SMA线驱动结构及其闭环控制方法和电子设备与流程

sma线驱动结构及其闭环控制方法和电子设备
技术领域
1.本技术涉及致动器技术领域，特别涉及一种sma线驱动结构及其闭环控制方法和电子设备。


背景技术：

2.sma(shape memory alloy)，也即形状记忆合金，具有通电受热收缩等特性，由于其具有收缩力大、体积小且耐用等优点，已渐渐应用为致动器的驱动件，例如智能电子设备中摄像头的对焦和/或防抖装置中。在电子设备中通过处理器改变sma线的驱动信号使其发生不同程度的应变收缩拉动活动件移动、使活动件带动镜头等元器件运动，最终实现镜头的移动，实现摄像头的对焦、防抖或其他运动。
3.在镜头移动过程中，例如对焦或防抖运动过程中，一般来说，镜头移动速度的优先级是大于移动精度的优先级，因此，对于sma线控制的计算速度要求较高，以满足瞬间实现对sma线应变收缩程度的调整，而这一切计算的前提，需要以检测与sma线相连接的活动件相对静止件的移动位置为基础。
4.然而，在相关技术中，对于检测与sma线相连接的活动件相对静止件的移动位置的方式有多种，有采用设置位置传感器的方式来检测，也有测量sma线的电阻并将其转换为sma线的应变程度然后再计算活动件相对静止件的移动位置，前者设置位置传感器需要占用一定空间，后者则计算复杂导致处理器的处理速度较慢，影响sma线的响应速度，不利于实现较快的防抖速度，最终影响光学防抖质量。


技术实现要素：

5.本技术旨在解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种sma驱动结构，该驱动结构能够通过测量与sma线串联的采样电阻的电压值来获取活动件相对静止件的位移量。同时，在sma线驱动结构的基础上，本技术还提出一种sma线驱动结构的闭环控制方法，该控制方法运算过程的计算量小，运算负担小，能够实现对sma线的快速调整控制，有利于提高活动件相对静止件的移动速度。本技术还提出一种电子设备。
6.根据本技术第一方面实施例的sma线驱动结构，包括：
7.静止件；
8.活动件，所述活动件能够相对所述静止件移动；
9.sma线，所述sma线用于驱动所述活动件相对所述静止件移动，在所述sma线的电回路上串联有采样电阻。
10.根据本技术实施例的sma线控制方法的生产方法，至少具有如下有益效果：
11.由于sma线的电特性复杂多变，如此设置，通过在sma线的电回路上串联采样电阻，并且，保持sma线两端的电源电压不变，由于电源电压固定不变且采样电阻与sma线串联，因此，使得sma线上的应变量与采样电阻的电压值相关，当需要检测sma线的应变量时，仅需检测采样电阻的电压值再将检测结果简单换算即可，而无需再设置位置传感器，也无需再检
测sma线的电特性，从而节省运算量，有利于提高运算速度，从而实现对sma线驱动信号做出迅速调整。
12.根据本技术的一些实施例，还包括若干sma线对，每个所述sma线对均包括两条在一个自由度上的所述sma线，每个所述sma线对中的两条所述sma线用于驱动所述活动件相对所述静止件在一个自由度内的两个相反方向移动。
13.根据本技术的一些实施例，所述sma线对中的两条所述sma线并联设置且可独立控制，并且，在所述sma线并联的干路上串联有采样电阻。
14.根据本技术第二方面实施例的sma线驱动结构的闭环控制方法，包括有以下步骤：
15.获取采样电阻在仅与一个sma线对中的一条sma线串联时的第一电压值v1；
16.获取所述采样电阻在仅与同一个所述sma线对中的另一条所述sma线串联时的第二电压值v2；
17.根据所述第一电压值v1和所述第二电压值v2，得到所述采样电阻的当前电压倒数差值，其中，所述当前电压倒数差值为
18.根据目标位移量获取所述采样电阻的目标电压倒数差值，其中，所述目标位移量代表活动件相对静止件移动到预定位置时的位移量；
19.获取所述目标电压倒数差值与所述当前电压倒数差值的偏差值；
20.若所述偏差值大于阈值，则调整供给所述sma线的驱动信号，并在调整驱动信号后重新获取所述当前电压倒数差值，直至所述偏差值小于阈值。
21.根据本技术实施例的sma线驱动结构的闭环控制方法，至少具有如下有益效果：
22.在电回路输入的电压固定不变的情况下，当采样电阻与sma线串联时，sma线自身的应变量与采样电阻的电压倒数值呈线性关系。由此，在活动件相对静止件移动的过程中，可通过测量与sma线串联的采样电阻的电压值从而得到活动件相对静止件的位移量，从而极大减小运算量，使其能够根据检测数据迅速对sma线的驱动信号做出调整，有效提高控制精度，有利于提高sma线驱动结构的驱动效果。
23.根据本技术的一些实施例，所述根据目标位移量获取所述采样电阻的目标电压倒数差值，包括有以下步骤：
