易
ではない。また、通常のPLLでは、図13の交流信号
306をスイッチで接地することにより容易に発振を停
止させることはできるが、一旦停止したPLLはそのス
イッチを開放するだけでは直ちには始動しないことがあ
る。そこで、図13の従来の回路は起動停止を頻繁に繰
り返す振動子型アクチュエータの駆動には適していない
As shown in FIG. 2, the admittances of the piezoelectric vibrators at the resonance frequencies f1 and f2 are very close values, so when the piezoelectric vibrator 4 is used as a resonant circuit in the PLL, the Generally, it is not easy to determine which of the frequencies the PLL oscillates at. In addition, in a normal PLL, oscillation can be easily stopped by grounding the AC signal 306 in FIG. 13 with a switch, but once a PLL has stopped, it may not start immediately just by opening the switch. . Therefore, the conventional circuit shown in FIG. 13 is not suitable for driving a vibrator type actuator that frequently starts and stops.

【0008】そこで、本発明の第1の目的は、圧電振動
子における共振周波数のうちの一つの周波数の交流信号
を安定に供給する振動子型アクチュエータ駆動回路の提
供にある。また、本発明の第2の目的は、圧電振動子を
駆動する交流信号の起動及び停止が迅速に確実にできる
超音波アクチュエータ駆動回路の提供にある。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a vibrator-type actuator drive circuit that stably supplies an alternating current signal at one of the resonant frequencies of a piezoelectric vibrator. A second object of the present invention is to provide an ultrasonic actuator drive circuit that can quickly and reliably start and stop an alternating current signal that drives a piezoelectric vibrator.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する手段は、 (1)柱状の圧電磁器の両端面にそれぞれ電極A及びB
を設けてなり、前記圧電磁器の分極軸が前記両端面に垂
直である圧電振動子と、前記圧電磁器の側面に直接に接
触されるか又は前記側面に被せられている被覆に接触さ
れている被移動体とでなり、前記電極A及びBのうちで
少なくとも電極Aは互いに絶縁された電極A1及びA2
に分割されている超音波アクチュエータにおける前記電
極Bと前記電極A1又はA2との間に前記圧電磁器の共
振周波数を印加し、前記超音波アクチュエータを駆動す
る回路であって、前記電極A1又はA2のうちの一方と
前記電極Bとの間に抵抗が接続してあり、前記電極A1
又はA2のうちでと前記抵抗が接続されていない側の電
極と前記電極Bとの間のリアクタンス成分を共振回路の
リアクタンスとする発振回路が設けてあることを特徴と
する。
[Means for Solving the Problems] The means provided by the present invention to solve the above-mentioned problems are as follows: (1) Electrodes A and B are provided on both end faces of a columnar piezoelectric ceramic, respectively.
a piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrator having a polarization axis perpendicular to both end surfaces, and a piezoelectric vibrator that is in direct contact with a side surface of the piezoelectric ceramic or in contact with a coating placed on the side surface. Among the electrodes A and B, at least the electrode A is an electrode A1 and A2 which are insulated from each other.
A circuit for driving the ultrasonic actuator by applying a resonant frequency of the piezoelectric ceramic between the electrode B and the electrode A1 or A2 in the ultrasonic actuator that is divided into A resistor is connected between one of them and the electrode B, and the electrode A1
Alternatively, an oscillation circuit is provided in which a reactance component between the electrode B and the electrode on the side of A2 to which the resistor is not connected is used as the reactance of the resonant circuit.

【0010】(2)上記(1)の超音波アクチュエータ
駆動回路において、前記発振回路には、前記共振回路に
流れる電流に応じた電圧を生ずる電流検出手段と、前記
電圧を正帰還電圧として入力し増幅し前記共振回路に印
加する増幅手段と、前記正帰還電圧の振幅より小さい振
幅の信号を前記増幅手段の入力端に供給する起動手段と
が設けてあることが望ましい。
(2) In the ultrasonic actuator drive circuit of (1) above, the oscillation circuit includes current detection means for generating a voltage according to the current flowing in the resonant circuit, and the voltage is inputted as a positive feedback voltage. It is preferable that there be provided an amplifying means for amplifying the amplified voltage and applying it to the resonant circuit, and a starting means for supplying a signal having an amplitude smaller than the amplitude of the positive feedback voltage to an input terminal of the amplifying means.

【0011】(3)上記(2)の超音波アクチュエータ
駆動回路において、前記増幅手段は、入力電圧が閾値電
圧を越えているか否かに応じて二値論理レベルの電圧を
生成する第1の比較器と、前記入力電圧が前記閾値電圧
を越えているか否に応じて前記第1の比較器とは逆の論
理の二値論理レベル電圧を生成する第2の比較器と、前
記第1及び第2の比較器の出力をそれぞれ増幅する第1
及び第2のスイッチドライバと、これら第1及び第2の
スイッチドライバの出力でそれぞれ駆動される第1及び
第2のスイッチング素子とを備え、前記第1及び第2の
スイッチング素子は直流電源に直列に接続してあり、そ
れら第1及び第2のスイッチング素子の接続点と前記直
流電源の片方の端子との間に前記共振回路が接続してあ
ることが望ましい。
(3) In the ultrasonic actuator drive circuit of (2) above, the amplifying means generates a voltage at a binary logic level depending on whether the input voltage exceeds a threshold voltage. a second comparator that generates a binary logic level voltage of opposite logic to that of the first comparator depending on whether the input voltage exceeds the threshold voltage; the first amplifying the outputs of the two comparators, respectively;
and a second switch driver, and first and second switching elements driven by the outputs of the first and second switch drivers, respectively, the first and second switching elements being connected in series to a DC power supply. It is desirable that the resonant circuit be connected between a connection point between the first and second switching elements and one terminal of the DC power supply.

