JP4496330B2 - Ultrasonic oscillation circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、予め決められた時間だけ負荷、水位又は温度変化によって最適周波数から外れない超音波発振回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、超音波洗浄装置では、比較的構成が簡単であることから他励発振装置が使用され、又、負荷の変化や温度変化に対して発振が安定していることから自動追尾方式の発振装置が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、他励発振機では、負荷等の変化で超音波振動子の周波数が最適周波数から外れ、超音波振動子の振動が低下して著しく洗浄効果が低下するという問題があり、又、自動追尾方式の発振装置では、安定した帰還電圧が必要であるため、発振装置に安定した電圧を印加しなければならず、又、発振出力も安定しなければならないので、電圧制御発振回路に安定した可変電圧を発生させなければならず、回路が複雑で高価になるという問題があった。
【0004】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、第1のダイオード、該第1のダイオードに接続されるリップル電圧発生回路、該リップル電圧発生回路の出力端子に接続される第1の発振回路、該第1の発振回路の出力端子に接続される出力回路からなる発振回路と、交流電源の一方の端子に接続されるリセットスイッチ、該リセットスイッチの他端子に第2のダイオード及び抵抗を介して接続されるゲート回路、該ゲート回路の出力端子に第3のダイオードを介して接続される第2の発振回路、該第2の発振回路の出力端子に接続されるリレー動作回路からなるタイマー回路とからなり、前記第1のダイオードは前記タイマー回路のリレー動作回路のリレー接点を介して交流電源に接続され、前記出力回路に超音波振動子が接続され、前記リセットスイッチを押すことによって、前記ゲート回路の出力を負にし、前記第2の発振回路の出力側に接続されたコンデンサを放電した後、充電し、充電が完了するまでに前記第2の発振回路を動作して、前記動作回路の前記リレーを動作し、前記リレーの動作によって前記第1のダイオードによって半波電圧を前記リップル電圧発生回路に供給し、前記リップル電圧発生回路から標準温度及び標準負荷に対する共振周波数になるように調整されたリップル電圧を発生し、該リップル電圧によって前記第1の発振回路から周波数によって電圧が変化する出力が発生し、前記出力回路から前記第1の発振回路からリップル電圧によって周波数が変化された出力と整流器からの半波電圧とが入力されて半波電圧にパルス出力が重畳された出力を超音波振動子に印加されるものであり、又、前記リップル電圧発生回路は前記半波整流器からの電圧がチャージされる第1のコンデンサと、該コンデンサのチャージが予め決められたチャージ電圧になると導通するトランジスタと、該トランジスタの出力でチャージされる第2のコンデンサとからなり、第2のコンデンサのチャージ電圧によって前記発振部の出力の周波数が変動されるようにしたものである。
【0005】
【実施の態様】
本発明では、発振回路に故意に電圧が安定せずにリップルのある電圧を供給することにより、発振回路からの出力はリップル電圧で周波数が変化するので、超音波振動子の共振周波数が負荷(洗浄液に入れれた洗浄物)、水位、温度等の変化があっても、周波数がスイープしているので、出力の変化(洗浄効果)には大きな差がでることがなく、又、この発振回路をタイマー回路で予め決められた時間だけ駆動することができる。
【0006】
【実施例】
図1は、本発明の1実施例の超音波発振回路の回路図で、交流電源1の一方の端子にリレー26の可動端子及び固定端子を介してダイオード2のアノードが接続され、ダイオード2のカソードはリップル電圧発生回路3の抵抗4と第1のコンデンサ5を介して交流電源1の他端に接続され、抵抗4と第1のコンデンサ5の接続点にゼナーダイオード6のカソードと抵抗7及びNPNトランジスタ8のコレクタが接続され、又、抵抗7の他端はトランジスタ8のベースと抵抗9の一端に接続され、ゼナーダイオード6のアノード及び抵抗9の他端は交流電源1に接続され、さらに、NPNトランジスタ8のエミッタは第2のコンデンサ10の一端及び発振回路11の発振器12の電源端子に接続され、又、発振器12の入力端子に第3のコンデンサ13を介して交流電源1の他端に接続され、さらに、発振器12の入力端子と出力端子の間に可変抵抗14及び抵抗15が接続され、発振器12のアース端子は交流電源1の他端に接続されている。
【0007】
