JPH03183379A - 超音波モータ駆動回路 - Google Patents

超音波モータ駆動回路

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JPH03183379A
JPH03183379A JP1321868A JP32186889A JPH03183379A JP H03183379 A JPH03183379 A JP H03183379A JP 1321868 A JP1321868 A JP 1321868A JP 32186889 A JP32186889 A JP 32186889A JP H03183379 A JPH03183379 A JP H03183379A
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    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野1 本発明は、圧電体を弔いで駆動力を発生する超音波モー
タ駆動回路に関するちのである。
[発明の概要1 本発明は超音波モータの駆動回路に関し、電池電圧に基
づき駆動要求信号を間欠的に出力する駆動デユーティ発
生回路と、該駆動要求信号を受け駆動信号を出力する駆
動信号出力手段を設けたことにより、駆動信号をバース
ト状に出力し、電池容量の利用率を向上させたものであ
る。
[従来の技術1 従来、超音波モータの駆動は連続的に行なわれていた。
超音波モータを駆動するために、数十mAの大電流を連
続的に電池から供給していた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記に示される様な従来の駆動方法では
、超音波モータを駆動するために、数十mAの大電流を
連続的に電池から取り出すため、電池容量を有効に利用
できなかった。
−船釣に電池から大電流を取り出すと、その電池が有す
る容量より少ない量しか利用する事ができない。これは
、第2図より説明する事が出来る。第2図は、ある電池
の負荷特性を示したちのである。曲線A、B、Cはそれ
ぞれ、負荷抵抗を小、中、大とした時の負荷特性である
6例えば、終止電圧を2.OVとした場合、各負荷抵抗
の電流使用容量は、曲線Aが約5418mAh、曲線B
が約5486mAh、曲線Bが約5645mAhとなる
。これより、取り出す電流を小さくしたほうが、電池容
量を有効に使用できる事がわかる。
従って、上記のように大電流を連続的に取り出す駆動古
注では、電池容量を有効に利用できない欠点があった。
[課題を解決するための手段] そこで本発明においては、上記問題点を解決するため、
超音波モータ駆動回路を、制御回路と、該制御回路から
の信号に基づき電池電圧を検出する電池電圧検出回路と
、前記制御回路からの出力と前記電池電圧検出回路から
の出力に基づき駆動要求信号を間欠的に出力する駆動デ
ユーティ発生回路と、前記駆動要求信号を受け駆動信号
を出力する駆動信号出力手段と、前記駆動信号が人力さ
れる移相回路と、該移相回路からの出力が入力されるド
ライバーとから構成した。
〔作用] 上記構成によれば、制御信号に基づき電池電圧検出回路
にて電池電圧が検出され、その検出電圧により、駆動デ
ユーティ発生回路は、駆動要求信号の休止期間を決定し
駆動要求信号を間欠的に出力する。該駆動要求信号を受
け、駆動信号出力手段は、駆動信号を間欠的に出力する
。出力された駆動信号は、移相回路に入力され、位相を
90゜だけずらし出力する。ドライバーは、移相回路か
らの出力に基づき超音波モータに電流を供給する。従っ
てドライバーからの出力は、休止期間を有すバースト状
となりなおかつ、休止期間は、電池電圧の変動に伴ない
可変となる6以上の事より、電池容量を有効に利用する
事ができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第1図は、本実施例の構成を示すブロック図である。1
は制御回路で、外部からのON10 F F信号と周波
