Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3609596B2 - Ultrasonic motor drive circuit - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3609596B2 - Ultrasonic motor drive circuit - Google Patents

Ultrasonic motor drive circuit Download PDF

Info

Publication number
JP3609596B2
JP3609596B2 JP35894197A JP35894197A JP3609596B2 JP 3609596 B2 JP3609596 B2 JP 3609596B2 JP 35894197 A JP35894197 A JP 35894197A JP 35894197 A JP35894197 A JP 35894197A JP 3609596 B2 JP3609596 B2 JP 3609596B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic motor
voltage
circuit
driving
predetermined threshold
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP35894197A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11196586A (en
Inventor
聡 森崎
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.)
Asmo Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Asmo Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asmo Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Asmo Co Ltd
Priority to JP35894197A priority Critical patent/JP3609596B2/en
Publication of JPH11196586A publication Critical patent/JPH11196586A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3609596B2 publication Critical patent/JP3609596B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータを駆動するための超音波モータの駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、超音波振動を駆動力とする超音波モータが知られている。超音波モータの一種である進行波型の超音波モータでは、円環状の弾性体に圧電体が貼付されてステータが形成されており、このステータには駆動軸に取り付けられたロータが加圧接触されている。
【0003】
超音波モータの駆動回路は、前記圧電体に、所定周波数で位相が90°異なる2相の駆動信号(sin波及びcos波)を供給する。この2相の駆動信号によって発生する圧電体の機械振動により、弾性体に、振動の腹及び節が弾性体に沿って円環状に移動する超音波振動(進行波)が励起される。この進行波により、前記弾性体に加圧接触されたロータ及び駆動軸が回転される。
【0004】
前記超音波モータの駆動は、図7に示すように駆動開始時には、まず可聴音発生帯域よりも十分高い周波数の駆動信号を供給した後に、駆動信号の周波数を可聴音発生帯域よりも若干高い駆動周波数帯域内まで徐々に低下させ、前記周波数を駆動周波数帯域内に維持させて駆動する。
【0005】
前記超音波モータを駆動する駆動回路は、マイクロコンピュータ、発振回路、スイッチング制御回路、駆動信号発生回路、バンドパスフィルタ等から構成され、発振回路から出力される発振周波数に応じた交流電圧を駆動信号発生回路で発生させ、前記交流電圧を超音波モータの圧電体に供給することで超音波モータを駆動させる。
【0006】
また、超音波モータには回転センサが取り付けられ、前記回転センサから出力される回転パルス信号を、前記マイクロコンピュータでカウントすることで、所定機器を所定の位置まで駆動させることができる。
【0007】
前記超音波モータは、例えば自動車のステアリング装置の所謂チルト機構や、テレスコピック機構等に用いる場合が考えられる。このような場合には、前記超音波モータは、車両用のバッテリー電源(例えば12V)から電力を供給されて動作する。図3に前記自動車のステアリング装置の主要部の概略を示す。
【0008】
ステアリング装置90は、車輪(図示省略)を転舵するためのステアリングギヤボックス(図示省略)を備えており、このステアリングギヤボックスにステアリングシャフト94の一端が連結されている。
【0009】
また、ステアリングシャフト94の他端はステアリングホイール92に連結されている。さらに、ステアリングシャフト94の一部は、ステアリングコラム96で覆われており、このステアリングコラム96内には、ステアリングホイール92を上下方向に移動させるための前記チルト機構(図示省略)や、ステアリングホイール92をステアリングシャフト94の軸方向へ移動させるための前記テレスコピック機構(図示省略)が搭載されている。
【0010】
前記チルト機構や前記テレスコピック機構は、操作者の操作により、前記超音波モータの駆動力を得て、ステアリングホイール92を上下方向に移動したり、ステアリングシャフト94の軸方向へ移動させたりすることができる。
【0011】
また、前記ステアリングホイール92の位置を記憶しておき、キーが抜かれた時にはステアリングホイール92を初期位置まで移動させ、キーが差された時にはステアリングホイール92を記憶していた位置まで移動させることもできる。このような場合には、前記ステアリングホイール92を記憶していた位置まで駆動する場合には、前記超音波モータに取り付けられた回転センサから出力される回転パルス信号を、マイクロコンピュータでカウントして記憶していた位置までの距離を演算することで記憶していた位置まで駆動させることができる。
【0012】
