(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータがパワードライバに接続されているかどうかを決定し、接続されている場合に、前記パワードライバに接続されている前記圧電アクチュエータのタイプを決定するためのシステムであって、前記システムは、
前記パワードライバによって発生させられた駆動電圧に応答した、前記圧電アクチュエータの測定された特性に基づいて、前記圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されているかどうかを決定し、接続されている場合に、前記パワードライバに接続されている前記圧電アクチュエータの前記タイプを決定するように構成されている検出回路
を備え、
前記検出回路は、
前記駆動電圧に応答して、前記パワードライバと前記圧電アクチュエータとの間を流れる電流に基づいて、電流に関連した電圧を発生させるように構成されている差動増幅器と、
第一の論理電圧を生成するように構成されている第一の回路であって、前記第一の論理電圧は、第一の正の閾値より上または第一の負の閾値より下である前記電流に関連した電圧に応答して、アサートレベルにあり、前記第一の正の閾値より下または前記第一の負の閾値より上である前記電流に関連した電圧に応答して、ディアサートレベルにある、第一の回路と、
第二の論理電圧を生成するように構成されている第二の回路であって、前記第二の論理電圧は、第二の正の閾値より上または第二の負の閾値より下である前記電流に関連した電圧に応答して、アサートレベルにあり、前記第二の正の閾値より下または前記第二の負の閾値より上である前記電流に関連した電圧に応答して、ディアサートレベルにある、第二の回路と
を備える、システム。
【請求項２】
前記駆動電圧は、第一のエッジおよび第二のエッジを有するパルスを含み、前記第一のエッジの傾斜は、前記第二のエッジの傾斜よりも大きく、前記測定された特性は、前記パルスの前記第一のエッジおよび前記第二のエッジのうちの前記第一のエッジのみに応答して決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記測定された特性は、前記圧電アクチュエータのキャパシタンスを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第一のエッジの前記傾斜は、負の傾斜を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第一のエッジの前記傾斜は、正の傾斜を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記検出回路は、マイクロコントローラを備え、前記マイクロコントローラは、
前記アサートレベルにある前記第一の論理電圧および前記第二の論理電圧に応答して、第一のタイプの圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていることを決定することと、
前記ディアサートレベルにある前記第一の論理電圧および前記アサートレベルにある前記第二の論理電圧に応答して、第二のタイプの圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていることを決定することと、
前記ディアサートレベルにある前記第一の論理電圧および前記第二の論理電圧に応答して、圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていないことを決定することと
を行うように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロコントローラは、
前記第一のタイプの圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていることを決定することに応答して、第一の動作を実行することと、
前記第二のタイプの圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていることを決定することに応答して、第二の動作を実行することと、
圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていないことを決定することに応答して、第三の動作を実行することと
を行うように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記マイクロコントローラは、前記第二のタイプの圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていることを決定することに応答して、前記パワードライバが前記圧電アクチュエータにパルスを送るレートを制限するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
圧電アクチュエータがパワードライバに接続されているかどうかを決定し、接続されている場合に、前記パワードライバに接続されている前記圧電アクチュエータのタイプを決定するためのシステムであって、前記システムは、
前記パワードライバによって発生させられた駆動電圧に応答した、前記圧電アクチュエータの測定された特性に基づいて、前記圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されているかどうかを決定し、接続されている場合に、前記パワードライバに接続されている前記圧電アクチュエータの前記タイプを決定するように構成されている検出回路
を備え、
前記駆動電圧は、第一のエッジおよび第二のエッジを有するパルスを含み、前記第一のエッジの傾斜は、前記第二のエッジの傾斜よりも大きく、前記測定された特性は、前記パルスの前記第一のエッジおよび前記第二のエッジのうちの前記第一のエッジのみに応答して決定され、
前記第一のエッジの前記傾斜は、負の傾斜を含む、システム。
【請求項１０】
圧電アクチュエータがパワードライバに接続されているかどうかを決定し、接続されている場合に、前記パワードライバに接続されている圧電アクチュエータのタイプを決定するための装置であって、前記装置は、
駆動電圧に応答して、前記パワードライバと前記圧電アクチュエータとの間を流れる電流に基づいて、電流に関連した電圧を発生させるように構成されている差動増幅器と、
前記電流に関連した電圧の絶対値がＮ個の異なる閾値レベルをそれぞれ超えるかどうかに基づいてデジタルワードを発生させるように構成されている回路と、
マイクロコントローラと
を備え、前記マイクロコントローラは、
前記デジタルワードに基づいて、圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていないことを決定すること、または
前記デジタルワードに基づいて、前記パワードライバに接続されている圧電アクチュエータのタイプを決定すること
を行うように構成されている、装置。
【請求項１１】
前記デジタルワードは、Ｎビットからなり、前記Ｎビットデジタルワードの単一の値は、前記パワードライバに接続されている圧電アクチュエータが存在しないことを示し、前記ＮビットワードのＮ個の値は、それぞれ、前記パワードライバに接続されているＮ個の異なるタイプの圧電アクチュエータを示す、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記デジタルワードを発生させるように構成されている前記回路は、Ｎ個の回路を備え、前記Ｎ個の回路は、
パルスを含む前記駆動電圧に応答して、前記電流に関連した電圧と異なる正の閾値の第一の組との比較に基づいて、論理電圧を生成することであって、前記パルスは、前記パルスの下降エッジの傾斜よりも大きい傾斜を有する上昇エッジを有する、こと、または、
パルスを含む前記駆動電圧に応答して、前記電流に関連した電圧と異なる負の閾値の第二の組との比較に基づいて、論理電圧を生成することであって、前記パルスは、前記パルスの下降エッジの傾斜よりも大きい傾斜を有する下降エッジを有する、こと
を行うように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
圧電アクチュエータがパワードライバに接続されているかどうかを決定し、接続されている場合に、前記パワードライバに接続されている圧電アクチュエータのタイプを決定するための装置であって、前記装置は、