数信号を入力に有し、超音波モータの駆動を制御するち
のである。駆動デユーティ発生回路2は、制御回路1か
らの駆動許可信号と、電池電圧検出回路3からの電池電
圧情報に従って、駆動要求信号をANDゲート回路5と
電池電圧検出回路3に出力する。電池電圧検出回路3は
、制御回路lからの周波数信号を用いて、駆動デユーテ
ィ発生回路2の出力する駆動要求信号の立ち下りで電池
電圧を検出し、その結果を駆動デユーティ発生回路2に
出力している。駆動デユーティ発生回路2の出力する駆
動要求信号の一周期は、定時間の“°H°°と、その後
、電池電圧検出回路3の検出結果により時間が変化する
°L°゛から成る。
この駆動要求信号は、制御回路1の駆動許可信号が出力
されている間、連続的に発生する。ANDゲート回路5
は、駆動デユーティ発生回路2の駆動要求信号が、” 
H”の間、駆動周波数発生回路4の出力する駆動周波数
信号を、移相回路6へ出力する。移相回路6は、AND
ゲート回路5の休止期間を有する駆動周波数信号が、H
”の時、90’移相のずれた周波数信号を出力する。
ドライバー7は、移相回路6から出力された周波数信号
により、超音波モータに電流を供給し、超音波モータを
間欠的に駆動する。
電池電圧検出回路3は制御回路1からの周波数信号を用
いて、駆動デユーティ発生回路2の出力する駆動要求信
号の立ち下りで、電池電圧を検出し、その結果を駆動デ
ユーティ発生回路2に出力する。そして、駆動デユーテ
ィ発生回路2は、定時間の“H”レベルと、電池電圧情
報に基づいた1例えば、電池容量が十分な場合は、短い
時間の°゛L”レベル、電池容量が少ない場合は長い時
間の゛L″ルベルといったように、電池容量により時間
変化する°゛L゛L゛レベルる駆動要求信号を出力する
。それによって、電池容量を有効に利用できる。本実施
例においては、駆動デユーティ発生回路の駆動要求信号
のデユーティ比を電池電圧により可変としたが、もちろ
ん一定とすることち可能であることは言うまでちない。
次に、更に詳細な実施例を示し、本発明を説明する。
第3図は、本実施例の制御回路1と駆動デユーティ発生
回路2の詳細な回路図である。ここで、第5図のタイム
チャート図を用いて、上記第3図の接続及び動作説明を
行なう。
「制御回路1は、外部からのON10 F F信号と周
?a数信号を入力に有し、超音波モータの駆動を制御す
るものである。」 外部からの128Hzの周波数信号は、第一のT−FF
IIで1/2分周(64Hz)され、第二のT−FF1
2で更にl/2分周(32Hz)され第一のD−FF1
3に入力される。第一のD−FF13は、外部からのO
N10 F F信号の入力を有し、0N10FF信号が
ON状態になると、信号aはL°゛から°°H°゛に立
ち上り、32Hzの周波数信号を用いてQ出力は°°H
°°となり、微分回路14.15に入力している。微分
回路14.15は、128Hzの信号を用いて、前記第
一のD−FFI3のQ出力の立ち上りで、128H2一
周期分のワンショットパルス信号eを出力する。
「駆動デユーティ発生回路2は、前記制御回路1からの
駆動許可信号と、電池電圧検出回路からの電池電圧情報
に従って、駆動要求信号を出力する。この駆動デユーテ
ィ発生回路2の出力する駆動要求信号の一周期は、一定
時間” H”となりその後、電池電圧検出回路3の検出
結果により時間が変化する゛L゛°レベルから成り、制
御回路1の駆動許可信号が出力されている間連続的に発
生ずる。」 前記制御回路1からの32Hzの周波数信号は、駆動デ
ユーティ発生回路2の出力期間設定24進カウンタ21
と休止期間設定16進プリセツタブルカウンタ23に入
力されている。制御回路lの第一のD−FF13からの
Q出力信号dが” H”出力時に、第一のR−Sラッチ
22と第二のR−Sラッチ24はリセットされている。
又、24進カウンク21の出力は、第一のR−Sラッチ
22の入力と、第二のR−Sラッチ24のリセットに接
続され、16進ブリセツクプルカウンタ23出力は、第
一のR−Sラッチ22のリセットと、第二のR−Sラッ
