DE10021589C2

DE10021589C2 - Device for positioning an actuator

Info

Publication number: DE10021589C2
Application number: DE10021589A
Authority: DE
Inventors: Joerg Woerner; Thomas Mueller; Joerg Droemer
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2020-05-05
Also published as: DE10021589A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines Aktors.The invention relates to a device for positioning an actuator.

Eine derartige Vorrichtung weist einen an einer Halterung beweglich gelagerten Aktor auf, der mittels eines vorzugsweise zeitlich veränderlichen Magnetfelds auslenkbar ist.Such a device has a movably mounted on a holder Actuator on the by means of a preferably time-varying magnetic field is deflectable.

An dem Aktor kann beispielsweise ein optisches Element zur Veränderung der Fokussierung oder Strahlrichtung von Sendelichtstrahlen eines optischen Sen sors befestigt sein. Dabei kann das optische Element insbesondere von einer Sendeoptik gebildet sein, welche von einer Linse oder dergleichen gebildet ist.An optical element for changing the Focusing or beam direction of transmitted light beams from an optical sensor be attached. The optical element can in particular be of a Transmission optics can be formed, which is formed by a lens or the like.

Wird beispielsweise diese Sendeoptik durch den Aktor periodisch quer zur Strahlachse der die Sendeoptik durchsetzenden Sendelichtstrahlen abgelenkt, so werden die Sendelichtstrahlen durch deren zeitlich veränderliche Auftreff punkte auf der Sendeoptik periodisch quer zur optischen Achse der Sendelicht strahlen abgelenkt. Das System des Aktors mit der daran gelagerten Sendeoptik bildet somit eine Ablenkeinheit, welche die Sendelichtstrahlen periodisch in nerhalb eines flächigen Abtastbereichs führt.If, for example, this transmission optics is periodically transverse to the actuator Deflected the beam axis of the transmitted light beams passing through the transmission optics, so are the transmitted light rays due to their time-varying impact points on the transmission optics periodically across the optical axis of the transmission light radiate distracted. The system of the actuator with the transmission optics attached to it thus forms a deflection unit which periodically transmits the transmitted light beams leads within a flat scanning area.

Ein Problem bei einer derartig ausgebildeten Ablenkeinheit besteht darin, dass der an der Halterung beweglich gelagerte Aktor ein schwingungsfähiges Sys tem bildet.A problem with such a deflection unit is that the actuator movably mounted on the bracket is an oscillatory sys tem forms.

Durch Anlegen eines zeitlich veränderlichen Magnetfelds wird dann zwar der Aktor periodisch zwischen zwei Sollpositionen hin- und herbewegt. Jedoch werden durch diese Bewegungen Schwingungen der Halterung induziert, so dass der gerichteten Ablenkbewegung des Aktors in unerwünschter Weise eine Schwingungsbewegung überlagert ist.By applying a time-varying magnetic field, the Actuator periodically moved back and forth between two target positions. however vibrations of the holder are induced by these movements, so that the directional deflection movement of the actuator in an undesirable manner Vibration movement is superimposed.

Damit ist eine genaue Positionierung des Aktors nicht mehr gewährleistet.An exact positioning of the actuator is no longer guaranteed.