駆動電圧に応答して、前記パワードライバと前記圧電アクチュエータとの間を流れる電流に基づいて、電流に関連した電圧を発生させるように構成されている差動増幅器と、
前記電流に関連した電圧の絶対値に関連する第一の電圧を発生させるように構成されている回路と、
前記第一の電圧のピークに関連する第二の電圧を発生させるように構成されているサンプルアンドホールド回路と、
マイクロコントローラと
を備え、前記マイクロコントローラは、
前記第二の電圧に基づいて、圧電アクチュエータが前記パワードライバに接続されていないことを決定すること、または
前記第二の電圧に基づいて、前記パワードライバに接続されている圧電アクチュエータのタイプを決定すること
を行うように構成されている、装置。
【請求項１４】
前記第一の電圧を発生させるように構成されている前記回路は、整流器を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第二の電圧に基づいてデジタルワードを発生させるように構成されているアナログデジタル変換器をさらに備え、前記マイクロコントローラは、前記デジタルワードに基づいて、前記決定を行うように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してピコモータを含む圧電アクチュエータのような容量性負荷に関し、より詳細には、本開示は、パワードライバに接続された容量性負荷の存在とタイプを検出するための、システムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータは、一般には、非常に高い解像度および物体の制御可能な運動を要求する運動制御システムに採用される。例えば、これらのデバイスはしばしば、光学測定システムに採用され、ステージ、マウントおよび他の構成部品の非常に精確で制御可能な回転運動を行う。ニューポートコーポレーションの一部である、Ｎｅｗ  ＦｏｃｕｓＴＭは、種々の光学的応用において使用される、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭとして参照される圧電アクチュエータを製造し市販する。以下、圧電アクチュエータは、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭと称する。使用においては、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭは、０．６ミリラジアン（ｍｒａｄ）より小さいか同等の回転運動を達成する。ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭの他の利益は、それらが電源を切られ、そして続いて再び電源を入れられた場合、それらが最後の位置を保持できることである。
【０００３】
一般に、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭおよび同様な圧電アクチュエータは比較的高い電圧源によって駆動される。例えば、いくつかの圧電アクチュエータは、１２０Ｖ付近のピーク値を有する駆動電圧により駆動される。この駆動電圧は圧電材料を作動し、該材料を直線方向に拡大する。ロータまたはホイールは、圧電材料に摩擦的に結合されている。例えば、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭは、ロータまたはホイールを特定の方向に回転するために、動的および静的摩擦の原理を用いる。駆動電圧の波形は、通常、定義されたパルスの形状をとるが、一般にロータまたはホイールを、望ましい時計回りの方向に、または、反時計まわりの方法に回転するように構成されている。
【０００４】
例えば、駆動電圧波形が比較的緩やかな立上がりエッジを有し、比較的速い立下りエッジを有する場合、立上りエッジの間、かなりの摩擦に起因してロータまたはホイールは回転し、かつ、立下りエッジの間、滑りに起因して実質的には回転しない。逆に、駆動電圧の波形が比較的速い立上がりエッジと比較的遅い立下りエッジを有する場合、ロータまたはホイールは、立上りエッジの間滑りに起因して、実質的に回転しなく、かつ、立下りエッジの間、回転する。
【０００５】
そのような運動制御システムにおいては、しばしば、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが駆動電圧源またはパワードライブに接続されているかを判断することが望ましいであろう。多くの理由から、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが、間違った配線、または、コネクタの切り離しのような、パワードライバから切断された状態になり得る。これらのタイプの圧電アクチュエータ駆動に関連する比較的高い電圧のため、誤った配線および切り離されたコネクタは本来のユーザに対する危険を有している。従って、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭがパワードライバに接続されていない場合、そのような運動制御システムがユーザに警報を発し、および／または、いくつかの他の安全動作を実行することが望ましいであろう。
【０００６】
さらに、そのような運動制御システムにおいては、パワードライバに接続されているＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭのタイプを判断することが望ましい。あるタイプのＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭは、ある制限を有し、特定の方法で動作させられるべきである。例えば、第一のタイプつまりスタンダードＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭは、第二のタイプつまりタイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭに対する最大パルスレートよりもより高いパルスレートで駆動され得る。もしも、該第二のタイプつまりタイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭに印加されたパルスレートが、その最大パルスレートをかなり超えている場合、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭに対する不可逆的なダメージが生じ得る。
【０００７】
従って、パワードライバに結合され得る圧電アクチュエータおよびＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭのような、容量性負荷の存在とタイプを検出するニーズがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の態様は、容量性負荷がパワードライバに接続されているかを判断し、もしも接続されていれば、該容量性負荷のタイプを判断するシステムに関する。容量性負荷の例は、圧電アクチュエータおよびＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを含む。異なるタイプのＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭの例は、スタンダードＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭおよびタイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを含む。しかしながら、他のタイプの容量性負荷が、本明細書に記載された技術によって検出され得ることを理解すべきである。
【０００９】
要約すれば、本システムは、該パワードライバによって発生された駆動電圧に応答して、容量性負荷の特性を測定するように構成された検出装置または回路を含む。容量性負荷の特性を測定することによって、検出装置または回路は、容量性負荷がパワードライバに接続されているかを判断することができ、もし、接続されていれば、容量性負荷のタイプを判断する。
【００１０】
