(57)【要約】工業プロセスにおいて変化をもたらすように構成されるアクチュエータと、電源と、アクチュエータと電源との間に結合された複数の電流スイッチと、複数の電流スイッチに結合されたコントローラとを含むプロセス制御装置。コントローラは、複数の電流スイッチのうちの１つ以上を選択的に閉じて、選択可能なレベルの電流を電源からアクチュエータに供給するように構成される。変形においては、複数の放電スイッチがアクチュエータに結合され、コントローラは、放電スイッチを選択的に閉じて、アクチュエータから放電するために、選択可能なレベルの充電を供給するように構成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御装置であって、
工業プロセスにおいて変化をもたらすように構成されるアクチュエータと、
電源と、
該アクチュエータと該電源との間に結合された複数の電流スイッチと、
該複数の電流スイッチに結合されたコントローラであって、該コントローラは、該複数の電流スイッチのうちの１つ以上を選択的に閉じて、選択可能なレベルの電流を該電源から該アクチュエータに供給するように構成されている、コントローラと
を備えている、プロセス制御装置。
【請求項２】
前記アクチュエータに結合された複数の放電スイッチであって、前記コントローラは、該放電スイッチを選択的に閉じて、該アクチュエータから放電するために、選択可能なレベルの充電を供給するように構成される、複数の放電スイッチを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは圧電アクチュエータである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の電流スイッチのうちの少なくとも１つは、該複数の電流スイッチのうちの少なくとも１つの他の電流スイッチより低いレベルの電流を供給するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記複数の電流スイッチのうちの少なくとも２つを同時に閉じて、該複数の電流スイッチのうちの少なくとも２つを介して、前記アクチュエータに電流を同時に供給するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記複数の電流スイッチのうちの前記少なくとも２つのうちの第１の電流スイッチを最初に閉じ、該複数の電流スイッチのうちの該少なくとも２つの第２のスイッチを開いて、該複数の電流スイッチの該少なくとも２つの該第１のスイッチを介して、該アクチュエータに最初に電流を供給するように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラは、所望の量より小さい前記アクチュエータの充電の増加率に応答して、前記複数の電流スイッチのうちの前記少なくとも２つのうちの前記第２の電流スイッチを閉じるように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記複数の電流スイッチのうちの少なくとも１つは、トランジスタと抵抗器とを含み、該抵抗器は、該トランジスタの切替え可能な電流経路と直列であり、該トランジスタは、バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタとから成るグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
アクチュエータを所望の位置に駆動する方法であって、
制御信号を受信することであって、該制御信号は該所望の位置を示す、ことと、
複数の可能な電流レベルから特定の電流レベルを選択することであって、該特定の電流レベルは、実際の位置から所望の位置まで該アクチュエータを駆動するために要する時間量に関係する、ことと、
該特定の電流レベルで該アクチュエータに駆動電流を供給することと
を包含する、方法。
【請求項１０】
前記アクチュエータにおける充電量を定期的に監視することと、
該アクチュエータにおける充電量を、該アクチュエータが前記所望の位置にあるとき、該アクチュエータにおいて予期される充電量と比較することと
を含み、
前記選択することは、該アクチュエータにおける該充電量が該アクチュエータにおいて予期される該充電量より小さいとき、より高い電流レベルを選択することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１の電流レベルに前記電流レベルを最初に設定することを含み、
