JPH0580361B2 - - Google Patents

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JPH0580361B2
JPH0580361B2 JP61267716A JP26771686A JPH0580361B2 JP H0580361 B2 JPH0580361 B2 JP H0580361B2 JP 61267716 A JP61267716 A JP 61267716A JP 26771686 A JP26771686 A JP 26771686A JP H0580361 B2 JPH0580361 B2 JP H0580361B2
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output
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power supply
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Norihisa Takahashi
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御回路を備えた超音波洗浄機に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic cleaning machine equipped with a control circuit.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、例えば超音波洗浄機などに用いる超音波
発振器のように、とくに強力なエネルギーを供給
する出力回路には、トランジスタを使用したいわ
ゆるB級プツシユプル回路が多く使われていた
が、近年では性能の優れたスイツチング用トラン
ジスタが開発されるに至り、これを用いたB級及
びC級シングルエンド・プツシユプル回路(以下
B、C級SEPP回路という)やこのトランジスタ
をスイツチ動作で使用しているD級プツシユプル
回路(以下D級PP回路という)の方が、従来の
B級より効率が良いので、B級に代わつて主流の
座を占めつつある。
Traditionally, so-called B-class push-pull circuits using transistors have often been used in output circuits that supply particularly powerful energy, such as in ultrasonic oscillators used in ultrasonic cleaning machines, but in recent years, the performance has improved. With the development of excellent switching transistors, class B and class C single-ended push-pull circuits (hereinafter referred to as class B and C SEPP circuits) using these transistors and class D push-pull circuits that use these transistors for switching operation have been developed. Circuits (hereinafter referred to as D-class PP circuits) are more efficient than conventional B-class circuits, so they are replacing B-class circuits as the mainstream.

ところでB、C級SEPP回路及びD級PP回路
は、定電圧駆動回路であり、発振器出力P0は B、C級SEPP回路では P0≒V2 CC/8RL ………(1) D級PP回路では、 P0≒8V2 T/π2RL ………(2) 但し式中 RL:発振器の負荷インピーダンス VCC:電源電圧 VT:出力電圧 で表されることは周知の通りである。
By the way, B and C class SEPP circuits and D class PP circuits are constant voltage drive circuits, and the oscillator output P 0 is B and C class SEPP circuits: P 0 ≒ V 2 CC /8R L ...... (1) D class In the PP circuit, P 0 ≒ 8V 2 T / π 2 R L ......(2) However, in the formula, R L : Load impedance of the oscillator V CC : Power supply voltage V T : As is well known, it is expressed by the output voltage. It is.

(1)と(2)式において、電圧VCCとVTは一定である
から、出力回路P0は第6図に示す通り負荷イン
ピーダンスRLに反比例し、RLの値が大きくなる
に従つて出力P0は段々と小さくなる。
In equations (1) and (2), since the voltages V CC and V T are constant, the output circuit P 0 is inversely proportional to the load impedance R L as shown in Figure 6, and as the value of R L increases, As a result, the output P0 gradually becomes smaller.

従つてこのような出力回路を用いると、振動子
の共振点に関係なくインピーダンスが最低又はア
ドミツタンスが最大の点で出力が最大となつてし
まう、という問題点があつた。
Therefore, when such an output circuit is used, there is a problem in that the output becomes maximum at the point where the impedance is the lowest or the admittance is the highest, regardless of the resonance point of the vibrator.

また、振動周波数についても次の如き問題点が
ある。
Further, there are also the following problems regarding the vibration frequency.

負荷の性質を電気的にみると、磁歪型はインピ
ーダンスL、電歪型は容量Cが大部分とみて差支
えないから、それぞれのL及びCの成分を打消
し、位相差をゼロとして発振器側からみた総合イ
ンピーダンスが見掛上純抵抗になるようにするた
め、第7図に示すように回路を構成する。
Looking at the characteristics of the load electrically, it can be assumed that the majority of the load is impedance L for the magnetostrictive type and capacitance C for the electrostrictive type. Therefore, by canceling the respective L and C components and setting the phase difference to zero, from the oscillator side. In order to make the overall impedance seen appear to be pure resistance, a circuit is constructed as shown in FIG.