【0012】(4)上記(3)の超音波アクチュエータ
駆動回路において、前記起動手段は、閾値電圧が前記第
1及び第2の比較器の前記閾値電圧と同じである第3の
比較器と、この第3の比較器と閾値電圧を同じくしこの
第3の比較器の出力を受ける第4の比較器と、前記第3
の比較器の入力端と出力端との間に直列に接続されてい
る第1及び第2の抵抗素子と、これら第1及び第2の抵
抗素子の接続点と前記第4の比較器の出力端との間に接
続されている容量素子とでなり、前記第3の比較器の入
力端が前記増幅手段の入力端に接続されていることが望
ましい。
(4) In the ultrasonic actuator drive circuit of (3) above, the activation means includes a third comparator whose threshold voltage is the same as the threshold voltages of the first and second comparators; a fourth comparator having the same threshold voltage as the third comparator and receiving the output of the third comparator;
first and second resistance elements connected in series between the input terminal and the output terminal of the comparator, and the connection point of these first and second resistance elements and the output of the fourth comparator. It is preferable that the input terminal of the third comparator is connected to the input terminal of the amplifying means.

【0013】[0013]

【作用】本発明の超音波アクチュエータ駆動回路が対象
とする超音波アクチュエータは、柱状の圧電磁器の両端
面にそれぞれ電極A及びBを備え、少なくとも電極Aが
互いに絶縁された電極A1及びA2に分割されている圧
電振動子を電気機械変換手段とし、その圧電振動子の側
面またはその側面に被せられている被覆に被移動体を接
触させてなる。この種の圧電振動子の周波数特性の一例
を図2に示す。図2(a)はアドミタンスの絶対値の周
波数特性を示し、同図(b)はアドミタンスの位相角の
周波数特性を示す。
[Operation] The ultrasonic actuator targeted by the ultrasonic actuator drive circuit of the present invention has electrodes A and B on both end faces of a columnar piezoelectric ceramic, and at least electrode A is divided into electrodes A1 and A2 that are insulated from each other. A piezoelectric vibrator is used as an electromechanical transducer, and a moving object is brought into contact with a side surface of the piezoelectric vibrator or a coating placed on the side surface of the piezoelectric vibrator. An example of the frequency characteristics of this type of piezoelectric vibrator is shown in FIG. FIG. 2(a) shows the frequency characteristic of the absolute value of admittance, and FIG. 2(b) shows the frequency characteristic of the phase angle of admittance.

【0014】図2(a),(b)に表わされているよう
に、圧電振動子には周波数f1 とf2 との2箇所に
共振点があり、両方の共振周波数におけるアドミタンス
はほぼ等しく、それら共振周波数では印加電圧(駆動電
圧)に対する電流の位相は0となる。共振周波数f1 
とf2 とにおけるアドミタンスの温度特性を図3に示
す。本図から明らかなように、両アドミタンスは10℃
付近で一旦交叉している。そこで、このような圧電振動
子のリアクタンス成分を共振回路のリアクタンスとする
自励式の発振回路を超音波アクチュエータ駆動回路とす
ると、その発振回路がf1 又はf2 のどちらの周波
数で発振するかは圧電振動子の温度に依存する。この種
の圧電振動子を用いた超音波アクチュエータでは駆動回
路から供給される駆動電圧の周波数によって被移動体の
移動方向が変わることが、本願と発明者を同じくする特
願平1−261084号の第3図に示されている。した
がって、共振周波数f1 とf2 のうちのどちらの周
波数で圧電振動子を駆動するかを定めて被移動体の移動
方向を特定する必要がある。
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the piezoelectric vibrator has two resonance points at frequencies f1 and f2, and the admittance at both resonance frequencies is approximately equal. At these resonance frequencies, the phase of the current with respect to the applied voltage (drive voltage) is 0. Resonant frequency f1
FIG. 3 shows the temperature characteristics of admittance at and f2. As is clear from this figure, both admittances are 10℃
They intersect once nearby. Therefore, if a self-excited oscillation circuit in which the reactance component of the piezoelectric vibrator is used as the reactance of the resonant circuit is used as an ultrasonic actuator drive circuit, it is determined whether the oscillation circuit oscillates at the frequency f1 or f2 depending on the piezoelectric vibration. Depends on the child's temperature. In an ultrasonic actuator using this type of piezoelectric vibrator, the direction of movement of the object to be moved changes depending on the frequency of the drive voltage supplied from the drive circuit, as disclosed in Japanese Patent Application No. 1-261084 by the same inventor as the present application. It is shown in FIG. Therefore, it is necessary to determine which of the resonant frequencies f1 and f2 to drive the piezoelectric vibrator to specify the moving direction of the moving object.