前記選択することは、ある期間後、前記アクチュエータにおける充電量が前記予期された該充電量より小さいことに応答して、前記より高い電流レベルを選択することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記監視することは、前記アクチュエータの電圧レベルを測定することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記所望の位置と前記実際の位置との間の差を決定することを含み、
前記選択することは、該所望の位置と該実際の位置との間の差に基づき、前記特定の電流レベルを選択することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記選択することは、ルックアップテーブルから前記特定の電流レベルを選択することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
工業プロセスを変更可能であるように構成されたアクチュエータと、
制御信号を受信するための手段であって、該制御信号は該アクチュエータの所望の位置を示す、手段と、
複数の可能な電流レベルから特定の電流レベルを選択するための手段であって、該特定の電流レベルは、実際の位置から所望の位置まで該アクチュエータを駆動するために要する時間量に関係する、手段と、
該特定の電流レベルで駆動電流を該アクチュエータに供給するための手段と
を備えている、プロセス制御装置。
【請求項１６】
前記アクチュエータにおける充電量を定期的に監視するための手段と、
該アクチュエータにおける充電量を、該アクチュエータが前記所望の位置にあるとき該アクチュエータにおいて予期される充電量と比較するための手段と
を含み、前記選択するための手段は、該アクチュエータにおける該充電量が該アクチュエータにおいて予期される該充電量より少ないとき、より高い電流レベルを選択する手段を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１の電流レベルに前記電流レベルを最初に設定する手段を含み、
前記選択するための手段は、ある期間後、前記アクチュエータにおける充電量が前記予期された充電量より小さいことに応答して、前記より高い電流レベルを選択するための手段を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記監視するための手段は、前記アクチュエータの電圧レベルを測定するための手段を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記所望の位置と前記実際の位置との間の差を決定するための手段を含み、
前記選択するための手段は、該所望の位置と該実際の位置との間の差に基づき、前記特定の電流レベルを選択するための手段を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記選択するための手段は、ルックアップテーブルから前記特定の電流レベルを選択するための手段を含む、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、名称「ＲＥＡＣＴＩＶＥ  ＬＯＡＤ  ＲＥＳＯＮＡＮＴ  ＤＲＩＶＥ  ＣＩＲＣＵＩＴ」の、同一人に所有され譲渡された出願第１０／９８５，７７５号に関し、該出願は本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、制御システムに関し、特に、限定するものではないが、本発明はアクチュエータを駆動するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
アクチュエータは、工業プロセスの１つ以上の局面を制御するために、様々な用途に用いられる。例えば、アクチュエータはメカニカルバルブを動作するために用いられ、該メカニカルバルブは、自動車燃料噴射器、液圧サーボバルブおよびインクジェットプリンタノズルなどの様々な用途において材料の流れを調節する。１つの特定なタイプのアクチュエータは、圧電アクチュエータであり、圧電アクチュエータは、電荷の刺激に応答して自身の形状を変形させるナノ位置決めデバイスである。
【０００４】