ところが、車両用のバッテリー電源が、エンジンのオンオフ等の影響により電圧が不安定になった場合には、回転センサに供給される電圧も不安定になるので回転パルス信号が乱れてしまい、正確に回転パルス信号をカウントすることができず、前記ステアリングホイール92を正確に記憶していた位置まで移動させることができないという問題がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮し、超音波モータに供給される電圧が下がった場合でも、超音波モータによって駆動される所定機器を正確に所定位置まで移動させることができる超音波モータの駆動回路を得ることが目的である。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の発明は、車両用のバッテリー電源から供給される電圧により駆動力を得る超音波モータであって、前記超音波モータに設けられた回転センサから出力される回転パルス信号をカウントし、カウントした値が所定位置に対応するカウント値になるまで前記超音波モータを駆動することにより、所定機器を前記所定位置まで駆動させる超音波モータの駆動回路において、エンジンのオンオフの影響により前記電圧が不安定になる場合において、前記車両用のバッテリー電源から供給される電圧が、第1の所定しきい値以上になった場合には、前記超音波モータを駆動するとともに、前記回転パルス信号をカウントし、前記車両用のバッテリー電源から供給される電圧が、第2の所定しきい値以下になった場合には、前記超音波モータの駆動を停止するとともに、前記回転パルス信号のカウントを停止するように制御することを特徴とする。
【0015】
請求項1に記載の発明によれば、車両用のバッテリー電源から供給される電圧を監視して、前記電圧が第1の所定しきい値以上の場合には、前記超音波モータを駆動させるとともに、前記回転パルス信号をカウントする。前記電圧が第2の所定しきい値以下になった場合には、前記超音波モータの駆動を停止するとともに、前記回転パルス信号のカウントを停止する。そして、前記電圧が第1の所定しきい値以上に復帰した場合には再び前記超音波モータの駆動を開始するとともに前記回転パルス信号のカウントを開始し、カウントした値が所定位置に対応するカウント値になるまで超音波モータを駆動することにより、所定機器を所定位置まで移動させる。このため、車両用のバッテリー電源から供給される電圧が不安定になっても、所定機器を所定位置まで正確に移動させることができる。
【0016】
本発明の請求項2に記載の発明は、前記第1の所定しきい値が、前記第2の所定しきい値よりも高いことを特徴とする。
【0017】
請求項2に記載の発明によれば、第1の所定しきい値を、前記第2の所定しきい値よりも高くすることで、より正確に所定機器を所定位置まで移動させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【0019】
図2には進行波型の超音波モータ10が示されている。超音波モータ10は銅合金等から構成される円環状の弾性体12を備え、この弾性体12に圧電体14が貼付されてステータ28が形成されている。
【0020】
圧電体14は電気信号を機械信号に変換する圧電材料から成り、多数の電極により円環状に分割、配列されて構成されている。一方、駆動軸16に取り付けられたロータ18は、アルミ合金等から成るロータリング20に円環状のスライダ22が接着されて形成されており、スプリング24によってスライダ22が前記弾性体12に加圧接触されている。このスライダ22としては、安定した摩擦力、摩擦係数を得るために、例えばエンジニアリングプラスチック等が用いられ、これにより高効率でロータ18を駆動することができる。
【0021】
また、弾性体12には圧電素子26(図1参照)が貼付されている。図1に示すように、圧電素子26は一端が接地されており、他端が駆動回路30のバンドパスフィルタ40の入力端に接続されている。
【0022】
圧電素子26は弾性体12の振動を検出し、該振動に応じた振幅、周期の交流信号(振動フィードバック信号)を出力する。バンドパスフィルタ40の出力端はマイクロコンピュータ32の一方の信号入力端に接続されている。バンドパスフィルタ40は圧電素子26から出力される振動フィードバック信号を検波してマイクロコンピュータ32に出力する。
【0023】
また、超音波モータ10には回転センサ46が取り付けられている。回転センサ46の出力端はマイクロコンピュータ32の他方の信号入力端に接続されており、回転センサ46の入力端はバッテリー電源31の分岐した出力端が接続されている。
【0024】
回転センサ46は、マグネット(図示省略)とホール素子(図示省略)等で構成され、マグネット表面の磁束の変化をホール素子で検出し、ロータ18が回転すると、マイクロコンピュータ32へロータ18の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力する。
【0025】
マイクロコンピュータ32の電源入力端は、バッテリー電源31の分岐した出力端に接続されており、バッテリー電源31が出力する電圧レベルを監視する。また、マイクロコンピュータ32の一方の出力端には発振回路34が接続されており、他方の出力端にはスイッチング制御回路36の一方の入力端に接続されている。発振回路34の出力端は、スイッチング制御回路36の他方の入力端に接続されている。発振回路34はマイクロコンピュータ32からの駆動周波数信号に応じた発振周波数で発振する。
【0026】
スイッチング制御回路36の一方の出力端は、駆動信号発生回路48のA相増幅回路42の一方の入力端に接続されており、他方の出力端は駆動信号発生回路48のB相増幅回路44の一方の入力端に接続されている。スイッチング制御回路36は発振回路34から発振された発振周波数に応じて駆動パルスをスイッチングしながらA相増幅回路42、B相増幅回路44へ出力する。
【0027】
また、A相増幅回路42の他方の入力端とB相増幅回路44の他方の入力端は電圧発生回路38の出力端に接続されている。前記電圧発生回路38は、バッテリー電源31から供給される直流電圧を所定の交流電圧に昇圧し、さらに整流、平滑化して所定の直流電圧に昇圧してA相増幅回路42、B相増幅回路44へ電力を供給する。
【0028】
電圧発生回路38の回路構成は図4に示すような構成となっている。
電圧発生回路38はトランス120を備えており、トランス120の1次側コイル120Aの中点には電源線118を介してコンデンサ116の一端およびバッテリー電源31(図ではVccで表す)に接続されており、コンデンサ116の他端は接地されている。
【0029】
トランス120の1次側コイル120Aの一端は、スイッチング素子としてのMOSFET110のドレインに接続されている。MOSFET110のゲートはデューティー制御回路114の一方の出力端に接続されており、MOSFET110のソースは接地されている。
【0030】
トランス120の1次側コイル120Aの他端は、スイッチング素子としてのMOSFET112のドレインに接続されている。MOSFET112のゲートはデューティー制御回路114の他方の出力端に接続されており、MOSFET112のソースは接地されている。
【0031】
トランス120の2次側コイル120Bの一端は整流素子としてのダイオード122のアノードが接続されており、他端は整流素子としてのダイオード124のアノードが接続されている。また、トランス120の2次側コイル120Bの中点は接地されている。
【0032】