【0015】本発明者は、図4に示すように、電極Aを
2つに分割してなっている電極A1又はA2のうちの一
方A2と電極Bとの間に抵抗R5を接続することにより
、抵抗R5が接続されていない側の電極A1と電極Bと
の間で見た共振回路の周波数特性を図2の特性から図5
に示す特性に変え得ることを見い出した。図4の如く抵
抗R5を接続し、その抵抗R5の値を変えると電極A1
とBとの間のアドミタンスは図6のように変わる。また
、R5=68KΩのとき、圧電振動子4の温度とそのア
ドミタンスとの関係は図7の如くになる。図7で明らか
なように、図4の回路構成によれば温度にかかわらず周
波数f1 のアドミタンスは周波数f2 のアドミタン
スより大きい。従って、本発明の駆動回路では、発振回
路の発振周波数は圧電振動子の温度にかかわらず常にf
1 に定まり、ひいては超音波アクチュエータにおける
被移動体の移動方向を予め定めることができる。
[0015] As shown in FIG. 4, the present inventor has discovered that by connecting the resistor R5 between one of the electrodes A1 and A2, which are formed by dividing the electrode A into two, and the electrode B, , the frequency characteristics of the resonant circuit seen between electrode A1 and electrode B on the side to which resistor R5 is not connected are shown in FIG. 5 from the characteristics in FIG. 2.
We have discovered that it is possible to change the characteristics shown in When a resistor R5 is connected as shown in Fig. 4 and the value of the resistor R5 is changed, the electrode A1
The admittance between and B changes as shown in FIG. Further, when R5=68KΩ, the relationship between the temperature of the piezoelectric vibrator 4 and its admittance is as shown in FIG. As is clear from FIG. 7, according to the circuit configuration of FIG. 4, the admittance at frequency f1 is greater than the admittance at frequency f2 regardless of temperature. Therefore, in the drive circuit of the present invention, the oscillation frequency of the oscillation circuit is always f regardless of the temperature of the piezoelectric vibrator.
1, and thus the moving direction of the object to be moved in the ultrasonic actuator can be determined in advance.

【0016】[0016]

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を一層詳しく説明
する。図1は本発明の第1の実施例を示す回路図である
。この実施例は、直流電源E1と、バイアス回路1と、
波形変換部2と、スイッチドライバ3と、FETでなる
スイッチQ1,Q2と、圧電振動子4と、抵抗R4でな
る電流検出器5と、直流遮断用の結合コンデンサC1と
、抵抗R3と、抵抗R5とからなっている。バイアス回
路1は直流電源E1の両端間に互いに直列に接続されて
いる抵抗R1及びR2からなっている。
EXAMPLES Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. This embodiment includes a DC power supply E1, a bias circuit 1,
A waveform conversion section 2, a switch driver 3, switches Q1 and Q2 made up of FETs, a piezoelectric vibrator 4, a current detector 5 made up of a resistor R4, a coupling capacitor C1 for DC cutoff, a resistor R3, and a resistor. It consists of R5. The bias circuit 1 consists of resistors R1 and R2 connected in series between both ends of a DC power source E1.

【0017】波形変換部2はMOS  ICで構成され
ている比較器21,22からなる。比較器21は、入力
電圧(節点N1の電圧)と内部に保有する閾値電圧とを
比較し、入力電圧が閾値電圧より大きいとき論理値“1
”に相当するレベルの電圧として+5Vを出力し、入力
電圧が閾値電圧より小さいときには論理値“0”に相当
するレベルの電圧として0Vを出力する。比較器22は
比較器21とは逆の論理の二値論理レベル電圧を生成す
る。即ち、比較器22は、入力電圧(節点NIの電圧)
が閾値電圧より大きいときには論理値“0”に相当する
レベルの電圧として0Vを出力し、入力電圧が閾値電圧
より小さいときには論理値“1”に相当するレベルの電
圧として+5Vを出力する。
The waveform converter 2 includes comparators 21 and 22 constructed of MOS ICs. The comparator 21 compares the input voltage (the voltage at the node N1) with an internally held threshold voltage, and when the input voltage is greater than the threshold voltage, the comparator 21 takes a logical value of "1".
”, and when the input voltage is smaller than the threshold voltage, outputs 0V as a voltage level corresponding to the logical value “0”. The comparator 22 has the opposite logic to the comparator 21. That is, the comparator 22 generates a binary logic level voltage of the input voltage (voltage of node NI)
When the input voltage is larger than the threshold voltage, 0V is outputted as a voltage at a level corresponding to a logical value "0", and when the input voltage is smaller than the threshold voltage, +5V is outputted as a voltage at a level corresponding to a logical value "1".

【0018】スイッチドライバ3は、比較器21及び2
2の出力電圧を受け、スイッチQ1及びQ2を駆動する
のに足るだけの電圧に増幅する。スイッチQ1及びQ2
は直流電源E1の両端間に互いに直列に接続されており
、スイッチドライバ3の出力電圧で駆動される。スイッ
チドライバ3は、波形変換部2の出力に応じて、スイッ
チQ1が導通のときにはスイッチQ2を遮断にし、スイ
ッチQ1が遮断のときにはスイッチQ2を導通にする。 スイッチQ1が導通でスイッチQ2が遮断のとき、直流
電源E1の正端子からスイッチQ1、圧電振動子4、抵
抗R4、直流電源E1の負端子の経路で電流が流れる。 次にスイッチQ1が遮断になりスイッチQ2が導通にな
ると圧電振動子4に蓄積された電荷がスイッチQ2及び
抵抗R4を経て放電される。抵抗R4の両端に現われる
電圧はコンデンサC1及び抵抗R3を経由して節点N1
に導かれ、比較回路21及び22に入力される。 抵抗R1及びR2は、直流電源E1の電圧を分圧して比
較器21及び22にバイアス電圧を供給している。この
バイアス電圧は比較器21,22の閾値電圧に設定して
ある。
The switch driver 3 has comparators 21 and 2
2 and amplifies it to a voltage sufficient to drive switches Q1 and Q2. Switch Q1 and Q2
are connected in series between both ends of the DC power supply E1, and are driven by the output voltage of the switch driver 3. The switch driver 3 turns off the switch Q2 when the switch Q1 is on, and turns on the switch Q2 when the switch Q1 is off, depending on the output of the waveform converter 2. When the switch Q1 is conductive and the switch Q2 is disconnected, a current flows through a path from the positive terminal of the DC power source E1 to the switch Q1, the piezoelectric vibrator 4, the resistor R4, and the negative terminal of the DC power source E1. Next, when the switch Q1 is turned off and the switch Q2 is turned on, the charges accumulated in the piezoelectric vibrator 4 are discharged through the switch Q2 and the resistor R4. The voltage appearing across resistor R4 passes through capacitor C1 and resistor R3 to node N1.
and is input to comparison circuits 21 and 22. Resistors R1 and R2 divide the voltage of DC power supply E1 and supply bias voltage to comparators 21 and 22. This bias voltage is set to the threshold voltage of the comparators 21 and 22.