気体送出用途、特に高速プロセスを伴う気体送出用途において、制御バルブを作動させるのに要する時間は、マスフローコントローラの性能に直接に影響し得る。典型的なマスフローコントローラ製品は、電源からアクチュエータ負荷に電荷を移動することによって、圧電アクチュエータを刺激する。電荷移動速度は、ピーク電流を増加することによって増加され得る。しかしながら、電荷移動の速度は、駆動回路を圧電アクチュエータに接続する内部結合線に対してかけられるピーク電流圧力によって、ならびに、コスト、サイズおよび高電流スイッチおよびその他のコンポーネントの電気的絶縁についての実用上の考慮によって、制限される。
【０００５】
その結果、現代のマスフローコントローラデバイスは、相対的に遅い作動時間、すなわち、数百ミリ秒のオーダーの作動時間を有する傾向がある。多くのプロセスの用途に関して、これらの作動時間は、開放時間に対して望ましくない下限、または、コントローラが動作され得る繰り返し数に対して上限を課す。
【０００６】
インラインのマスフロー制御に対する代案として、マスフローダイバータが、微量の供給気体量のより高速制御を必要とする用途に用いられ得る。このアプローチにおいて、空気力学的に作動されたバルブは、ソースから絶えず通気する気体流導管に設置される。プロアセスにある量の気体を噴射するために、バルブは、該プロセス環境に流れをそらす位置に素早く駆動され、次いで通気位置に急速に戻る。ダイバータバルブを駆動するために高速の気圧力学を用いることは、短い作動時間を（数ミリ秒のオーダーの）可能にし、従って送出された気体量に対してより大きな制御を可能にする。このアプローチの追加のコストおよび複雑性に加えて、別の重要な不利益は、通気された材料が、汚染懸念のためにしばしば戻され得ないことである。多くのプロセス、特に半導体デバイスの製造に関して、このことは、高価なリード（ｒｅｅｄ）気体材料の相当な無駄、およびプロセスの気体ダウンストリームのより多くの量をスクラビングまたはアベーティング（ａｂａｔｉｎｇ）するようなすべての付随する必要性が生じる結果となり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在のデバイスはある程度機能的であるが、それらは十分に応答性があるわけではなく、またはそうでなければ、満足のいくものではない。従って、システムおよび方法は、現在の技術の不足に対処し、他の新しい革新的な特徴を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の概要）
図に示される本発明の例示的な実施形態は下記に要約される。これらの実施形態および他の実施形態は、詳細な説明のセクションにおいてより十分に記述される。しかしながら、この発明の概要または詳細な説明に記述される形態に本発明を限定する意図はないことが理解されるべきである。当業者は、特許請求の範囲に述べられるような本発明の精神および範囲内にある多数の修正、均等物および代替の構造があることを認識し得る。
【０００９】
１つの例示的な実施形態において、本発明は、プロセス制御装置として特徴づけられ得、該プロセス制御装置は、工業プロセスにおいて変化をもたらすように構成されるアクチュエータと、電源と、アクチュエータと電源との間に結合された複数の電流スイッチと、複数の電流スイッチに結合されたコントローラとを含む。この実施形態におけるコントローラは、複数の電流スイッチのうちの１つ以上を選択的に閉じて、選択可能なレベルの電流を電源からアクチュエータに供給するように構成される。
【００１０】
別の実施形態において、本発明は、アクチュエータを所望の位置に駆動する方法として特徴づけられ得、該方法は、所望の位置を示す制御信号を受信することと、可能な電流レベルから特定の電流レベルを選択することであって、該特定の電流レベルは実際の位置から所望の位置にアクチュエータを駆動するのに要する時間量に関係する、ことと、該特定の電流レベルでアクチュエータに駆動電流を供給することとを含む。
【００１１】
さらに別の実施形態において、本発明は、プロセス制御装置として特徴づけられ得、該プロセス制御装置は、工業プロセスを変更可能であるように構成されたアクチュエータを含む。この実施形態における装置は、アクチュエータの所望の位置を示す制御信号を受信する手段と、複数の可能な電流レベルから特定の電流レベルを選択し、実際の位置から所望の位置にアクチュエータを駆動する手段とを含む。