すなわち第7図は磁歪型の場合を示し、21は
発振器、22は振動子、Cは振動子22のインダ
クタンス成分を打消すための共軛整合用コンデン
サである。第8図は電歪型の場合であり、23は
振動子、Lは振動子23の容量成分を打消すため
の共軛整合用インダクタンスである。
That is, FIG. 7 shows the case of a magnetostrictive type, where 21 is an oscillator, 22 is a vibrator, and C is a resonant matching capacitor for canceling the inductance component of the vibrator 22. FIG. 8 shows the case of an electrostrictive type, in which 23 is a vibrator, and L is a reciprocal matching inductance for canceling the capacitance component of the vibrator 23.

かくして第7図の磁歪型における負荷側の自由
インピーダンスZfは、X軸に周波数fをとると第
9図に実線で示すようになりA1とA2でインピー
ダンスZfが極少となり、また第8図の電歪型の負
荷側における自由アドミツタンスYfは、第10
図の実線に示す通りB1とB2で極大となる。
Thus, the free impedance Z f on the load side in the magnetostrictive type shown in Fig. 7 is as shown by the solid line in Fig. 9 when the frequency f is plotted on the The free admittance Y f on the load side of the electrostrictive type shown in Figure 8 is the 10th
As shown by the solid line in the figure, it reaches a maximum at B 1 and B 2 .

なお第9図及び第10図において点線で示した
曲線は、それぞれの振動子だけについて求めたイ
ンピーダンスとアドミツタンスの周波数特性であ
り、その値が極少又は極大なる周波数の付近がい
わゆる物理的な共振周波数に相当する。
The curves shown by dotted lines in Figures 9 and 10 are the frequency characteristics of impedance and admittance determined only for each vibrator, and the vicinity of the frequency where the value is minimum or maximum is the so-called physical resonance frequency. corresponds to

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ここで、D級SEPP回路(D級シングルエン
ド・プツシユプル回路)、D級PP回路を用いた場
合、出力は磁歪型ではインピーダンスが最小とな
る周波数に相当するA1又はA2において、また電
歪型ではアドミツタンスが最大となる周波数に相
当するB1又はB2において最大出力が得られるこ
とになるが、これらの周波数は振動子固有の物理
的な共振周波数と一致しないはずれた値であるか
ら、振動に面からみて共振周波数で駆動する場合
と較べて効率が悪く、したがつて最適な駆動周波
数とはいい難い。
Here, when using a class D SEPP circuit (class D single-ended push-pull circuit) or a class D PP circuit, the output will be at A 1 or A 2 , which corresponds to the frequency at which the impedance is minimum for the magnetostrictive type, and at the electrostrictive type. In this type, the maximum output is obtained at B 1 or B 2 , which corresponds to the frequency where the admittance is maximum, but since these frequencies are deviant values that do not match the physical resonance frequency unique to the vibrator, In terms of vibration, this is less efficient than driving at a resonant frequency, and therefore cannot be said to be the optimum driving frequency.

しかるに周波数調整機能のついている発振器で
調整すると、負荷のインピーダンスが最小になる
周波数又はアドミツタンスが最大になる周波数に
合わせてしまうし、周波数自動追尾方式のもので
も見掛け上の最大出力を得るように作動するか
ら、最も望ましい振動効率が最大である振動子の
物理的な共振周波数で駆動することができないと
いう問題点があつた。
However, if you adjust the frequency using an oscillator with a frequency adjustment function, the frequency will be adjusted to the frequency that minimizes the load impedance or the frequency that maximizes the admittance, and even automatic frequency tracking systems will operate to obtain the apparent maximum output. Therefore, there is a problem that the vibrator cannot be driven at the physical resonance frequency of the vibrator, which is the most desirable vibration efficiency at the maximum.