【0019】図1の回路において、いま節点N1の電位
が比較器21,22の閾値電圧より高いとすると、比較
器21の出力は高電位、比較器22の出力は低電位、ス
イッチQ1は導通、スイッチQ2は遮断、圧電振動子4
に流れる電流の向きはA1→B、抵抗R4に流れる電流
の向きは図の上から下の方向である。(スイッチドライ
バ3については図14,15を参照して後に詳しく述べ
る。)したがって、節点N1にはこの点の電位を一層上
昇させる電圧が電流検出器5から帰還される。また、節
点N1の電位が比較器21,22の閾値電圧により低い
ときには、全ての状態が上記の場合と逆になり、節点N
1の電位を一層下げる電圧が電流検出器5から帰還され
る。したがって、図1の回路は、増幅手段として比較器
21,22、スイッチドライバ3を備え、共振回路とし
て圧電振動子4を有する正帰還回路であり、発振回路を
なしている。その共振回路におけるリアクタンスは圧電
振動子4のリアクタンス成分である。そこで、該発振回
路は、圧電振動子4の共振周波数に自動的に追随して発
振する自励発振回路である。
In the circuit of FIG. 1, if the potential of the node N1 is now higher than the threshold voltage of the comparators 21 and 22, the output of the comparator 21 is at a high potential, the output of the comparator 22 is at a low potential, and the switch Q1 is conductive. , switch Q2 is cut off, piezoelectric vibrator 4
The direction of the current flowing through the resistor R4 is from A1 to B, and the direction of the current flowing through the resistor R4 is from the top to the bottom of the diagram. (The switch driver 3 will be described in detail later with reference to FIGS. 14 and 15.) Therefore, a voltage that further increases the potential at this point is fed back to the node N1 from the current detector 5. Moreover, when the potential of the node N1 is lower than the threshold voltage of the comparators 21 and 22, all the states are reversed to the above case, and the node N
A voltage that further lowers the potential of 1 is fed back from the current detector 5. Therefore, the circuit shown in FIG. 1 is a positive feedback circuit that includes comparators 21 and 22 and a switch driver 3 as amplifying means and a piezoelectric vibrator 4 as a resonant circuit, and constitutes an oscillation circuit. The reactance in the resonant circuit is a reactance component of the piezoelectric vibrator 4. Therefore, the oscillation circuit is a self-excited oscillation circuit that oscillates automatically following the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 4.

【0020】図1の実施例においては、圧電振動子4の
電極A2とBとの間に抵抗R5が接続してあるから、作
用の欄で図4を参照して説明したように、電極A1とB
との間で見たアドミタンスは図5(a)の周波数特性を
示す。従って、圧電振動子4は、温度にかかわらず周波
数f1 で安定に励振され、圧電振動子4の側面に接触
される被移動体を図12(a)の如く分極軸45の方向
へ移動させる。
In the embodiment shown in FIG. 1, since the resistor R5 is connected between the electrodes A2 and B of the piezoelectric vibrator 4, as explained with reference to FIG. and B
The admittance seen between the two shows the frequency characteristics shown in FIG. 5(a). Therefore, the piezoelectric vibrator 4 is stably excited at the frequency f1 regardless of the temperature, and the object to be moved that is in contact with the side surface of the piezoelectric vibrator 4 is moved in the direction of the polarization axis 45 as shown in FIG. 12(a).

【0021】図8は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。この第2の実施例では図1に示した第1の実施
例におけるバイアス回路1に代えて起動回路6を備え、
さらにスイッチS1を有している。図9はその起動回路
6の回路図並びにこの回路上の節点N4及びN5の信号
波形を示す図である。起動回路6は比較器61,62、
抵抗R6,R7及びコンデンサC2からなる自励発振器
である。比較器61,62は比較器22と同じものであ
る。図9に示すように、節点N4の電位はコンデンサC
2の充放電により比較器61の閾値を中心として小さい
振幅で脈動し、その脈動の周波数はコンデンサC2及び
抵抗R7で決まる。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. This second embodiment includes a starting circuit 6 in place of the bias circuit 1 in the first embodiment shown in FIG.
Furthermore, it has a switch S1. FIG. 9 is a circuit diagram of the starting circuit 6 and a diagram showing signal waveforms at nodes N4 and N5 on this circuit. The starting circuit 6 includes comparators 61, 62,
It is a self-excited oscillator consisting of resistors R6, R7 and capacitor C2. Comparators 61 and 62 are the same as comparator 22. As shown in FIG. 9, the potential of node N4 is
2 pulsates with a small amplitude around the threshold value of the comparator 61, and the frequency of the pulsation is determined by the capacitor C2 and the resistor R7.