又、発振回路11の発振器12の出力は出力回路16の抵抗17を介してNPNトランジスタ18のベースに接続されるとともに、抵抗19を介してして交流電源1の一端に接続され、さらに、NPNトランジスタ18のコレクタは抵抗20を介してNPNトランジスタ8のコレクタに接続されるとともに、NPNトランジスタ21とPNPトランジスタ22のゲートに接続され、NPNトランジスタ21のエミッタとPNPトランジスタ22のエミッタが互いに接続されるとともに、MOS電界効果トランジスタ23のベースに接続され、NPNトランジスタ21のコレクタはNPNトランジスタ8のコレクタに接続され、NPNトランジスタ18のエミッタ、PNPトランジスタ22のコレクタ及びMOS電界効果トランジスタ23のソースは交流電源1の他端に接続され、さらに整流器2のカソードとMOS電界効果トランジスタ23のドレインの間にトランス24の一次巻線が接続され、トランス24の二次巻線に洗浄機等の超音波振動子25が接続されている。
【0008】
又、タイマー回路47は、リレー26の固定端子はダイオード27を介して抵抗28とコンデンサ29及び抵抗30とゼナーダイオード31の直列回路を介してアース端子に接続され、リレー26のコイル26aの一方の端子はNPNトランジスタ32のコレクタに接続され、ベースは抵抗33の一方の端子に接続され、エミッタはアース端子に接続され、さらに、リレー26のコイル26aの他方の端子はNPNトランジスタ34のエミッタに接続され、コレクタは抵抗28とコンデンサ29の接続点に、ベースは抵抗30とゼナーダイオード31の接続点に接続されるとともに、ベースはコンデンサ35を介してアース端子に接続されることにより、リレー26の動作回路が構成され、さらに、交流電源1の一方の端子にリセットスイッチ36の一方の固定端子に接続され、又、リセットスイッチ36の他方の端子にダイオード37及び38のアノードがそれぞれ接続され、ダイオード37のカソードはダイオード27のカソードに接続され、ダイオード38のカソードは抵抗39の一方の端子に接続され、抵抗39の他方の端子はコンデンサ40とゼナーダイオード41の直列回路を介してアース端子に接続されると共にゲート回路42の入力端子に接続される。
【0009】
さらに、ゲート回路42の出力端子はダイオード43のカソードに接続され、ダイオード43のアノードは発振回路44の入力端子及び抵抗45を介して発振回路44の出力端子に接続されるとともに、コンデンサ46を介してアース端子に接続され、又、発振回路44の出力端子は抵抗33の他方の端子に接続され、ゲート回路42及び発振回路44の電源端子はリップル電圧発生回路3のNPNトランジスタ8のエミッタに接続される。
【0010】
このように構成した本実施例の超音波発振回路では、リセットスイッチ36を押すと、ダイオード38を通してダイオード40にチャージ電流が流れることによりゲート回路42の入力端子はロウレベルとなるので、ゲート回路42の出力端子に接続されたダイオード43を介してコンデンサ46にチャージされている電圧を短時間で放電させ、ダイオード40がハイレベルになると、ゲート回路42の出力はハイレベルとなり、発振回路44の出力がハイレベルとなるので、NPNトランジスタ32がオンになるが、その時にはコンデンサ35がチャージされてNPNトランジスタ34がオンになっているので、リレー26のコイル26aに電流が流れ、リレー26はオンになり、交流電源1からダイオード2を通してリップル電圧発生回路3に電流が印加される。
【0011】
そして、ダイオード2のA点の出力波形は図2に示すように半波整流電圧波形となり、又、リップル電圧発生回路3のNPNトランジスタ8のエミッタのB点における出力波形は、第1のコンデンサ5と第2のコンデンサ10のチャージ電圧によって、図3に示すようなリップル電圧波形となり、このリップル電圧は発振回路11の発振器12の電源端子に入力される。
【0012】
又、発振回路11の発振器12には、第3のコンデンサ12を介して交流電源1から負の半波電圧が印加され、可変抵抗14によって出力の発振周波数が調整され、発振回路11の出力はリップル電圧発生回路3からのリップル電圧と交流電源1からの負の半波電圧によって周波数の異なったパルス状の電圧が発生し、この電圧は出力回路16のNPNトランジスタ18、21、PNPトランジスタ22及びMOS電界効果トランジスタ23による増幅回路によって増幅され、トランス24で交流電源1から正の半波電圧と増幅された発振回路11からのパルス電圧が重畳されて、図4に示すような出力電圧波形の電圧が出力され、超音波振動子25に印加され、又、タイマー回路45の発振回路44の入力端子に接続されたコンデンサ46のチャージが終了すると、発振回路44の出力がロウレベルになり、NPNトランジスタ32がオフになり、リレー26が遮断されてリップル電圧発生回路3への印加が遮断され、発振が停止する。
【0013】