また、従来周波数自動追尾を行なうには、発振
周波数を希望の周波数となる様にする為バンドパ
スフイルターを用いていた。このフイルターを使
用すると最適周波数からずれた場合、位相がずれ
最適な共振周波数にて作動しなくなる、という問
題点があつた。
Furthermore, in conventional automatic frequency tracking, a bandpass filter has been used to adjust the oscillation frequency to a desired frequency. When using this filter, there was a problem that if the frequency deviated from the optimum frequency, the phase would shift and the filter would no longer operate at the optimum resonance frequency.

本発明は、従来のものの上記の問題点を解決
し、振動子の最適な共振周波数で駆動作用が行な
われる超音波洗浄機を提供することを第1の目的
とするものである。
The first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional cleaners and to provide an ultrasonic cleaner that is driven at the optimal resonance frequency of the vibrator.

さらに本発明は、周波数として共振周波数を自
動的に追尾して、その共振周波数により効率のよ
い洗浄を行なう超音波洗浄機を提供することを第
2の目的とするものである。
A second object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaner that automatically tracks a resonance frequency and performs efficient cleaning using the resonance frequency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、移相回路と、位相比較器及び電圧制
御発振器を含むフエーズロツクループ回路と、電
源電圧制御回路と、D級シングルエンド・プツシ
ユプル回路又はD級プツシユプル回路を用いた出
力回路と、該出力回路の負荷としての超音波振動
子とを備えた超音波洗浄機であつて、 前記出力回路と前記振動子との間に配置され、
前記出力回路からの出力電流を検出する電流検出
回路と、 該電流検出回路からの検出電流に基づく信号を
受け、該信号に応じて前記出力回路の電源電圧
を、該出力回路が出力電流が一定となるように制
御する電源電圧制御回路と、 前記電流検出回路と前記振動子との間に配置さ
れ、該振動子の振動速度に比例した信号を検出す
る振動検出回路と、 該振動検出回路より出力される電圧信号を受け
て該電圧信号の位相を変える移相回路と、 該移相回路の出力fiとフエーズロツクループ回
路の出力fvとの位相差を90゜に保つよう発振周波
数を制御するフエーズロツクループ用回路を含む
周波数自動追尾回路と を備えたことを特徴とする超音波洗浄機である。
The present invention provides a phase shift circuit, a phase lock loop circuit including a phase comparator and a voltage controlled oscillator, a power supply voltage control circuit, an output circuit using a class D single-ended push-pull circuit or a class D push-pull circuit, An ultrasonic cleaning machine comprising an ultrasonic vibrator as a load of the output circuit, the ultrasonic cleaner being disposed between the output circuit and the vibrator,
a current detection circuit that detects an output current from the output circuit; and a current detection circuit that receives a signal based on the detected current from the current detection circuit, and adjusts a power supply voltage of the output circuit according to the signal so that the output circuit maintains a constant output current. a power supply voltage control circuit that controls the current detection circuit so that the current detection circuit and the vibrator have a vibration detection circuit that detects a signal proportional to the vibration speed of the vibrator; A phase shift circuit that receives an output voltage signal and changes the phase of the voltage signal, and an oscillation frequency that maintains a phase difference of 90 degrees between the output f i of the phase shift circuit and the output f v of the phase lock loop circuit. This ultrasonic cleaning machine is characterized by being equipped with an automatic frequency tracking circuit including a phase lock loop circuit for controlling.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described using the drawings.

第1図において、1は移相回路、2はフエーズ
ロツクループ回路(以下PLL回路という)、3は
電源電圧制御回路、4はD級SEPP回路又はD級
PP回路などのプツシユプル回路を用いた出力回
路、5は電流検出回路、6は振動検出回路、7は
超音波振動子である。
In Figure 1, 1 is a phase shift circuit, 2 is a phase lock loop circuit (hereinafter referred to as a PLL circuit), 3 is a power supply voltage control circuit, and 4 is a class D SEPP circuit or a class D
An output circuit using a push-pull circuit such as a PP circuit, 5 a current detection circuit, 6 a vibration detection circuit, and 7 an ultrasonic vibrator.