ダイオード122、124のカソードはインダクタンス素子としてのコイル126の一端に接続されている。コイル126の他端はコンデンサ128の一端が接続されており、コンデンサ128の他端は接地されている。さらに、コイル126の他端はA相増幅回路42、B相増幅回路44の一方の入力端に接続されており、前記入力端に電圧発生回路38より直流電圧が供給される。
【0033】
A相増幅回路42は超音波モータ10の圧電体14Aに接続されており、圧電体14Aに正弦波信号(sin波)を供給する。B相増幅回路44は超音波モータ10の圧電体14Bに接続されており、圧電体14BにA相増幅回路42が供給する正弦波信号と90°位相が異なる正弦波信号(cos波)を供給する。圧電体14A、14Bの他端は接地されている。この圧電体14A、14Bによって超音波モータ10の圧電体14が構成される。
【0034】
A相増幅回路42、B相増幅回路44の回路構成は図5に示すような構成となっている。A相増幅回路42はトランス100を備えており、トランス100の1次側コイル100Aの中点には、電源線84の分岐された方の一端が接続されており、電源線84の他端は前述の電圧発生回路38の出力端に接続されている。
【0035】
トランス100の1次側コイル100Aの一端はスイッチング素子としてのMOSFET90のドレインに接続されており、他端はMOSFET92のドレインに接続されている。MOSFET90、92のソースは接地されている。また、トランス100の2次側コイル100Bの両端は圧電体14Aに接続されている。
【0036】
B相増幅回路44はトランス102を備えており、トランス102の1次側コイル102Aの中点には電源線84の分岐された方の他端が接続されている。
【0037】
トランス102の1次側コイル102Aの一端はスイッチング素子としてのMOSFET94のドレインに接続されており、他端はMOSFET96のドレインに接続されている。MOSFET94、96のソースは接地されている。また、トランス102の2次側コイル102Bの両端は圧電体14Bに接続されている。
【0038】
MOSFET90、92、94、96のゲートは各々スイッチング制御回路36に接続されており、MOSFET90、92、94、96の各々はスイッチング制御回路36から入力されるスイッチング信号A、A、B、Bに応じてオンオフされる。
【0039】
次に、本発明の実施の形態における作用について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0040】
超音波モータ10により所定機器を所定位置まで駆動させる際には、まず、マイクロコンピュータ32より駆動周波数信号が発振回路34へ出力される。発振回路34はマイクロコンピュータ32より指定された駆動周波数で発振を開始する。
【0041】
電圧発生回路38では、バッテリー電源31(図ではVccで表す)からトランス120の1次側コイル120Aに電圧が供給され、デューティー制御回路114から所定のタイミングでMOSFET110、112のゲートへスイッチング信号が入力されて、トランス120の1次側コイル120Aへの電流がオンオフされる。そして、トランス120の2次側コイル120Bへ交流電圧が誘起され、この交流電圧をダイオード122、124で全波整流し、コイル126、コンデンサ128で平滑化して直流電圧をA相増幅回路42、B相増幅回路44へ供給する。
【0042】
スイッチング制御回路36では、A相増幅回路42、B相増幅回路44のMOSFET90、92、94、96をオンオフさせるスイッチング信号A、A、B、Bを出力する。
【0043】
このスイッチング信号は、図6に示す如く、MOSFET90、92、94、96のいずれか1つを所定のデューティー比でオンオフさせ、かつそれ以外のMOSFETをオフ状態にすると共に、オンオフさせるMOSFETを、駆動開始時の駆動信号の周波数fs の周期の1/4の周期毎に、MOSFET90、94、92、96の順に切り替える信号である。これにより、トランス100、102の2次側コイル100B、102Bには各々周波数が駆動開始時の周波数fs で、かつ位相が90°異なる交流の駆動信号が誘起される。
【0044】
この駆動信号が圧電体14A、14Bに供給されることにより、超音波モータ10の弾性体12に進行波が励起され、駆動軸16およびロータ18が回転される。また、弾性体12の振動は圧電素子26によって電気信号に変換され、振動フィードバック信号としてバンドパスフィルタを40を介してマイクロコンピュータ32に入力される。さらに、超音波モータ10に取り付けられた回転センサ46から、ロータ18の回転速度に応じた回転パルス信号がマイクロコンピュータ32に入力される。
【0045】
マイクロコンピュータ32では、前記振動フィードバック信号をモニタしながら、駆動信号の周波数が超音波モータ10の最適駆動周波数に徐々に近づいて一致し、さらに最適駆動周波数を追従するように、オンオフさせるMOSFET90、92、94、96を切り替えるタイミングを変更して駆動信号の周波数を制御する。
【0046】
また、マイクロコンピュータ32では、バッテリー電源31から出力される電圧レベルが第2の所定しきい値(一例として8Vとする)以下になったか否かを監視しながら前記回転パルス信号をカウントして、このカウントした値が、前記所定位置に対応するカウント値になるまで超音波モータ10を駆動させる。前記電圧レベルが前記第2の所定しきい値以下になった場合には、超音波モータ10の駆動を停止させるとともに、回転パルス信号のカウントも停止させる。
【0047】
そして、前記電圧レベルが第1の所定しきい値(一例として10V)以上になった場合には、再び超音波モータ10の駆動を開始するとともに、回転パルス信号のカウントを開始して、回転パルス信号が所定カウント値になるまで超音波モータ10を駆動させ、所定機器を所定位置まで移動させる。
【0048】
上記の電圧監視の制御を、図8に示すフローチャートに従って説明する。
まず、ステップ50で停止フラグをオフにしてステップ52へ進み、バッテリー電源31から出力される電圧の電圧レベルを取り込む。次にステップ54で電圧レベルが8V以下になったか否かを比較し、肯定判定の場合にはステップ56ヘ進み、否定判定の場合にはステップ62へ進む。
【0049】
ステップ56では超音波モータ10の駆動を停止して、ステップ58で回転パルス信号のカウントを停止する。そして、ステップ60で停止フラグをオンにしてステップ52へ戻る。
【0050】
ステップ62では停止フラグがオンか否かを判定し、肯定判定の場合にはステップ64へ進み、否定判定の場合にはステップ52へ戻る。ステップ64では、電圧レベルが10V以上であるか否かを比較し、肯定判定の場合にはステップ66へ進み、否定判定の場合にはステップ52へ戻る。
【0051】
ステップ66では超音波モータ10の駆動停止を解除して、ステップ68で回転パルス信号のカウントの停止を解除する。そしてステップ70で停止フラグをオフにしてステップ52へ戻る。
【0052】
上記のように制御して超音波モータ10を駆動させ、所定機器を所定位置まで移動させる。