このように、本発明の実施例の超音波発振回路では、タイマー回路47を予め決められた時間だけ動作することにより、リレー26を動作してリップル電圧発生回路3に電流を印加すると、リップル電圧発生回路3から発振回路11にリップル電圧が印加され、発振回路11から出力される出力は周波数が超音波振動子25の標準温度及び標準負荷時の共振周波数から予め定められた範囲の周波数になるようにリップル電圧発生回路3からの出力電圧を調整することにより、超音波振動子25が標準温度及び標準負荷に対して変動しても、常にリップル電圧発生回路3からの出力電圧が変動しているので、超音波振動子25が共振からずれる時間が短く、長時間の稼働に対して共振が僅かにずれるだけで出力の変化(洗浄効果)には大きな差がでることがなく駆動させることができ、発振回路12と同じ構成のゲート回路42を使用するため、価格の負担が小さく、ダイオード43でコンデンサ46のチャージ電圧を強制的にショートさせるので、タイマー回路の繰り返し動作によるタイマー時間の誤差を最小限に抑えることができ、又、ダイオード43によって時定数に影響を与えることがなく、ダイオード27によって大電流を必要とする超音波発振回路にリセットスイッチ36を介して供給する必要がないので、リセットスイッチを小型にすることができる。
【0014】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波発振回路では、タイマー回路により予め決められた時間内にリップル電圧発生回路に電流を供給し、リップル電圧発生回路から発振回路に故意に電圧が安定せずにリップルのある電圧を供給することにより、発振回路からの出力はリップル電圧発生回路からのリップル電圧で周波数が変化するので、超音波振動子の共振周波数が負荷(洗浄液に入れた洗浄物)、水位、温度等の変化があっても、周波数がスイープしているので、出力の変化(洗浄効果)には大きな差がでることがなく、又、構成が簡単で、安価になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の超音波発振回路の回路図である。
【図2】図1の回路のA点の出力波形図である。
【図3】図1の回路のB点の出力波形図である。
【図4】図1の回路のトランスの出力波形図である。
【符号の説明】
1 交流電源
2 ダイオード
3 リップル電圧発生回路
4、7、9 抵抗
5 第1のコンデンサ
6 ゼナーダイオード
8 NPNトランジスタ
10 第2のコンデンサ
11 発振回路
12 発振器
13 第3のコンデンサ
14 可変抵抗
15、17 抵抗
16 出力回路
18、21 NPNトランジスタ
19、20 抵抗
22 PNPトランジスタ
23 MOS電界効果トランジスタ
24 トランス
25 超音波振動子
26 リレー
27、37、38 ダイオード
28、30、33 抵抗
29、35、40 コンデンサ
31、41 ゼナーダイオード
32、34 NPNトランジスタ
39、45 抵抗
42 ゲート回路
43 ダイオード
44 発振回路
46 コンデンサ
47 タイマー回路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ultrasonic oscillation circuit that does not deviate from an optimum frequency by a load, water level, or temperature change for a predetermined time.
[0002]
[Prior art]
Normally, an ultrasonic cleaning device uses a separately excited oscillation device because of its relatively simple configuration, and an oscillation device of an automatic tracking system because oscillation is stable against changes in load and temperature. Is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the separately-excited oscillator has a problem that the frequency of the ultrasonic vibrator deviates from the optimum frequency due to a change in load or the like, and the vibration of the ultrasonic vibrator is reduced to significantly reduce the cleaning effect. Since a stable feedback voltage is required in the oscillation device of the system, a stable voltage must be applied to the oscillation device, and the oscillation output must also be stable. There is a problem that a voltage must be generated, and the circuit is complicated and expensive.