【0022】スイッチS1は図8の超音波アクチュエー
タ駆動回路をなす発振回路の起動停止スイッチである。 スイッチS1が閉じられていると、信号が比較器21,
22に入力されないから駆動回路は発振を停止する。ス
イッチS1が開かれると、自励発振をしている起動回路
6から節点N4の小振幅信号が入力され、駆動回路は起
動回路6の出力で作動を始める。すると圧電振動子4に
電流が流れ、電流検出器5はその電流に比例した電圧を
コンデンサC1及び抵抗R3を介して波形変換部2の節
点N1へ帰還する。コンデンサC1が設けてあるから節
点N1へ帰還される信号は交流信号だけである。その帰
還される交流信号と起動回路6の小振幅信号とは節点N
1で重ね合わされる。帰還交流信号の振幅は起動回路6
の小振幅信号の振幅よりはるかに大きい。駆動回路は節
点N1における振幅をより大きくする信号で発振するの
で、駆動回路の発振周波数は起動回路6の出力の周波数
から圧電振動子4の共振周波数f1 に次第に移行し、
その周波数f1 で安定する。
The switch S1 is a start/stop switch for an oscillation circuit forming the ultrasonic actuator drive circuit shown in FIG. When switch S1 is closed, the signal is passed to comparator 21,
22, the drive circuit stops oscillation. When the switch S1 is opened, a small amplitude signal at the node N4 is input from the self-oscillating starting circuit 6, and the drive circuit starts operating with the output of the starting circuit 6. Then, a current flows through the piezoelectric vibrator 4, and the current detector 5 feeds back a voltage proportional to the current to the node N1 of the waveform converter 2 via the capacitor C1 and the resistor R3. Since the capacitor C1 is provided, the only signal fed back to the node N1 is an AC signal. The feedback AC signal and the small amplitude signal of the starting circuit 6 are at the node N
1 and are superimposed. The amplitude of the feedback AC signal is determined by the starting circuit 6.
much larger than the amplitude of the small amplitude signal. Since the drive circuit oscillates with a signal that increases the amplitude at the node N1, the oscillation frequency of the drive circuit gradually shifts from the frequency of the output of the starting circuit 6 to the resonant frequency f1 of the piezoelectric vibrator 4,
It becomes stable at that frequency f1.

【0023】起動回路6の節点N4から出力される小振
幅信号は比較器61,62の閾値を中心に振動すること
は上に述べた。その比較器61,62は、比較器21,
22と同じMOS  ICでなり、閾値電圧も比較器2
1,22と同じであるから、起動回路6の出力は比較器
21,22の閾値を中心に振動することになる。比較器
61,62は比較器21,22と同じ温度環境に置かれ
るから、起動回路6は、温度変動により比較器21,2
2の閾値が変動してもその閾値に自動的に追従するバイ
アス電圧を生成することになる。したがって起動回路6
は自動バイアス調整回路でもある。
As mentioned above, the small amplitude signal output from the node N4 of the starting circuit 6 oscillates around the threshold values of the comparators 61 and 62. The comparators 61, 62 are the comparators 21, 62,
It is made of the same MOS IC as 22, and the threshold voltage is also the same as comparator 2.
1 and 22, the output of the starting circuit 6 will oscillate around the threshold values of the comparators 21 and 22. Since the comparators 61 and 62 are placed in the same temperature environment as the comparators 21 and 22, the starting circuit 6
Even if the threshold value of 2 changes, a bias voltage that automatically follows the threshold value is generated. Therefore, starting circuit 6
is also an automatic bias adjustment circuit.

【0024】図8の実施例では、上述の如く、起動回路
6を備えることにより、スイッチS1を開くと急速に圧
電振動子4を励振でき、また波形変換部2の閾値電圧が
変動してもバイアス電圧をその閾値電圧に自動的に追従
できる。図1の実施例にスイッチS1を設けた場合には
スイッチS1を閉じた状態から開放の状態にしても直ち
に起動できるという保証はないが、図8の実施例ではそ
の点が改善されている。また、図1の実施例ではバイア
ス回路1が抵抗だけで構成してあるからバイアス電圧は
波形変換部2の閾値電圧の変動に追従できないが、図2
の実施例ではこの点も改善されている。このように図2
の実施例は、起動回路6を備えることにより、超音波ア
クチュエータを確実に起動できるから、頻繁に断続され
る超音波アクチュエータに適用でき、温度変動に応じて
バイアス電圧を自動的に調整するから常に効率よく安定
に作動することができる。
In the embodiment shown in FIG. 8, as described above, by providing the starting circuit 6, the piezoelectric vibrator 4 can be rapidly excited when the switch S1 is opened, and even if the threshold voltage of the waveform converter 2 fluctuates, the activation circuit 6 is provided. The bias voltage can automatically follow its threshold voltage. When the switch S1 is provided in the embodiment of FIG. 1, there is no guarantee that the switch S1 can be activated immediately even if the switch S1 is changed from the closed state to the open state, but the embodiment of FIG. 8 has improved this point. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, since the bias circuit 1 is composed of only resistors, the bias voltage cannot follow the fluctuations in the threshold voltage of the waveform converter 2;
This point has also been improved in the embodiment. In this way, Figure 2
This embodiment can be applied to an ultrasonic actuator that is frequently interrupted because it can reliably start the ultrasonic actuator by providing the starting circuit 6, and it can be applied to an ultrasonic actuator that is frequently interrupted, and because it automatically adjusts the bias voltage according to temperature fluctuations. It can operate efficiently and stably.