Die DE 33 17 521 C2 betrifft eine Positionier-Vorrichtung für einen Linear- Motor, bestehend aus einem Statorkern aus magnetischem Material mit min destens zwei parallelen Schenkeln und wenigstens einer Wicklung um einen der Schenkel, einem permanentmagnetischen Läufer, der parallel zu den Stator schenkeln verschiebbar zwischen diesen in Führungsvorrichtungen angeordnet ist, wobei die aus zwei Teilen bestehende Positioniervorrichtung mit ihrem einen Teil am Stator befestigt ist und mit ihrem anderen Teil die Bewegung des Permanentmagnet-Läufers mitmacht. Zudem ist eine elektronische Schaltungs anordnung vorgesehen, die ein der tatsächlichen Läuferposition entsprechendes Signal als Funktion der relativen Lage des beweglichen und des stationären Teils des Positionssensors erzeugt, wobei durch Vergleich dieses Signals mit einem vorgegebenen Signalwert der Läuferposition ein Steuersignal erzeugt wird, so dass die Wicklung des Stators mit einem Signalstrom geeigneter Pola rität und Dauer beaufschlagt wird, um den Läufer in die vorgegebene Position zu bringen. Der Positionssensor ist ein kapazitiver Positionsmesswandler, der im Arbeitsluftspalt des Linear-Motors angebracht ist, dessen stationärer Teil an der Oberfläche der oder einer Statorspule und dessen beweglicher Teil am per manentmagnetischen Läufer befestigt sind.DE 33 17 521 C2 relates to a positioning device for a linear Motor, consisting of a stator core made of magnetic material with min at least two parallel legs and at least one winding around one the leg, a permanent magnetic rotor that runs parallel to the stator legs slidably arranged between these in guide devices is, the positioning device consisting of two parts with its part is attached to the stator and the other part is the movement of the Permanent magnet rotor participates. It is also an electronic circuit arrangement provided that corresponds to the actual runner position Signal as a function of the relative position of the movable and the stationary Part of the position sensor generated, by comparing this signal with generates a control signal based on a predetermined signal value of the rotor position is so that the winding of the stator with a signal current suitable Pola Rity and duration is applied to the runner in the specified position bring to. The position sensor is a capacitive position transducer that is attached in the working air gap of the linear motor, the stationary part of the surface of the or a stator coil and its movable part on per magnetic runners are attached.

Aus der US 3,889,164 ist ein Positioniersystem bekannt, bei welchem ein Ob jekt mittels magnetischer Kräfte positionierbar ist. Zur Erzeugung von Magnet feldern dienen ein Elektromagnet und eine magnetische Substanz, die durch einen Luftspalt getrennt sind. Das zu kontrollierende Objekt ist mittels einer Feder auslenkbar, wobei die Auslenkung durch eine geeignete Vorgabe der Magnetfelder einstellbar ist. Die aktuelle Auslenkung der Feder und des Ob jektes wird mittels optischer Sensoren überwacht, wobei die Vorgabe der Mag netfelder in Abhängigkeit der von den Sensoren generierten Signale erfolgt. A positioning system is known from US Pat. No. 3,889,164, in which an ob object can be positioned by means of magnetic forces. To create a magnet fields serve an electromagnet and a magnetic substance that pass through an air gap are separated. The object to be checked is by means of a Spring deflectable, the deflection by a suitable specification of the Magnetic fields is adjustable. The current deflection of the spring and the Ob jektes is monitored by optical sensors, the specification of Mag netfelder depending on the signals generated by the sensors.

Die US 5,488,240 A betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Drehbewegun gen eines optischen Elementes. Die Drehbewegungen werden mittels einer be weglichen Spule erzeugt. Weiterhin ist ein optischer Encoder zur Kontrolle der Drehbewegung des optischen Elements vorgesehen. Das von dem Encoder er zeugte Drehsignal wird einem Regelkreis zugeführt, der die Bewegung der Spule regelt. Dabei wird das aktuelle Drehsignal mit einem Referenzsignal ver glichen.US 5,488,240 A relates to a device for generating rotary motion gene of an optical element. The rotary movements are by means of a be mobile coil generated. There is also an optical encoder to control the Rotary movement of the optical element is provided. That from the encoder witnessed rotary signal is fed to a control loop, the movement of the Coil regulates. The current rotary signal is ver with a reference signal equalized.