【0053】
このように、バッテリー電源31が出力する電圧が第2の所定しきい値以下になった場合には、超音波モータ10の駆動を停止するとともに、回転パルス信号のカウントを停止するので、バッテリー電源31が出力する電圧が不安定になって回転パルス信号に乱れが生じても、所定機器を所定位置まで正確に移動させることができる。また、第1の所定しきい値を第2の所定しきい値よりも高く設定しているので、より正確に所定機器を所定位置まで移動させることができる。
【0054】
なお、本実施の形態では、第1の所定しきい値を第2の所定しきい値よりも高く設定しているが、これに限らず、例えば同じ値にしてもよく、それぞれ自由に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】超音波モータと、超音波モータ駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図2】超音波モータの概略構成を示す一部断面斜視図である。
【図3】ステアリング装置の主要部を示す概略構成図である。
【図4】超音波モータ駆動回路における電圧発生回路を示す回路図である。
【図5】駆動信号発生回路の例を示す回路図である。
【図6】スイッチング制御回路から出力されるスイッチング信号と、トランスで誘起される駆動信号を示す線図である。
【図7】超音波モータの駆動周波数の変化に伴う超音波モータのインピーダンスの変化、共振周波数、可聴音発生帯域、駆動周波数帯域等を示す線図である。
【図8】マイクロコンピュータにおける電圧監視制御を行うプログラムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 超音波モータ
30 駆動回路
31 バッテリー電源
32 マイクロコンピュータ
34 発振回路
36 スイッチング制御回路
38 電圧発生回路
40 バンドパスフィルタ
42 A相増幅回路
44 B相増幅回路
46 回転センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic motor drive circuit for driving an ultrasonic motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an ultrasonic motor using ultrasonic vibration as a driving force is known. In a traveling wave type ultrasonic motor, which is a type of ultrasonic motor, a stator is formed by attaching a piezoelectric body to an annular elastic body, and a rotor attached to a drive shaft is in pressure contact with the stator. Has been.
[0003]
The drive circuit of the ultrasonic motor supplies two-phase drive signals (sin wave and cos wave) having a phase difference of 90 ° at a predetermined frequency to the piezoelectric body. Due to the mechanical vibration of the piezoelectric body generated by the two-phase drive signal, ultrasonic vibration (traveling wave) in which the antinodes and nodes of the vibration move in an annular shape along the elastic body is excited in the elastic body. By this traveling wave, the rotor and the drive shaft that are in pressure contact with the elastic body are rotated.
[0004]
As shown in FIG. 7, the ultrasonic motor is driven at the start of driving by first supplying a drive signal having a frequency sufficiently higher than the audible sound generation band and then driving the drive signal frequency slightly higher than the audible sound generation band. The frequency is gradually lowered to within the frequency band, and driving is performed while maintaining the frequency within the driving frequency band.
[0005]
The drive circuit for driving the ultrasonic motor is composed of a microcomputer, an oscillation circuit, a switching control circuit, a drive signal generation circuit, a band-pass filter, and the like, and an AC voltage corresponding to the oscillation frequency output from the oscillation circuit is a drive signal. The ultrasonic motor is driven by being generated by a generation circuit and supplying the AC voltage to the piezoelectric body of the ultrasonic motor.
[0006]
In addition, a rotation sensor is attached to the ultrasonic motor, and a predetermined device can be driven to a predetermined position by counting rotation pulse signals output from the rotation sensor with the microcomputer.