この系において、出力回路4から出力された電
流は電流検出回路5により検出され、その検出信
号が電圧として電源電圧制御回路3に帰還され、
出力回路4の電源電圧を、出力回路4の出力電流
が一定の値になるように制御する。即ち出力回路
4、電流検出回路5、電源電圧制御回路3はルー
プを形成して作動するようになつている。
In this system, the current output from the output circuit 4 is detected by the current detection circuit 5, and the detection signal is fed back to the power supply voltage control circuit 3 as a voltage.
The power supply voltage of the output circuit 4 is controlled so that the output current of the output circuit 4 becomes a constant value. That is, the output circuit 4, the current detection circuit 5, and the power supply voltage control circuit 3 operate while forming a loop.

また、振動検出回路6で検出された電圧は移相
回路1を通つて位相を変え、PLL回路2に帰還
され、内蔵せる周波数発振器の周波数が入力周波
数に自動追尾し、振動子7に最適の共振周波数を
与えるようになつている。
In addition, the voltage detected by the vibration detection circuit 6 changes its phase through the phase shift circuit 1, and is fed back to the PLL circuit 2, so that the frequency of the built-in frequency oscillator automatically tracks the input frequency, and the optimum value for the vibrator 7 is set. It is designed to provide a resonant frequency.

第1図の各回路を具体化した一例を第2図に示
す。
FIG. 2 shows an example in which each of the circuits shown in FIG. 1 is implemented.

出力回路4につき説明すれば、第2図には
SEPP回路としての一例が、バイアス回路が省略
されて示されている。51は入力トランス、52
と53はトランジスタ、54と55は抵抗、56
はコンデンサ、57は直流電源の役目をする平滑
回路、58は出力用のトランスである。
To explain the output circuit 4, Fig. 2 shows
An example of a SEPP circuit is shown with the bias circuit omitted. 51 is an input transformer, 52
and 53 are transistors, 54 and 55 are resistors, 56
is a capacitor, 57 is a smoothing circuit that serves as a DC power source, and 58 is an output transformer.

2個のトランジスタ52と53には、入力トラ
ンス51を通して各々逆位相の入力信号が加えら
れており、入力信号の正負の半サイクル毎に2個
のトランジスタが一方ずつ交互に動作する。
Input signals of opposite phases are applied to the two transistors 52 and 53 through the input transformer 51, and one of the two transistors operates alternately for each positive and negative half cycle of the input signal.

すなわちトランジスタ52が動作してコレクタ
電流IC1が流れているときは、電流電源としての
平滑回路57からトランス58を通してコンデン
サ56に充電され、次にトランジスタ53が動作
しているときは、コンデンサ56に蓄えられた電
荷が出力トランス58を通して放電し、コレクタ
電流IC2が流れる。かくして正負の半サイクルず
つが合成されて入力波形が再現される。
That is, when the transistor 52 is operating and the collector current I C1 is flowing, the capacitor 56 is charged from the smoothing circuit 57 as a current power source through the transformer 58, and when the transistor 53 is operating next, the capacitor 56 is charged. The stored charge is discharged through the output transformer 58, and a collector current I C2 flows. In this way, the positive and negative half cycles are combined to reproduce the input waveform.

電流検出回路5においては、62は共軛整合用
のコンデンサであり、トランス58を経て入力し
た電圧信号を伝え、かつ、電流を検出してトラン
ス64を介して電圧信号として電源電圧制御回路
3に与えるようになつている。
In the current detection circuit 5, 62 is a reciprocal matching capacitor, which transmits the input voltage signal through the transformer 58, detects the current, and sends it as a voltage signal to the power supply voltage control circuit 3 through the transformer 64. I am learning to give.