24.根据所述目标位移量获取所述采样电阻的第一目标电压值v1’
和第二目标电压值v2’
；
25.根据第一目标电压值v1’
和第二目标电压值v2’
，计算得到所述目标电压倒数差值，其中，所述目标电压倒数差值为
26.根据本技术的一些实施例，还包括有以下步骤：若所述偏差值小于阈值，则减小供给所述sma线的驱动信号的调整幅度，并使所述sma线的驱动信号保持在目标动态范围之内。
27.根据本技术的一些实施例，还包括有以下步骤：测试所述活动件相对所述静止件在不同位移量下时所述采样电阻的电压倒数差值，并得到所述位移量与所述电压倒数差值的转换关系。
28.根据本技术的一些实施例，还包括有以下步骤：测试所述采样电阻在不同所述电
压倒数差值下，所述活动件相对所述静止件的位移量，并得到所述位移量与所述电压倒数差值的转换关系。
29.根据本技术的一些实施例，还包括有以下步骤：获取所述活动件相对所述静止件的所述目标位移量，根据所述位移量与所述电压倒数差值的转换关系，获取所述目标位移量对应的所述电压倒数差值。
30.根据本技术第三方面实施例的电子设备，包括：
31.至少一个处理器，以及，
32.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
33.所述存储器存储有指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行所述指令时实现上述第二方面所述的sma线驱动结构的闭环控制方法。
34.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
35.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
36.图1为本技术一种实施例中sma线驱动结构的示意图。
37.图2为本技术一种实施例中sma线驱动结构的示意图。
38.图3为本技术一种实施例中sma线驱动结构的示意图。
39.图4为本技术一种实施例中在sma线电回路上串联采样电阻的示意图。
40.图5为本技术一种实施例中在sma线并联的干路上串联采样电阻的示意图。
41.图6为本技术另一种实施例中在sma线并联的干路上串联采样电阻的示意图。
42.图7为本技术另一种实施例中sma线驱动结构的闭环控制方法的控制流程图。
43.附图标号：
44.静止件100；
45.活动件200；
46.sma线300；
47.采样电阻400。
具体实施方式
48.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
49.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
50.在本技术的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所
指示的技术特征的先后关系。
51.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
52.下面根据图1至图6描述本技术第一方面实施例的sma线驱动结构。
53.参考图1至图4，本技术的sma线驱动结构，包括：
54.静止件100；
55.活动件200，活动件200能够相对静止件100移动；
56.sma线300，sma线300用于驱动活动件200相对静止件100移动，在sma线300的电回路上串联有采样电阻400。
57.sma(shape memory alloy)，也即形状记忆合金，其具有马氏体相、奥氏体相，在一些情况下还具有r相，其自身温度变化会导致自身内部结构相变进而引发的应变。一般的，在对sma线300施加驱动信号使其发生应变时，sma线300一般处于马氏体相和奥氏体相的两相混合状态，在该两相混合状态下，sma线300在加、卸载时其温度变化量与应变量呈一定的线性关系。
58.可以理解的是，sma线300与静止件100和活动件200的连接方式可以有但不限于以下方式：sma线300的两端与静止件100固定连接，sma线300的中部勾设于活动件200上；亦或是，sma线300一端与静止件100固定连接、另一端与活动件200固定连接。
59.可以理解的是，如此设置，通过在sma线300的电回路上串联采样电阻400，需要理解的是，采样电阻400为定值电阻，由于电源电压固定不变且电阻与sma线300串联，因此，使得sma线300在应变时的温度变化与采样电阻400的电压倒数值相关，当需要检测sma线300的应变量时，仅需检测采样电阻400的电压值再将检测结果简单换算即可，而无需再设置位置传感器，从而节省空间，也无需再检测sma线300的电特性再将电特性转化为sma线300的温度，从而节省运算量，有利于提高运算速度，从而实现对sma线300驱动信号做出迅速调整，最终提高活动件200相对静止件100的移动速度。
