[发明专利]用于控制输送到SMA致动器的功率的方法和装置

说明书

一种用于控制输送到形状记忆合金SMA致动器导线布置的功率的方法，其中该布置包括多根SMA致动器导线，该方法包括以下步骤：在相应的活动周期期间以PWM频率向每根SMA致动器导线施加一连串电压脉冲；并在电阻测量周期期间向多根SMA致动器导线之一施加电阻测量电流脉冲，其中电阻测量周期对应于多根SMA致动器导线之一的相应的活动周期。

本申请总体上涉及用于控制输送到SMA致动器的功率的装置和方法，该SMA致动器形成SMA致动器组件的一部分。

图1示出了在致动器10中的形状记忆合金(SMA)致动器导线的布置(arrangement)的平面图。致动器10可以合并到包括需要在操作期间移动的至少一个部件的任何装置中。例如，致动器10可以用于移动图像捕获设备的光学元件，但是这是非限制性示例。致动器10可以合并到例如智能手机、移动计算设备、膝上型计算机、平板计算设备、安全系统、游戏系统、增强现实系统、增强现实设备、可穿戴设备、医疗设备、药物输送设备、无人机(空中、水上、水下等)、交通工具(例如汽车、飞机、宇宙飞船、潜水船等)和自主交通工具内。将理解，这是本致动器可以被合并到的示例设备的非详尽列表。在一些情况下，小型化可能是致动器的重要设计标准。

在使用中，致动器10可以包括需要移动的部件2。部件2可以通过悬挂系统以允许部件2相对于支撑结构4在两个正交方向上移动的方式支撑在支撑结构4上，每个正交方向垂直于主轴(primary axis)P。在操作中，部件2可以在被示为X和Y的两个正交方向上垂直于主轴P移动。

在实施例中，致动器10可以包括四根形状记忆合金(SMA)致动器导线11至14，每根致动器导线连接到支撑结构4和用于移动需要移动的部件2的可移动部件15。(将理解，这仅仅是SMA致动器的一个示例布置——本技术适用于具有至少两根SMA致动器导线的致动器)。SMA致动器导线11至14中的每一根保持受拉(in tension)，从而在垂直于主轴P的方向上在可移动平台15和支撑块16之间施加力。在操作中，SMA致动器导线11至14在垂直于主轴P的两个正交方向上相对于支撑块16移动部件2。SMA致动器导线11至14各自垂直于主轴P延伸。在该致动器10中，SMA致动器导线11至14可以在公共平面中延伸，这在最小化致动器10沿着主轴P的尺寸(例如，致动器10的总高度或深度)方面是有利的。

不论SMA致动器导线11至14是否垂直于主轴P或以相对于垂直于主轴P的平面的小角度倾斜，致动器10可以被制造得非常紧凑，特别是在沿着主轴P的方向上。在一些实施例中，SMA致动器导线11至14可以非常细，一般直径大约25μm，以确保快速加热和冷却。SMA致动器导线11至14的布置不会增加致动器10的占用面积(footprint)，并且可以在沿着主轴P的方向上被制造得非常细，因为SMA致动器导线11至14基本上被放置在垂直于主轴P的平面中，它们在该平面中保持处于操作中。沿着主轴的高度然后可以取决于其他部件(例如卷曲构件17和18)的厚度并取决于允许制造所必需的高度。在实践中，已经发现，SMA致动器导线11至14的致动器布置可以被制造到小于1mm的高度。在智能手机摄像机的示例中，SMA致动器导线11至14的尺寸一般将在SMA致动器导线11至14与垂直于主轴P的平面之间的角度限制为小于20度，并且更优选地小于10度。

SMA致动器导线11至14在一端处由相应的卷曲构件17连接到可移动平台15，并且在另一端处由卷曲构件18连接到支撑块16。卷曲构件17和18使导线卷曲以机械地保持它(可选地通过使用粘合剂来加强)。卷曲构件17和18还给SMA致动器导线11至14提供电气连接。然而，可以可选地使用用于连接SMA致动器导线11至14的任何其他合适的装置。

SMA材料具有在加热它时经历固态相变的性质，这使SMA材料收缩。在加热SMA致动器导线11至14之一时，其中的应力(stress)增加且它收缩。这引起部件2的移动。相反，当冷却SMA致动器导线11至14之一使得其中的应力减小时，它在力作用下从SMA致动器导线11至14中的相对的SMA致动器导线膨胀。这允许部件2在相反的方向上移动。