用于控制输送到SMA致动器的功率的方法和装置

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。

如图1所示，SMA致动器导线11至14具有如下围绕主轴P的布置。SMA致动器导线11至14中的每一根沿着部件2的一侧布置。因此，SMA致动器导线11至14在围绕主轴P的不同的角位置处布置成环。因此，四根SMA致动器导线11至14由布置在主轴P的相对侧上的第一对SMA致动器导线11和13以及布置在主轴P的相对侧上的第二对SMA致动器导线12和14组成。第一对SMA致动器导线11和13能够选择性地驱动以在所述平面中在第一方向上相对于支撑结构4移动部件2，并且第二对SMA致动器导线12和14能够选择性地驱动以在所述平面中在垂直于(transverse to)第一方向的第二方向上相对于支撑结构4移动部件2。在除了平行于SMA致动器导线11至14以外的方向上的移动可以通过这些SMA致动器导线11至14对的致动的组合来被驱动，以提供在横向方向上的移动的线性组合。观察该移动的另一种方式是，在环中彼此相邻的任一对SMA致动器导线11至14的同时收缩将驱动部件2在平分SMA致动器导线11至14中的那两根导线的方向(在图1中对角地，如由箭头X和Y所标记的)上移动。

作为结果，SMA致动器导线11至14能够被选择性地驱动以相对于支撑结构4在垂直于主轴P的两个正交方向上将部件2移动到移动范围内的任何位置。移动范围的大小取决于SMA致动器导线11至14在它们的正常操作参数内的几何形状和收缩范围。

通过选择性地改变SMA致动器导线11至14的温度来控制部件2相对于垂直于主轴P的支撑结构4的位置。这通过使提供电阻加热的选择性驱动电流穿过SMA致动器导线11至14来实现。加热由驱动电流直接提供。冷却通过减小或停止驱动电流来提供以允许部件2通过到它的周围环境的传导、对流(convection)和辐射来冷却。

在采用SMA致动器的现有技术系统中，在PWM脉冲输送期间准确地测量SMA致动器导线电阻是有问题的。一般，功率输送脉冲非常短(<1μs)，并且峰值电流高(大约200mA)。

另外，在现有技术中，需要串联电流感测电阻器。为了实现良好的SMA控制，导线电阻的变化需要以几毫欧的分辨率被测量，并且这些测量需要独立于被输送到系统中的任何导线的功率。

本技术的实施例设法解决现有技术中的缺点，无论这些缺点是否在本文被提及。

根据本技术的第一种方法，提供了一种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；在电阻测量周期期间向多根SMA致动器导线中的一根施加电阻测量电流脉冲，其中电阻测量周期对应于多根SMA致动器导线中的一根的相应活动周期。

短语“对应(corresponds)”在这种情况下可以意指“涉及(relates to)”。例如，电阻测量电流脉冲可以在电压脉冲被施加或被预期施加的确切时刻被施加。可选地，电阻测量电流脉冲的持续时间可以延续超过SMA导线的活动周期的持续时间，反之亦然。例如，电阻测量电流脉冲的定时和SMA导线的活动周期可以不是相同的，但是它们应该至少部分地重叠以便与彼此对应。

可选地，在施加期间，该方法包括抑制或排除在电阻测量周期期间施加到多根SMA致动器导线中的所述一根的电压脉冲之一，使得电阻测量电流脉冲在没有任何电压脉冲的情况下被施加。

例如，抑制电压脉冲之一的步骤包括在电压脉冲被预期或预定的时间排除或取消所述电压脉冲到相应的SMA致动器导线的供应，以接纳(accommodate)电阻测量电流脉冲。

通过向SMA致动器导线布置施加已知的校准电流脉冲，可以执行精确的电阻测量而不需要知道驱动电压脉冲的振幅。本发明优于利用感测电阻器和电压驱动的现有技术方法，感测电阻器和电压驱动常常需要良好调节的电源。例如，在这样的现有技术方法中，在电源轨(power rail)中可能存在显著的纹波(ripple)和/或噪声，这将使精确的电阻测量变得困难或不可能。在现有技术中的这样的问题可以通过比率度量测量(ratiometricmeasurement)来减轻。然而，它们可能需要更复杂的电路来实现。

有利地，本发明可以用通过SMA致动器导线布置的较低电流来测量电阻。因为功率与电流的平方成比例，所以在电阻测量期间使用本技术的功率消耗可以显著降低。因此有利地，本技术可以改善在升高的环境温度下的SMA控制，其中功率消耗。

此外，通过去除在现有技术中使用的感测电阻器，可以使根据本发明的系统变得更加节能。例如，功率可以不再耗散到感测电阻器并在感测电阻器中被浪费。它还可以减小系统的物料清单(BOM)成本和物理尺寸。