In der DE 42 10 934 C1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die genaue Lage eines beweglichen Teiles bzw. eines damit verbundenen Spiegels exakt und temperaturunabhängig bestimmt werden kann, in dem ein als Referenzmarke dienendes magnetisches Element von einem ersten digitalen Hallsensor abge tastet wird und das Ausgangssignal dieses Hallsensors so ausgewertet wird, dass das magnetische Element zunächst in der einen und dann in der anderen Richtung am Hallsensor vorbeigeschoben wird und die jeweils auftretenden Schaltpunkte abgespeichert werden. Durch Halbierung des Abstandes dieser Schaltpunkte wird die Referenzposition gewonnen. Mit einem zweiten Hallsen sor werden die Umdrehungen des Antriebmotors, der das bewegliche Element über eine Spindel verschiebt, gemessen. Damit bestimmt dieser zweite Hallsen sor den relativen Weg um den die Referenzposition und damit auch der Spiegel verschoben wird.DE 42 10 934 C1 describes a method in which the exact location a moving part or a mirror connected to it exactly and can be determined independently of temperature by using a as a reference mark serving magnetic element from a first digital Hall sensor is keyed and the output signal of this Hall sensor is evaluated in such a way that the magnetic element first in one and then in the other Direction is pushed past the Hall sensor and the respectively occurring Switching points can be saved. By halving the distance of these The reference position is obtained. With a second hall sor will be the revolutions of the drive motor, which is the movable element moved over a spindle, measured. So this second Hallsen determines sor the relative path around the reference position and thus also the mirror is moved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art so auszubilden, dass eine genaue Positionierung des Aktors mög lich ist.The invention has for its object a device of the beginning ge mentioned type so that an exact positioning of the actuator is possible is.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The features of claim 1 are provided to achieve this object. Advantageous embodiments and expedient further developments are in described the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung eines Aktors für eine optische Ablenkeinheit ist an einer Halterung zwischen zwei Sollpositionen periodisch mittels eines Magnetfelds schwingungsfrei bewegbar und weist ei nen Sensor zur Erfassung der aktuellen Position des Aktors (2) auf. Die Aus gangsspannung U_ist und die differenzierte Ausgangsspannung d/dt U_ist des Sen sors bilden Eingangsgrößen eines Regelkreises, mittels dem durch Variation des Magnetfelds der Aktor (2) aus einer Anfangsposition jeweils im aperiodi schen Grenzfall gleichlaufend in eine der Sollpositionen auslenkbar ist.The device according to the invention for positioning an actuator for an optical deflection unit can be moved periodically on a holder between two set positions by means of a magnetic field and has a sensor for detecting the current position of the actuator ( 2 ). The output voltage U _ist and the differentiated output voltage d / dt U _{ist of} the sensor form input variables of a control circuit, by means of which the actuator ( 2 ) can be deflected from one starting position in each case in the aperiodic limit case in one direction in one of the target positions by varying the magnetic field.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die Variation des Mag netfelds so zu regeln, dass der Aktor schwingungsfrei, das heißt gleichlaufend in die Sollposition einläuft. Der so geregelte Aktor wird periodisch zwischen zwei Sollpositionen schwingungsfrei bewegt, wodurch die optische Ablenkein heit genau positionierbar ist.The basic idea of the invention is therefore to vary the Mag to regulate netfelds so that the actuator is vibration-free, that is to say synchronous enters the target position. The actuator controlled in this way is periodically between two set positions moved vibration-free, which eliminates the optical deflection is precisely positionable.

Mit dem Regelkreis wird vorzugsweise der Strom einer Spule geregelt, welche das zeitlich veränderliche Magnetfeld erzeugt. Wesent lich bei diesem Regelkreis ist, dass bei der Regelung der aktuelle Wert des Stromes in der Spule nicht nur von der Differenz des Istwerts und eines Sollwerts des Ausgangssignals des Sensors zur Positionsbestimmung des Aktors abhängt, sondern auch von der zeitlichen Ableitung des Ausgangssignals, wel ches einen geschwindigkeitsabhängigen Dämpfungsterm bildet. Durch eine geeignete Dimensionierung des geschwindigkeitsabhängigen Dämpfungsterms ist die Dynamik des Systems der Halterung und des Aktors so einstellbar, dass sich der Aktor im aperiodischen Grenzfall dieses schwingungsfähigen Systems auf die Sollposition zu bewegt.The current is preferably one with the control loop Regulated coil, which generates the time-varying magnetic field. Wesent With this control loop, the current value of the Current in the coil not only from the difference between the actual value and a setpoint the output signal of the sensor for determining the position of the actuator depends, but also on the time derivative of the output signal, wel ches forms a speed-dependent damping term. By a suitable dimensioning of the speed-dependent damping term the dynamics of the system of the bracket and the actuator can be adjusted so that the actuator in the aperiodic limit case of this oscillatory system moved to the target position.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

Fig. 1 Schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionierung eines Aktors. Fig. 1 Schematic representation of the structure of the device according to the invention for positioning an actuator.