60.参考图1至图3，在本技术的一些实施例中，还包括若干sma线对，每个sma线对均包括两条在一个自由度上的sma线300，每个sma线对中的两条sma线300用于驱动活动件200相对静止件100在一个自由度内的两个相反方向移动。
61.可以理解的是，sma线300在一个自由度上设置两条，有利于使活动件200相对静止件100的运动更加可控，也有利于提高活动件200相对静止件100的移动精度。
62.具体地，参考图1至图3，当活动件200需要相对静止件100在x轴或y轴方向运动时，sma线300可在x轴或y轴方向设置两条；当活动件200需要相对静止件100在z轴方向上运动时，sma线300可在z轴方向上设置两条；亦或者，当活动件200需要相对静止件100沿z轴转动时，两条sma线300围绕某个旋转点中心对称设置，从而使得活动件200可沿该旋转点相对静止件100做旋转运动。需要注意的是，sma驱动结构中sma线300设置形式并不以此为限。
63.在活动件200相对静止件100运动过程中，对各sma线300的控制如下：
64.以活动件200相对静止件100沿x轴方向运动为例。在此实施例中，sma线300在x轴方向上设置有两条。在初始状态下，处理器对两条sma线300均施加电信号，以使两条sma线300均保持张紧状态，然后，处理器对其中一条sma线300增大驱动信号，同时对另一条sma线
300减小驱动信号，从而使得所受驱动信号增大的sma线300的张紧力逐渐增强，而所受驱动信号减小的sma线300逐渐松弛，最终实现活动件200相对静止件100沿张紧力逐渐增大的sma线300的一侧移动。同时，需要注意的是，所受驱动信号减小的sma线300虽然逐渐松弛，但其仍然保持张紧状态，只是减小其张紧力，以防止活动件200在相对静止件100移动的过程中sma线300脱离预定装设位置。
65.参考图5和图6，在本技术的一些实施例中，sma线对中的两条sma线300并联设置且可独立控制，并且，在sma线300并联的干路上串联有采样电阻400。
66.可以理解的是，由于各sma线300并联设置且各sma线300可独立控制，由于各sma线300均能独立控制，当控制除一条sma线300外的其他sma线300处于断路状态时，采样电阻400便仅与一条sma线300串联，因此，便可通过测量采样电阻400的电压值从而获取在同一时刻下与采样电阻400串联的sma线300的温度值，从而得出该sma线300的应变量。如此设置，可减少采样电阻400的数量，有利于简化电路设置。
67.可以理解的是，sma线对可以设置多对。当sma线对设置多对时，各sma线对中的sma线300并联，各sma线对也并联，采样电阻400设置于sma线300的并联干路上。
68.参考图7，根据本技术第二方面实施例的sma线驱动结构的闭环控制方法，包括有以下步骤：
69.获取采样电阻400在仅与一个sma线对中的一条sma线300串联时的第一电压值v1；
70.获取采样电阻400在仅与同一个sma线对中的另一条sma线300串联时的第二电压值v2；
71.根据第一电压值v1和第二电压值v2，得到采样电阻400的当前电压倒数差值，其中，当前电压倒数差值为
72.根据目标位移量获取采样电阻400的目标电压倒数差值，其中，目标位移量代表活动件200相对静止件100移动到预定位置时的位移量；
73.获取目标电压倒数差值与当前电压倒数差值的偏差值；
74.若偏差值大于阈值，则调整供给sma线300的驱动信号，并在调整驱动信号后重新获取当前电压倒数差值，直至偏差值小于阈值。
75.可以理解的是，在整个sma线300的电回路中，电回路输入的电压固定不变，采样电阻400为定值电阻。
76.可以理解的是，由于各sma线300均能独立控制，当控制除一条sma线300外的其他sma线300处于断路状态时，采样电阻400便仅与一条sma线300串联。可在一瞬间通过电子开关切换同一个sma线对中两条sma线300的通断来使采样电阻400在某个瞬间只与同一个sma线对中的其中一条sma线300串联，需要注意的是，由于电子开关切换瞬间的时间间隔很短，因此可以认为，在电子开关切换前后，同一个sma线对中的两条sma线300处于同一时刻。
77.需要理解的是，由于采样电阻400与sma线300串联，由于电回路输入的电压固定不变，结合sma线300的自身特性，sma线300上的温度与采样电阻400的电压倒数值呈线性关系，而sma线300自身的温度能够直接反映出sma线300的应变量。
78.为此，可将同一个sma线对中的其中一条sma线300在活动件200相对静止件100移动过程中前后的温度值分别记为t
