一种用于驱动具有谐振特性的谐振设备的谐振控制装置，该谐振设备用作谐振传感器，该谐振控制装置包括：基准信号生成部，用于响应于输入给基准信号生成部的电压信号，生成具有预定频率的基准信号；分频器，对由所述基准信号生成部生成的基准信 号的预定频率进行分频，以输出具有给定频率的信号；相位基准形成部，将从所述分频器输出的信号的相位延迟一预定时间间隔；电压比较器，用于将谐振传感器的输出信号的电压与预定电压进行比较，所述谐振传感器与所述谐振设备的驱动同步地检测谐 振设备的驱动状态；相位比较器，用于对所述电压比较器的输出信号的相位与从相位基准形成部输出的信号的相位进行比较；以及占空控制部，用于根据从所述基准信号生成部输出的基准信号，来控制为所述谐振设备提供的驱动信号的占空比。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种谐振控制装置及其控制方法。
技术介绍
在谐振控制装置中，例如使用压电元件的压电效应的驱动设备(作为超声马达，例如包括在日本特开平3-243183号公报和日本特开平3-289375号公报中公开的)和利用压电效应的显示设备，由于压电特性、温度特性和外围机构的结构特性等，使驱动效率达到最大的谐振频率的谐振点可能会经历改变。因此，在常规的谐振控制装置中，使用压电传感器将负载的驱动状态检测为电势(电压值)，使用CPU(处理器)对来自压电传感器的输出信号的检测电压值进行积分运算，提高和/或降低负载的驱动频率，直到运算结果(电势的积分值)产生实际上的最大值，并使用当运算结果变成最大值时的频率作为谐振频率。在此，将参照图11描述常规谐振控制装置的结构。图11是示意性地示出常规谐振控制装置200的主要部分的方框图。如图11所示，常规谐振控制装置200包括中央处理单元(CPU)1、放大器部4、增益控制放大器部5、电压受控振荡器(VCO)10、模数转换器(ADC)6和两个数模转换器(DAC)7，8。此外，常规谐振控制装置200分别通过放大器部4和增益控制放大器部5连接到压电传感器2和压电单元(压电负载)3。如上所述，通过放大器部4将自压电传感器2输出的压电负载3的驱动状态的电压值(电势数据)放大，并通过ADC 6转换成数字数据以输入给CPU 1。CPU 1对从ADC 6输入的电压值执行积分运算，并提高用于压电负载3的驱动信号的频率，直到电压值达到压电传感器2的谐振频率区域(参见图3)。在使驱动信号的频率上升的过程中，CPU 1经由DAC 7将瞬时电压值数据输出给VCO 10，随后，VCO 10响应于所输入的电压值数据生成具有预定频率的用于压电负载3的驱动信号，从而将驱动信号输出给增益控制放大器部5。增益控制放大器部5基于从CPU 1经由DAC 8输入的延迟控制信号来调整在VCO 10内生成的驱动信号的增益，延迟驱动信号的相位，以使得该驱动信号的相位与从压电传感器2输出的检测信号的相位同步(该处理对应于延迟处理)，并将相位由增益控制放大器部5延迟的驱动信号输出给压电负载3。随后，当CPU 1判定通过提高和/或降低驱动信号的频率，使给定频率处的电压值的积分运算值基本上达到最大值时，CPU 1确定该给定频率是压电负载3的谐振点，即驱动信号的频率达到压电负载3的谐振频率(该处理对应于频率确定处理)，并将谐振点处的电压值经由DAC 7输出给VCO 10。VCO 10将具有与电压值相对应的频率(即谐振频率)的驱动信号输出给增益控制放大器部5。在增益控制放大器部5内执行了增益控制处理和相位延迟处理之后，通过所获得的驱动信号来驱动压电负载3。这样，常规谐振控制装置200在获取谐振频率之后使用具有谐振频率的驱动信号来控制压电负载3的驱动。然而，在常规的谐振控制装置200中，在执行诸如姿态控制等的快度驱动控制的情况下，通过如上所述地逐渐提高驱动信号的频率，需要花费很长的时间来获取压电负载3的谐振频率，这是因为CPU 1要执行上述运算处理。因此，存在频繁出现控制不稳定状态(即CPU 1执行操作处理的状态)的问题。此外，由于常规谐振控制装置200包括诸如ADC 6、DAC 7和8等的模拟外围电路，因此，存在难以将这些电路集成到IC芯片内以进行数字操作的问题。此外，因为常规谐振控制装置200包括用于执行运算处理的CPU 1，所以包括CPU 1的系统变成很大。因此，存在难以使电路尺寸(电路系统)小型化(以缩小电路)的问题。
技术实现思路
因此，鉴于现有技术的上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种谐振控制装置和一种控制谐振设备的方法，由于它只需要花费很短的时间来获取谐振设备的谐振频率，所以它能够在姿态控制中快速地控制目标的静止或运动，并且由于易于将其控制部分集成到IC芯片内所以它能够降低谐振控制装置的电路系统的尺寸。为了实现上述目的，在本专利技术的一个方面中，本专利技术致力于一种用于驱动具有谐振特性的谐振设备的谐振控制装置。该谐振设备用作谐振传感器。该谐振控制装置包括基准信号生成部，用于响应于输入给基准信号生成部的电压信号，来生成具有预定频率的基准信号；分频器，对由基准信号生成部生成的基准信号的预定频率进行分频，以输出具有给定频率的信号；相位基准形成部，将分频器输出的信号的相位延迟预定间隔；电压比较器，用于将谐振传感器的输出信号的电压与预定电压进行比较，该谐振传感器与谐振设备的驱动同步地检测谐振设备的驱动状态；相位比较器，用于将电压比较器的输出信号的相位与相位基准形成部的输出信号的相位进行比较；和占空控制部，用于基于从基准信号生成部输出的基准信号来控制为谐振设备提供的驱动信号的占空比。