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『雜談』鏡頭超聲波馬達 (zt)
送交者: 北美天涯 2009年12月29日07:28:36 於 [攝友部落] 發送悄悄話


因為學習的關係,之前做過幾個壓電馬達(即超聲波馬達)驅動的顯微鏡平台。看着現在這個技術的普及,就和大家簡單分享一下所了解的相關內容。水平有限,說的有問題的地方還望兄弟們能不吝賜教。
第一次聽這個名詞是看佳能的鏡頭的時候,那時候覺得巨牛X,用聲波驅動的馬達,太TMD有想法了。覺得自己水平有限也就沒多去琢磨。一直到工作和學校有了個交集,接了一個給人家顯微鏡做載物平台做驅動的項目才正式接觸這個東西——那個時候才發現這個驅動機構原理上和聲波沒有什麼關係。  

超聲波馬達其實是壓電效應的一種逆運用,工作原理就不多說了,這個大家不感興趣,就說說工作形態吧。
傳統馬達是電磁效應,是靠轉子和定子的相對運動實現電功轉機械功的。
超聲波馬達工作狀態與之大相徑庭。可以簡單的做一個超聲波馬達的模型,把一張紙放在桌面上,然後讓手定住不動,之用手指一次一次的反覆推動紙前進,這個基本就是超聲波馬達的工作狀態——晶體在加電後形狀產生變化,通過摩擦力推動被驅動件移動(就像手指推紙)。電壓消失後晶體回復形狀,反覆加壓,晶體做重複運動,於是實現被驅動物的位移。超聲波馬達就是交變頻率高到我們聽不見,故稱之超聲波。  

這個東西和傳統的電機比有着以下幾個顯著優點  

1. 驅動扭矩大
2. 驅動速度可控性強,具有低速高扭矩的特點
3. 沒有普通電機的加速和減速的特性,基本是一通電就直接達到最高速,斷電瞬間停止
4. 因為驅動力是靜摩擦力,所以制動扭矩也相當大
5. 體積可控性好  

基於以上的優點(主要是良好的啟動和制動性),壓電馬達在測量和精密儀器的範圍內有着廣泛的運用。  

在鏡頭上,我用C的環形馬達舉例(CONSS基本都一樣是環形馬達,但是我問Voia資深的時候,他告訴我P的馬達是線性的,這個我實在是不能理解,做不出來解釋,大家原諒。)  

用在鏡頭上因為是要轉動,不是要推着往前走,所以設計上有點不同,但也是大同小異。還是建一個大家比較容易理解的模型。
之前說的是推一張紙,那現在要轉就不能推一張紙了。可以這樣想象,
20員工和老闆圍着圓桌吃飯,入座後轉桌子夾菜,於是大家都用一個手指伸縮在自己的位置上推桌子,20個人一起推圓桌就開始轉動。這個就是鏡頭上的馬達工作原理。
他明顯的好處就是,當老闆看到自己想要的雪裡蕻炒肉絲的時候,大喊停,所有的員工就停了,這個時候因為人多,手指多,桌子即使有慣性也就是有很少的位移偏差。
而傳統的馬達就像老闆只帶一個秘書吃飯,秘書在桌子中間轉一根軸,老闆喊停的時候,秘書剎不住桌子,轉過了,於是又往迴轉,這個時候老闆就會大罵,怎麼一直給我拉風箱,菜都TMD涼了!!  

所以,超聲波馬達所謂的快不是轉速高,而是他的定位準,啟動和制動快。這個才是這個部分提高對焦系統速度的關鍵。  

現在相機廠家裡這個技術做得比較好的是Canon,其次是Nikon,其他幾家都是起步不久,都應該還在摸索階段。所以先在超聲波的優勢有,但是不像在工業上那麼明顯。我給那個廠做托盤的時候,1-2微米的位移控制差量用傳統電機是要抓狂的。
但是相信日後民用廠家技術成熟以後,超聲波絕對是大勢所趨,穩 准 狠,這個是傳統電機不能匹敵的事實。


(這是轉貼)
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