より詳細な実施例において、検出装置は、該パワードライバによって発生された駆動電圧に応答して、パワードライバと容量性負荷との間を流れる電流を、もしあれば、測定するように構成されている。測定された電流に基づいて、検出装置は、容量性負荷がパワードライバに接続されているかを判断することができ、もし、接続されていれば、容量性負荷のタイプを判断する。
【００１１】
一つの実施形態において、検出回路は差動増幅器、第一のウィンドウコンパレータ、第二のウィンドウコンパレータ、第一のレジスタ、第二のレジスタ、およびマイクロコントローラを含む。この実施形態においては、検出回路は、容量性負荷のキャパシタンスを測定することによって、パワードライバに接続された２つのタイプの容量性負荷を判断することができる。例えば、第一のタイプの容量性負荷のキャパシタンスは、第二のタイプの容量性負荷のキャパシタンスよりも大きい。
【００１２】
パワードライバによって発生された駆動電圧に応答して、差動増幅器は、該パワードライバと容量性負荷との間を流れる電流に基づいて、電流に関連した電圧を発生する。差動増幅器は、パワードライバと容量性負荷との間に直列に結合された抵抗器を横切る電圧降下を感知することによって、電流に関連した電圧を発生する。駆動電圧は、立上りエッジおよび立下がりエッジを有するパルスとして、構成され得、エッジのうちの一つは、緩やかな傾斜を有し、他のエッジは、急峻な傾斜を有する。この駆動電圧に基づいて、電流に関連する電圧はスパイクを示し、駆動電圧の急峻なエッジと実質的に同時発生である。スパイクのピークまたは強度は、容量性負荷のキャパシタンスに依存し、もしあれば、どのタイプの容量性負荷が存在するかを判断するために使用される。
【００１３】
第一のウィンドウコンパレータは、電流に関連した電圧のピークを第一の上限閾値および下限閾値と比較する。第一の上限閾値は、急峻な傾斜が駆動電圧の立上りエッジに関連する場合に相当し、第一の下限閾値は、急峻な傾斜が駆動電圧の立下がりエッジに関連する場合に相当する。電流に関連した電圧のピークが、正方向に第一の上限閾値を超える場合、または、負方向に第一の下限を超える場合、第一のウィンドウコンパレータは、第一のレジスタに高論理レベル信号を出力させる信号を発生させ、そうでない場合、第一のレジスタは低論理レベル信号を出力する。
【００１４】
同様に、第二のウィンドウコンパレータは、電流に関連した電圧のピークを第二の上限閾値および下限閾値と比較する。第二の上限閾値および下限閾値は第一の上限閾値および下限閾値よりも小さい強度または、絶対値を有する。同様に、第二の上限閾値は、急峻な傾斜が駆動電圧の立上りエッジに関連する場合に相当し、第二の下限閾値は、急峻な傾斜が駆動電圧の立下がりエッジに関連する場合に相当する。電流に関連した電圧のピークが正方向に第二の上限閾値を超える場合、または、負方向に第二の負の閾値を超える場合、第二のウィンドウコンパレータは、第二のレジスタに高論理レベル信号を出力させる信号を発生させ、そうでない場合、第二のレジスタは低論理レベル信号を出力する。
【００１５】
マイクロコントローラは、第一および第二のレジスタの出力を読み、容量性負荷がパワードライバに接続されているかを判断し、もしも接続されていれば、該容量性負荷のタイプを判断する。例えば、もしも両方のレジスタが低論理レベルを出力する場合、マイクロコントローラは、電流が閾値のいずれも超えることができなかったので、これを、容量性負荷はパワードライバには接続されていないと解釈する。もしも、第一のレジスタが低論理レベルを出力し、第二のレジスタが高論理レベルを出力する場合、該マイクロコントローラは、電流が第二の閾値のうちの一つを超えているが、第一の閾値のうちの一つは超えていないので、これを、パワードライバに接続された第二のタイプの容量性負荷（例えば、低キャパシタンスを有する容量性負荷）と解釈する。もしも両方のレジスタが高論理レベルを出力する場合、マイクロコントローラは、これを、電流が第一の閾値および第二の閾値のうちの１組を超えるので、パワードライバに接続された第一のタイプの容量性負荷（例えば、より高いキャパシタンスを有する容量性負荷）と解釈する。マイクロコントローラは、測定の結果に基づいて任意の数の動作を実施し得る。
【００１６】
本明細書に開示された別の実施形態は、２つのタイプの容量性負荷の検出に限定されていないことを除いて、上述の実施形態を同様であるが、Ｎタイプの容量性負荷を検出するように構成されている。よって、この実施形態は、電流に関連した電圧を発生する差動増幅器、電流に関連した電圧のピークをＮ組の上限閾値および下限閾値と比較するＮ個のウィンドウコンパレータ、Ｎ個のレジスタ、およびマイクロプロセッサを含む。レジスタの組み合わせられた出力において発生されたワードに基づいて、マイクロコントローラは、容量性負荷がパワードライバに接続されているかを判断し、もし、接続されていれば、Ｎタイプから容量性負荷のタイプを判断する。
【００１７】
本明細書に開示されたなおも別の実施形態では、検出装置は、差動増幅器によって発生された電流に関連した電圧を整流するか絶対値をとるデバイスを含む。ピークホールド増幅器が提供され、マイクロコントローラによってリセット信号が発行されるまで、整流された電流に関連した電圧のピークを保持する。アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）が提供され、該ピークホールド増幅器によって保持されたピーク値を示すデジタルワードを発生する。マイクロプロセッサは、ＡＤＣからのデジタルワードを読み取り、容量性負荷がパワードライバに接続されているかを判断し、もし、接続されていれば、該デジタルワードに基づいて、容量性負荷のタイプを判断する。マイクロプロセッサは、表を採用し得、デジタルワードを容量性負荷のタイプにマッピングするかまたは容量性負荷がないことを示すエントリーにマッピングする。
【００１８】
本開示のその他の態様、利点および新規な特徴は、添付の図面と合わせて考えることにより、以下の発明の詳細な記述から明らかになるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
パワードライバに接続された負荷のタイプを判断するためのまたは、該負荷が該パワードライバに接続されているかどうかを判断するためのシステムであって、該システムは、
該負荷の測定された特性に基づいて、該パワードライバによって発生された駆動電圧に応答して、該パワードライバに接続された該負荷のタイプを判断するように、または、該負荷が該パワードライバに接続されているかどうかを判断するように構成された検出回路
を含む、システム。
（項目２）
前記測定された特性は、前記負荷のキャパシタンスを含む、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記検出回路は、前記パワードライバと前記負荷との間を流れる電流を感知することによって、該負荷のキャパシタンスを測定するように構成されている、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記検出回路は、前記パワードライバと前記負荷との間を流れる感知された電流の正のまたは負のピークに基づいて、該パワードライバに接続された該負荷のタイプを判断し、または、該負荷が該パワードライバに接続されているかどうかを判断するように構成されている、項目３に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、開示の態様に従った、パワードライバに接続され得る容量性負荷の存在およびタイプを検出するための、例示的システムのブロックダイアグラムを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、開示の別の態様に従った、図１のシステムの例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、開示の別の態様に従った、図１のシステムの例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。
【図３】図３は、開示の別の態様に従った、パワードライバに接続され得る容量性負荷の存在およびタイプを検出するための、他の例示的システムのブロックダイアグラムを示す。