在一个实施例中，电阻测量周期被定义，由此在第n个电阻测量周期中，施加到SMA致动器导线n的电压脉冲被抑制，并且电阻测量电流脉冲替代地被施加到导线n，由此n次循环通过值0到n，其中n等于SMA致动器导线的数量。

在一个实施例中，对于第一给定时间，施加到所有SMA致动器导线的所有电压脉冲被抑制，并且电阻测量电流脉冲被顺序地施加到多根SMA致动器导线中的每根导线。

在一个实施例中，第一给定时间是与PWM频率相关联的PWM周期。

在一个实施例中，电阻测量周期被定义，由此在第n个电阻测量周期中，施加到所有SMA致动器导线的所有电压脉冲被抑制，并且电阻测量电流脉冲替代地被施加到导线n，由此n次循环通过值0到n，其中n等于SMA致动器导线的数量。

在一个实施例中，对于第二给定时间，多个电压脉冲在多根SMA致动器导线中的仅仅一根上被抑制，并且在该第二给定时间期间，多个电阻测量电流脉冲被顺序地施加到多根SMA致动器导线中的每一根。

在一个实施例中，第二给定时间是n×与PWM频率相关联的PWM周期，其中n等于SMA致动器导线的数量。

在一个实施例中，电阻测量电流脉冲每PWM周期被施加到多根SMA致动器导线中的每一根。

在一个实施例中，多个被抑制的PWM脉冲在每个PWM周期开始时出现，并且电阻测量电流脉冲在每个PWM周期开始时被施加。

可选地，在施加期间，该方法包括在电阻测量周期期间使电阻测量电流脉冲与施加到多根SMA致动器导线中的所述一根的电压脉冲同步，使得电阻测量电流脉冲在该电压脉冲期间被施加。

例如，同步的步骤包括在电压脉冲被预期或预定的时间将电阻测量电流脉冲与所述电压脉冲的供应一起施加到相应的SMA致动器导线，以在该时间执行电阻测量。可选地，可以另外提供活动周期用于测量SMA致动器导线的电阻。

在PWM驱动中，最大电流和因而最大功率可以以占空比d％周期性地被施加到负载。在一些情况下，向负载输送非常短周期的脉冲可能是必要的。这可能使电阻测量变得有挑战性，因为信号调节放大器可能需要非常快速地稳定下来。一般，可能需要20MHz或更大的带宽。另外，应限制电源开关的摆动(slew)以将由致动器和相关驱动器产生的EMI干扰的量减到最小。这可能进一步增加测量的稳定时间(settling time)，并因而使电阻测量变得更有挑战性。将电阻测量任务与功率输送任务分开给出了下面的优点：1)最小功率输送。可以用较低的电流来测量电阻，并且因为功率与电流的平方成比例，所以在电阻测量期间输送的功率可以显著减小。这将改善在升高的环境温度下的SMA控制，在升高的环境温度下，在一些实例中有输送非常小的功率的需要。2)效率和精确的电阻测量。这样的方法可以组合PWM驱动和电流驱动的优点，因而提供更简单和更便宜的电子解决方案。3)可以在不影响电阻测量的情况下增加在PWM上的摆动。因为PWM功率输送脉冲形状可能对电阻测量不再是至关重要的，显著的摆动可以被添加到开关边缘(switching edge)。因此，增加摆动可能是减少来自致动器的电磁干扰的有价值的手段。4)可能不需要串联电流感测电阻器来测量电阻。这提高了功率输送的效率，并减小了系统的BOM成本和物理尺寸。5)可以使用更高的PWM开关频率(switching frequency)。高频PWM可能受到需要有足够宽度的脉冲来测量电阻的限制。

在一个实施例中，在电阻测量周期期间供应到多根SMA致动器导线中的所述一根的能量小于当电阻测量电流脉冲未被施加时在活动周期期间供应到多根SMA致动器导线中的所述一根的能量。更具体地，当电阻测量未被执行时，到SMA导线的功率供应可能在活动周期期间明显更高，以引起快速温度上升，因而导致在SMA导线中的迅速收缩。然而在电阻测量周期期间，到SMA导线的功率供应可能被限制以最小化在SMA导线中的温度上升，因而最小化收缩。

在一个实施例中，电阻测量电流脉冲包括预定电流，其中相同的电阻测量电流被施加到所有SMA致动器导线。例如，预定电流可以容易地被控制在已知的振幅处，并且可以显著低于在致动器的致动期间施加到SMA导线的最大电流。

在一个实施例中，电阻测量电流脉冲由与用于施加电压脉冲的源不同的源施加。例如，电阻测量电流脉冲可以从专用电源被施加，该专用电源容易供应预定振幅的电流。

在一个实施例中，活动周期中未施加电阻测量电流脉冲的持续时间是可调整的，用于提供足够的时间来执行相应SMA致动器导线的电阻测量。例如，用于测量电阻的持续时间可以比用于致动SMA导线的典型活动周期的持续时间更长，因此活动周期可以被延长以适应测量电阻所需的时间。在一些实施例中，电阻测量电流脉冲的持续时间在与PWM频率相关联的PWM周期的范围内。