w1
和t
w1
'，将sma线300在活动件200相对静止件100移动过
程中前后温度变化量记为δt1，δt1＝t
w1
'
‑
t
w1
，将采样电阻400记为r
s
，同时，将采样电阻400在活动件200相对静止件100移动过程中前后的电压值分别记为v1和v1’
，由于t
w1
与相关、t
w1
'与相关，因此，δt1的值可通过的值来获取，也即，sma线300上温度差值与采样电阻400的电压倒数差值呈线性关系。sma线300的温度变化量与其自身的应变量是相关的，而sma线300的自身的应变量又可直接可反馈出活动件200相对静止件100的移动距离，也即活动件200相对静止件100的位移量。
79.同理，关于同一个sma线对中另一条sma线300，将其在活动件200相对静止件100移动过程中前后的温度值分别记为t
w2
和t
w2
'，将其在活动件200相对静止件100移动过程中前后温度变化量记为δt2，将采样电阻400前后电压值分别记为v2和v2’
，同上，δt2的值可通过的值来获取。
80.当活动件200相对静止件100移动时，由于同一个sma线对中的其中一条sma线300收缩、另一条sma线300松弛，在活动件200相对静止件100移动的过程中，同一个sma线对中的两条sma线300各自的温度值在发生变化，并且，在活动件200相对静止件100处于不同的位移量时，均有与该位移量对应的两条sma线300之间的温度差值，也即，该温度差值随着活动件200相对静止件100的移动而变化。举例来说，在整个sma线驱动结构的驱动过程中，活动件200相对静止件100的位移量为δl，在位移发生前，其中一条sma线300的温度为t
w1
、另一条sma线300的温度为t
w2
，则两条sma线300的温度差值为(t
w1
‑
t
w2
)；在位移发生后，其中一条sma线300的温度为t
w1
'，另一条sma线300的温度为t
w2
'，则两条sma线300的温度差值变为(t
w1
'
‑
t
w2
')；由于活动件200相对静止件100的位移量可通过在位移发生前后两条sma线300之间的温度差值的变化量来反映，又，sma线300的温度值与采样电阻400的电压倒数值相关，因此，可直接通过获取采样电阻400的电压值倒数来得知活动件200相对静止件100的位移量，也即，通过获取的值来确定。
81.至此，在上述理论基础上，同时参考图7，sma线驱动结构的闭环控制方法可以采用以下步骤：
82.步骤s100，获取采样电阻400在仅与一个sma线对中的一条sma线300串联时的第一电压值v1。
83.步骤s200，采样电阻400在仅与同一个sma线对中的另一条sma线300串联时的第二电压值v2。
84.步骤s300，根据第一电压值v1和第二电压值v2，得到采样电阻400的当前电压倒数差值，其中，当前电压倒数差值为
85.步骤s400，根据目标位移量获取采样电阻400的目标电压倒数差值。其中，目标位移量代表活动件200相对静止件100移动到预定位置时的位移量。需要注意的是，关于目标电压倒数差值，目标电压倒数差值包括在目标位移量时，采样电阻400分别与同一个sma线
对中的两条sma线300串联时的目标电压值v1’
和v2’
，通过获取的值，即可得到目标电压倒数差值。需要注意的是，目标电压倒数差值可以根据每次活动件200相对静止件100移动的运动行程获取，并且储存在处理器中。需要注意的是，该值并不为一个固定值，而是根据每次活动件200相对静止件100移动的预定移动行程独立获取。
86.步骤s500，获取目标电压倒数差值与当前电压倒数差值的偏差值。
87.若偏差值大于阈值，则执行步骤s600。
88.步骤s600，调整供给sma线300的驱动信号。
89.在调整驱动信号后重新获取当前电压倒数差值，直至偏差值小于阈值。
90.由于sma线300的应变量与其自身温度相关，为测量sma线300的温度，在一般情况下，是通过测量sma线300的电特性再将其电特性转化为温度值，从而得到sma线300的应变量。由于sma线300的特性较为复杂，其电特性受多重因素影响，若通过直接测量sma线300的电特性将会导致控制器的运算量较大，导致控制速度较慢，严重影响sma线驱动结构的反应速度和运动速度，当sma线驱动结构设置于镜头模组中作为对焦或防抖的致动器时，则会影响镜头模组的成像效果。而通过如此设置，在活动件200相对静止件100移动过程中，无需直接测量sma线300的实时电特性，而是通过测量分别与sma线300串联的采样电阻400的电压值从而计算得出活动件200相对静止件100的移动量，从而极大减小控制器的运算量，使其能够根据检测数据迅速对sma线300的驱动信号做出调整，有效提高控制速度和精度，有利于提高sma线驱动结构的驱动效果，当sma线驱动结构设置于镜头模组中作为对焦或防抖的致动器时，有利于提高镜头模组的成像质量。
