오늘날 스마트폰이 디지털 카메라를 대체하면서 사진 촬영은 스마트폰의 가장 중요한 사용 환경 중 하나가 되었습니다.촬영 경험에 영향을 미치는 핵심 기술 인 카메라 흔들림 방지 효과는 사진의 선명도를 결정할뿐만 아니라 소비자가 자신의 삶을 기록하고 콘텐츠를 만드는 방식을 크게 변화시킵니다. 소비자가 스마트폰을 선택할 때 중요한 평가 요소가 되었습니다.이 문서는 가전 제품, 정밀 광학, 산업 제조에서 압전 모터의 응용 시나리오에 중점을 둔 핵심 원리, 구조 분류, 성능 매개 변수, 압전 모터의 장단점을 체계적으로 소개합니다. 의료 장비 및 기타 분야.
압전 모터 응용
압전 모터 응용 프로그램은 주로 무손실 줌, 고화질 매크로 촬영을 달성하기 위해 나노 수준의 위치 정확도를 갖춘 하이 엔드 플래그십 휴대 전화 망원, 매크로 렌즈에 사용됩니다. 일부 프리미엄 웨어러블 기기, 압전 모터를 사용하는 스포츠 카메라, 비자성 특성 특성의 사용, 센서 작업에 영향을 미치지 않도록 촬영 안정성을 향상시킵니다.
또한 정밀 광학 및 광학 전자 산업에서 압전 모터는핵심 구동 장치로 널리 사용됩니다.초고 위치 정확도 및 비자기 간섭의 장점에 의존하며, 광섬유 커플링 교정, 광학 현미경 무대 변위 조정, 레이저 광 경로 미세 조정, 분광계 렌즈 포지셔닝에 사용됩니다.광섬유 통신 분야에서 압전 모터는 광섬유 정렬의 변위를 정확하게 제어하고 광 손실을 줄입니다. 과학 연구 광학 기기, 고정밀 실험 탐지의 요구를 충족하기 위해 나노미터 광학 경로 교정을 실현합니다.VCM 모터는 주로 일반 광학 감지 장비 및 간단한 광학 경로 조정 장치에 사용됩니다.
압전 모터의 작동 원리
압전 효과는 압전 재료의 독특한 특성입니다. 압전 재료가 외부 힘에 의해 변형되면 압력의 크기에 비례하는 양전하와 음전하가 양쪽 표면에 생성됩니다.동시에 다음 그림과 같이 압력과 관련된 양극과 음의 반대 전하가 두 개의 반대 표면에 나타납니다 (이 특성은 외부 압력을 감지하는 데 사용될 수 있음).
그림 1 압전 효과의 개략도 (사진 출처: 오늘의 헤드 라인 @ luoluonotes)
압전 모터의 핵심 구동 재료는 역 압전 효과를 사용하고 높은 교류 전압을 적용 할 때 미세 변형을 일으키는 PZT 리드 지르코네이트 티탄 압전 세라믹입니다. 미세 변형은 구조 설계에 의해 증폭되며 미세 변형은 마찰 전달, 관성 구동 및 공진 구동을 결합하여 매크로 연속 변위로 변환됩니다.전자기 모터와 달리 압전 모터 코일이 없음, 자기 간섭 없음, 압전 세라믹의 직접 변형을 이용해 구동에 의존, 응답 속도는 마이크로 초 수준에 도달 할 수 있습니다.
VCM 모터와 압전 모터의 구동원리 비교
표 1 VCM 모터와 압전 모터의 구동 원리 비교
압전 모터 및 VCM 모터와 비교할 때 전자기 간섭이없고 높은 위치 정확도, 마이크로 초 단위의 빠른 응답, 전원 차단 자동 잠금 및 낮은 전력 소비라는 큰 장점이 있습니다.다음은 압전 모터의 구동 및 디버깅 프로세스에 중점을 둡니다.
압전 모터의 구동방법 및 구동과정
다른 유형의 압전 모터는 사인파 드라이브, 톱니 파 드라이브, 사각 파 드라이브 등과 같은 다른 구동 방법을 사용합니다.실제 디버깅에서 모터의 움직임은 압전 모터 제조업체가 제공 한 사양 파라미터에 따라 출력 전압 신호에 의해 제어되어야합니다.다음은 휴대 전화 분야에서 일반적으로 사용되는 PWM 파 (square wave) 형태의 압전 모터의 구동 방법 및 구동 과정을 소개합니다.
사각파 구동, 다른 PWM 신호가 압전 모터의 단자에 적용됩니다.주파수, 듀티 사이클 및 위상이 다른 PWM 파가 출력되면 압전 모터의 이동 모드가 그에 따라 변경됩니다.
예를 들어 압전 모터를 가정 할 때 제조업체가 제공 한 사양은 다음과 같습니다.
그림 2 전진/후진 모션 파형의 비교
위의 그림에서 압전 모터는 두 개의 입력 단자 인 IN1 과 in2 를 가지고 있음을 알 수 있습니다.모터의 양극 및 음극 방향의 구동 매개 변수는 다음과 같습니다.
긍정적 인 움직임
IN1 및 IN1 의 100.00G 단자 PWM의 주파수는 모두 150K 입니다. IN1 의 듀티 사이클은 약 33 이다.3 이고, IN2 의 듀티 사이클은 약 66.7 이다; IN1 의 위상은 0 으로 설정되고, IN2 의 위상은 120° 으로 설정된다.
반전 동작
IN1 및 IN2 의 단자 PWM의 주파수는 모두 150Khz 입니다. IN1 의 듀티 사이클은 약 66.7% 이고, IN2 의 듀티 사이클은 약 33.3% 이다. IN1 의 위상은 0 으로 설정되고, IN2 의 위상은 180 으로 설정된다.