電源電圧制御回路3においては、40はダイオ
ード、41はサイリスタ、42はパルストラン
ス、43はユニジヤンクシヨントランジスタ、4
4及び46,49は抵抗、47は可変抵抗、4
8,50はトランジスタ、61はツエナーダイオ
ードである。
In the power supply voltage control circuit 3, 40 is a diode, 41 is a thyristor, 42 is a pulse transformer, 43 is a unidirectional transistor, 4
4, 46, 49 are resistors, 47 is a variable resistor, 4
8 and 50 are transistors, and 61 is a Zener diode.

第3図は動作説明図であり、ゲートに信号が加
えられないときはサイリスタ41は遮断状態であ
つて平滑回路57に電圧が供給されないが、電源
電圧(第3図)a参照)の半サイクル毎のある移
相αでゲートに信号(第3図b参照)を加える
と、サイリスタ41はその位相で導通状態にな
り、平滑回路57にはサイリスタ41及びダイオ
ード40を通して電源電圧(第3図c参照)が供
給される。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation, and when no signal is applied to the gate, the thyristor 41 is in a cut-off state and no voltage is supplied to the smoothing circuit 57, but for half a cycle of the power supply voltage (see a in FIG. 3). When a signal (see Fig. 3b) is applied to the gate at a certain phase shift α, the thyristor 41 becomes conductive at that phase, and the smoothing circuit 57 receives the power supply voltage (see Fig. 3c) through the thyristor 41 and the diode 40. ) is supplied.

したがつてサイリスタ41のゲートに対して電
圧を印加するタイミングを変えると、出力の電源
電圧を変えるように制御することができる。
Therefore, by changing the timing of applying voltage to the gate of the thyristor 41, it is possible to control the output power supply voltage to be changed.

トランス64における入力電圧が或る所定の値
より大きくなると、ツエナーダイオード61から
トランジスタ50に電圧が加わり、トランジスタ
50の内部抵抗を下げ、トランジスタ48のベー
スに加わる電圧が下がり、トランジスタ48の内
部抵抗が第5図に示す如く急激に増大するもので
あり、ユニジヤンクシヨントランジスタ43のパ
ルス幅を広くしてサイリスタ41のゲートに対し
て電圧を印加するタイミングを変え、平滑回路5
7への出力電圧を低下せしめる。平滑回路57に
より得られた電圧は直流電源として出力回路4に
印加される。
When the input voltage at the transformer 64 becomes larger than a certain predetermined value, voltage is applied from the Zener diode 61 to the transistor 50, lowering the internal resistance of the transistor 50, and the voltage applied to the base of the transistor 48 decreases, causing the internal resistance of the transistor 48 to decrease. As shown in FIG. 5, the pulse width of the unijunction transistor 43 is widened and the timing of applying voltage to the gate of the thyristor 41 is changed, and the smoothing circuit 5
The output voltage to 7 is lowered. The voltage obtained by the smoothing circuit 57 is applied to the output circuit 4 as a DC power source.

振動検出回路6においては、振動子7としての
磁歪型振動子63の振動速度に比例した信号を検
出するブリツジ回路が、コンデンサ68,69、
インダクタンス70、トランス71により形成さ
れている。
In the vibration detection circuit 6, a bridge circuit that detects a signal proportional to the vibration speed of the magnetostrictive vibrator 63 as the vibrator 7 includes capacitors 68, 69,
It is formed by an inductance 70 and a transformer 71.

トランス71によりとり出された電圧は移相回
路1に入力される。
The voltage taken out by the transformer 71 is input to the phase shift circuit 1.

移相回路1においては、可変抵抗66とコンデ
ンサ67が設けられ、可変抵抗66の値を変える
ことで位相角を変えることができる。
In the phase shift circuit 1, a variable resistor 66 and a capacitor 67 are provided, and by changing the value of the variable resistor 66, the phase angle can be changed.