【0025】図10は本発明の第3の実施例における圧
電振動子の周辺回路を示す図である。この第3の実施例
は、図1の第1の実施例及び図8の第2の実施例におけ
る節点N2,N3間の回路を図10のものに置き換えて
構成されている。図10の回路にはスイッチS2が設け
てあり、可動接片11,12は連動する。スイッチS2
は、電極A1に駆動電圧を導くときには電極A2には抵
抗R5を接続し、電極A1に抵抗R5を接続するときに
は電極A2には駆動電圧を導く。そこで、この第3の実
施例では、第1及び第2の実施例と同様に圧電振動子4
を周波数f1 で安定に励振できるとともに、被移動体
の移動方向をスイッチ2の切換えにより任意に選択でき
る。
FIG. 10 is a diagram showing a peripheral circuit of a piezoelectric vibrator in a third embodiment of the present invention. This third embodiment is constructed by replacing the circuit between nodes N2 and N3 in the first embodiment of FIG. 1 and the second embodiment of FIG. 8 with that of FIG. 10. The circuit of FIG. 10 is provided with a switch S2, and the movable contact pieces 11 and 12 are interlocked. switch S2
When the driving voltage is introduced to the electrode A1, the resistor R5 is connected to the electrode A2, and when the resistor R5 is connected to the electrode A1, the driving voltage is introduced to the electrode A2. Therefore, in this third embodiment, the piezoelectric vibrator 4 is used as in the first and second embodiments.
can be stably excited at the frequency f1, and the moving direction of the moving object can be arbitrarily selected by switching the switch 2.

【0026】図14は図1及び図8の実施例におけるス
イッチドライバ3の具体例を示す回路図、図15はその
スイッチドライバ3の入出力波形を示す図である。この
スイッチドライバ3は昇圧トランスからなる。昇圧トラ
ンスの一次巻線数はWp 、2つの二次巻線の巻線数は
それぞれWS1,WS2であり、WS1=WS2に設定
してある。 巻線WS1によりスイッチQ1のソースとゲートとの間
に加えられる電圧がVGS1 であり、巻線WS2によ
りスイッチQ2のソースとゲートとの間に加えられる電
圧がVGS2 である。図15に示されているように、
VP 及びVGS2 は接地電位GNDを基準にする電
圧であり、VGS1 はスイッチQ2のソースとドレー
ンとの間の電圧VDSを基準とする。このようにスイッ
チドライバ3は波形変換部2の出力電圧VP を増幅と
するとともに、互いに基準電位を異にする2つの交流電
圧VGS1 及びVGS2 を生成し、スイッチQ1及
びQ2を駆動する回路である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a specific example of the switch driver 3 in the embodiments of FIGS. 1 and 8, and FIG. 15 is a diagram showing input and output waveforms of the switch driver 3. This switch driver 3 consists of a step-up transformer. The number of primary windings of the step-up transformer is Wp, and the number of windings of the two secondary windings are WS1 and WS2, respectively, and WS1=WS2. The voltage applied between the source and gate of switch Q1 by winding WS1 is VGS1, and the voltage applied between the source and gate of switch Q2 by winding WS2 is VGS2. As shown in Figure 15,
VP and VGS2 are voltages based on the ground potential GND, and VGS1 is based on the voltage VDS between the source and drain of the switch Q2. In this way, the switch driver 3 is a circuit that amplifies the output voltage VP of the waveform converter 2, generates two AC voltages VGS1 and VGS2 having different reference potentials, and drives the switches Q1 and Q2.

【0027】なお、波形変換部2の出力電圧がスイッチ
Q1及びQ2を駆動するのに足りる大きさであれば、ス
イッチドライバ3は昇圧機能を備える必要はないが、こ
の場合でもスイッチドライバ3は基準電位の異なる2つ
の交流電圧を生成することが必要である。また、図14
にはトランスで構成したスイッチドライバを示したがス
イッチドライバは集積回路でも構成できる。集積回路で
構成する場合には、比較器22の出力をGNDの基準電
位のままでVGS2 とすればよいが、比較器21の出
力については基準電位をGNDからVDSに上昇するこ
とによりVGS1 を生成する必要がある。
Note that if the output voltage of the waveform converter 2 is large enough to drive the switches Q1 and Q2, the switch driver 3 does not need to have a step-up function, but even in this case, the switch driver 3 is It is necessary to generate two alternating current voltages with different potentials. Also, Figure 14
shows a switch driver configured with a transformer, but the switch driver can also be configured with an integrated circuit. When configured with an integrated circuit, the output of the comparator 22 can be set to VGS2 with the reference potential of GND unchanged, but the output of the comparator 21 can be set to VGS1 by raising the reference potential from GND to VDS. There is a need to.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上に実施例を挙げて詳しく説明したよ
うに、本発明の超音波アクチュエータ駆動回路によれば
、圧電振動子における共振周波数のうちの一つの周波数
の交流信号を安定に供給でき、その交流信号の起動及び
停止が迅速に確実にできる。
[Effects of the Invention] As described above in detail with reference to the embodiments, the ultrasonic actuator drive circuit of the present invention can stably supply an alternating current signal at one of the resonant frequencies of the piezoelectric vibrator. , the AC signal can be started and stopped quickly and reliably.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】円柱形圧電振動子のアドミタンスの周波数特性
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of admittance of a cylindrical piezoelectric vibrator.