チの人力にそれぞれ接続されている。ここで、制御回路
lの微分回路14・15からの出力信号eは、第二のR
−Sラッチ24に入力され、第二のR−Sラッチ24は
、リセット端子入力の制御回路lからのd信号が°L゛
になり、リセットが解除されると同時に、制御回路lか
ものe信号のワンショットパルスの立ち上りで” H”
となる信号すを出力する。これにより出力期間が開始と
なり、超音波モータは駆動を始める。この第二のR−S
ラッチ24の出力信号すは、インバータ35を通して反
転され、信号すとなり、この信号すは前記24進カウン
タ21のリセット端子に接続されており、信号すの立ち
下りで24進カウンタ21がカウントを開始する。24
進カウンタ21は、カウント終了後、ワンショットパル
ス信号fを出力する。この24進カウンタ21の出力信
号fは、第一のR−Sラッチ22と第二のR−Sラッチ
24に入力されている。これより、第二のR−Sラッチ
24の出力回路すは、24進カウンク21の出力信号f
の立ち上りで°H°゛から°L°゛に立ち下り、同時に
信号すにより24進カウンタはリセットされる。これに
より、出力期間が終了し超音波モータへの駆動信号は停
止し、休止期間が開始する。又、第一のR−Sラッチ2
2の出力信号βは、24進カウンタの出力信号fの立ち
上りで°H°゛となる。
D−FF25は、前記第二のR−Sラッチ24からの出
力信号すを入力に有し、制御回路1からのインバータ3
4によって反転された64Hzの周波数信号を用いて、
入力信号すに対して、64Hzの周波数信号の半周期9
遅れた信号gを出力する。この出力信号gは、波形整形
回路26.27に入力され、制御回路1からの128H
zの周波数信号を用いて、信号gの立ち下りで、ワンシ
ョットパルスhを出力する。この波形整形回路26.2
7からのワンショットパルス信号りは、ゲート回路群2
9.31.33を通して、16進プリセツタブルカウン
タ23のリセット端子に接続され、また、この信号りは
、インバータ28を通し2て反転され、ゲート回路群3
0.32を通して16進ブリセツクプルカウンタ23の
セット端子に接続されており、この信号りの立ち上りで
、16進プリセツタブルカウンタ23はセットされる。
前記R−Sラッチ22からの出力信号℃は、ゲート回路
群29.31.33を通して、■6進プリセッタブルカ
ウンタ23のリセット端子に接続されている。又、電池
電圧検出回路3からの出力Sl、S2は、それぞれゲー
ト回路群31.32と29.30を通して16進プリセ
ツタブルカウンタ23に入力されている。例えば、電池
電圧が十分にある場合、電池電圧検出回路3からの出力
S1、S2はそれぞれ、S1= ”L” 、S2=” 
L ”の信号が出力され、電池電圧が2.4V〜2.8
Vの場合は、S1= ”L” 、S2= ’“H”とな
り、電池電圧が2,4v以下の場合はS ]、 =”H
” 、 S 2 = ”H”の信号が出力される。ここ
で、電池電圧が2.4v以下の場合を例にとってみると
、電池電圧検出回路3からの出力S1、S2の信号はそ
れぞれ°’ H”となり、16進プリセツタブルカウン
タ23は、0011となり、制御回路1からの32Hz
の周波数信号を4周期分(0,125秒)カウントした
後、その立ち下りでワンショットパルスKを出力する。
このワンショットパルスにの立ち上りで、第一のR−S
ラッチ22はリセットされ、第二のR−Sラッチ24は
、”L“から°H゛°に立ち上り、これより超音波モー
タの休止期間が終了し、再び出力期間の開始となり、超
音波モータは再び駆動を開始する。
上記の動作がくり返される事により、超音波モータは、
電池容量に従った休止期間を有する駆動を行なう事がで
きる。
次に、第4図の電池電圧検出回路3の詳細な回路図と第
5図のタイムチャートを用いて、その接続及び動作説明
を行なう。
「電池電圧検出回路3は、制御回路1からの周波数信号
を用いて、駆動デユーティ発生回路2の出力する駆動要
求信号すの立ち下りで電池電圧を検出し、その結果を駆
動デユーティ発生回路へ出力する。」 電池電圧検出回路3の波形整形回路35.36は、駆動