PLL回路2おいては、フエーズロツクループ
用ICを用いて位相比較器(PC)75、ローパス
フイルタ(LPF)76、電圧制御発振器(VCO)
77による閉ループが構成され、被比較入力電圧
の周波数fiに対し電源電圧発振器77の発振周波
数fv(フリーラン周波数f0と異なる)が追従し一
致し、かつ両者の位相のずれは90゜になつた状態
で安定するようになつている。
In the PLL circuit 2, a phase comparator (PC) 75, a low pass filter (LPF) 76, and a voltage controlled oscillator (VCO) are installed using a phase lock loop IC.
A closed loop is formed by 77, and the oscillation frequency f v (different from the free run frequency f 0 ) of the power supply voltage oscillator 77 follows and matches the frequency f i of the input voltage to be compared, and the phase difference between the two is 90°. It has become stable in its normal state.

この実施例は以上の如く構成されているので、
負荷インピーダンスが低くなつたときには、出力
回路4の出力電流が増大するのを電流検出回路5
で検出し、これを電源電圧制御回路3に帰還して
出力回路4の電源電圧を低下せしめて出力回路4
の出力電流の増大を抑制し、逆に負荷インピーダ
ンスが高くならばそれに応じて電源電圧を高くし
て出力回路4の出力電流の低下を抑制し、インピ
ーダンスが最大のときに最大出力を得さしめるよ
うにする。
Since this embodiment is configured as described above,
When the load impedance becomes low, the current detection circuit 5 detects that the output current of the output circuit 4 increases.
This is detected by the power supply voltage control circuit 3, which lowers the power supply voltage of the output circuit 4.
On the other hand, if the load impedance is high, the power supply voltage is increased accordingly to suppress the decrease in the output current of the output circuit 4, and the maximum output is obtained when the impedance is maximum. Do it like this.

かくしてPP回路の出力に見られるインピーダ
ンスに反比例する性質が抑制されるから、検出回
路と電源電圧制御回路の作動条件を然るべく設定
し、第4図に示すようにあるインピーダンスで出
力が最大になる負荷特性をつくり、ここで最大出
力時のインピーダンスの値を超音波振動子の共振
時における動インピーダンスRn以上になるよう
にすれば、超音波振動子の共振周波数で最大出力
となつて、共振周波数において駆動することがで
きる。
In this way, the property that is inversely proportional to the impedance seen in the output of the PP circuit is suppressed, so by setting the operating conditions of the detection circuit and power supply voltage control circuit appropriately, the output can be maximized at a certain impedance as shown in Figure 4. If we create a load characteristic such that the impedance value at maximum output is equal to or greater than the dynamic impedance R n at the time of resonance of the ultrasonic transducer, the maximum output will be reached at the resonance frequency of the ultrasonic transducer. It can be driven at a resonant frequency.

また、この実施例においては次の如き周波数自
動追尾の作用がある。
Furthermore, this embodiment has the following automatic frequency tracking effect.

即ち、振動検出回路6で検出された振動子の振
動速度に比例した信号は移相回路1の移相器に入
り、ここで振動子駆動電圧に対して移相を90゜ず
らして、PLL回路2のフエーズロツクループ用
ICに入る。このPLL回路2には位相比較器75、
電圧制御発振器77を備え発振周波数を自動的に
入力信号fiと基準信号fvの位相差を90゜となるよう
働く特性を有している。
That is, a signal proportional to the vibration speed of the vibrator detected by the vibration detection circuit 6 enters the phase shifter of the phase shift circuit 1, where the phase is shifted by 90 degrees with respect to the vibrator drive voltage, and the signal is output to the PLL circuit. For phase lock loop 2
Enter the IC. This PLL circuit 2 includes a phase comparator 75,
It is equipped with a voltage controlled oscillator 77 and has a characteristic of automatically adjusting the oscillation frequency so that the phase difference between the input signal f i and the reference signal f v becomes 90°.

移相回路1からの信号fiはPLL回路2の内部位
相比較器75で駆動電圧の位相と比較し、位相的
に対応した制御電圧が発生され、内部の電圧制御
発振器77の発振周波数fvが制御される。
The signal f i from the phase shift circuit 1 is compared with the phase of the drive voltage by the internal phase comparator 75 of the PLL circuit 2, and a phase-corresponding control voltage is generated, and the oscillation frequency f v of the internal voltage controlled oscillator 77 is is controlled.