【図４Ａ】図４Ａは、開示の別の態様に従った、図３のシステムの例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、開示の別の態様に従った、図３のシステムの例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、開示の別の態様に従った、パワードライバに接続され得る容量性負荷の存在およびタイプを検出するための、他の例示的システムのブロックダイアグラムを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、開示の別の態様に従った、図５Ａのシステムの例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。
【図６】図６は、開示の別の態様に従った、パワードライバに接続され得る容量性負荷の存在およびタイプを検出するための、なおも別の例示的システムのブロックダイアグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、開示の態様に従った、パワードライバ１５０に接続され得る容量性負荷１５２の存在およびタイプを検出するための、例示的システム１００のブロックダイアグラムを示す。容量性負荷１５２は、異なるタイプの圧電性アクチュエータおよび異なるタイプのＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを含む任意のタイプの容量性負荷１５２を含み得る。要約すれば、本システム１００は、該パワードライバ１５０によって発生された駆動電圧ＶＤに応答して、抵抗器Ｒｓを経由して、パワードライバ１５０と容量性負荷１５２との間を流れる電流Ｉを感知するように構成された検出回路１１０を含み、測定された電流Ｉに基づいて、容量性負荷１５２のタイプまたは、容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されているかを判断する。
【００２１】
この実施例においては、２つの可能なタイプの容量性負荷がある。例えば、２つのタイプの容量性負荷は、スタンダードＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭおよびタイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを含み得る。より一般的には、２つのタイプの容量性負荷は、高い容量性負荷および低い容量性負荷を含み得る。しかしながら、本明細書に記述された別の例示的実施形態を参照して議論するように、検出回路は２つより多くの容量性負荷を検出できる事が、理解されるべきである。
【００２２】
特に、検出回路１１０は、差動増幅器１１２、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１、第一の上限および下限閾値発生器１１６−１、第二のウィンドウコンパレータ１１４−２、および、第二の上限および下限閾値発生器１１６−２を含む。加えて、該検出回路１１０は、第一のレジスタ１１８−１、第二のレジスタ１１８−２、およびマイクロコントローラ１２０を含む。
【００２３】
容量性負荷１５２のタイプまたは存在の検出は、次のように動作する。パワードライバ１５０は駆動電圧ＶＤを発生するように動作させられる。例えば、該駆動電圧ＶＤは、定義されたパルスまたは波形の形であり得る。駆動電圧ＶＤに応答して、電流Ｉが生成され、この電流はパワードライバ１５０と容量性負荷１５２との間を流れる。例えば、もし、誤った配線または他の原因に起因して、容量性負荷１５２が存在しないか、または、パワードライバ１５０から切断されている場合、電流が生成されないか、またはほとんど生成されない。
【００２４】
一方、もしも、容量性負荷１５２が存在している場合、発生された電流Ｉが、容量性負荷１５２のキャパシタンスに関連する大きさまたはピークを有し得る。例えば、第一のタイプの容量性負荷（例えば、スタンダードＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭ）のキャパシタンスが第二のタイプの容量性負荷（例えば、タイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭ）よりも大きいと仮定すると、生成された電流Ｉの大きさまたはピークは、第一のタイプの容量性負荷に対して、第二のタイプの容量性負荷に対してよりも大きいであろう。
【００２５】
加えて、駆動電圧ＶＤは容量性負荷１５２をある方法で動作するように構成され得、これにより、正のピーク電流Ｉ（例えば、パワードライバー１５０から容量性負荷１５２に流れる電流）をもたらし得るか、または、駆動電圧ＶＤは、容量性負荷１５２を別の方法で動作させるように構成され得る。これにより、負のピーク電流（例えば、容量性負荷１５２からパワードライバ１５０に流れる電流）をもたらし得る。これは、容量性負荷１５２が、一つの方向に（例えば、前進または時計回りの方向）動くように動作させられる、圧電アクチュエータまたは、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを含む場合であり得、このことは、負のピーク電流Ｉをもたらすか、または、反対方向に動くように動作させられ（例えば、逆のまたは反時計まわりの方向）、これは、正のピーク電流Ｉをもたらす。
【００２６】
差動増幅器１１２は、電流感知抵抗器ＲＳを横切る電圧降下を感知することによる、電流Ｉに比例するか関連する電圧ＶＩを発生する。第一のウィンドウコンパレータ１１４−１は、電流に関連する電圧ＶＩを下限閾値および上限閾値ＶＴＨ１−ＦおよびＶＴＨ１−Ｒと比較する。下限閾値ＶＴＨ１−Ｆは、容量性負荷１５２が、負のピーク電流Ｉを生成する特定の方法（例えば、前進または時計まわり方向に動かされる）で動作させられる場合に印加し、上限閾値ＶＴＨ１−Ｒは、容量性負荷１５２が、正のピーク電流Ｉを生成する他の方法で動作させられる場合（例えば、反対方向または反時計まわりの方向に動かされる）に印加する。
【００２７】
例えば、もしも、電流に関連する電圧ＶＩのピークが負の方向での下限閾値ＶＴＨ１−Ｆを超える場合、または、正の方向での上限閾値ＶＴＨ１−Ｒを超える場合、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１は、レジスタ１１８−１に出力信号ＶＲ１を高論理レベルで生成させる電圧ＶＰ１を発生する。そうでなければ、電流に関連する電圧ＶＩのピークが、負の方向での下限閾値ＶＴＨ１−Ｆを超えない場合、または、正の方向での上限閾値ＶＴＨ１−Ｒを超えない場合、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１は、レジスタ１１８−１に高論理レベルでＶＲ１を出力させない電圧ＶＰ１を発生し、従って、レジスタ１１８−１の出力信号ＶＲ１は、低論理レベルに留まる。
【００２８】
同様に、第二のウィンドウコンパレータ１１４−２は、電流に関連する電圧ＶＩを下限閾値ＶＴＨ２−Ｆおよび上限閾値ＶＴＨ２−Ｒと比較する。下限閾値ＶＴＨ２−Ｆは、容量性負荷１５２が、負のピーク電流Ｉを生成する特定の方法で動作させられる場合（例えば、前進または時計まわりの方向に動かされる）に、印加する。また、上限閾値ＶＴＨ２−Ｒは、容量性負荷１５２が、正のピーク電流Ｉを生成する別の方法で動作させられる場合（例えば、逆進または反時計まわりの方向に動かされる）に、印加する。第二のウィンドウコンパレータ１１４−２の下限閾値ＶＴＨ２−Ｆおよび上限閾値ＶＴＨ２−Ｒは、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１の下限閾値ＶＴＨ１−Ｆおよび上限閾値ＶＴＨ１−Ｒよりも大きさで小さい。これは、閾値ＶＴＨ２−ＦおよびＶＴＨ２−Ｒが、タイプ１の容量性負荷よりも小さいキャパシタンスを有するタイプ２の容量性負荷の検出に使用されるためである。
【００２９】
同様に、電流に関連する電圧ＶＩのピークが負の方向での下限閾値ＶＴＨ２−Ｆを超える場合、または、正の方向での上限閾値ＶＴＨ２−Ｒを超える場合、第二のウィンドウコンパレータ１１４−２は第二のレジスタ１１８−２に出力信号ＶＲ２を高論理レベルで生成させる電圧ＶＰ２を発生する。そうでなければ、電流に関連する電圧ＶＩのピークが、負の方向での下限閾値ＶＴＨ２−Ｆを超えない場合、または、正の方向での上限閾値ＶＴＨ２−Ｒを超えない場合、第二のウィンドウコンパレータ１１４−２は、レジスタ１１８−２に高論理レベルでＶＲ２を出力させない電圧ＶＰ２を発生し、従って、レジスタ１１８−２の出力信号ＶＲ２は、低論理レベルに留まる。