デユーティ発生回路2からの出力信号すを入力に有し、
制御回路lからの128Hzの周波数信号を用いて、信
号すの立ち下りで、電池電圧サンプリング用のワンショ
ットパルスiを出力する、この波形整形回路35.36
の出力は、抵抗分割で電池電圧を分圧する第一の分圧回
路37と第2の分圧回路38と、MOSトランジスタの
スレッショルド電圧を利用した電源変動に対して安定な
定電圧源である基準定電圧40に接続されCいる。第一
のコンパレータ41は、基準定電圧源40と第一の分圧
回路37の電圧を比較し、例えば、電池電圧の−2,8
Vを検出する。ここで、第一のコンパレータ41の出力
は、電池電圧が十分にある場合は’L” 、2.8V以
下の場合はH°°となる。又、同様に第二のコンパレー
タ42は、基準定電圧源40と分圧回路38の電圧を比
較し1例えば、電池電圧の−2,4■を検出する。ここ
で、第二のコンパレータ42の出力は、電池電圧が十分
にある場合は°L゛°となり、電池電圧が2.4V以下
の場合は°°H゛となる。
NANDゲート回路39は、制御回路lからの128H
zの周波数信号と、前記波形整形回路からの出力信号i
を入力に有し、その出力は、D−FF43とD −FF
44のC入力に接続されている。第一のコンパレーク4
1と第二のコンバータ42の出力は、それぞれD−FF
43とD−FF44のD入力に接続されている。D−F
F43とD−FF44は、NANDゲート回路39の出
力を用いて、第一のコンパレーク41と第二のコンパレ
ータ42の出力データのラッチを行なう。
D −FF43の出力S1とD −FF44の出力S2
はそれぞれ駆動デユーティ発生回路に電池電圧検出回路
を出力している。
[発明の効果] 本発明は、以上に説明したように構成されているので、
電池容量の利用率を向上させるという顕著な効果を奏す
る。また、本発明においては、超音波モータを駆動する
ためのバースト信号の休止時間が電池電圧に応じて変化
し、固定にするよりさらに電池容量の利用率を上げる事
が出来る。
このことは、特に、振動アラーム等の駆動源として超音
波モータを用いた様な場合、電池電圧が十分なときは、
モータの駆動を連続で行なえるので、感じやすさの点で
もすぐれたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は超音波モータ駆動回路の実施例の構成を示すブ
ロック図、第2図は電池の負荷特性図、第3・4図は第
2図の詳細な回路図、第5図は第3・4図に示す各部の
信号波形図。 ・・・・・・・制御回路 ・駆動デユーティ発生階 銘 ・電池電圧検出回路 駆動周波数発生回路 ANDゲート回路 移相回路 7 ・ 11. 13. 35、 1 23 ・ 22. 28. 15. 36. 37. 40 ・ 4 l 、 ・・・・・・・・駆動回路 12 ・ ・ ・ ・ ・ ・ T−FF14、25、
26. 43、44 ・ ・ ・ D−FF ・・・・・・・・24進カウンタ ・・・・・・・・16進プリセツタブルカウンタ 24・・・・・・R−Sラッチ 34.35・・・インバータ 27.29.30.31.32.33.39・・・・・
・ゲート回路 38・・・・・・分圧回路 ・・・・・・・・基準定電圧 42・・・・・・コンパレータ 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制御回路と、前記制御回路からの信号に基づき、電池電
    圧を検出する電池電圧検出回路と、前記制御回路からの
    出力と前記電池電圧検出回路の出力に基づき、駆動要求
    信号を間欠的に出力する駆動デューティ発生回路と、前
    記駆動要求信号を受け駆動信号を出力する駆動信号出力
    手段と、前記駆動信号が入力される移相回路と、該移相
    回路からの出力が入力されるドライバーから成ることを
    特徴とする超音波モータ駆動回路。
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