【００１２】
前述のとおり、上記の実施形態およびインプリメンテーションは、例示的な目的のみのためである。本発明の多数の他の実施形態、インプリメンテーションおよび詳細は、当業者によって以下の説明および特許請求の範囲から容易に認識される。
【００１３】
本発明の様々な目的および利点ならびにより完全な理解は、添付の図面に関連して解された場合、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲を参照して明らかであり、より容易に認識される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（詳細な説明）
ここで図を参照すると、類似のエレメントまたは同様なエレメントは、いくつかの図全体にわたり同一の参照番号で指示され、特に図１を参照すると、図１は、本発明の例示的実施形態に従う制御デバイス１００を例示する。
【００１５】
示されるように、本実施形態における制御デバイス１００は、コントローラ１０２を含み、該コントローラ１０２は、Ｎ個の充電スイッチ１０４とＭ個の放電スイッチ１０６の両方に結合される。Ｎ個の充電スイッチ１０４の各々は電源１０８とアクチュエータ１１０との間に結合され、Ｎ個の充電スイッチ１０４の各々は、電源１０８とアクチュエータ１１０との間にＮ個の電流経路のうちの１つを形成することが可能である。示されるように、本実施形態におけるＭ個の放電スイッチ１０６の各々は接地とアクチュエータ１１０との間に結合され、Ｍ個の放電スイッチ１０６の各々が接地とアクチュエータ１１０との間にＭ個の電流経路のうちの１つを形成することが可能である。
【００１６】
コントローラ１０２に結合されるフィードバック線１１２および制御線１１４も示される。フィードバック線１１２は、アクチュエータ１１０とコントローラ１０２との間に結合され、アクチュエータ１１０の状態を示す信号をコントローラ１０２に供給する。本実施形態においてフィードバック線１１２は、アクチュエータ１１０に結合されるように描かれているが、他の実施形態におけるフィードバック線１１２は、アクチュエータの移動の影響を監視するセンサ（例えば、マスフローセンサ）に結合され得ることが認識されるべきである。例示的な実施形態における制御線１１４は、コントローラ１０２に結合され、所望のアクチュエータの位置を示す制御信号がコントローラ１０２に送られることを可能にする。
【００１７】
図１に描かれる制御デバイス１００は、様々な方法で動作されて、改善された応答時間および／または改善された制御を、アクチュエータに供給するように選択されるレベルの電流をアクチュエータ１００に供給し得る。例えば、充電スイッチ１０４のうちの任意の１つは、一度に閉じられ得、または充電スイッチ１０４のうちの２つ以上の充電スイッチの任意の組み合わせは、同時に動作されて、アクチュエータ１１０の位置に従ってアクチュエータ１１０に動的レベルの電流を供給し得る。
【００１８】
例えば、アクチュエータ１１０が所望の制御位置に達するために相当な距離を移動する必要がある場合、充電スイッチ１０４のうちの一部またはすべては、閉じられて、アクチュエータ１１０により高いレベルの電流を供給し得る。同様に、アクチュエータ１１０が所望の制御位置に対して相対的に近くにある場合、充電スイッチ１０４のうちの１つのみが、閉じられて、より低いレベルの電流によってアクチュエータ１１０を駆動し得る。いくつかの実施形態に従って、起動される充電スイッチ１０４の数は、進行中のベースで動的に変動され、良好な制御および改善された応答時間の両方を提供する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、同時に閉じられるスイッチ１０４の数は、実際の位置から所望の位置までアクチュエータ１１０を移動するために要する時間量に関係する。一部の実施形態において、例えば、最初に起動される（例えば、閉じられる）充電スイッチ１０４の数は、アクチュエータの初期位置とアクチュエータの所望の位置との間の差の関数である。これらの実施形態において、何個のスイッチ１０４が最初に閉じられるべきかを決定するためにルックアップテーブルが用いられ得るか、または、スイッチの数を決定するために計算が用いられ得る。他の実施形態において、１つまたは相対的に小さな数の充電スイッチ１０４が最初に閉じられ、アクチュエータ１１０の状態が監視され、アクチュエータがある時間後に所望の位置に到達していない場合、１つ以上の追加の電流スイッチ１０４が用いられ、アクチュエータ１１０の移動の速度を増加させる。