이론적으로, 압전 사양에 따라, 모터가 얻어 질 때, PWM 신호는 상기 정방향 및 역방향 파형 사이클에 따라 압전 모터로 출력된다.주기가 1 s로 설정되면 모터는 1 초의 주기로 열린 루프로 순환합니다.
압전 모터의 적용을 위해 AWINIC과 고객은 압전 모터 시스템 솔루션을 제안하기 위해 긴밀히 협력하여 시스템 블록 다이어그램은 다음과 같습니다.
그림 3 PIEZO 제어 시스템 체계
하드웨어 회로 설계는 AWINIC의 공식 웹 사이트에서 찾을 수 있으며 제품 센터-> 이미지 모션 제어-> 광학 흔들림 방지 드라이브->AW86102 참조 기술 문서 제품 디자인 안내서 에서 검색하십시오.하드웨어 설계에 따라 압전 모터 부하를 연결 한 후 AW86102 칩의 특성에 따라 모터의 개방 루프 이동을 유도하도록 펌웨어를 설계 할 수 있습니다. 펌웨어 드라이브에서 해당 PWM 주파수, 듀티 사이클 및 위상이 설정됩니다. PWM 채널은 해당 OUT 드라이브 핀에 매핑됩니다.이 때, 압전 모터는 전진 또는 후진 운동을 실현할 수있다. 하드웨어 설계 참조는 다음과 같습니다.
그림 4 AW86102 적용 회로
압전 모터의 작동 중에, 구동 칩이 고주파 정방파를 출력하기 때문에, 고주파 전류는 코일 및 커패시터에 전자기 진동을 발생시키고, 이는 미묘한 전류 휘파람을 내보내고, 전압의 갑작스런 변화는 전압 지터를 악화시키고 소음을 증폭시킵니다.주행 과정에서 압전 모터의 소음 문제에 직면하여 AWINIC는 우수한 알고리즘 및 제어 체계를 제공하며, 모터의 이동 중에 압전 단자에 의해 발생하는 소음을 크게 줄일 수 있습니다.
압전 모터의 소음 억제
오디오 노이즈는 주로 두 가지 유형으로 나뉩니다. 하나는 모터 모션이 오디오 노이즈를 생성한다는 것입니다. 오디오 노이즈 주파수 포인트는 일반적으로 더 큰 FRA 게인 위치에 해당합니다. 두 번째는 전류가 오디오 노이즈를 생성한다는 것입니다. 오디오 노이즈는 일반적으로 루프 제어 주파수 F, 모터 모션 오디오 노이즈의 경우, 오디오 노이즈의 주파수 게인을 필터로 제한하여 이 주파수 지점에서 모터 모션 진폭을 줄이고 오디오 노이즈를 줄일 수 있습니다. 현재 오디오 노이즈의 경우 루프를 올리면 주파수 F를 20kHz 이상으로 제어 할 수 있습니다. 인간의 귀가 인식하고 오디오 노이즈 감소를 실현할 수있는 주파수 범위를 피하십시오. F의 향상은 회로 잡음이 증가한다는 것을 의미합니다.이 문제를 피하기 위해 시끄러운 신호에 대한 회로 노이즈를 증가시키지 않으면 서 루프 F가 변경되지 않는다는 전제하에서 드라이버 드라이브 주파수를 증가시킬 수 있습니다. 복합 필터 노이즈 제거 알고리즘에 대한 AW 노이즈 제거 체계:
그림 5 복합 필터
복합 필터는 모터 모션 노이즈, 제어 신호 노이즈 등과 같은 고주파 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있습니다.종래의 로우 패스 필터와 비교하여, 복합 필터는 더 나은 진폭-주파수 특성을 가지며 제어 시스템의 저주파 신호 위상에 대한 영향을 감소시킨다.
또한 제어 전략 측면에서 AWINIC는 고급 압전 제어 드라이브 모드를 제공하여 빈번한 PWM 위상 전환으로 인한 드라이브 모터의 급격한 이상 소음을 해결할 수 있습니다.다음은 AF 모터 단계 전후의 오디오 스펙트럼을 비교한 것입니다. 전체 게인이 10dB 이상 감소한다는 것을 알 수 있습니다. 게인은 10kHz 근처에서 20dB 이상 떨어지며 고주파 노이즈를 효과적으로 억제합니다.
그림 6 비정상적인 사운드 최적화 전후의 왼쪽 및 오른쪽 채널 비교
동시에 자동 초점 및 광학 흔들림 방지 응용 프로그램의 경우 AWINIC는 개방형/폐쇄 루프 포커스 드라이브, OIS 드라이브, 압전 드라이브 등.VCM 모터 드라이브 필드의 포괄적 인 범위를 달성하기 위해. 풍부한 제품 시스템은 고객에게 더 많은 선택권을 제공합니다.AWINIC는 현재 10 년 동안 VCM 제품 라인에서 일하고 있습니다. 개방형 루프, 폐쇄 루프, OIS (통합, 분리, SMA) 가있는 순수 국내 제조업체 및 대량 생산의 다른 전체 시리즈는 이미 많은 브랜드 고객 인 vivo, Lenovo, Asus, OPPo와 함께 대량 생산되었습니다... 동시에 AWINIC는 카메라 모듈 업체과 긴밀히 협력하고 있으며 완벽한 VCM 드라이버 전체 솔루션 세트를 갖추고 있습니다.
VCM 드라이버의 표 2 완전한 솔루션
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