【００３０】
レジスタ１１８−１およびレジスタ１１８−２のそれぞれの出力信号ＶＲ１およびＶＲ２は、容量性負荷がパワードライバ１５０に接続されているかを示し、もし、接続されていれば、容量性負荷１５２のタイプを示す。例えば、出力信号ＶＲ１およびＶＲ２がいづれも低論理レベルにある場合、これは、パワードライバ１５０に接続されている容量性負荷はないことを示す。これは、電流に関連する電圧ＶＩによって測定されるような、電流Ｉが、負の方向で閾値ＶＴＨ１−ＦおよびＶＴＨ２−Ｆの両方を超えないか、または、正の方向で閾値ＶＴＨ１−ＲおよびＶＴＨ２−Ｒの両方を超えないかのいずれかであるからである。言い換えれば、電流Ｉはタイプ１およびタイプ２の容量性負荷に対して期待されるものよりも低く、従って、これは、パワードライバ１５０に接続された容量性負荷がないことを意味する。
【００３１】
別の場合を考えて、もしも第一のレジスタ１１８−１の出力信号ＶＲ１が低論理レベルにあり、かつ、第二のレジスタ１１８−２の出力信号ＶＲ２が高論理レベルにある場合、これは、タイプ２の容量性負荷（すなわち、より小さなキャパシタンスを有する負荷）がパワードライバ１５０に接続されていることを示す。これは、電流に関連する電圧ＶＩによって測定されるような、電流Ｉが、負の方向での閾値ＶＴＨ２−Ｆ、または、正の方向での閾値ＶＴＨ２−Ｒを超えるか、負の方向での閾値ＶＴＨ１−Ｆ、または正の方向での閾値ＶＴＨ１−Ｒを超えないためである。言い換えれば、電流Ｉはタイプ２の容量性負荷に対して期待されるもの以上であるが、タイプ１の容量性負荷に対して期待されるものより低く、従って、これは、タイプ２の容量性負荷がパワードライバ１５０に接続されていることを意味する。
【００３２】
最後の場合を考えて、第一のレジスタ１１８−１および第二のレジスタ１１８−２のそれぞれの出力信号ＶＲ１およびＶＲ２がいずれも高論理レベルにある場合、これは、タイプ１の容量性負荷（例えば、より大きなキャパシタンスを有する負荷）がパワードライバ１５０に接続されていることを示す。これは、電流に関連する電圧ＶＩによって測定されるような、電流Ｉが、負の方向での閾値ＶＴＨ１−ＦおよびＶＴＨ２−Ｆの両方を超えるか、または、正の方向での閾値ＶＴＨ１−ＲおよびＶＴＨ２−Ｒの両方を超えるかのいずれかであるからである。言い換えれば、電流Ｉはタイプ１の容量性負荷に対して期待されるもの以上であり、従って、これは、タイプ１の容量性負荷がパワードライバ１５０に接続されていることを意味する。
【００３３】
マイクロコントローラ１２０は、レジスタ１１８−１およびレジスタ１１８−２の出力をいつでも読め、パワードライバ１５０に接続された容量性負荷１５２があるかを、そして、もし接続されていれば、その容量性負荷のタイプを画定する。レジスタ１１８−１およびレジスタ１１８−２の出力を読み取った後、マイクロコントローラ１２０はリセット信号を発生し、第一のレジスタ１１８−１および第二のレジスタ１１８−２をクリアするか、または、より詳細には、レジスタ１１８−１および１１８−２の出力ＶＲ１およびＶＲ２を低論理レベルにする。
【００３４】
上述の測定の結果に基づいて、マイクロコントローラ１２０は、いかなる定義された動作も実行し得る。例えば、測定が容量性負荷がないことを示す場合、マイクロコントローラ１２０は、ユーザに、ユーザインターフェイスデバイス（例えば、表示装置、スピーカ他）を使用して、容量性負荷がないことを通知する。代替えとして、またはそれに加えて、マイクロコントローラ１２０は、ある動作、例えば、パワードライバ１５０による駆動電圧ＶＤの発生、を抑止する。同様に、タイプ２の容量性負荷がパワードライバ１５０に接続されていることを示す測定に応答して、マイクロコントローラ１２０は、ある動作を抑止、および／または、許容する。例えば、タイプ２容量性負荷が、ある最大のパルスレートでのみ駆動され得る（例えば、スタンダードＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭに対して特定のパルスレートより下のレート）タイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭである場合、マイクロコントローラ１２０は、パルスレートをタイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭに対する最大パルスレートに制限し得る。マイクロコントローラ１２０は、測定結果に基づいて、いかなる動作も実施し得ることを理解すべきである。マイクロコントローラ１２０は、各測定の後にリセット信号を発生することによって、レジスタ１１８−１および１１８−１をリセットし得る。リセット信号は、レジスタ１１８−１および１１８−２の出力信号ＶＲ１およびＶＲ２を低論理レベルにする。
【００３５】
図１において述べたように、検出回路１１０は、パワードライバ１５０および容量性負荷１５２から分離し得る。これは、パワードライバ１５０および容量性負荷１５２を含む既存のシステムへの検出回路１１０の実装を容易にする。しばしば、そのようなシステムにおいて、電流制限の目的または他の目的のために、抵抗器がパワードライバ１５０と容量性負荷１５２との間に直列に結合されている。従って、そのような場合、検出回路１１０の差動増幅器１１２は、電流の測定を有効にし容量性負荷の存在および／またはタイプの検出を行うために、そのような抵抗器を横切って、容易に接続され得る。
【００３６】
図２Ａは、開示の別の態様に従った、システム１００の例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。このタイミングダイアグラムは、容量性負荷１５２が、負のピーク電流Ｉを生成する方法（例えば、前進または時計まわりの方向に動かされる）で動作させられる場合に、上で議論した動作を要約するために使用される。さらに、タイミングダイアグラムは３つのケースに向けられる。ケースＩ  タイプ１の容量性負荷がパワードライバに接続されている場合；ケースＩＩ  タイプ２の容量性負荷がパワードライバに接続されている場合；ケースＩＩＩ  容量性負荷がパワードライバに接続されていない場合。
【００３７】
各ケースに対するｘ軸または水平軸は時間を表し、ｙ軸または垂直軸は、検出回路１１０の動作に関連する異なる電圧または信号を表す。これらの電圧または信号は、昇順から降順の順に、以下のものを含む。
パワードライバ１５０によって発生された駆動電圧ＶＤ、差動増幅器１１２によって発生された電流に関連した電圧ＶＩ、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１によって発生された電圧ＶＰ１、第二のウィンドウコンパレータ１１４−２によって発生された電圧ＶＰ２、第一のレジスタ１１８−１によって発生された信号ＶＲ１、第二のレジスタ１１８−２によって発生された信号ＶＲ２、およびマイクロコントローラ１２０によって発生されたリセット信号。
【００３８】
タイプ１の容量性負荷がパワードライバ１５０に接続されているケースＩを考えると、示された駆動電圧ＶＤは、スティックアンドスリップつまり、静止摩擦または動摩擦の原理を用いて、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを第一の方向（前進または時計まわりの方向に）に駆動するように構成され得る。駆動電圧ＶＤの立上りエッジは、ゆっくりとした方法で圧電材料を拡張するために、緩やかな上昇傾斜を有する。このことは、圧電材料がそれに接触しているホイールを、より大きな静止摩擦に起因して一方向に回転することを可能にする。駆動電圧ＶＤの立下がりエッジは、圧電材料を速い方法で圧電材料に接触して、より小さい動的摩擦に起因してホイールに沿った圧電材料の滑りを生じるために急速な下降傾斜を有する。従って、この波形ＶＤを使用して、ホイールは一方向に回転し、反対方向には回転しない。
【００３９】