【００２０】
同様の方法で、アクチュエータ１１０が全範囲の方向の移動を行なうために放電されなければならないタイプのアクチュエータ１１０（例えば、圧電アクチュエータ）である場合、放電スイッチ１０６は、充電スイッチ１０４に関する上記の実施形態に従って動作され得る。例えば、放電スイッチ１０６のうちの任意の１つは一度に起動され（例えば、閉じられ）得、２つ以上の放電スイッチ１０６の任意の組み合わせは同時に起動され得、アクチュエータ１１０からの動的レベルの電荷除去を提供する。
【００２１】
アクチュエータ１１０は、圧電アクチュエータとしていくつかの実施形態に関して本明細書に記述されるが、アクチュエータ１１０は、様々なアクチュエータによって実現され得、該様々なアクチュエータ１１０は、直線状、管状、ディスク状、またはバイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）／多形性（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈ）アクチュエータ、および、超音波マイクロモータまたはインチワーム（ｉｎｃｈｗｏｒｍ）アクチュエータ、電磁気、ポリマー、または磁気ひずみアクチュエータ、マイクロポンプまたは圧電ダイアフラム（ｒａｄｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｄｉａｐｈｒａｇｍ）、ソレノイドまたはボイスコイルアクチュエータ、またはステッパ電動機を含み得る。同様に、制御デバイス１００がマスフローコントローラ、流れ遮断デバイスまたは流れ圧力調整器デバイスを含むがこれらに限定されない様々な制御デバイスとしてインプリメントされ得ることを、当業者は認識する。
【００２２】
コントローラ１０２は、周辺インタフェースコントローラ（ＰＩＣ）、プロセッサ制御、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはアナログデバイスおよび／またはディジタルデバイスの組み合わせによってインプリメントされ得る。
【００２３】
本実施形態において、Ｎ個の充電スイッチ１０４の各々は、通常開いているスイッチと直列のインピーダンスとしてインプリメントされ得る。本明細書においてさらに論議されるように、充電スイッチ１０４の各々は、様々なインピーダンスを有し得るか、または充電スイッチ１０４うちの１つ以上は同じインピーダンスを有し得る。一部の実施形態において、充電スイッチ１０４の各々に用いられるスイッチはトランジスタ（例えば、バイポーラまたは電界効果トランジスタ）であり、インピーダンスは抵抗器である。
【００２４】
同様に、Ｍ個の放電スイッチ１０４の各々は、通常開いているスイッチと直列のインピーダンスとしてインプリメントされ得る。本明細書においてさらに論議されるように、放電スイッチ１０６の各々は、様々なインピーダンスを有し得るか、または放電スイッチ１０６のうちの１つ以上は同じインピーダンスを有し得る。放電スイッチ１０６の各々に用いられるスイッチはトランジスタ（例えば、バイポーラまたは電界効果トランジスタ）であり得、インピーダンスは抵抗器であり得る。本実施形態における放電スイッチ１０６は、アクチュエータ１１０を接地に結合するが、この実施形態の変形において、放電スイッチ１０６は、アクチュエータを負の電圧に結合する。
【００２５】
当業者は、電源１０８の特定のインプリメンテーションがアクチュエータ１１０として利用されるデバイスのタイプに依存して変動し得ることを認識する。例えばアクチュエータ１１０が圧電アクチュエータである一実施形態において、電源１０８は、０〜１５０ボルトの電圧を供給する周知のコンポーネントによって実現される。しかしながら他の実施形態において、電源１０８は、実質的により高い電圧（例えば、１７０ボルト以上）を供給するように設計される。
【００２６】
次に図２を参照すると、アクチュエータ１１０を駆動するときに図１の制御デバイス１００によって実行されるステップを描くフローチャートが示される。示されるように、コントローラ１０２は最初に、アクチュエータ１１０の所望の位置を示す制御線１１４を介して制御信号を受信する（ブロック２０２、２０４）。例えばアクチュエータ１１０がマスフローコントローラの制御弁を制御する一実施形態において、制御信号はアクチュエータ１１０の位置に対応し、該アクチュエータ１１０は特定のマスフローを提供する。
