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『杂谈』镜头超声波马达 (zt)
送交者: 北美天涯 2009年12月29日07:28:36 于 [摄友部落] 发送悄悄话


因为学习的关系,之前做过几个压电马达(即超声波马达)驱动的显微镜平台。看着现在这个技术的普及,就和大家简单分享一下所了解的相关内容。水平有限,说的有问题的地方还望兄弟们能不吝赐教。
第一次听这个名词是看佳能的镜头的时候,那时候觉得巨牛X,用声波驱动的马达,太TMD有想法了。觉得自己水平有限也就没多去琢磨。一直到工作和学校有了个交集,接了一个给人家显微镜做载物平台做驱动的项目才正式接触这个东西——那个时候才发现这个驱动机构原理上和声波没有什么关系。  

超声波马达其实是压电效应的一种逆运用,工作原理就不多说了,这个大家不感兴趣,就说说工作形态吧。
传统马达是电磁效应,是靠转子和定子的相对运动实现电功转机械功的。
超声波马达工作状态与之大相径庭。可以简单的做一个超声波马达的模型,把一张纸放在桌面上,然后让手定住不动,之用手指一次一次的反复推动纸前进,这个基本就是超声波马达的工作状态——晶体在加电后形状产生变化,通过摩擦力推动被驱动件移动(就像手指推纸)。电压消失后晶体回复形状,反复加压,晶体做重复运动,于是实现被驱动物的位移。超声波马达就是交变频率高到我们听不见,故称之超声波。  

这个东西和传统的电机比有着以下几个显著优点  

1. 驱动扭矩大
2. 驱动速度可控性强,具有低速高扭矩的特点
3. 没有普通电机的加速和减速的特性,基本是一通电就直接达到最高速,断电瞬间停止
4. 因为驱动力是静摩擦力,所以制动扭矩也相当大
5. 体积可控性好  

基于以上的优点(主要是良好的启动和制动性),压电马达在测量和精密仪器的范围内有着广泛的运用。  

在镜头上,我用C的环形马达举例(CONSS基本都一样是环形马达,但是我问Voia资深的时候,他告诉我P的马达是线性的,这个我实在是不能理解,做不出来解释,大家原谅。)  

用在镜头上因为是要转动,不是要推着往前走,所以设计上有点不同,但也是大同小异。还是建一个大家比较容易理解的模型。
之前说的是推一张纸,那现在要转就不能推一张纸了。可以这样想象,
20员工和老板围着圆桌吃饭,入座后转桌子夹菜,于是大家都用一个手指伸缩在自己的位置上推桌子,20个人一起推圆桌就开始转动。这个就是镜头上的马达工作原理。
他明显的好处就是,当老板看到自己想要的雪里蕻炒肉丝的时候,大喊停,所有的员工就停了,这个时候因为人多,手指多,桌子即使有惯性也就是有很少的位移偏差。
而传统的马达就像老板只带一个秘书吃饭,秘书在桌子中间转一根轴,老板喊停的时候,秘书刹不住桌子,转过了,于是又往回转,这个时候老板就会大骂,怎么一直给我拉风箱,菜都TMD凉了!!  

所以,超声波马达所谓的快不是转速高,而是他的定位准,启动和制动快。这个才是这个部分提高对焦系统速度的关键。  

现在相机厂家里这个技术做得比较好的是Canon,其次是Nikon,其他几家都是起步不久,都应该还在摸索阶段。所以先在超声波的优势有,但是不像在工业上那么明显。我给那个厂做托盘的时候,1-2微米的位移控制差量用传统电机是要抓狂的。
但是相信日后民用厂家技术成熟以后,超声波绝对是大势所趋,稳 准 狠,这个是传统电机不能匹敌的事实。


(这是转贴)
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