この駆動電圧ＶＤに応答して生成された電流Ｉは、電流に関連する電圧ＶＩによって示されるように、駆動電圧ＶＤの立上りエッジと一致する小さな正の上昇／下降を実質的に有し、かつ、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと実質的に一致する大きな負のスパイクを有する。ケースＩの例では、負のピークＶＰＫは、第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２の両方の下限閾値ＶＴＨ１−ＦおよびＶＴＨ２−Ｆをそれぞれ超える。これは、第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２の両方に、電流に関連した電圧ＶＩの負のピークＶＰＫと実質的に一致する正のパルスの形式で電圧ＶＰ１およびＶＰ２を発生させる。
【００４０】
第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２によって発生されたパルスは、第一および第二のレジスタ１１８−１および１１８−２に、電圧ＶＲ１およびＶＲ２を高論理レベルで発生させる。前に議論したように、レジスタ１１８−１および１１８−２の高論理レベルでの出力は、タイプ１の容量性負荷（例えば、スタンダードＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭ）がパワードライバ１５０に接続されていることを示す。マイクロコントローラ１２０は、レジスタ１１８−１および１１８−２の出力を読み取り、そして、リセット（例えば、反転パルス）を両方のレジスタに発行し、それらの出力を低論理レベルにする。マイクロコントローラ１２０は、その後、パワードライバ１５０に接続されているタイプ１の容量性負荷の検出に基づいて、一つ以上の機能を行なう。
【００４１】
タイプ２の容量性負荷がパワードライバ１５０に接続されているケースＩＩを考えると、同じまたは同様な駆動電圧ＶＤがパワードライバ１５０によって発生される。駆動電圧ＶＤに応答して、発生された電流に関連する電圧ＶＩは、駆動電圧ＶＤの立上りエッジと実質的に同時の正の上昇／下降を有し、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと実質的に同時の負のピークＶＰＫを有する。この場合、負のピークＶＰＫは、負の方向の閾値ＶＴＨ１−Ｆを超えないが、負の方向の閾値ＶＴＨ２−Ｆを超える。結果として、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１はパルスを伴った信号ＶＰ１を発生しないが、第二のウィンドウコンパレータ１１４−２は、電流に関連する電圧ＶＩの負のピークＶＰＫと実質的に同時におきるパルスを伴う信号ＶＰ２を発生する。
【００４２】
信号ＶＰ１にパルスが存在しないので、第一のレジスタ１１８−１は、低論理レベルで信号ＶＲ１を発生し続ける。しかしながら、信号ＶＰ２のパルスに起因して、第二のレジスタ１１８−２は、高論理レベルで信号ＶＲ２を発生する。前に議論したように、レジスタ１１８−１と１１８−２の出力がそれぞれ低および高論理レベルであることは、タイプ２の容量性負荷（例えば、タイニーＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭ）がパワードライバ１５０に接続されていることを示す。マイクロコントローラ１２０は、そして、レジスタ１１８−１および１１８−２の出力を読み取り、そして、リセット（例えば、反転パルス）を両方のレジスタに発行し、それらの出力が両方ともに低論理レベルであることを確実にする。マイクロコントローラ１２０は、その後、パワードライバ１５０に接続されているタイプ２の容量性負荷の検出に基づいて、一つ以上の機能を行い得る。
【００４３】
最後に、パワードライバ１５０に接続されている容量性負荷がないケースＩＩＩを考えると、同じまたは同様な駆動電圧ＶＤがパワードライバ１５０によって発生される。負荷がないので、駆動電圧ＶＤに応答して電流Ｉは発生されない。結果として、電流に関連した電圧ＶＩは、実質的にゼロ（０）ボルトに留まり、よって、両方の閾値ＶＴＨ１−ＦおよびＶＴＨ２−Ｆを超えない。その結果、第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２は、パルスを伴う信号ＶＰ１およびＶＰ２を発生しない。信号ＶＰ１およびＶＰ２にパルスがないため、第一および第二のレジスタ１１８−１および１１８−２は、低論理レベルで信号ＶＲ１およびＶＲ２を発生し続ける。前に議論したように、レジスタ１１８−１と１１８−２の出力が低論理レベルであることは、パワードライバ１５０に接続された容量性負荷がないことを示す。マイクロコントローラ１２０は、そして、レジスタ１１８−１および１１８−２の出力を読み取り、そして、リセット（例えば、反転パルス）を両方のレジスタに発行し、それらの出力が両方ともに低論理レベルであることを確実にする。マイクロコントローラ１２０は、その後、どの容量性負荷もパワードライバ１５０に接続されていないことの検出に基づいて、一つ以上の機能を行い得る。
【００４４】
図２Ｂは、開示の別の態様に従った、システム１００の例示的動作に関連した別のタイミングダイアグラムを示す。このタイミングダイアグラムは、容量性負荷１５２（例えば、圧電アクチュエータまたはＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭ）が逆方向に駆動されている（例えば、逆のまたは反時計回りの方向）ことを除いて、図２Ａのタイミングダイアグラムと同様である。特に、駆動電圧ＶＤの波形は比較的速く上昇する立上りエッジと、比較的遅く下降する立下がりエッジを有する。従って、容量性負荷１５２としてのＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭの場合、スリップまたは、低い動的摩擦に起因して、立上りエッジの間にはＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭは回転しないが、高い静止摩擦に起因して、立下がりエッジの間には回転する。それにも拘わらず、検出回路１１０の動作は、同様な方法で働く。
【００４５】
タイプ１の容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されているケースＩを考えると、電流に関連する電圧ＶＩによって測定されるような、電流Ｉが、駆動電圧ＶＤの立上りエッジと実質的に一致する正のピークＶＰＫを有し、かつ、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと実質的に一致する小さな負の上昇／下降を有する。電流に関連する電圧ＶＩの正のピークＶＰＫは、両方の閾値ＶＴＨ１−ＲおよびＶＴＨ２−Ｒより上であるので、第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２は、電流に関連する電圧ＶＩのピークＶＰＫと実質的に一致するパルスを有する信号ＶＰ１およびＶＰ２を発生する。第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２によって発生されるパルスに応答して、第一および第二のレジスタ１１８−１および１１８−２が、それぞれ高論理レベルの信号ＶＲ１およびＶＲ２を発生する。前に議論したように、レジスタの出力信号ＶＲ１およびＶＲ２が高論理レベルであることは、タイプ１の容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されていることを示す。マイクロコントローラ１２０は、レジスタの出力を読み取り、タイプ１の容量性負荷が検出されることに基づいて、任意の数の動作も行う。マイクロコントローラ１２０は、また、リセット信号（例えば、反転パルス）を発行して、レジスタ１１８−１および１１８−２をリセットし、それらが低論理レベルを出力することを確実にする。
【００４６】