91.在本技术的一些实施例中，根据目标位移量获取采样电阻400的目标电压倒数差值，包括有以下步骤：
92.根据目标位移量获取采样电阻400的第一目标电压值v1’
和第二目标电压值v2’
；
93.根据第一目标电压值v1’
和第二目标电压值v2’
计算得到目标电压倒数差值，其中，目标电压倒数差值为
94.在本技术的一些实施例中，还包括以下步骤：
95.若偏差值小于阈值，则执行步骤s700。
96.步骤s700，减小供给sma线300的驱动信号的调整幅度，并使sma线300的驱动信号保持在目标动态范围之内。
97.可以理解的是，当偏差值小于阈值时，代表活动件200相对静止件100之间的位移量达到目标位移量，此时，减小调节sma线300的驱动信号，但需要使两条sma线300的驱动信号维持在目标动态范围之内，以使两条sma线300均保持张紧状态，以实现对活动件200相对静止件100位置的固定保持。
98.在本技术的一些实施例中，还包括有以下步骤：测试采样电阻400在不同电压倒数差值下，活动件200相对静止件100的位移量，并得到位移量与电压倒数差值的转换关系。
99.可以理解的是，为提高处理器的运算速度，可预先设置电压倒数差值与位移量的转换关系。
100.可以理解的是，在制造过程中可先模拟实际运作情况设置两条sma线300、活动件
200以及静止件100，记录活动件200在相对静止件100处于不同位移量时采样电阻400的电压倒数差值，从而得到位移量与电压倒数差值的转换关系，并将该转换关系存储到处理器中。
101.通过如此设置，可节省处理器的运算时间，有利于提高sma线驱动结构的闭环控制速度。
102.在本技术的一些实施例中，还包括有以下步骤：测试采样电阻400在不同电压倒数差值下，活动件200相对静止件100的位移量，并得到位移量与电压倒数差值的转换关系。
103.可以理解的是，关于电压倒数差值与位移量的转换关系，还可以有另外的设置形式。
104.可以理解的是，在制造过程中可先模拟实际运作情况设置两条sma线300、活动件200以及静止件100，对sma线对施加驱动信号使采样电阻400具备一定的电压倒数差值，同时记录在不同电压倒数差值下活动件200相对静止件100的位移量，从而得到位移量与电压倒数差值的转换关系，并将该转换关系写入到处理器中。
105.在本技术的一些实施例中，还包括有以下步骤：获取活动件200相对静止件100的目标位移量，根据位移量与电压倒数差值的转换关系获取该目标位移量所对应的电压倒数差值。
106.可以理解的是，在活动件200相对静止件100移动前，处理器可从外部获取防抖补偿行程，该防抖补偿行程即为活动件200相对静止件100的目标位移量，并根据已获取的目标位移量，从电压倒数差值与位移量的转换关系中获取与目标位移量对应的电压倒数差值，将该电压倒数差值作为目标电压倒数差值。通过如此设置，可节省处理器的运算时间，有利于提高sma线驱动结构的闭环控制速度。
107.在本技术第三方面实施例的电子设备，包括：至少一个处理器，以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行指令时实现上述的sma线驱动结构的闭环控制方法。
108.可以理解的是，该电子设备可以是任意类型的智能终端，如手机、平板电脑、行车记录仪、个人计算机等。
109.可以理解的是，该电子设备包括：一个或多个处理器和存储器。处理器和存储器可以通过总线或其他方式进行通信连接。存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及单元，如本技术实施例中的电子设备对应的程序指令/单元。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及单元，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的sma线驱动结构的闭环控制方法。存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据程序指令/单元创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。一个或者多个单元存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的sma线驱动结构的闭环控制方法。
110.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各
种变化。