【図3】円柱形圧電振動子の温度−アドミタンス特性を
示す図。
FIG. 3 is a diagram showing temperature-admittance characteristics of a cylindrical piezoelectric vibrator.

【図4】円柱形圧電振動子の周波数特性を変えるための
本発明の基本的な回路を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a basic circuit of the present invention for changing the frequency characteristics of a cylindrical piezoelectric vibrator.

【図5】図4の回路のアドミタンスの周波数特性を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of admittance of the circuit in FIG. 4;

【図6】図4の回路における抵抗とアドミタンスの関係
を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between resistance and admittance in the circuit of FIG. 4;

【図7】図4の回路の温度−アドミタンス特性を示す図
FIG. 7 is a diagram showing the temperature-admittance characteristics of the circuit in FIG. 4;

【図8】本発明の第2の実施例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図9】図8の実施例における起動回路とその各部の信
号波形を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a starting circuit and signal waveforms of each part thereof in the embodiment of FIG. 8;

【図10】本発明の第3の実施例における駆動方向切換
回路を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a drive direction switching circuit in a third embodiment of the present invention.

【図11】円柱形圧電振動子の一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of a cylindrical piezoelectric vibrator.

【図12】駆動方向切換スイッチ付きの円柱形圧電振動
子の一例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a cylindrical piezoelectric vibrator with a drive direction switch.

【図13】従来の超音波アクチュエータ駆動回路を示す
ブロック回路図。
FIG. 13 is a block circuit diagram showing a conventional ultrasonic actuator drive circuit.

【図14】図1及び図8の実施例におけるスイッチドラ
イバ3の具体例を示す回路図。
14 is a circuit diagram showing a specific example of the switch driver 3 in the embodiments of FIGS. 1 and 8. FIG.

【図15】図14の回路における入出力波形を示す図。FIG. 15 is a diagram showing input and output waveforms in the circuit of FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    バイアス回路 2    波形変換部 3    スイッチドライバ 4    圧電振動子 5    電流検出器 41    円柱形圧電磁器 A1,A2,B    電極 a1,a2,b    端子 1 Bias circuit 2 Waveform conversion section 3 Switch driver 4 Piezoelectric vibrator 5 Current detector 41 Cylindrical piezoelectric ceramic A1, A2, B  Electrode a1, a2, b terminal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  柱状の圧電磁器の両端面にそれぞれ電
極A及びBを設けてなり、前記圧電磁器の分極軸が前記
両端面に垂直である圧電振動子と、前記圧電磁器の側面
に直接に接触されるか又は前記側面に被せられている被
覆に接触されている被移動体とでなり、前記電極A及び
Bのうちで少なくとも電極Aは互いに絶縁された電極A
1及びA2に分割されている超音波アクチュエータにお
ける前記電極Bと前記電極A1又はA2との間に前記圧
電磁器の共振周波数を印加し、前記超音波アクチュエー
タを駆動する回路において、前記電極A1又はA2のう
ちの一方と前記電極Bとの間に抵抗が接続してあり、前
記電極A1又はA2のうちで前記抵抗が接続されていな
い側の電極と前記電極Bとの間のリアクタンス成分を共
振回路のリアクタンスとする発振回路が設けてあること
を特徴とする超音波アクチュエータ駆動回路。
1. A piezoelectric vibrator comprising electrodes A and B provided on both end surfaces of a columnar piezoelectric ceramic, the polarization axis of the piezoelectric ceramic being perpendicular to both end surfaces, and a piezoelectric vibrator that is directly attached to the side surface of the piezoelectric ceramic. or a moving object that is in contact with a coating placed on the side surface, and of the electrodes A and B, at least electrode A is insulated from each other.
In the circuit for driving the ultrasonic actuator by applying the resonant frequency of the piezoelectric ceramic between the electrode B and the electrode A1 or A2 in the ultrasonic actuator that is divided into A resistor is connected between one of the electrodes A1 and the electrode B, and a reactance component between the electrode B and the electrode A1 or A2 to which the resistor is not connected is connected to a resonance circuit. An ultrasonic actuator drive circuit characterized by being provided with an oscillation circuit having a reactance of .
【請求項2】  前記発振回路には、前記共振回路に流
れる電流に応じた電圧を生ずる電流検出手段と、前記電
圧を正帰還電圧として入力して増幅し前記共振回路に印
加する増幅手段と、前記正帰還電圧の振幅より小さい振
幅の信号を前記増幅手段の入力端に供給する起動手段と
が設けてあることを特徴とする請求項1に記載の超音波
アクチュエータ駆動回路。
2. The oscillation circuit includes current detection means that generates a voltage according to the current flowing through the resonant circuit, and amplification means that inputs the voltage as a positive feedback voltage, amplifies it, and applies it to the resonant circuit. 2. The ultrasonic actuator drive circuit according to claim 1, further comprising activation means for supplying a signal with an amplitude smaller than the amplitude of the positive feedback voltage to an input terminal of the amplification means.
【請求項3】  前記増幅手段は、入力電圧が閾値電圧
を越えているか否かに応じて二値論理レベルの電圧を生
成する第1の比較器と、前記入力電圧が前記閾値電圧を
越えているか否に応じて前記第1の比較器とは逆の論理
の二値論理レベル電圧を生成する第2の比較器と、前記
第1及び第2の比較器の出力をそれぞれ増幅する第1及
び第2のスイッチドライバと、これら第1及び第2のス
イッチドライバの出力でそれぞれ駆動される第1及び第
2のスイッチング素子とを備え、前記第1及び第2のス
イッチング素子は直流電源に直列に接続してあり、それ
ら第1及び第2のスイッチング素子の接続点と前記直流
電源の片方の端子との間に前記共振回路が接続してある
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波アクチュエー
タ駆動回路。
3. The amplifying means includes a first comparator that generates a binary logic level voltage depending on whether the input voltage exceeds the threshold voltage; a second comparator that generates a binary logic level voltage with a logic opposite to that of the first comparator depending on whether the A second switch driver, and first and second switching elements driven by the outputs of the first and second switch drivers, respectively, the first and second switching elements being connected in series to a DC power supply. 4. The ultrasonic wave generator according to claim 3, wherein the resonant circuit is connected between a connection point between the first and second switching elements and one terminal of the DC power source. Actuator drive circuit.
【請求項4】  前記起動手段は、閾値電圧が前記第1
及び第2の比較器の前記閾値電圧と同じである第3の比
較器と、この第3の比較器と閾値電圧を同じくしこの第
3の比較器の出力を受ける第4の比較器と、前記第3の
比較器の入力端と出力端との間に直列に接続されている
第1及び第2の抵抗素子と、これら第1及び第2の抵抗
素子の接続点と前記第4の比較器の出力端との間に接続
されている容量素子とでなり、前記第3の比較器の入力
端が前記増幅手段の入力端に接続されていることを特徴
とする請求項3に記載の超音波アクチュエータ駆動回路
4. The activation means has a threshold voltage of the first
and a third comparator having the same threshold voltage as the second comparator; and a fourth comparator having the same threshold voltage as the third comparator and receiving the output of the third comparator. first and second resistance elements connected in series between the input end and the output end of the third comparator, a connection point between these first and second resistance elements, and the fourth comparison and a capacitive element connected between the output terminal of the third comparator and the output terminal of the third comparator, and the input terminal of the third comparator is connected to the input terminal of the amplifying means. Ultrasonic actuator drive circuit.
JP10892991A 1991-04-12 1991-04-12 Ultrasonic actuator driving circuit Withdrawn JPH04313369A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10892991A JPH04313369A (en) 1991-04-12 1991-04-12 Ultrasonic actuator driving circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10892991A JPH04313369A (en) 1991-04-12 1991-04-12 Ultrasonic actuator driving circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04313369A true JPH04313369A (en) 1992-11-05