タイプ２の容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されているケースＩＩを考えると、電流に関連する電圧ＶＩによって測定されるような、電流Ｉが、駆動電圧ＶＤの立上りエッジと実質的に一致する正のピークＶＰＫを有し、かつ、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと実質的に一致する小さな負の下降／上昇を有する。この場合、電流に関連する電圧ＶＩの正のピークＶＰＫは、閾値ＶＴＨ２−Ｒより上であるが、閾値ＶＴＨ１−Ｒより下である。よって、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１は、パルスを有する信号ＶＰ１は発生しないが、第二のウィンドウコンパレータは、電流に関連する電圧ＶＩのピークＶＰＫと実質的に一致するパルスを有する信号ＶＰ２を発生する。第二のウィンドウコンパレータ１１４−２によって発生されたパルスに応答して、第二のレジスタ１１８−２が信号ＶＲ２を高論理レベルで発生する。しかしながら、第一のウィンドウコンパレータ１１４−１からのパルスがないので、第一のレジスタ１１８−１の出力信号ＶＲ１は、低論理レベルに留まる。前に議論したように、レジスタの出力信号ＶＲ１およびＶＲ２がそれぞれ低論理レベルおよび高論理レベルであることは、タイプ２の容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されていることを示す。マイクロコントローラ１２０は、レジスタの出力を読み取り、タイプ２の容量性負荷が検出されていることに基づいて、任意の数の動作を行なう。マイクロコントローラ１２０は、また、リセット信号（例えば、反転パルス）を発行して、レジスタ１１８−１および１１８−２をリセットし、それらが低論理レベルを出力することを確実にする。
【００４７】
容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されていないケースＩＩＩを考えると、電流に関連する電圧ＶＩによって測定されるような、電流Ｉが、実質的にゼロ（０）であり、よって、どちらの閾値ＶＴＨ１−ＲおよびＶＴＨ２−Ｒも超えない。従って、第一および第二のウィンドウコンパレータ１１４−１および１１４−２はパルスのない信号ＶＰ１およびＶＰ２を発生する。結果として、第一および第二のレジスタ１１８−１および１１８−２の信号ＶＲ１およびＶＲ２は、低論理レベルに留まる。前に議論したように、レジスタの出力信号ＶＲ１およびＶＲ２が低論理レベルであることは、容量性負荷１５２がパワードライバ１５０に接続されていないことを示す。マイクロコントローラ１２０は、レジスタの出力を読み取り、容量性負荷が検出されないことに基づいて、任意の数の動作を行う。マイクロコントローラ１２０は、そして、リセット信号（例えば、反転パルス）を発行して、レジスタ１１８−１および１１８−２をリセットし、それらが低論理レベルを出力することを確実にする。
【００４８】
図３は、開示の別の態様に従った、パワードライバ３５０に接続され得る容量性負荷３５２の存在およびタイプを検出するための、他の例示的システム３００のブロックダイアグラムを示す。システム３００は、検出回路１１０のような２タイプの容量性負荷の検出に限定されている代わりに、該システムが、Ｎタイプの容量性負荷を検出できる検出回路３１０を含むことを除いて、システム１００と同様である。しかしながら、以下に議論するように、検出回路３１０の動作原理は、本質的に検出回路１１０の動作と同じである。
【００４９】
特に、検出回路３１０は、差動増幅器３１２、Ｎ個のウィンドウコンパレータ３１４−１、３１４−２から３１４−Ｎ、Ｎ個の閾値発生器３１６−１、３１６−２から３１６−Ｎ、Ｎ個のレジスタ３１８−１、３１８−２から３１８−Ｎ、およびマイクロコントローラ３２０を含む。差動増幅器３１２は、電流感知抵抗器ＲＳを横切る電圧降下を感知することにより、パワードライバ３５０によって発生される駆動電圧ＶＤに応答して生成される電流Ｉに比例するかに関連する、電流に関連した電圧ＶＩを発生する。ウィンドウコンパレータ３１４−１から３１４−Ｎは、電流に関連する電圧ＶＩが正の方向に上限閾値ＶＴＨ１−ＲからＶＴＨＮ−Ｒを超えることに応答して、または、負の方向に下限閾値ＶＴＨ１−ＦからＶＴＨＮ−Ｆを超えることに応答して、パルスを有する信号ＶＰ１からＶＰＮを発生する。
【００５０】
パルスを有するかまたはパルスの欠如している信号ＶＰ１およびＶＰＮに応答して、レジスタ３１８−１から３１８−Ｎは、信号ＶＲ１からＶＲＮを高論理レベルまたは低論理レベルでそれぞれ発生する。レジスタ３１８−１から３１８−Ｎによって発生された、組み合わせられたデジタルワードは、パワードライバ３５０に接続された容量性負荷３５２のタイプを示すか、または、容量性負荷３５２がパワードライバ３５０に接続されているかを示す。
【００５１】
いくつかの実施例を考えると、もしも、信号ＶＲ１からＶＲＮがすべて高論理レベルであるならば、タイプ１の容量性負荷３５２がパワードライバ３５０に接続されている。もしも、信号ＶＲ１が低論理レベルであり、残りの信号ＶＲ２からＶＲＮが高論理レベルならば、タイプ２の容量性負荷３５２がパワードライバ３５０に接続されている。もしも、信号ＶＲ１からＶＲＮ−１がすべて低論理レベルであり、信号ＶＲＮが高論理レベルであるならば、タイプＮの容量性負荷３５２がパワードライバ３５０に接続されている。もしも、信号ＶＲ１からＶＲＮがすべて低論理レベルであるならば、容量性負荷はパワードライバ３５０には接続されていない。マイクロコントローラ３２０は、レジスタ３１８−１から３１８−Ｎの出力を読み取り、どのタイプの容量性負荷３５２がパワードライバ３５０に接続されているか、または、パワードライバ３５０に接続されている容量性負荷の不在に基づいて、任意の数の動作を行う。
【００５２】
図４Ａから４Ｂは、開示の別の態様に従った、システム３００の例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。このタイミングダイアグラムは、例示のタイミングダイアグラムが３のケースよりもむしろ、Ｎ＋１のケースであることを除いて、図２Ａから２Ｂのタイミングダイアグラムとそれぞれ同様である。図２Ａから２Ｂと同様に、図４Ａのタイミングダイアグラムは、第一の方法（例えば、前進または、時計回りの方向に動く）で動作させられる容量性負荷３５２を取扱い、そして、図４Ｂのタイミングダイアグラムは、第二の方法（例えば、逆方向または、反時計回りの方向）で動作させられる容量性負荷３５２を取扱う。
【００５３】
図４Ａから４Ｂのタイミングダイアグラムを要約すると、ケース１は、パワードライバ３５０に接続されたタイプ１の容量性負荷３５２（最高のキャパシタンスを有する負荷）を取り扱う。そのような場合、電流に関連する電圧ＶＩは、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと一致する負のピークを有し、負の方向でのすべての閾値ＶＴＨ１ーＦからＶＴＨＮーＦを超える。この結果は、パルスを有する信号ＶＰ１からＶＰＮを発生するすべてのウィンドウコンパレータ３１４−１から３１４−Ｎをもたらす。このパルスは、レジスタ３１８−１から３１８−Ｎに高論理レベルの信号ＶＲ１からＶＲＮをそれぞれ生成させる。マイクロプロセッサ３２０は、レジスタ３１８−１から３１８−Ｎの出力におけるこの高論理レベルを、パワードライバ３５０に接続されたタイプ１の容量性負荷３５２であると解釈する。ひとたびレジスタ３１８−１から３１８−Ｎの出力が読まれると、マイクロプロセッサ３２０は、リセット信号（例えば、反転パルス）を発行して、レジスタをリセットして、それらが低論理レベルの信号ＶＲ１からＶＲＮを出力することを確実にする。マイクロプロセッサ３２０は、その後、パワードライバ３５０に接続されているタイプ１の容量性負荷３５２の検出に基づいて、任意の数の動作を行なう。他の場合は、タイミングダイアグラムに示されているのと同様な方法で動作する。
【００５４】
図５Ａは、開示の別の態様に従った、パワードライバ５５０に接続された容量性負荷５５２の存在およびタイプを検出するための、なおも別の例示的システム５００のブロックダイアグラムを示す。要約すると、システム５００は、整流するかまたは電流に関連した閾値ＶＩの絶対値を発生し、検討するために二つの値を有することを排除する検出回路５１０を含む。検出回路５１０は、ピーク電流を示す出力を発生するピークホールドデバイスと、ピーク電流を示すデジタルワードを発生するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）とを含む。デジタルワードに基づき、マイクロプロセッサは、容量性負荷がパワードライバに接続されているかどうかを判断し、もし接続されていれば、容量性負荷のタイプを判断する。
【００５５】