【００２７】
図２に示されるように、制御信号に応答して、Ｎ個の充電スイッチ１０４のうちの少なくとも１つが起動され（例えば、閉じられ）、起動された充電スイッチを介して電源１０８からアクチュエータ１１０に電荷が送られることを可能にする（ブロック２０６、２０８）。例示的な実施形態において、フィードバック線１１２は、アクチュエータ１１０に供給される電荷の効果の指示を提供する（ブロック２１０）。一実施形態において、例えば、フィードバック線１１２は、アクチュエータ１１０において電圧センサに結合され、アクチュエータ１１０が受け取った電荷量の指示を提供し、該指示はアクチュエータの位置を指示する。
【００２８】
追加の電荷がアクチュエータ１１０に移動されることが所望される場合（例えば、アクチュエータ１１０の電圧がアクチュエータを所望の位置に駆動するために十分でないために）（ブロック２１２）、次いで、充電スイッチ１０４のうちの別のスイッチが起動され（例えば、閉じられ）、追加の電荷をアクチュエータ１１０に送り（ブロック２１４）、アクチュエータ１１０に対する追加の電荷の効果が決定される（ブロック２１０）。
【００２９】
より少ない電荷がアクチュエータ１１０に送られることが所望される場合（例えば、アクチュエータにより少ない充電があるときにアクチュエータ１１０が所望の位置にあることが予期されるために）（ブロック２１６）、次いで、放電スイッチ１０６のうちの少なくとも１つが起動され（例えば、閉じられ）、アクチュエータ１１０から電荷を排出する（ブロック２１８）。
【００３０】
図２に示されるように、ブロック２１０〜２１８はアクチュエータ１１０が所望の位置に到達するまで実行される（ブロック２２０）。充電は次いで、別の制御信号が受信されるまで維持される（ブロック２０４）。
【００３１】
次に図３を参照すると、２つの充電スイッチ３０４Ａ、３０４Ｂおよび２つの放電スイッチ３０６Ａ、３０６Ｂによってインプリメントされる図１の制御デバイスの一実施形態が示される。図３に示されるように、コントローラ３０２、電源３０８、２つの充電スイッチ３０４Ａ、３０４Ｂおよび２つの放電スイッチ３０６Ａ、３０６Ｂは、それぞれ、図１に描かれるコントローラ１０２、電源１０８、Ｎ個の充電スイッチ１０４およびＭ個の放電スイッチ１０６の例示的な実施形態である。
【００３２】
この実施形態における充電スイッチ３０４Ａ、３０４Ｂは、低充電スイッチ３０４Ａおよび高充電スイッチ３０４Ｂを含む。低充電スイッチ３０４Ａは、より低いレベルの電流をアクチュエータ（図３に示されていない）に供給して、アクチュエータ（例えば、アクチュエータ１１０）に供給される電荷量が微調整されることを可能にするように構成される。このように、アクチュエータは、低レベルの電力で正確に駆動され得る。高電流スイッチ３０４Ｂは、より高いレベルの電流をアクチュエータに供給して、アクチュエータから改善された応答（例えば、より早い応答）を提供するように構成される。
【００３３】
示されるように、低電流スイッチ３０４Ａは、１０Ｋオームのインピーダンスと直列する通常開いているエミッタ−コレクタの電流経路を作成するように構成されるバイポーラトランジスタ３２４を含む。高電流スイッチ３０４Ｂにおいて、バイポーラトランジスタ３２６は、２Ｋオームのインピーダンス（２つの１Ｋオームの抵抗器）と直列する通常開いているエミッタ−コレクタの電流経路を作成するように構成される。その結果、高電流スイッチ３０４Ｂは、より低い抵抗経路によって、低電流スイッチ３０４Ａより高いレベルの電源３０８からの電流を通過させる。
【００３４】
この実施形態における放電スイッチ３０６Ａ、３０６Ｂは、低放電スイッチ３０６Ａおよび高放電スイッチ３０６Ｂを含む。図３に示されるように、これらのスイッチは、低充電スイッチ３０４Ａおよび高充電スイッチ３０４Ｂとまさに同じ方法で構成される。（但し放電スイッチ３０６Ａ、３０６Ｂが、電源３０８の代わりに起動される場合、アクチュエータを接地に結合する点を除く）。
【００３５】