Fig. 2 Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 block diagram of the device according to the invention according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemä ßen Vorrichtung 1 zur Positionierung eines Aktors 2. Der Aktor 2 ist an einer Halterung beweglich gelagert. Diese Halterung weist zwei Blattfedern 3 auf, die an den längsseitigen Enden des Aktors 2 befestigt sind. Die Blattfedern 3 sind von biegbaren Blechteilen oder dergleichen gebildet und verlaufen parallel zueinander senkrecht zur Längsachse des Aktors 2. Die freien Enden der Blatt federn 3 sind an einer starren Aufnahme gelagert, die von einer Platte 4 oder dergleichen gebildet ist. Fig. 1 shows the essential components schematically shows the inventive device 1 SEN for positioning an actuator 2. The actuator 2 is movably mounted on a holder. This holder has two leaf springs 3 , which are attached to the longitudinal ends of the actuator 2 . The leaf springs 3 are formed from bendable sheet metal parts or the like and run parallel to one another perpendicular to the longitudinal axis of the actuator 2 . The free ends of the leaf springs 3 are mounted on a rigid receptacle, which is formed by a plate 4 or the like.

Der Aktor 2 ist stabförmig ausgebildet, wobei an einer seiner Längsseiten ein erster Permanentmagnet 5 aufgebracht ist. Diese Längsseite des Aktors 2 mit dem Permanentmagneten 5 liegt einer Spule 6 gegenüber, die in einem Eisen kern 7 gelagert ist. Durch die Spule 6 fließt ein zeitlich veränderlicher Strom I_Spule, der ein magnetisches Wechselfeld generiert. Dadurch werden wie in Fig. 1 dargestellt, die Enden des Eisenkerns 7, welche dem Aktor 2 gegenüber liegen, in einem vorgegebenen Zeittakt unterschiedlich polarisiert. Die ver schiedenen Polaritäten sind mit N und S in Fig. 1 gekennzeichnet. Dabei wei sen die beiden äußeren Enden des Eisenkerns 7 jeweils immer dieselbe Polari tät und das mittlere Ende des Eisenkerns 7 die jeweils entgegengesetzte Pola rität auf. Dadurch wird der Aktor 2 periodisch in Richtung seiner Längsachse hin- und herbewegt.The actuator 2 is rod-shaped, a first permanent magnet 5 being applied to one of its longitudinal sides. This long side of the actuator 2 with the permanent magnet 5 is opposite a coil 6 , which is stored in an iron core 7 . A time-varying current I _coil flows through the coil 6 and generates an alternating magnetic field. As a result, as shown in FIG. 1, the ends of the iron core 7 , which lie opposite the actuator 2 , are polarized differently in a predetermined time cycle. The different polarities are marked with N and S in FIG. 1. Here, the two outer ends of the iron core 7 always have the same polarity and the middle end of the iron core 7 has the opposite polarity. As a result, the actuator 2 is periodically moved back and forth in the direction of its longitudinal axis.

An der zweiten Längsseite des Aktors 2 ist ein weiterer Permanentmagnet 8 angeordnet. Die Längsseite des Aktors 2 mit dem Permanentmagneten 8 liegt einem Hallsensor 9 gegenüber, welcher in einer Ummantelung 10 gelagert ist. Der Hallsensor 9 bildet einen Sensor zur aktuellen Positionsbestimmung des Aktors 2.A further permanent magnet 8 is arranged on the second longitudinal side of the actuator 2 . The long side of the actuator 2 with the permanent magnet 8 is opposite a Hall sensor 9 , which is mounted in a casing 10 . The Hall sensor 9 forms a sensor for the current position determination of the actuator 2 .

Durch den in der Spule 6 generierten Strom I_Spule wird der Aktor 2 in Längs richtung ausgelenkt, wobei der an den Blattfedern 3 gelagerte Aktor 2 eine pe riodische Bewegung zwischen zwei Sollpositionen ausführt.By the generated in the coil current I _coil 6 of the actuator 2 in the longitudinal direction is deflected, the leaf springs mounted on the actuator 3 performs a 2 pe, periodic movement between the two nominal positions.