[0004]
[Means to solve the problem]
The present invention provides a first diode, a ripple voltage generation circuit connected to the first diode, a first oscillation circuit connected to an output terminal of the ripple voltage generation circuit, and an output terminal of the first oscillation circuit An oscillation circuit composed of an output circuit connected to the AC power supply, a reset switch connected to one terminal of the AC power supply, a gate circuit connected to the other terminal of the reset switch via a second diode and a resistor, and the gate circuit A second oscillation circuit connected to the output terminal of the second oscillation circuit via a third diode, and a timer circuit consisting of a relay operation circuit connected to the output terminal of the second oscillation circuit, wherein the first diode is By connecting to an AC power supply via a relay contact of the relay operation circuit of the timer circuit, an ultrasonic transducer is connected to the output circuit, and pressing the reset switch The output of the gate circuit is made negative, the capacitor connected to the output side of the second oscillation circuit is discharged and charged, and the second oscillation circuit is operated until the charging is completed. The relay of the circuit is operated, and the half-wave voltage is supplied to the ripple voltage generation circuit by the first diode by the operation of the relay, so that the resonance frequency for the standard temperature and the standard load is obtained from the ripple voltage generation circuit. An adjusted ripple voltage is generated, and an output whose voltage varies with frequency is generated from the first oscillation circuit due to the ripple voltage, and the frequency is varied according to the ripple voltage from the first oscillation circuit from the output circuit. The output and the half-wave voltage from the rectifier are input and the output in which the pulse output is superimposed on the half-wave voltage is applied to the ultrasonic transducer. The ripple voltage generation circuit is charged with a first capacitor charged with the voltage from the half-wave rectifier, a transistor that is conductive when the charge of the capacitor reaches a predetermined charge voltage, and an output of the transistor. The frequency of the output of the oscillating unit is changed by the charge voltage of the second capacitor.
[0005]
Embodiment
In the present invention, since the voltage from the oscillation circuit is intentionally supplied with a ripple voltage without intentionally stabilizing the voltage, the frequency of the output from the oscillation circuit changes with the ripple voltage. The cleaning frequency is sweeping even if there is a change in water level, temperature, etc., so there is no significant difference in output change (cleaning effect). The timer circuit can be driven for a predetermined time.
[0006]
【Example】
FIG. 1 is a circuit diagram of an ultrasonic oscillation circuit according to an embodiment of the present invention. An anode of a diode 2 is connected to one terminal of an AC power source 1 via a movable terminal and a fixed terminal of a
[0007]
The output of the
[0008]
In the
[0009]
Further, the output terminal of the
[0010]
In the ultrasonic oscillation circuit of the present embodiment configured as described above, when the
[0011]
The output waveform at point A of the diode 2 is a half-wave rectified voltage waveform as shown in FIG. 2, and the output waveform at point B of the emitter of the NPN transistor 8 of the ripple voltage generation circuit 3 is the
[0012]
Further, a negative half-wave voltage is applied to the
[0013]
As described above, in the ultrasonic oscillation circuit according to the embodiment of the present invention, when the
[0014]
【The invention's effect】
As described above, in the ultrasonic oscillation circuit of the present invention, current is supplied to the ripple voltage generation circuit within a predetermined time by the timer circuit, and the voltage is not intentionally stabilized from the ripple voltage generation circuit to the oscillation circuit. By supplying a rippled voltage to the output, the output from the oscillation circuit changes in frequency with the ripple voltage from the ripple voltage generation circuit, so the resonance frequency of the ultrasonic vibrator is a load (cleaned material in the cleaning liquid), Even if there is a change in water level, temperature, etc., the frequency sweeps, so there is no significant difference in output change (cleaning effect), and there is an advantage that the configuration is simple and inexpensive. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an ultrasonic oscillation circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an output waveform diagram at point A of the circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is an output waveform diagram at point B of the circuit of FIG. 1;
4 is an output waveform diagram of a transformer of the circuit of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Diode 3 Ripple voltage generation circuit 4, 7, 9
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