特に、検出回路５１０は、差動増幅器５１２、絶対値増幅器５１４、ピークホールド増幅器５１６、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５１８、およびマイクロコントローラ５２０を含む。差動増幅器５１２は、電流感知抵抗器ＲＳを横切る電圧を感知することにより、パワードライバ５５０と容量性負荷５５２との間に流れる電流Ｉに基づいて、電流に関連した電圧ＶＩを発生する。絶対値増幅器５１４は、絶対値または整流された電流に関連する電圧ＶＡを発生するために、電流に関連する電圧ＶＩを整流する。
【００５６】
ピークホールド増幅器５１６は、整流された電流に関連した電圧ＶＡのピークを検出し、ピーク値において一定の振幅を有する信号ＶＨを発生する。ＡＤＣ５１８は、ピークホールド増幅器５１６からの信号ＶＨの振幅を示すデジタルワードＷＨを発生する。マイクロコントローラ５２０は、ＡＤＣ５１８からのデジタルワードＷＨを受け取り、デジタルワードＷＨに基づいて容量性負荷３５２の存在とタイプを検出する。ひとたびマイクロコントローラ５２０が測定を行ったら、マイクロコントローラ５２０はリセット信号をピークホールド増幅器５１６に送り、信号ＶＨを実質的にゼロ（０）ボルトにする。デジタルワードＷＨの大きさは、電流Ｉの関数である。マイクロコントローラ５２０は、表を用いて、デジタルワードＷＨを容量性負荷５５２のタイプまたは容量性負荷５５２が存在しないことを示すエントリーにマッピングする。
【００５７】
図５Ｂは、開示の別の態様に従った、システム５００の例示的動作に関連したタイミングダイアグラムを示す。この例では、容量性負荷５５２は、時計回り（ＣＷ）にまたは反時計回り（ＣＣＷ）に回転するように構成されたＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを含み得る。しかしながら、本明細書でしばしば述べたように、容量性負荷５５２は、他のタイプの圧電アクチュエータおよび他のタイプのデバイスを含む、任意のタイプの容量性負荷を含み得る。タイミングダイアグラムは、前に検討したタイミングダイアグラムと同様であり、２つの場合を図示する：（１）ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが時計回りに回転するように動作させられるＣＷの場合、そして、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが反時計回りに回転するように動作させられるＣＣＷの場合である。
【００５８】
ＣＷの場合を考えて、駆動電圧ＶＤがパワードライバ５５０によって発生させられる。駆動電圧ＶＤは、比較的緩やかに上昇する立上りエッジを有し、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを時計回りに方法に回転させ、比較的速く下降する立下がりエッジを有して、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが反時計回りの方法に回転することを防止する。駆動電圧ＶＤに応答して、電流Ｉは、差動増幅器５１２によって発生される電流に関連する電圧ＶＩによって示されるように、駆動電圧ＶＤの立上りエッジと実質的に同時の小さな正の上昇／下降を有し、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと実質的に同時の負のピークを有する。
【００５９】
絶対値増幅器５１４は、電流に関連する電圧ＶＩを整流し、整流された電圧ＶＡを発生して、負のピークを正のピークＶＰＫに反転する。ピークホールド増幅器５１６は、整流された電圧ＶＡの正のピークＶＰＫを検出し、ピーク値において、一定振幅の信号ＶＨを発生する。ＡＤＣ５１８は、信号ＶＨの振幅ＶＰＫに関連する値ＷＰＫを有するデジタルワードＷＨを発生する。マイクロコントローラ５２０は、ＷＰＫを読み取り、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭのタイプを判断する、または、より一般的には、パワードライバ５５０に接続された容量性負荷５５２のタイプを判断し、または、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが存在しているか、つまり、パワードライバ５５０に接続された容量性負荷があるかを判断する。マイクロコントローら５２０は、そして、リセット信号（例えば、反転パルス）を発生し、ピークホールド増幅器５１６が不活性の出力（例えば、ゼロ（０）ボルト）を発生するように、ピークホールド増幅器５１６をリセットする。判断に基づいて、マイクロコントローラ５２０は、任意の数の動作を行い得る。
【００６０】
ＣＣＷの場合を考えて、駆動電圧ＶＤがパワードライバ５５０によって発生させられる。駆動電圧ＶＤは、比較的速く上昇する立上りエッジを有し、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが時計回りの方法に回転することを防止する。そして、比較的緩やかな下降する立下がりエッジを有し、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭを反時計回りに方法に回転させる。駆動電圧ＶＤに応答して、電流Ｉは、差動増幅器５１２によって発生される電流に関連する電圧ＶＩによって示されるように、駆動電圧ＶＤの立上りエッジと実質的に同時の正のピークを有し、駆動電圧ＶＤの立下がりエッジと実質的に同時の小さな負の上昇／下降を有する。
【００６１】
絶対値増幅器５１４は、電流に関連する電圧ＶＩを整流し、整流された電圧ＶＡを発生する。この場合、注目される信号、正のピーク電圧は、すでに正である。ピークホールド増幅器５１６は、整流された電圧ＶＡのピークＶＰＫを検出して、ピーク値において一定振幅の信号ＶＨを発生する。ＡＤＣ５１８は、信号ＶＨの振幅ＶＰＫに関係する値ＷＰＫを有するデジタルワードＷＨを発生する。マイクロコントローラ５２０は、値ＷＰＫを読み取り、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭのタイプを判断する、または、より一般的には、パワードライバ５５０に接続された容量性負荷５５２のタイプを判断し、または、ＰｉｃｏｍｏｔｏｒＴＭが存在しているか、つまり、パワードライバ５５０に接続された容量性負荷があるかを判断する。マイクロコントリーら５２０は、そして、リセット信号（例えば、反転パルス）を発生し、ピークホールド増幅器５１６が不活性の出力（例えば、ゼロ（０）ボルト）を発生するように、ピークホールド増幅器５１６をリセットする。判断に基づいて、マイクロコントローラ５２０は、任意の数の動作を行い得る。
【００６２】
図６は、開示の別の態様に従った、パワードライバ６５０に接続され得る負荷６５２の存在およびタイプを検出するための、なおも別の例示的システム６００のブロックダイアグラムを示す。システム６００の議論は、すべての以前の実施形態が動作する原理としてまとめられる。システム６００は、パワードライバ６５０、パワードライバ６５０に結合された負荷６５２（もしもあれば）、および検出装置６１０を含む。
【００６３】
検出原理は、次のように動作する。パワードライバ６５０は、駆動信号ＳＤを発生するように動作され、これは、電流または電圧であり得る。駆動信号ＳＤに応答して、検出装置６１０は、駆動信号ＳＤに応答しパラメターを感知することによって、駆動信号ＳＤに応答して負荷６５２の特性を測定する。負荷６５２の特性は、負荷のキャパシタンスに関係し得る。感知されたパラメターまたは負荷６５２の特性に基づいて、検出装置６１０は、負荷が実際にパワードライバ６５０に接続されているかを判断し、もし、接続されているならば、パワードライバ６５０に接続されている負荷のタイプを判断する。検出装置６１０は、そして、その判断に基づいて任意の数の動作を行う。
【００６４】
種々の実施形態に関係して本発明が記述されてきたが、本発明はさらに修正され得ることを理解するであろう。この出願は、一般に、以下の本発明の原理に従う。本発明のいかなる変形、用途または、適合をも覆い、発明が所属する技術の中の公知および慣行的な方法に含まれる、本開示からの逸脱を含むことを意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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