在本专利技术的谐振控制装置中，通过使用谐振传感器的输出信号作为反馈值而自控制用于谐振设备的驱动信号的频率，来驱动谐振设备。因此，根据本专利技术的谐振控制装置，可以缩短(减少)获取谐振设备的谐振频率需要的时间，从而能够在姿态控制中快速地控制目标的静止或运动(即能够控制驱动信号的占空比)。此外，可以将谐振控制装置的控制部分集成到IC芯片内，从而能够缩小谐振控制装置的电路系统的尺寸。在这种情况下，谐振控制装置优选地还包括低通滤波器，其滤除相位比较器的输出信号的高频分量，其中低通滤波器的输出信号构成输入给基准信号生成部的电压信号。此外，优选地，相位基准形成部被构造为，能够基于受占空控制部控制的驱动信号的占空比，当相位比较器比较相位时，选择在相位基准形成部内延迟的信号的上升沿或下降沿。此外，优选地，占空控制部使用在10％-50％或50％-90％范围内的占空比来驱动谐振设备。此外，优选地，谐振设备的输出信号对应于谐振设备的谐振频率，并且控制从占空控制部输出的驱动信号的频率以与谐振频率相等。在这种情况下，优选地，谐振控制装置基于受占空控制部控制的驱动信号的占空比来为谐振设备执行PWM(脉冲宽度调制)控制。此外，在这种情况下，优选地，执行PWM控制以维持谐振设备的谐振频率。此外，谐振控制装置优选地还包括设置在电压比较器与相位比较器之间的第一相位校正部，第一相位校正部对从电压比较器输出的信号的相位进行校正，以将经相位校正的信号输出给相位比较器。在这种情况下，优选地，谐振控制装置还包括第二相位校正部，用于响应于谐振设备的谐振频率的相位对占空控制部的输出信号的相位进行校正。在本专利技术的另一实施例中，优选地，谐振控制装置还包括具有与占空控制部相同的功能的第二占空控制部，第二占空控制部被设置为与占空控制部相并行；其中，分别设置了两个占空控制部，用于谐振设备的正驱动和反驱动，并能够独立地或联合地控制用于正驱动和反驱动的驱动信号的占空比。另选地，优选地，谐振控制装置还包括具有与占空控制部相同的功能的、与占空控制部并行设置的至少一个占空控制部；其中设置了所述占空控制部和所述至少一个占空控制部中的至少两个占空控制部，用于谐振设备的正驱动，并能够独立地或联合地控制用于正驱动的驱动信号的占空比。本专利技术致力于一种用于驱动具有谐振特性的谐振设备的谐振控制装置。该谐振设备用作谐振传感器。该谐振控制装置将用于谐振设备的驱动信号的相位与用作谐振设备的反馈值的谐振传感器的输出信号的相位进行比较，并响应于相位之间的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于驱动具有谐振特性的谐振设备的谐振控制装置，该谐振设备用作谐振传感器，该谐振控制装置包括基准信号生成部，用于响应于输入给基准信号生成部的电压信号，生成具有预定频率的基准信号；分频器，对由所述基准信号生成部生成的基准信号的预定频率进行分频，以输出具有给定频率的信号；相位基准形成部，将从所述分频器输出的信号的相位延迟一预定时间间隔；电压比较器，用于将谐振传感器的输出信号的电压与预定电压进行比较，所述谐振传感器与所述谐振设备的驱动同步地检测谐振设备的驱动状态；相位比较器，用于对所述电压比较器的输出信号的相位与从相位基准形成部输出的信号的相位进行比较；以及占空控制部，用于根据从所述基准信号生成部输出的基准信号，来控制为所述谐振设备提供的驱动信号的占空比。2.根据权利要求1所述的装置，还包括低通滤波器，其滤除所述相位比较器的输出信号的高频分量，其中所述低通滤波器的输出信号构成输入所述基准信号生成部的电压信号。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述相位基准形成部被构造为能够根据受占空控制部控制的驱动信号的占空比，当相位比较器比较相位时，选择在相位基准形成部内延迟的信号的上升沿或下降沿。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述占空控制部利用在10％-50％或50％-90％范围内的占空比来驱动谐振设备。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述谐振设备的输出信号对应于所述谐振设备的谐振频率，并且从所述占空控制部输出的驱动信号的频率被控制为与所述谐振频率相等。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述装置根据由所述占空控制部控制的驱动信号的占空比来为所述谐振设备执行脉冲宽度调制控制。7.根据权利要求6所述的装置，其中执行所述脉冲宽度调制控制以维持所述谐振设备的谐振频率。8.根据权利要求1所述的装置，还包括设置在所述电压比较器与所述相位比较器之间的第一相位校正部，所述第一相位校正部对所述电压比较器的输出信号的相位进行校正，以将经相位校正的信号输出给所述相位比较器。9.根据权利要求8所述的装置，还包括第二相位校正部，用于响应于所述谐振设备的谐振频率的相位对所述占空控制部的输出信号的相位进行校正。10.根据权利要求1所述的装置，还包括具有与所述占空控制部相同功能的第二占空控制部，所述第二占空控制部...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹内启佐敏，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：
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