[0007]
The ultrasonic motor may be used for, for example, a so-called tilt mechanism or a telescopic mechanism of an automobile steering device. In such a case, the ultrasonic motor operates by being supplied with electric power from a vehicle battery power source (for example, 12V). FIG. 3 shows an outline of a main part of the automobile steering device.
[0008]
The steering device 90 includes a steering gear box (not shown) for turning a wheel (not shown), and one end of a steering shaft 94 is connected to the steering gear box.
[0009]
The other end of the steering shaft 94 is connected to the steering wheel 92. Further, a part of the steering shaft 94 is covered with a steering column 96, and in the steering column 96, the tilt mechanism (not shown) for moving the steering wheel 92 in the vertical direction, the steering wheel 92 The telescopic mechanism (not shown) for moving the vehicle in the axial direction of the steering shaft 94 is mounted.
[0010]
The tilt mechanism and the telescopic mechanism may obtain the driving force of the ultrasonic motor and move the steering wheel 92 in the vertical direction or the axial direction of the steering shaft 94 by an operator's operation. it can.
[0011]
Further, the position of the steering wheel 92 can be stored, and when the key is removed, the steering wheel 92 can be moved to the initial position, and when the key is inserted, the steering wheel 92 can be moved to the stored position. . In such a case, when the steering wheel 92 is driven to the stored position, the rotation pulse signal output from the rotation sensor attached to the ultrasonic motor is counted and stored by the microcomputer. It is possible to drive to the stored position by calculating the distance to the position.
[0012]
However, when the voltage of the battery power supply for the vehicle becomes unstable due to the influence of the engine on / off, etc., the voltage supplied to the rotation sensor also becomes unstable, so that the rotation pulse signal is disturbed and accurate. There is a problem in that the rotation pulse signal cannot be counted, and the steering wheel 92 cannot be moved to the accurately stored position.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In consideration of the above facts, the present invention provides an ultrasonic motor drive circuit capable of accurately moving a predetermined device driven by an ultrasonic motor to a predetermined position even when the voltage supplied to the ultrasonic motor is reduced. Is the purpose.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic motor that obtains a driving force by a voltage supplied from a battery power supply for a vehicle, and a rotation pulse output from a rotation sensor provided in the ultrasonic motor. In an ultrasonic motor drive circuit that drives a predetermined device to the predetermined position by driving the ultrasonic motor until the counted value reaches a count value corresponding to the predetermined position, the engine is turned on / off. In the case where the voltage becomes unstable due to the influence, when the voltage supplied from the battery power supply for the vehicle is equal to or higher than a first predetermined threshold value, the ultrasonic motor is driven, and the rotational pulse signal counts, the voltage supplied from the battery power source for the vehicle, if it becomes less than the second predetermined threshold, wherein It stops the driving of the ultrasonic motor, and controls so as to stop the counting of the rotation pulse signal.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, the voltage supplied from the vehicle battery power supply is monitored, and when the voltage is equal to or higher than the first predetermined threshold, the ultrasonic motor is driven. The rotation pulse signal is counted. When the voltage falls below the second predetermined threshold, the driving of the ultrasonic motor is stopped and the count of the rotation pulse signal is stopped. When the voltage returns to the first predetermined threshold value or higher, the ultrasonic motor is started again and the rotation pulse signal is started. The counted value corresponds to the predetermined position. By driving the ultrasonic motor until the value is reached, the predetermined device is moved to a predetermined position. For this reason, even if the voltage supplied from the battery power supply for vehicles becomes unstable, the predetermined device can be accurately moved to the predetermined position.
[0016]
The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that the first predetermined threshold is higher than the second predetermined threshold.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, the predetermined device can be moved to the predetermined position more accurately by setting the first predetermined threshold value higher than the second predetermined threshold value.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 2 shows a traveling wave type ultrasonic motor 10. The ultrasonic motor 10 includes an annular elastic body 12 made of a copper alloy or the like, and a piezoelectric body 14 is attached to the elastic body 12 to form a stator 28.
[0020]
The piezoelectric body 14 is made of a piezoelectric material that converts an electrical signal into a mechanical signal, and is configured by being divided and arranged in an annular shape by a large number of electrodes. On the other hand, the rotor 18 attached to the drive shaft 16 is formed by adhering an annular slider 22 to a rotor ring 20 made of aluminum alloy or the like, and the slider 22 is in pressure contact with the elastic body 12 by a spring 24. Has been. As the slider 22, for example, an engineering plastic or the like is used in order to obtain a stable frictional force and coefficient of friction, whereby the rotor 18 can be driven with high efficiency.
[0021]
A piezoelectric element 26 (see FIG. 1) is attached to the elastic body 12. As shown in FIG. 1, one end of the piezoelectric element 26 is grounded, and the other end is connected to the input end of the band-pass filter 40 of the drive circuit 30.
[0022]
The piezoelectric element 26 detects the vibration of the elastic body 12 and outputs an AC signal (vibration feedback signal) having an amplitude and a period corresponding to the vibration. The output end of the band pass filter 40 is connected to one signal input end of the microcomputer 32. The band pass filter 40 detects the vibration feedback signal output from the piezoelectric element 26 and outputs it to the microcomputer 32.