Family

ID=14497239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10892991A Withdrawn JPH04313369A (en) 1991-04-12 1991-04-12 Ultrasonic actuator driving circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04313369A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100710631B1 (en) * 2001-05-22 2007-04-24 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 Double-Sided Oscillation Circuit for Driving Oscillator Actuator
JP2016075902A (en) * 2014-10-06 2016-05-12 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド Electronic device for generating audible alarm or music
JP2017131098A (en) * 2015-12-31 2017-07-27 研能科技股▲ふん▼有限公司 Drive circuit applied to piezoelectric drive pump
EP1817121B1 (en) * 2004-11-30 2021-01-06 Immersion Corporation Systems and methods for controlling a resonant device for generating vibrotactile haptic effects

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100710631B1 (en) * 2001-05-22 2007-04-24 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 Double-Sided Oscillation Circuit for Driving Oscillator Actuator
EP1817121B1 (en) * 2004-11-30 2021-01-06 Immersion Corporation Systems and methods for controlling a resonant device for generating vibrotactile haptic effects
JP2016075902A (en) * 2014-10-06 2016-05-12 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド Electronic device for generating audible alarm or music
JP2017131098A (en) * 2015-12-31 2017-07-27 研能科技股▲ふん▼有限公司 Drive circuit applied to piezoelectric drive pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4939402A (en) Driving circuit for driving a piezoelectric vibrator
US6433458B2 (en) Method and unit for driving piezoelectric transformer used for controlling luminance of cold-cathode tube
EP1195460B1 (en) Ultrasonic cleaning apparatus and ultrasonic cleaning method
JPH0685343A (en) Piezoelectric transconverter for power
US5126589A (en) Piezoelectric driver using resonant energy transfer
US5436521A (en) Vibration type actuator apparatus
JPH09289416A (en) Crystal oscillation circuit
KR19990045290A (en) Oscillation circuit
US7795780B2 (en) Phase-locked loop and method for operating an electromechanical system
TW200301618A (en) Half sine wave resonant drive circuit
KR20080069166A (en) Reduced setting time for crystal oscillators
US6573636B1 (en) Ultrasonic motor having single booster circuit and electronic device with ultrasonic motor
JPH04313369A (en) Ultrasonic actuator driving circuit
CN108136442B (en) Piezo actuator driving circuit
JPH03253276A (en) Driving circuit of ultrasonic motor
JP2006060797A (en) Voltage controlled oscillator
JP7241489B2 (en) Piezoelectric drive
JPS6055399A (en) Excitation circuit for piezo-electric sound wave generator
TW434994B (en) Piezoelectric transducing inverter
KR100256090B1 (en) Piezoelectric Transformer and High Voltage Generation Circuit Using the Same
JP7337489B2 (en) relay device
JPH07147771A (en) Piezoelectric transformer high voltage generator
JPH04145874A (en) Driving circuit for vibrator type actuator
JPH0974744A (en) Power supply
JP4279513B2 (en) Piezoelectric buzzer unit

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980711