この周波数自動追尾回路により振動子電流と電
圧が常に同位相点となり、最適共振点にて駆動す
ることができる。
This automatic frequency tracking circuit allows the vibrator current and voltage to always be in the same phase point, allowing the vibrator to be driven at the optimum resonance point.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第1の発明により、D級SEPP、D級PP回路
を用いながら、負荷インピーダンスが変化しても
電流検出回路で出力電流、つまり振動子の駆動電
流を検出し、これを電源電圧制御回路に帰還し
て、出力回路の電源電圧を低下或いは高めて出力
回路の出力電流の増減を抑制して出力回路の出力
電流を一定に保ち、所要の負荷特性を実現させ安
定した運転を行うことができ、さらに振動子振動
振幅に比例した駆動電流をとりだし所要の負荷特
性を実現するために振動振幅に比例した電圧出力
を位相差90度に保つてPLL回路に帰還させて超
音波振動子に対し最適の共振周波数において超音
波発振を行なうことができ効率の大なる超音波洗
浄機を提供することができ、実用上極めて大なる
効果を奏する。
According to the first invention, even if the load impedance changes, the current detection circuit detects the output current, that is, the drive current of the resonator, and feeds it back to the power supply voltage control circuit, while using a class D SEPP or class D PP circuit. By lowering or increasing the power supply voltage of the output circuit, it is possible to suppress the increase or decrease in the output current of the output circuit, thereby keeping the output current of the output circuit constant, realizing the required load characteristics and performing stable operation. Furthermore, in order to obtain a drive current proportional to the vibration amplitude of the transducer and to achieve the required load characteristics, the voltage output proportional to the vibration amplitude is kept at a phase difference of 90 degrees and fed back to the PLL circuit, which is optimal for the ultrasonic transducer. It is possible to provide an ultrasonic cleaning machine that can perform ultrasonic oscillation at a resonant frequency and has high efficiency, which is extremely effective in practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例のフロー図、第2図は
その回路図の一例、第3図は電源電圧制御装置の
一部の作動説明図、第4図は負荷特性の一例、第
5図は電源電圧制御装置の一部の作動特性図、第
6図は従来の一般の発振器の負荷特性図、第7図
は磁歪型振動子の整合回路、第8図は電歪型振動
子の整合回路、第9図は磁歪型の自由インピーダ
ンスの周波数特性、第10図は電歪型の自由アド
ミツタンスの周波数特性である。 1…移相回路、2…フエーズロツクループ回路
(PLL)、3…電源電圧制御回路、4…出力回路、
5…電流検出回路、6…振動検出回路、7…振動
子、21…発振器、22…振動子、23…振動
子、40…ダイオード、41…サイリスタ、42
…パルストランス、43…ユニジヤンクシヨント
ランジスタ、44…抵抗、46…抵抗、47…可
変抵抗、48…トランジスタ、49…抵抗、50
…トランジスタ、51…入力トランス、52…ト
ランジスタ、53…トランジスタ、54…抵抗、
55…抵抗、56…コンデンサ、57…平滑回
路、58…トランス、61…ツエナーダイオー
ド、62…コンデンサ、63…磁歪型振動子、6
4…トランス、65…抵抗回路、66…可変抵
抗、67…コンデンサ、68…コンデンサ、69
…コンデンサ、70…インダクタンス、71…ト
ランス、75…位相比較器、76…ローパスフイ
ルタ、77…電圧制御発振器。
Fig. 1 is a flowchart of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an example of its circuit diagram, Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of a part of the power supply voltage control device, Fig. 4 is an example of load characteristics, and Fig. 5 is an example of the circuit diagram. Figure 6 shows the operating characteristics of a part of the power supply voltage control device, Figure 6 shows the load characteristics of a conventional general oscillator, Figure 7 shows the matching circuit of the magnetostrictive resonator, and Figure 8 shows the matching circuit of the electrostrictive resonator. In the matching circuit, FIG. 9 shows the frequency characteristics of magnetostrictive free impedance, and FIG. 10 shows the frequency characteristics of electrostrictive free admittance. 1... Phase shift circuit, 2... Phase lock loop circuit (PLL), 3... Power supply voltage control circuit, 4... Output circuit,