[0023]
A rotation sensor 46 is attached to the ultrasonic motor 10. The output end of the rotation sensor 46 is connected to the other signal input end of the microcomputer 32, and the output end of the battery power supply 31 is connected to the input end of the rotation sensor 46.
[0024]
The rotation sensor 46 includes a magnet (not shown) and a Hall element (not shown). The rotation sensor 46 detects a change in the magnetic flux on the magnet surface by the Hall element. When the rotor 18 rotates, the rotation speed of the rotor 18 is transferred to the microcomputer 32. A pulse signal with a period corresponding to is output.
[0025]
The power input terminal of the microcomputer 32 is connected to the branched output terminal of the battery power supply 31 and monitors the voltage level output from the battery power supply 31. The oscillation circuit 34 is connected to one output terminal of the microcomputer 32, and the other output terminal is connected to one input terminal of the switching control circuit 36. The output terminal of the oscillation circuit 34 is connected to the other input terminal of the switching control circuit 36. The oscillation circuit 34 oscillates at an oscillation frequency corresponding to the drive frequency signal from the microcomputer 32.
[0026]
One output terminal of the switching control circuit 36 is connected to one input terminal of the A-phase amplifier circuit 42 of the drive signal generating circuit 48, and the other output terminal is connected to the B-phase amplifier circuit 44 of the drive signal generating circuit 48. Connected to one input end. The switching control circuit 36 outputs a drive pulse to the A-phase amplifier circuit 42 and the B-phase amplifier circuit 44 while switching the drive pulse in accordance with the oscillation frequency oscillated from the oscillation circuit 34.
[0027]
The other input terminal of the A-phase amplifier circuit 42 and the other input terminal of the B-phase amplifier circuit 44 are connected to the output terminal of the voltage generation circuit 38. The voltage generation circuit 38 boosts the DC voltage supplied from the battery power supply 31 to a predetermined AC voltage, further rectifies and smoothes the voltage to a predetermined DC voltage, and boosts the DC voltage to a predetermined DC voltage. To supply power.
[0028]
The circuit configuration of the voltage generation circuit 38 is as shown in FIG.
The voltage generation circuit 38 includes a transformer 120, and is connected to one end of a capacitor 116 and a battery power source 31 (represented by Vcc in the figure) via a power line 118 at the midpoint of the primary side coil 120 </ b> A of the transformer 120. The other end of the capacitor 116 is grounded.
[0029]
One end of the primary side coil 120A of the transformer 120 is connected to the drain of the MOSFET 110 as a switching element. The gate of the MOSFET 110 is connected to one output terminal of the duty control circuit 114, and the source of the MOSFET 110 is grounded.
[0030]
The other end of the primary coil 120A of the transformer 120 is connected to the drain of the MOSFET 112 as a switching element. The gate of the MOSFET 112 is connected to the other output terminal of the duty control circuit 114, and the source of the MOSFET 112 is grounded.
[0031]
One end of the secondary coil 120B of the transformer 120 is connected to the anode of a diode 122 as a rectifying element, and the other end is connected to the anode of a diode 124 as a rectifying element. Further, the middle point of the secondary coil 120B of the transformer 120 is grounded.
[0032]
The cathodes of the diodes 122 and 124 are connected to one end of a coil 126 as an inductance element. The other end of the coil 126 is connected to one end of a capacitor 128, and the other end of the capacitor 128 is grounded. Further, the other end of the coil 126 is connected to one input terminal of the A-phase amplifier circuit 42 and the B-phase amplifier circuit 44, and a DC voltage is supplied from the voltage generation circuit 38 to the input terminal.
[0033]
The A-phase amplifier circuit 42 is connected to the piezoelectric body 14A of the ultrasonic motor 10 and supplies a sine wave signal (sin wave) to the piezoelectric body 14A. The B-phase amplifier circuit 44 is connected to the piezoelectric body 14B of the ultrasonic motor 10, and supplies the piezoelectric body 14B with a sine wave signal (cos wave) that is 90 ° out of phase with the sine wave signal supplied by the A-phase amplifier circuit 42. To do. The other ends of the piezoelectric bodies 14A and 14B are grounded. The piezoelectric bodies 14A and 14B constitute the piezoelectric body 14 of the ultrasonic motor 10.
[0034]
The circuit configurations of the A-phase amplifier circuit 42 and the B-phase amplifier circuit 44 are as shown in FIG. The A-phase amplifier circuit 42 includes a transformer 100, and one end of the power supply line 84 that is branched is connected to the midpoint of the primary coil 100A of the transformer 100. The other end of the power supply line 84 is It is connected to the output terminal of the voltage generation circuit 38 described above.
[0035]
One end of the primary coil 100 </ b> A of the transformer 100 is connected to the drain of the MOSFET 90 as a switching element, and the other end is connected to the drain of the MOSFET 92. The sources of the MOSFETs 90 and 92 are grounded. Further, both ends of the secondary coil 100B of the transformer 100 are connected to the piezoelectric body 14A.
[0036]
The B phase amplifier circuit 44 includes a transformer 102, and the other end of the branch of the power supply line 84 is connected to the midpoint of the primary side coil 102 </ b> A of the transformer 102.