図３に描かれる実施形態において示されるように、コントローラ３０２は、アナログコンポーネントおよびディジタルコンポーネントの組み合わせによってインプリメントされる。特に、コンパレータは、フィードバック３１２信号を制御信号３１４と比較し、アナログ信号３１６を供給し、該アナログ信号３１６は、アクチュエータ上の充電の実際のレベルとアクチュエータ上の充電の所望のレベルとの差を指示する。このアナログの差の信号は次いで、コンパレータ３１８によってディジタル信号３２０に変換される。
【００３６】
図３に描かれる例示的な実施形態において、クロック３２２がアクチュエータにおける充電の量を定期的に監視することを行なうために用いられる。特に、図３に示されるように、スイッチ３０４Ａ、３０４Ｂ、３０６Ａ、３０６Ｂの各々は、対応するＤフリップフロップに結合され、各Ｄフリップフロップはクロック３２２に結合される。
【００３７】
動作時、制御信号３１４が、アクチュエータの位置における変化を指示し、電流がアクチュエータに供給されるように要求した場合、低電流スイッチ３０４Ａのみが最初に起動される（すなわち、トランジスタ３２４のエミッタ−コレクタ経路は伝導性である）。クロック信号の半サイクル後に、アクチュエータにおける充電が所望のレベルにない場合（フィードバック信号３１２の電圧によって指示されるように）、高電流スイッチ３０４Ｂも起動され、スイッチ３０４Ａ、３０４Ｂの両方が、電流をアクチュエータに供給する。
【００３８】
このように、アクチュエータが所望の充電レベルに十分近い場合、低充電スイッチ３０４Ａは、アクチュエータに高充電スイッチ３０４Ｂを使用することなく、アクチュエータの充電レベルを所望のレベルに上げるために、十分な電流を供給する。しかしながら、アクチュエータの充電が、半クロックサイクルの間、低充電スイッチ３０４Ａによってアクチュエータを充電した後に、所望のレベルに十分には近くない場合、高充電スイッチ３０４Ｂが、低充電スイッチ３０４Ａと同時に起動され、アクチュエータに供給される電流量を増加させる。一実施形態において、クロック３２２は、１０ＫＨｚのクロック信号を生成するように構成されるが、これは必ずしも必要ではない。
【００３９】
同様の方法で、アクチュエータの位置における所望の変化が、アクチュエータから電荷が除去されることを必要とする場合、低放電スイッチ３０６Ａが最初に起動され、アクチュエータから電流を放電する。アクチュエータの充電が半クロックサイクル後、なおも高い場合、高放電スイッチ３０６Ｂが起動され、高放電スイッチ３０６Ｂおよび低放電スイッチ３０６Ａの両方を介してアクチュエータから電荷が除去されることによって、アクチュエータから電荷を速やかに除去し、応答時間を改善する。
【００４０】
他の実施形態において、図３に描かれる制御デバイスは、２つの充電スイッチ３０４Ａ、３０４Ｂおよび２つの放電スイッチ３０６Ａ、３０６Ｂを含むが、追加の充電スイッチおよび放電スイッチが、図３に描かれる同じアーキテクチャのフレームワーク内に含まれる。これらの実施形態において、アクチュエータにおける充電が、クロック信号それぞれの連続的な半期間において達しなかった場合、追加の充電スイッチが閉じられ、増加するレベルの電流をアクチュエータに供給する。
【００４１】
複数の充電スイッチを用いる一実施形態において、アクチュエータの充電が所望の充電レベルに近づくとき、アクチュエータの充電が所望の充電レベルに近づくにつれ、１つ以上のスイッチが次々に閉じられる。このようにして、電荷は、正確で安定した方法でアクチュエータに供給される。
【００４２】
結論として、本発明は、とりわけ、選択可能なレベルの電流でアクチュエータを駆動するシステム、装置および方法を提供する。本発明、その使用およびその構成において多数の変形および置換がなされ、本明細書に記述される実施形態によって達成されることと実質的に同じ結果を達成し得ることを、当業者は容易に認識し得る。従って、開示された例示的な形態に本発明を限定する意図はない。多くの変形、修正および代替の構造は、特許請求の範囲に表されるように、本開示された発明の範囲および精神内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従う制御デバイスを描くブロック図である。
【図２】図２は、本発明のいくつかの実施形態に従って、図１の制御デバイスによって実行されるステップを描くフローチャートである。
【図３】図３は、図１の制御デバイスの一実施形態である。
【図１】
2009504112.tif 000002
【図２】
2009504112.tif 000003
【図３】
2009504112.tif 000004