Die durch die Blattfedern 3 ausgeübten Rückstellkräfte wirken der Bewegung des Aktors 2 entgegen, wobei der Aktor 2 mit den Blattfedern 3 ein schwin gungsfähiges System bildet. Damit die Bewegung des Aktors 2 schwingungs frei und damit gleichlaufend zwischen den beiden Sollpositionen erfolgt, ist ein Regelkreis zur Regelung der Bewegung des Aktors 2 vorgesehen.The restoring forces exerted by the leaf springs 3 counteract the movement of the actuator 2 , the actuator 2 with the leaf springs 3 forming a system capable of oscillation. A control circuit for regulating the movement of the actuator 2 is provided so that the movement of the actuator 2 takes place in a vibration-free and thus synchronized manner between the two desired positions.

Das Blockschaltbild der Komponenten dieses Regelkreises ist in Fig. 2 darge stellt. Der Regelkreis wird über einen Microcontroller 11 zentral gesteuert. In dem Microcontroller 11 sind zwei Analog-Digitalwandler 12, 13 mit einer Wortbreite von jeweils 8 bit integriert. Über diese Analog-Digitalwandler 12, 13 können analoge Signale in den Microcontroller 11 eingelesen und in digitale Signale gewandelt werden.The block diagram of the components of this control loop is shown in Fig. 2 Darge. The control loop is controlled centrally by a microcontroller 11 . Two analog-digital converters 12 , 13 with a word width of 8 bits each are integrated in the microcontroller 11 . Using these analog-digital converters 12 , 13 , analog signals can be read into the microcontroller 11 and converted into digital signals.

Als Eingangsgrößen des Regelkreises wird die Ausgangsspannung U_ist des Hallsensors 9 über den ersten Analog-Digitalwandler 12 in den Microcontroller 11 eingelesen. Zudem wird über den zweiten Analog-Digitalwandler 13 die differenzierte Ausgangsspannung d/dt U_ist des Hallsensors 9 in den Micro controller 11 eingelesen. Hierzu ist dem Hallsensor 9 ein analoger Differenzie rer 14 nachgeordnet, in dem das Ausgangssignal U_ist des Hallsensors 9 diffe renziert wird. Der Ausgang des Differenzierers 14 ist auf den zweiten Analog- Digitalwandler 13 geführt. Prinzipiell könnte das Ausgangssignal U_ist auch im Microcontroller 11 differenziert werden. Hierzu müsste jedoch die Auflösung des Analog-Digitalwandlers 13, über welchen U_ist in den Microcontroller 11 eingelesen wird, sehr hoch sein, um die gewünschte Genauigkeit der Differen zierung zu erhalten. Hierzu wären Wortbreiten des Analog-Digitalwandlers 13 von wenigstens 16 bit erforderlich.The output voltage U _{ist of} the Hall sensor 9 is read into the microcontroller 11 via the first analog-digital converter 12 as input variables of the control loop. In addition, the differentiated output voltage d / dt U _{ist of} the Hall sensor 9 is read into the micro controller 11 via the second analog-digital converter 13 . For this purpose, the Hall sensor 9, an analog differentiation rer 14 downstream, in which the output signal U _is of the Hall sensor 9 differenti- diffe. The output of the differentiator 14 is fed to the second analog-digital converter 13 . In principle, the output signal U _{ist could} also be differentiated in the microcontroller 11 . For this purpose, however, the resolution of the analog-digital converter 13 , via which U _is read into the microcontroller 11 , would have to be very high in order to obtain the desired accuracy of the differentiation. This would require word widths of the analog-digital converter 13 of at least 16 bits.

Über zwei Ausgänge 15, 16 des Microcontrollers 11 führt jeweils eine Zulei tung auf einen Eingang einer H-Brückentreiberstufe 17, an deren Ausgänge die Spule 6 angeschlossen ist.Via two outputs 15 , 16 of the microcontroller 11 each leads to an input of an H-bridge driver stage 17 , to the outputs of which the coil 6 is connected.

Über den ersten Ausgang 15 des Microcontrollers 11 wird die Richtung des Stromes der Spule 6 I_Spule durch eine geeignete Beschaltung der H- Brückentreiberstufe 17 vorgegeben.Via the first output 15 of the microcontroller 11 , the direction of the current of the coil 6 I _coil is specified by a suitable wiring of the H-bridge driver stage 17 .

Dabei ist durch die Ansteuerung der Spule 6 über die vom Microcontroller 11 gesteuerte H-Brückentreiberstufe 17 der Strom in der Spule 6 pulsweitenmo duliert. Über den zweiten Ausgang 16 des Microcontrollers 11 wird durch eine geeignete Vorgabe der Pulsweitenmodulation die Stromstärke des Stromes der Spule 6 vorgegeben.The current in the coil 6 is pulse width modulated by the control of the coil 6 via the H-bridge driver stage 17 controlled by the microcontroller 11 . The current intensity of the current of the coil 6 is specified via the second output 16 of the microcontroller 11 by a suitable specification of the pulse width modulation.

Erfindungsgemäß wird über den Regelkreis der Strom I_Spule der Spule 6 in Ab hängigkeit der aktuellen Werte der Ausgangsspannungen U_ist und deren Diffe rentiale d/dt U_ist eingestellt.According to the invention via the control loop, the current I _coil of the coil 6 in dependence from the current values of the output voltages U _and whose Diffe rentiale d / dt U _is set.

Dabei erfolgt die Einstellung des Stromes I_Spule in vorgegebenen Zeitabständen t_k = T.k gemäß folgender Beziehung:
The current I _{coil is set} at predetermined time intervals t _k = Tk according to the following relationship:

Dabei ist T ein in dem Microcontroller 11 fest vorgegebenes Zeitintervall. U_soll stellt das Ausgangssignal des Hallsensors 9 dar, welches der Sollposition des Aktors 2 entspricht. c₁, c₂ und c₃ sind positive Konstanten.T is a time interval that is fixed in the microcontroller 11 . U _soll represents the output signal of the Hall sensor 9 , which corresponds to the target position of the actuator 2 . c ₁ , c ₂ and c ₃ are positive constants.

Wesentlich bei dieser Regelung ist, dass der aktuelle Wert des Stromes I_Spule,k nicht nur von der aktuellen Differenz des Ist- und Sollwerts der Ausgangsspan nung U_ist sondern auch von der Summe der früheren Differenzen des Ist- und Sollwerts abhängt.It is essential in this scheme is that the current value of the current I _coil, not only _k of the current difference between the actual and desired value of the output clamping voltage U _is also the sum of the previous differences of actual and desired value depends.

Vielmehr stellt der mit c₂ gewichtete Term in oben genannter Beziehung ein geschwindigkeitsabhängiges Dämpfungsglied dar. Durch eine geeignete Wahl dieses Dämpfungsglieds wird der aperiodische Grenzfall des schwingungsfähi gen Systems des über I_Spule getriebenen Aktors 2 mit den Blattfedern 3 einge stellt, so dass sich der Aktor 2 gleichlaufend auf die Sollposition zu bewegt.Rather, the term weighted with c _{2 represents} a speed-dependent damping element in the above-mentioned relationship. By a suitable choice of this damping element, the aperiodic limit case of the oscillatory system of the actuator 2 driven by I _{coil is set} with the leaf springs 3 , so that the actuator is set 2 moved in the same direction to the target position.

Die Konstanten c₁, c₂, c₃ werden während eines Einlernvorganges vor Inbe triebnahme der Vorrichtung 1 vorzugsweise experimentell bestimmt.The constants c ₁ , c ₂ , c ₃ are preferably determined experimentally during a teach-in process before the device 1 is started up .

Die Einstellung der Konstanten c₁, c₂ und c₃ erfolgt in folgender Reihenfolge:
The constants c ₁ , c ₂ and c ₃ are set in the following order:

1. As an initial condition, the constants are set to the values c 1 = c 2 = c 3 = 0.
2. The leaf springs 3 and the moving mass of the actuator 2 form an oscillator, which is damped by the c 2 term. c 2 is varied until the oscillator is in the aperiodic limit case. The correct setting of c 2 is checked by stimulating the oscillator in the transverse direction with small impacts to an oscillation, which decays again immediately if c 2 is set correctly.
3. To ensure that the control variable U is the nominal value U should follow, must the coefficient c be set first One varies c 1 until the oscillator starts to vibrate. Then you reduce c 1 to 2/3 of this critical value.
4. The control system is now stable and the controlled variable U ist is moving towards the target variable. However, there is a constant rule deviation. This control deviation can be minimized by varying c 3 . The setting of c 3 is carried out in an analogous manner to the setting of c 2 .

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Vorrichtung
contraption

22

Aktor
actuator

33

Blattfeder
leaf spring

44

Platte
plate

55

Permanentmagnet
permanent magnet

66

Spule
Kitchen sink

77

Eisenkern
iron core

88th

Permanentmagnet
permanent magnet

99

Hallsensor
Hall sensor

1010

Ummantelung
jacket

1111

Microcontroller
microcontrollers

1212

Analog-Digitalwandler
Analog to digital converter

1313

Analog-Digitalwandler
Analog to digital converter

1414

Differenzierer
differentiator

1515

Ausgang
output

1616

Ausgang
output

1717

H-Brückentreiberstufe
H-bridge driver stage

Claims

1. A device for positioning an actuator for an optical deflection unit which is mounted on a support between two nominal positions perio disch by a magnetic field vibration-free movable, with a sensor for detecting the current position of the actuator (2), wherein the output _voltage U and the differentiated output voltage d / dt _is the sensor input variables U form a control loop by means of which, by varying the magnetic field of the actuator (2) from a Anfangspo sition respectively in the aperiodic limiting case concurrently in one of the set positions can be deflected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the actuator ( 2 ) has the shape of a rod, the actuator ( 2 ) being deflectable in the longitudinal direction.

3. Device according to claim 2, characterized in that two permanent magnets ( 5 , 8 ) are provided on the longitudinal sides of the actuator ( 2 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the actuator ( 2 ) can be deflected by interaction of the first permanent magnet ( 5 ) with the magnetic field.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the sensor is formed by a Hall sensor ( 9 ), by means of which the second permanent magnet ( 8 ) for determining the position of the actuator ( 2 ) can be detected.

6. Device according to one of claims 2-5, characterized in that the holder has two leaf springs ( 3 ), each of which is attached to a longitudinal end of the rod-shaped actuator ( 2 ).

7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the magnetic field is generated by a current I _coil flowing in a coil ( 6 ), which is set via the control loop.

8. The device according to claim 7, characterized in that the current I _{coil is} pulse width modulated.

9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the direction of the deflection of the actuator ( 2 ) is predetermined by the direction of the current I _coil , the direction of the current being predetermined by an H-bridge driver stage ( 17 ) ,

10. Device according to one of claims 1-9, characterized in that the control loop is controlled by a microcontroller ( 11 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the current output voltage U _is via a first analog-digital converter ( 12 ) and the differentiated output voltage d / dt U _is read into the microcontroller ( 11 ) via a second analog-digital converter ( 13 ) becomes.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the output voltage U _is differentiated in an upstream of the microcontroller ( 11 ) analog differentiator ( 14 ).

13. Device according to one of claims 11 or 12, characterized in that the analog-digital converter ( 12 , 13 ) each have a word length of 8 bits.

14. The device according to any one of claims 10-13, characterized in that the H-bridge driver stage ( 17 ) is connected via leads to outputs of the microcontroller ( 11 ), the coil ( 6 ) being connected to outputs of the H-bridge driver stage ( 17 ) is.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that via the first output ( 15 ) of the microcontroller ( 11 ) the pulse width modulation and via the second output ( 16 ) of the microcontroller ( 11 ) the Rich direction of the current I _{coil of} the coil ( 6 ) can be specified.

16. The device according to any one of claims 10-15, characterized in that for controlling the position of the actuator ( 2 ) in the microcontroller ( 11 ) the current I _coil flowing in the coil ( 6 ) at predetermined time intervals t _K = Tk according to the following relationship is set:
where U _soll corresponds to the value of the output voltage of the Hall sensor ( 9 ) corresponding to the desired position,
and where c ₁ , c ₂ , c _{3 are} positive constants.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the constants c ₁ , c ₂ , c _{3 are determined} during a learning process.