[0037]
One end of the primary side coil 102 </ b> A of the transformer 102 is connected to the drain of the MOSFET 94 as a switching element, and the other end is connected to the drain of the MOSFET 96. The sources of the MOSFETs 94 and 96 are grounded. Further, both ends of the secondary coil 102B of the transformer 102 are connected to the piezoelectric body 14B.
[0038]
The gates of the MOSFETs 90, 92, 94, 96 are connected to the switching control circuit 36, and each of the MOSFETs 90, 92, 94, 96 is supplied with the switching signals A 1 , A 2 , B 1 , It is turned on and off in accordance with B 2.
[0039]
Next, the effect | action in embodiment of this invention is demonstrated in detail, referring drawings.
[0040]
When a predetermined device is driven to a predetermined position by the ultrasonic motor 10, first, a drive frequency signal is output from the microcomputer 32 to the oscillation circuit 34. The oscillation circuit 34 starts oscillating at a drive frequency specified by the microcomputer 32.
[0041]
In the voltage generation circuit 38, a voltage is supplied from the battery power supply 31 (indicated by Vcc in the figure) to the primary coil 120A of the transformer 120, and a switching signal is input from the duty control circuit 114 to the gates of the MOSFETs 110 and 112 at a predetermined timing. Thus, the current to the primary side coil 120A of the transformer 120 is turned on / off. Then, an AC voltage is induced in the secondary side coil 120B of the transformer 120, this AC voltage is full-wave rectified by the diodes 122 and 124, smoothed by the coil 126 and the capacitor 128, and the DC voltage is converted into the A-phase amplifier circuit 42, B This is supplied to the phase amplifier circuit 44.
[0042]
The switching control circuit 36 outputs switching signals A 1 , A 2 , B 1 , B 2 for turning on and off the MOSFETs 90, 92, 94, 96 of the A-phase amplifier circuit 42 and the B-phase amplifier circuit 44.
[0043]
As shown in FIG. 6, this switching signal turns on / off any one of the MOSFETs 90, 92, 94, 96 at a predetermined duty ratio, and turns off the other MOSFETs and drives the MOSFETs that are turned on / off. The signal is switched in the order of the MOSFETs 90, 94, 92, and 96 every quarter of the period of the frequency fs of the driving signal at the start. As a result, AC drive signals are induced in the secondary side coils 100B and 102B of the transformers 100 and 102, respectively, with the frequency fs at the start of driving and 90 ° different in phase.
[0044]
By supplying this drive signal to the piezoelectric bodies 14A and 14B, a traveling wave is excited in the elastic body 12 of the ultrasonic motor 10, and the drive shaft 16 and the rotor 18 are rotated. Further, the vibration of the elastic body 12 is converted into an electric signal by the piezoelectric element 26, and is input to the microcomputer 32 through a band pass filter 40 as a vibration feedback signal. Further, a rotation pulse signal corresponding to the rotation speed of the rotor 18 is input to the microcomputer 32 from the rotation sensor 46 attached to the ultrasonic motor 10.
[0045]
In the microcomputer 32, while monitoring the vibration feedback signal, the MOSFETs 90 and 92 are turned on and off so that the frequency of the drive signal gradually approaches and matches the optimum drive frequency of the ultrasonic motor 10 and further follows the optimum drive frequency. , 94, 96 are changed to control the frequency of the drive signal.
[0046]
Further, the microcomputer 32 counts the rotation pulse signal while monitoring whether or not the voltage level output from the battery power source 31 is equal to or lower than a second predetermined threshold value (for example, 8 V). The ultrasonic motor 10 is driven until the counted value reaches the count value corresponding to the predetermined position. When the voltage level becomes equal to or lower than the second predetermined threshold value, the driving of the ultrasonic motor 10 is stopped and the count of the rotation pulse signal is also stopped.
[0047]
When the voltage level becomes equal to or higher than a first predetermined threshold value (10 V as an example), the driving of the ultrasonic motor 10 is started again and the rotation pulse signal is started to be counted. The ultrasonic motor 10 is driven until the signal reaches a predetermined count value, and the predetermined device is moved to a predetermined position.
[0048]
The above voltage monitoring control will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, in step 50, the stop flag is turned off and the process proceeds to step 52, where the voltage level of the voltage output from the battery power supply 31 is captured. Next, in step 54, it is compared whether or not the voltage level has become 8V or less. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 56. If the determination is negative, the process proceeds to step 62.
[0049]
In step 56, the driving of the ultrasonic motor 10 is stopped, and in step 58, counting of the rotation pulse signal is stopped. In step 60, the stop flag is turned on, and the process returns to step 52.
[0050]
In step 62, it is determined whether or not the stop flag is on. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 64. If the determination is negative, the process returns to step 52. In step 64, it is compared whether or not the voltage level is 10 V or higher. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 66. If the determination is negative, the process returns to step 52.
[0051]
In step 66, the drive stop of the ultrasonic motor 10 is released, and in step 68, the stop of the count of the rotation pulse signal is released. In step 70, the stop flag is turned off and the process returns to step 52.
[0052]
The ultrasonic motor 10 is driven under the control as described above, and the predetermined device is moved to a predetermined position.
[0053]
As described above, when the voltage output from the battery power supply 31 is equal to or lower than the second predetermined threshold value, the driving of the ultrasonic motor 10 is stopped and the count of the rotation pulse signal is stopped. Even if the voltage output from 31 becomes unstable and the rotation pulse signal is disturbed, the predetermined device can be accurately moved to the predetermined position. In addition, since the first predetermined threshold is set higher than the second predetermined threshold, the predetermined device can be moved to the predetermined position more accurately.