5... Current detection circuit, 6... Vibration detection circuit, 7... Vibrator, 21... Oscillator, 22... Vibrator, 23... Vibrator, 40... Diode, 41... Thyristor, 42
...Pulse transformer, 43... Unijunction transistor, 44... Resistor, 46... Resistor, 47... Variable resistor, 48... Transistor, 49... Resistor, 50
...Transistor, 51...Input transformer, 52...Transistor, 53...Transistor, 54...Resistor,
55... Resistor, 56... Capacitor, 57... Smoothing circuit, 58... Transformer, 61... Zener diode, 62... Capacitor, 63... Magnetostrictive vibrator, 6
4...Transformer, 65...Resistance circuit, 66...Variable resistor, 67...Capacitor, 68...Capacitor, 69
...Capacitor, 70...Inductance, 71...Transformer, 75...Phase comparator, 76...Low pass filter, 77...Voltage controlled oscillator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 移相回路1と、位相比較器75及び電圧制御
発振器77を含むフエーズロツクループ回路2
と、電源電圧制御回路3と、D級シングルエン
ド・プツシユプル回路又はD級プツシユプル回路
を用いた出力回路4と、該出力回路4の負荷とし
ての超音波振動子7とを備えた超音波洗浄機であ
つて、 前記出力回路4と前記振動子7との間に配置さ
れ、前記出力回路4からの出力電流を検出する電
流検出回路5と、 該電流検出回路からの検出電流に基づく信号を
受け、該信号に応じて前記出力回路の電源電圧
を、該出力回路の出力電流が一定となるように制
御する電源電圧制御回路3と、 前記電流検出回路5と前記振動子7との間に配
置され、該振動子7の振動速度に比例した信号を
検出する振動検出回路6と、 該振動検出回路より出力される電圧信号を受け
て該電圧信号の位相を変える移相回路1と、 該移相回路1の出力fiとフエーズロツクループ
回路2の出力fvとの位相差を90゜に保つよう発振
周波数を制御するフエーズロツクループ回路2を
含む周波数自動追尾回路と を備えたことを特徴とする超音波洗浄機。
[Claims] 1. A phase shift circuit 1, a phase lock loop circuit 2 including a phase comparator 75, and a voltage controlled oscillator 77.
An ultrasonic cleaning machine comprising: a power supply voltage control circuit 3; an output circuit 4 using a class D single-end push-pull circuit or a class D push-pull circuit; and an ultrasonic vibrator 7 as a load of the output circuit 4. A current detection circuit 5 disposed between the output circuit 4 and the vibrator 7 and configured to detect the output current from the output circuit 4; and a current detection circuit 5 configured to receive a signal based on the detected current from the current detection circuit. , a power supply voltage control circuit 3 that controls the power supply voltage of the output circuit according to the signal so that the output current of the output circuit is constant; and a power supply voltage control circuit 3 arranged between the current detection circuit 5 and the vibrator 7. a vibration detection circuit 6 that detects a signal proportional to the vibration speed of the vibrator 7; a phase shift circuit 1 that receives a voltage signal output from the vibration detection circuit and changes the phase of the voltage signal; Equipped with an automatic frequency tracking circuit including a phase lock loop circuit 2 that controls the oscillation frequency so as to maintain the phase difference between the output f i of the phase circuit 1 and the output f v of the phase lock loop circuit 2 at 90 degrees. An ultrasonic cleaning machine featuring
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JPS5123342A (en) * 1971-05-22 1976-02-24 Iwao Kurosawa Kazariito no seizoho
JPS5227625A (en) * 1975-08-28 1977-03-02 Asahi Glass Co Ltd Ultrasonic oscillation circuit for ultrasonic oscillator

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