在一个实施例中，在第n个电阻测量周期中，电压脉冲和对应的电阻测量脉冲被施加到SMA致动器导线n，由此n次循环通过值0至n，其中n等于SMA致动器导线的数量。这允许每根导线中的电阻依次被测量。例如，电阻测量可以跨越不同的PWM周期在每根SMA导线上依次发生，使得单根SMA导线可以在单个PWM周期期间被测量。

可选地，与PWN频率相关联的单个PWM周期包括所有n个电阻测量周期。换句话说，可以在单个PWM周期中对每根导线执行电阻测量。更具体地，所述单个PWM周期可以专用于电阻测量且不用于驱动SMA致动器。

可选地，电阻测量电流脉冲在PWM周期的整个持续时间内被供应到所有SMA致动器导线。也就是说，电阻测量电流脉冲是在PWN周期的持续时间内持续的连续脉冲。这可以最大限度地减少对切换的需要。

可选地，在对应于与PWM频率相关联的第n个PWM周期的第n个电阻测量周期中，施加到除n根SMA致动器导线之外的所有SMA致动器导线的电压脉冲被抑制或排除，并且电阻测量电流脉冲在施加电压脉冲期间被同时施加到导线n，由此n次循环通过值0至n，其中n等于SMA致动器导线的数量。例如，在PWN周期内分配专用活动周期，用于测量感兴趣的SMA导线的电阻。

可选地，在任何给定时间，只有一个电压脉冲被施加到SMA致动器导线中的任一根。可选地，电压脉冲可以施加到多根SMA致动器导线，其中电阻测量电流脉冲可以施加到SMA致动器导线之一。

短语“电压脉冲”和“电流脉冲”可以分别意指施加到SMA导线的电压和电流的脉冲。当电压脉冲被施加时，它指电压的变化被用于功率控制的情况。在驱动周期期间，电压脉冲可以伴随有由控制器可施加的最大电流，以促进SMA导线的快速收缩。当电流脉冲被施加时，它指电流的变化被用于功率控制的情况。在电阻测量周期期间，可以施加具有已知振幅的电流脉冲以最小化在SMA导线中的温度升高。

根据本技术的第二种方法，提供了一种形状记忆合金(SMA)致动器，包括：第一部分；第二部分；连接第一部分和第二部分的多根SMA致动器导线，多根SMA致动器导线被配置成在收缩时实现在第一部分和第二部分之间的相对移动；以及控制器，该控制器被配置成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；以及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活动周期。

可选地，SMA致动器还包括：用于在相应的活动周期期间将电压脉冲施加到每根SMA致动器导线的第一电源；以及用于在电阻测量周期期间将电阻测量电流脉冲施加到SMA致动器导线之一的第二电源；其中控制器被配置成选择性地激活第一电源和第二电源，用于分别施加电压脉冲和电流脉冲。

可选地，第二电源是电流源。例如，电流源被配置成向SMA导线施加受控的预定电流。因此，使SMA导线的电阻能够准确地被测量。

根据本技术的第三种方法，提供了一种非暂时性数据载体，其携带控制代码以实现第一种方法的方法。

根据本技术的第四种方法，提供了一种用于向SMA致动器导线布置供应功率的布置，该SMA致动器导线布置可操作来执行第一种方法的方法。

本文所述的方法可用于控制输送到任何SMA致动器导线布置的功率。特别是，SMA致动器导线布置可用于控制包括静态部分和相对于静态部分可移动的可移动部分的任何类型的设备。SMA致动器导线布置/组件可以是或可以设置在下列设备中的任一个中：智能手机、摄像机、可折叠智能手机、可折叠图像捕获设备、可折叠智能手机摄像机、可折叠消费电子设备、具有折叠光学器件的摄像机、图像捕获设备、阵列摄像机、3D感测设备或系统、伺服电机、消费电子设备(包括家用电器，例如真空吸尘器、洗衣机和割草机)、移动或便携式计算设备、移动或便携式电子设备、膝上型计算机、平板计算设备、电子阅读器(也被称为电子书阅读器或电子书设备)、计算附件或计算外围设备(例如鼠标、键盘、头戴式耳机、耳机、耳塞等)、安全系统，游戏系统，游戏附件(例如控制器、头戴式装置(headset)、可穿戴控制器、操纵杆等)、机器人或机器人设备、医疗设备(例如内窥镜)、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可穿戴设备(例如手表、智能手表、健身追踪器等)、无人机(空中、水上、水下等)、飞机、宇宙飞船、潜水船、交通工具、自主交通工具(例如无人驾驶汽车)、工具、外科手术工具、遥控器(例如用于无人机或消费电子设备)、服装(例如衣服、鞋子等)、开关、刻度盘或按钮(例如灯开关、恒温器刻度盘等)、显示屏，触摸屏和近场通信(NFC)设备。将理解，这是示例设备的非详尽列表。

可以在适合于以下项的设备/系统中使用本文所述的方法：图像捕获、3D感测、深度映射、航空勘测、陆地勘测、在空间中或来自空间的勘测、水文勘测、水下勘测、场景检测、碰撞警告、安全、面部识别、增强和/或虚拟现实、在交通工具中的高级驾驶员辅助系统、自主交通工具、游戏、手势控制/识别、机器人设备、机器人设备控制、无接触技术、家庭自动化、医疗设备和触觉。

在本技术的相关方法中，提供了一种携带处理器控制代码的非暂时性数据载体以实现本文描述的任何方法。

如将由本领域中的技术人员认识到的，本技术可被体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本技术可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式。

此外，本发明可采取体现在计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有在其上体现的计算机可读程序代码。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、装置、设备或前述项的任何适当组合。

用于执行本技术的操作的计算机程序代码可以用一种或更多种编程语言——包括面向对象的编程语言和常规过程编程语言——的任何组合来编写。代码部件可以被体现为过程、方法等，并且可以包括子部件，子部件可以采取从本地(native)指令集的直接机器指令到高级编译或解释语言结构的在任何抽象级别处的指令或指令序列的形式。

本技术的实施例还提供了携带代码的非暂时性数据载体，代码当在处理器上实现时使处理器执行本文描述的任何方法。

本技术还提供处理器控制代码以例如在通用计算机系统上或在数字信号处理器(DSP)上实现上述方法。本技术还提供携带处理器控制代码的载体，以在运行时特别是在非暂时性数据载体上实现上述方法中的任一个。代码可以被提供在载体(例如磁盘、微处理器、CD-ROM或DVD-ROM、编程存储器例如非易失性存储器(例如闪存)或只读存储器(固件))上或者被提供在数据载体(例如光或电信号载体)上。实现本文描述的技术的实施例的代码(和/或数据)可以包括以常规编程语言(例如C)(解释或编译的)的源、对象或可执行代码、或汇编代码、用于建立或控制ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)的代码、或用于硬件描述语言(例如Verilog(RTM)或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将认识到的，这样的代码和/或数据可以分布在与彼此通信的多个耦合的部件之间。本技术可以包括控制器，该控制器包括耦合到系统的一个或更多个部件的微处理器、工作存储器和程序存储器。

对于本领域中的技术人员还清楚的是，根据本技术的实施例的逻辑方法的全部或部分可以适当地体现在包括逻辑元件的逻辑装置中以执行上述方法的步骤，并且这样的逻辑元件可以包括部件，诸如在例如可编程逻辑阵列或专用集成电路中的逻辑门。这样的逻辑布置还可以体现在使能元件中，用于使用例如虚拟硬件描述符语言在这样的阵列或电路中临时或永久地建立逻辑结构，虚拟硬件描述符语言可以使用固定或可传输的载体介质来被存储和传输。

在一个实施例中，本技术可以以数据载体的形式实现，数据载体具有在其上的功能数据，所述功能数据包括功能计算机数据结构以当被加载到计算机系统或网络内并由此被操作时使所述计算机系统能够执行上述方法的所有步骤。

现在将通过仅仅示例的方式参考附图描述本技术的实现，其中：

图1示出了本领域中已知的典型SMA致动器布置；

图2a示出了根据本技术的实施例的用于SMA致动器导线的驱动器电路；

图2b示出了图2a的驱动器电路的DAC部件的详细示意图；

图3示出了与本技术的第一实施例相关联的定时图；

图4示出了与本技术的第二实施例相关联的定时图；

图5示出了与本技术的第三实施例相关联的定时图；

图6示出了与本技术的第四实施例相关联的定时图；

图7示出了根据本技术的另一实施例的用于多根SMA致动器导线的驱动器电路；

图8示出了与本技术的第五实施例相关联的定时图；

图9示出了与本技术的第六实施例相关联的定时图；以及

图10示出了与本技术的第七实施例相关联的定时图。

图2a示出了根据本技术的实施例的用于使用受控电流并根据在下文中描述的任何驱动方案来驱动SMA致动器导线110的示例电路100的示意图。在这个布置中，致动器的每根SMA致动器导线110耦合在电路100的正电源轨Vm和负电源轨GND之间。为了简单起见，在这里仅示出了单根导线110，但是应当理解，致动器可以包括任何数量的SMA致动器导线，每根导线可以耦合在正电源轨和负电源轨之间。对于与在系统中存在的一样多的SMA致动器导线重复图2a的电路。典型的系统包括4个、8个或更多个这样的电路。图1的系统包括4根这样的SMA致动器导线。

在这个布置中，每根SMA致动器导线110可以耦合到电流吸收器(current sink)120，电流吸收器120可以吸收预定值的电流。电流吸收器120可以由具有适当高的输出阻抗的任何常规类型的电流吸收器实现。吸收预定值的电流的电流吸收器120的使用可以允许在SMA致动器导线110两端的电压Vw被确定以及SMA致动器导线110的电阻被测量。数模转换器140可用于控制电流吸收器120的电流输出或值。可选地，为了降低系统成本，可以将测量电流固定到适合于待测量的预期电阻负载的已知值。

布置100既包括在这里被体现为场效应晶体管(FET)(具体地，金属氧化物半导体FET(MOSFET))的开关130又包括可操作来向SMA致动器导线110供应功率的电流吸收器120。应当注意，电流吸收器本身不供应电流，但是技术人员将理解，它可以以控制它吸收的电流的方式来被控制，该方式实际上控制流经Rw 110的电流。技术人员将理解，电流源同样可以提供相同的功能。在本文，对供应电流或功率的电流吸收器或电流源的任何提及应相应地被理解。

提供两个可能的源用于供应功率的原因是每个源都与不同的主要功能相关联。开关130主要可操作来以受控的方式向SMA致动器导线110提供在最大电流处的功率的脉冲，使得所确定的加热水平可以被达到，这又导致导线110呈现限定的长度。通过适当地选择施加到多根导线(如例如在图1中所示(导线11-14))的电压脉冲，可以使可移动部件15呈现特定位置。这从功率效率观点看是驱动SMA致动器导线的最佳方式。

然而，电流吸收器120具有不同的功能。它可操作来向SAM致动器导线110提供已知的电流。当电流吸收器120提供在由DAC 140控制的水平处的已知电流时，测量SMA致动器导线110两端的电压。为了提供SMA致动器导线的控制的所需水平，通常需要在1mΩ和5mΩ(毫欧)之间的电阻测量分辨率。借助于具有增益G和电压偏移VOFF的信号调节放大器150来测量电压Vw。它的功能是放大在导线110两端的电压的小变化，以便利用ADC的全范围。

图2b示出了用于提供与图2a的DAC 170相关联的DAC功能的示例技术的更详细的示意图。如图2a所示，差分放大器171的输出被施加到放大器150。

提供DAC 170来控制信号调节放大器150的电压偏移。经由测量电流I

差分放大器171被示为具有由在反馈回路中的R2控制的可变增益。增益不需要是可变的，且在一些情况下根据需要可以是固定的。

实际上，只有一个ADC 160和放大器150是多根导线的系统所需的。模拟多路复用器(或开关)用于在待测量的特定SMA致动器导线两端连接放大器150的输入。

模拟电压测量值在ADC 160中被转换到数字字(digital word)。从ADC160输出的这个数字值被馈送到控制器(未示出)，该控制器随后能够确定导线的电阻，并因而确定它的长度。这允许控制器布置由开关130施加的电压脉冲的适当模式(pattern)，使得可以获得期望长度的SMA致动器导线。

当已知电流被输送到负载例如导线110时，通常更容易进行准确的电阻测量。电阻一般需要以SMA控制器伺服回路(servo loop)操作的相同速率被测量。伺服回路采用一组电阻读数作为输入，并计算一组SMA致动器导线驱动功率作为输出。因此，以伺服回路操作的相同速率读取SMA致动器导线的电阻是必要的。这低于一般2kHz到5kHz的PWM开关频率。在测量电阻时向SMA导线输送尽可能少的功率也是合乎需要的。一般，被供应到致动器导线的最小功率等于进行电阻测量所需的功率。当致动器在高环境温度下操作时，这个最低功率要求可能变得至关重要。

图3示出了与根据本技术的第一实施例的操作模式相关的定时图。该图涉及具有4根SMA致动器导线(导线0、1、2和3)的SMA致动器组件。来自开关130的电压脉冲被单独地施加到如由被标记为GB0、GN1、GN2和GN3的脉冲所描绘的导线，这些脉冲是分别施加到4根SMA致动器导线的电压脉冲。

在图3中还示出了位置，电流脉冲I0、I1、I2和I3在这些位置处分别从电流吸收器120供应到4根导线。

图3清楚地示出了从开关130供应的PWM脉冲如何与来自电流吸收器120的电流脉冲交错。这个交错允许每根导线110的电阻借助于电流脉冲以大约2KHz至4KHz的速率被测量，该速率与SMA伺服过程的回路速率匹配。

这个布置还允许功率被精确地输送到导线110，并且避免在开关130向任何导线输送高电流时测量电阻。

这种方法一般以电阻测量速率引入相对少量的能量，这可以用来最小化可听噪声由致动器产生的可能性。特别是，频率为2.5KHz的噪声可能是有问题的，因为人耳对该频率特别敏感。

图3示出电压脉冲GB0-GN3本质上是周期性的，但是每个脉冲在持续时间上改变，取决于在特定时间需要被施加到特定导线的功率。

为了在特定时间测量给定导线的电阻，一个电压脉冲被抑制，且电流脉冲在当电压脉冲原本(otherwise)将已经被施加到SMA致动器导线110的时间被替代地引入。这可以在图3的放大部分220中清楚地被看到，该放大部分示出了位置230，在该位置230处，电压脉冲在导线2上被抑制，例如电压脉冲GN2的供应在位置230处被排除或取消。在它的位置上，电流脉冲240被引入。除了被抑制以接纳电流脉冲240的单个电压脉冲230之外，在其他导线上的所有脉冲未受影响，在导线2上的其他脉冲也未受影响。

在图3上示出了电阻测量周期200，其示出了在连续电阻测量脉冲之间的时间。周期在任一导线上的脉冲之间被测量。图3示出了四个这样的周期200，在这个时间期间，对系统中的4根SMA致动器导线中的每一根进行一次电阻测量。

还示出了伺服回路周期，其是电阻测量在系统中的每根SMA致动器导线上被进行的时间。这在这种情况下等于电阻测量周期的四倍，因为有4根SMA致动器导线。

还示出了PWM频率250。这由在任一SMA致动器导线上的连续脉冲之间的周期表示。

图4示出了本技术的第二实施例。这个实施例与图3所示的实施例的不同之处在于，所有电阻测量事件在单个PWM周期中被分组在一起。在图3的实施例中，单个电阻测量事件出现在每个PWM周期中，所有电阻测量因此跨越伺服回路周期210散布。

图4示出了对于由区域310示出的一个PWM周期，在任何SMA致动器导线上没有PWM电压脉冲(即，所有4个脉冲——每根导线上一个——被抑制)。替代地，一系列电流脉冲I0-I3由电流吸收器120连续地供应到每根SMA致动器导线。电流脉冲的顺序在本文被示为I0，后面是I1，后面是I2，后面是I3，但是用于电阻测量的电流脉冲的施加的顺序并不重要。

系统时延是对系统的操作有影响的测量的结果所需的时间的度量。通常，本技术的实施例通过以伺服回路的速率遵循一系列任务来操作，即：测量n根导线的电阻；然后执行伺服回路，并计算下一帧(frame)的导线功率以将致动器移动到期望位置；且然后写新的功率。最小化或至少减少系统时延是合乎需要的，使得在进行电阻测量和基于这些测量采取的动作之间存在最短时间。

该布置的优点是存在减小的系统时延，但是需要更高规格的ADC 160，因为需要快速连续地进行与每个电流脉冲相关的转换。当然，在整个伺服回路周期210中散布电流脉冲以缓解这个问题也许是可能的。

图5示出了本技术的第三实施例。在该实施例中，PWM电压脉冲的整个集合如在图4的实施例中那样被抑制，但不是在该PWM周期中配置四个电阻测量事件，只有单个电阻测量针对单根SMA致动器导线被配置。

这可以在区域410中更清楚地被看到，在区域410中可以清楚地看到，没有施加到任何SMA致动器导线的电压脉冲，且替代地，单个相对长持续时间电流脉冲施加到单根SMA致动器导线，在这种情况下是导线2。

图5示出了电阻测量周期420，其是在SMA致动器导线上的电阻测量事件之间的时间间隔。在该实施例中，可以看到，所有电压脉冲被抑制，并且电阻测量事件针对导线0被配置。这在所有电压脉冲的进一步抑制且电阻测量事件针对导线1被配置之前跟随有在导线0至3上的一系列7个连续电压脉冲。在整个循环重复之前，相同的过程以针对导线2和3的电阻测量事件继续。

该实施例以较长持续时间电阻测量事件提供电阻的改进的测量。较长持续时间电阻测量事件往往以对应于电阻测量速率的频率将更多的能量引入到SMA致动器导线中，这可能在致动器中引入可听噪声。

图6示出了本技术的第四实施例。该实施例处理在相应SMA致动器导线上的连续电压脉冲被“堆叠(stack)”的情况。在该上下文中，“堆叠”意指在一根导线上的PWM电压脉冲的断开与在另一导线上的PWM电压脉冲接通同时进行。这可促进更多的功率在给定的PWM周期内被输送到SMA致动器导线。

在该配置中，PWM脉冲在PWM周期内未均匀地分布。这可以在图6中在区域510中被看到，脉冲的堆叠在该区域中可以清楚地被看到，即它们不是均匀分布的，并且一个脉冲的断开与下一根导线上下一个脉冲的接通同时发生。

堆叠的这个过程可能因为电阻测量的过程引入困难，特别是关于其定时。特别是，一般不可能简单地用电流测量脉冲代替电压脉冲，因为给定的PWM电压脉冲可能太短而不允许可靠的电流测量发生。此外，调整堆叠过程以促进电流测量是不合乎需要的，因为这可能将低频能量引入到系统内，这可能从致动器产生可听噪声。

因此，为了在堆叠的PWM电压脉冲的情况下便于电阻测量事件，在单根导线上的PWM电压脉冲被抑制，同时电阻测量电流脉冲被依次供应到每根SMA致动器导线。

这可以在图6的上部中被看到，其中可以看到在伺服回路周期210开始时没有施加到导线0的PWM电压脉冲。在这个时间期间，用于电阻测量的连续电流脉冲在与PWM周期250重合的连续电阻测量时隙(slot)中被施加到导线0至3。

为了确保对于电流测量脉冲有足够的时间来产生可靠的电阻测量，在导线1(GN1)上的PWM脉冲的开始时间被延迟，直到电流测量脉冲结束为止。这可以在图6的区域520和530中被看到，这两个区域分别示出了在导线2和3上的电流脉冲以及在每种情况下施加到导线1的电压脉冲在电流脉冲结束之后如何跟随。

在导线1上的电压脉冲的定时，即从PWM周期开始起的延迟甚至在电流测量没有发生的情况下也是重复的。在整个功率输送帧中对PWM电压脉冲保持相同的相位通常是合乎需要的，因为按其他方式做冒在音频频率处引入能量的风险，这可能产生可听噪声。然而在一些情况下，改变导线1的定时使得在导线1上的电压脉冲的上升沿与导线0的下降沿重合可能是合乎需要的。这代表在最大化可输送的功率和最小化可听噪声被产生的风险之间的折衷。

图7示出了根据本技术的另一实施例的电路700的示意图。该电路被配置成使用受控电流并根据在图8、图9和图10中描述的任何驱动方案来驱动多根SMA致动器导线710。为每根导线提供专用低侧(low side)晶体管开关730(其例如被示为如图7所示的N沟道mosfet)，以便响应于PWM调制而顺序地激活导线。例如，4导线致动器包括具有四个低侧驱动器730和一个高侧(high side)驱动器以及电流源的驱动器电路。通常，短语“低侧”意指SMA导线最靠近GND的一侧，而“高侧”意指SMA导线的与低侧相对的一侧。

电路700利用两种机制来将功率从高侧驱动到SMA导线中。也就是说，1)电流参考用于向负载提供已知的精确电流Iref，该电流参考在电阻测量期间被施加到SMA导线710，以及2)电流源被晶体管开关绕过以在活动周期期间向负载输送最大可能的功率，或者电流源可以被强制进入饱和以输送最大可能的电流，以便引起快速的温度上升，并因此引起在SMA导线710中的迅速收缩。

为了SMA致动器的精确控制，需要在1mΩ和5mΩ之间的电阻测量分辨率。因此，需要具有增益电压G和电压偏移VOFF的信号调节放大器750来放大在导线两端的电压的小变化以利用ADC 760的全范围。对于具有多根SMA导线760的系统，只需要一个ADC 760。模拟多路复用器(开关)将用于将放大器输入连接在待测量的导线两端。

当已知电流被输送到负载时，更容易进行准确的电阻测量。电阻需要以SMA控制器伺服回路操作的相同速率被测量。这低于一般2kHz到5kHz的PWM开关频率。在测量电阻时向SMA导线输送尽可能少的功率是合乎需要的。因此，必须驱动到致动器的最小功率等于进行电阻测量所需的功率。当致动器在高环境温度下操作时，这个最低功率要求可能变得至关重要。

为了在致动器内的多根导线两端实现功率供应和电阻测量，PWM脉冲和电阻测量电流脉冲的定时和交错至关重要。有几个关键的驱动器要求，例如：1)以大约2kHz至4kHz的速率精确地测量每根导线的电阻。这是SMA伺服过程的回路速率。2)向导线精确地输送功率。3)将导线驱动电流中的在可听频率范围内的任何显著能量降至最低。

图8示出了4导线致动器控制的第一定时配置。GNx是到PWM电源开关730的使能信号。例如，图8涉及具有4根SMA致动器导线(导线0、1、2和3)的SMA致动器组件。来自开关730的电压脉冲被单独地施加到如由被标记为GB0、GN1、GN2和GN3的脉冲所描绘的导线。Iref是使电阻测量电流脉冲能够被施加在导线处的电流源。该方案可以通过添加额外的PWM驱动器(例如具有八根独立控制的SMA导线的致动器)来容易地扩展为驱动更多的导线。

图8在区域810处清楚地示出了电流脉冲在电压脉冲的施加期间如何被施加。在这种情况下，单个PWM功率输送脉冲被电流测量事件820代替。例如电压脉冲仍然施加到SMA导线，但是供应给其的功率在电流测量事件期间被限制。这种方法被预期在电阻测量速率引入较少的能量，这可以减轻可听噪声。但是电阻测量可能需要在接近邻近功率输送脉冲的短时间周期内进行。如图8所示，在电流测量810期间的电压和电流脉冲的持续时间或脉冲宽度被示为比相邻的功率输送脉冲(或PWM脉冲)更长，以便允许用于电阻测量的足够的时间。

图9示出了图8的相同的4导线致动器控制的可选的定时配置。在该实施例中，电阻测量周期920被调整为将电阻测量事件910更紧密地串(bunch)在一起。如所示，在一些情况下，所有电阻测量可以在第一PWM周期期间进行。这样的布置具有减少系统时延的优点。然而，可能需要ADC来快速连续地进行多次转换。

图10示出了用于测量电阻的又一可选的定时配置。在这种情况下，PWM功率输送脉冲的整个集合被抑制，并由长电阻测量事件1020代替，如在区域1010中突出显示的。这种方法应该提高电阻测量精度，尽管它可能在电阻测量速率下引入更多的能量。

在上文中，从抑制一个或更多个电压脉冲方面描述了各种实施例的配置，以便在原本将被一个或更多个电压脉冲占据的时间中插入一个或更多个电流脉冲。当然，词“抑制”的使用在它有助于理解电压和电流脉冲的相对定时如何被定义的意义上是概念上的。它不应被理解为在电压脉冲被创建并以某种方式被耗散的意义上需要任何物理形式的抑制。更确切地，它应该被简单地解释为电压脉冲的缺乏，其中电压脉冲原本将被预期。

电压脉冲和电流脉冲的定时在控制器(未示出)的控制下，并且通过控制器的适当编程或配置，电压和电流脉冲的适当模式可以被创建。

在上文中，提到了4导线SMA致动器组件，但是将认识到，这仅仅是示例性的，并且在实践中，任何数量的导线可以通过系统的适当修改来驱动。

本领域中的技术人员将认识到，虽然上文描述了被认为是最佳模式以及在适当情况下的执行本技术的其他模式的内容，但是本技术不应被限制到在优选实施例的描述中公开的特定配置和方法。本领域中的技术人员将认识到，本技术具有广泛的应用范围，并且实施例可以采用宽范围的修改而不偏离如在所附权利要求中定义的任何创造性概念。

根据本发明的另外的实施例，提供了：

C1.一种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：

以PWM频率向SMA致动器导线中的每一根施加一连串电压脉冲，由此，仅仅一个电压脉冲在任何给定时间被施加到SMA致动器导线中的任一根；

抑制被施加到SMA致动器导线中的一根导线的电压脉冲之一，并且替代地向多根SMA致动器导线中的一根施加电阻测量电流脉冲。

C2.根据C1的方法，其中电阻测量周期被定义，由此在第n个电阻测量周期中，施加到SMA致动器导线n的电压脉冲被抑制，并且替代地，电阻测量电流脉冲被施加到导线n，由此n次循环通过值0到n，其中n等于SMA致动器导线的数量。

C3.根据C1的方法，其中对于第一给定时间，施加到所有SMA致动器导线的所有电压脉冲被抑制，并且电阻测量电流脉冲被顺序地施加到多根SMA致动器导线中的每根导线。

C4.根据C3的方法，其中第一给定时间是与PWM频率相关联的PWM周期。

C5.根据C1的方法，其中电阻测量周期被定义，由此在第n个电阻测量周期中，施加到所有SMA致动器导线的所有电压脉冲被抑制，并且替代地，电阻测量电流脉冲被施加到导线n，由此n次循环通过值0到n，其中n等于SMA致动器导线的数量。

C6.根据C1的方法，其中对于第二给定时间，多个电压脉冲在多根SMA致动器导线中的仅仅一根上被抑制，并且在第二给定时间期间，多个电阻测量电流脉冲被顺序地施加到多根SMA致动器导线中的每一根。

C7.根据C6的方法，其中第二给定时间是n×与PWM频率相关联的PWM周期，其中n等于SMA致动器导线的数量。

C8.根据C7的方法，其中电阻测量电流脉冲每PWM周期被施加到多根SMA致动器导线中的每一根。

C9.根据C8的方法，其中多个被抑制的PWM脉冲在每个PWM周期开始时出现，并且电阻测量电流脉冲在每个PWM周期开始时被施加。

C10.根据C1至C9中的任一项的方法，其中抑制电压脉冲之一的步骤包括排除或取消所述电压脉冲到相应的SMA致动器导线的供应以接纳电阻测量电流脉冲。

C11.一种携带控制代码以实现C1到C9中的任一项的方法的非暂时性数据载体。

C12.一种用于向可操作来执行C1至C10中的任一项的方法的SMA致动器导线布置供应功率的装置。