[0054]
In the present embodiment, the first predetermined threshold is set higher than the second predetermined threshold. However, the present invention is not limited to this. For example, the first predetermined threshold may be set to the same value and can be set freely. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic motor and an ultrasonic motor driving circuit.
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing a schematic configuration of an ultrasonic motor.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a main part of the steering device.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a voltage generation circuit in an ultrasonic motor drive circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a drive signal generation circuit.
FIG. 6 is a diagram showing a switching signal output from a switching control circuit and a drive signal induced by a transformer.
FIG. 7 is a diagram showing a change in impedance of the ultrasonic motor, a resonance frequency, an audible sound generation band, a driving frequency band, and the like accompanying a change in the driving frequency of the ultrasonic motor.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of a program for performing voltage monitoring control in the microcomputer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic motor 30 Drive circuit 31 Battery power supply 32 Microcomputer 34 Oscillation circuit 36 Switching control circuit 38 Voltage generation circuit 40 Band pass filter 42 A phase amplification circuit 44 B phase amplification circuit 46 Rotation sensor

Claims (2)

車両用のバッテリー電源から供給される電圧により駆動力を得る超音波モータであって、前記超音波モータに設けられた回転センサから出力される回転パルス信号をカウントし、カウントした値が所定位置に対応するカウント値になるまで前記超音波モータを駆動することにより、所定機器を前記所定位置まで駆動させる超音波モータの駆動回路において、エンジンのオンオフの影響により前記電圧が不安定になる場合において、
前記車両用のバッテリー電源から供給される電圧が、第1の所定しきい値以上になった場合には、前記超音波モータを駆動するとともに、前記回転パルス信号をカウントし、前記車両用のバッテリー電源から供給される電圧が、第2の所定しきい値以下になった場合には、前記超音波モータの駆動を停止するとともに、前記回転パルス信号のカウントを停止するように制御することを特徴とする超音波モータの駆動回路。
An ultrasonic motor that obtains a driving force by a voltage supplied from a battery power supply for a vehicle, and counts a rotation pulse signal output from a rotation sensor provided in the ultrasonic motor, and the counted value is placed at a predetermined position. In the driving circuit of the ultrasonic motor that drives the predetermined device to the predetermined position by driving the ultrasonic motor until the corresponding count value is reached, when the voltage becomes unstable due to the influence of the engine on / off,
When the voltage supplied from the vehicle battery power source is equal to or higher than a first predetermined threshold value, the ultrasonic motor is driven and the rotation pulse signal is counted, and the vehicle battery When the voltage supplied from the power source becomes equal to or lower than a second predetermined threshold value, the driving of the ultrasonic motor is stopped and the count of the rotation pulse signal is stopped. An ultrasonic motor drive circuit.
前記第1の所定しきい値が、前記第2の所定しきい値よりも高いことを特徴とする請求項1記載の超音波モータの駆動回路。2. The ultrasonic motor drive circuit according to claim 1, wherein the first predetermined threshold value is higher than the second predetermined threshold value.
JP35894197A 1997-12-26 1997-12-26 Ultrasonic motor drive circuit Expired - Fee Related JP3609596B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35894197A JP3609596B2 (en) 1997-12-26 1997-12-26 Ultrasonic motor drive circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35894197A JP3609596B2 (en) 1997-12-26 1997-12-26 Ultrasonic motor drive circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11196586A JPH11196586A (en) 1999-07-21
JP3609596B2 true JP3609596B2 (en) 2005-01-12

Family

ID=18461915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35894197A Expired - Fee Related JP3609596B2 (en) 1997-12-26 1997-12-26 Ultrasonic motor drive circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3609596B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111695086B (en) * 2020-05-22 2023-06-13 重庆川仪自动化股份有限公司 A method and system for counting the number of times of subcontracting and supporting operation time of a bale turntable

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11196586A (en) 1999-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5151641A (en) Electric automobile driving apparatus
US6163100A (en) Driving circuit of ultrasonic motor
KR910004540B1 (en) Dc motor
EP0693821A1 (en) A method for driving an ultrasonic motor
US5109171A (en) Low-noise miniature electric motor
JPH08116685A (en) Vibration wave motor
JP3609596B2 (en) Ultrasonic motor drive circuit
US20020130579A1 (en) DC motor and method of controlling the same
US6278220B1 (en) Ultrasonic motor drive apparatus having surge and oscillation suppressing member
US6316862B1 (en) Motor drive apparatus having power supply restoring function
JP2002199749A (en) Ultrasonic motor drive circuit and method
JPH11191979A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11196587A (en) Circuit for driving ultrasonic motor
JP2879220B2 (en) Ultrasonic motor drive circuit
JP3533322B2 (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11196589A (en) Ultrasonic motor drive circuit
US5262703A (en) Low noise miniature electric motor
JP3533321B2 (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11191982A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11196585A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11196588A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11191983A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11196584A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH11191978A (en) Ultrasonic motor drive circuit
JP3661360B2 (en) Power generator

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20031224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040413

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041012

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041014

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees