JPS606710B2 - 超音波発振器の出力制御方法 - Google Patents
超音波発振器の出力制御方法Info
- Publication number
- JPS606710B2 JPS606710B2 JP6916376A JP6916376A JPS606710B2 JP S606710 B2 JPS606710 B2 JP S606710B2 JP 6916376 A JP6916376 A JP 6916376A JP 6916376 A JP6916376 A JP 6916376A JP S606710 B2 JPS606710 B2 JP S606710B2
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、洗浄液中に超音波振動を発生して洗浄を行
なう超音波洗浄機において、抵抗とィンダクタンスとの
直列回路で等価構成される振動子への供給入力電流を検
出し、その検出電流にもとずき振動子への入力電流と供
給電力がほぼ比例する制御領域を用い、振動子への入力
電流を一定に制御し、洗浄機の負荷の変動、洗浄機への
入力電源変動等に対し、振動子への供給電力を一定にす
るようにした超音波発振器の出力制御方法に関する。
なう超音波洗浄機において、抵抗とィンダクタンスとの
直列回路で等価構成される振動子への供給入力電流を検
出し、その検出電流にもとずき振動子への入力電流と供
給電力がほぼ比例する制御領域を用い、振動子への入力
電流を一定に制御し、洗浄機の負荷の変動、洗浄機への
入力電源変動等に対し、振動子への供給電力を一定にす
るようにした超音波発振器の出力制御方法に関する。
通常、洗浄液中に超音波振動を発生して洗浄を行なう超
音波洗浄機の振動子へ電力を供給する発振回路では、振
動子および負荷の変動により、効率、出力等の最適条件
で運転できる周波数、すなわち共振周波数が相当変化す
るため、発振回路の出力周波数と振動子の共振周波数を
常時追う必要がある。
音波洗浄機の振動子へ電力を供給する発振回路では、振
動子および負荷の変動により、効率、出力等の最適条件
で運転できる周波数、すなわち共振周波数が相当変化す
るため、発振回路の出力周波数と振動子の共振周波数を
常時追う必要がある。
したがって出力周波数を決める周波数は、簡単に信号に
より変化できることが望ましい。ところで従来、超音波
洗浄機に用いられる超音波発振器の出力制御は、第１図
に示すように構成されている。すなわち、交流入力を制
御整流器１により直流に変換し、発振回路２から高周波
電力を振動子３に供給し、振動子３が振動して洗浄液の
負荷４に超音波を放射する。
より変化できることが望ましい。ところで従来、超音波
洗浄機に用いられる超音波発振器の出力制御は、第１図
に示すように構成されている。すなわち、交流入力を制
御整流器１により直流に変換し、発振回路２から高周波
電力を振動子３に供給し、振動子３が振動して洗浄液の
負荷４に超音波を放射する。
そして振動子３に検出回路５を設けて共振周波数の変化
を検出しト位相補正回路６「整形回路７により位相補正
および整形を行ない、微分回路８を通してパルス化し、
第１制御器９を介して発振回路２にフィードバックし、
共振周波数に同期させるようにしている。したがって、
振動子３の共振周波数が何らかの原因により高くなると
、微分回路８よりのパルス周波数および発振回路２に印
加される第１制御器９の制御用周波数も相対的に高くな
り、発振回路２の出力周波数は、振動子３の共振周波数
と一致するまで高くなり常に最良の状態で振動するよう
作動する。また発振回路２の出力より電流、電圧を検出
する電力検出器量０を設け、電力検出器量０の出力を第
２制御器１１１こ印加し、第２制御器１１より制御整流
器川こ入力する制御パルスを移相することにより、発振
回路２の出力電力を一定にしている。したがって、前記
従来の超音波発振器１２の出力制御方法によると、制御
器９，１１等の構成が複雑であり、したがって使用部品
数も多くなり、不経済で、かつ回路の信頼性も劣る。
を検出しト位相補正回路６「整形回路７により位相補正
および整形を行ない、微分回路８を通してパルス化し、
第１制御器９を介して発振回路２にフィードバックし、
共振周波数に同期させるようにしている。したがって、
振動子３の共振周波数が何らかの原因により高くなると
、微分回路８よりのパルス周波数および発振回路２に印
加される第１制御器９の制御用周波数も相対的に高くな
り、発振回路２の出力周波数は、振動子３の共振周波数
と一致するまで高くなり常に最良の状態で振動するよう
作動する。また発振回路２の出力より電流、電圧を検出
する電力検出器量０を設け、電力検出器量０の出力を第
２制御器１１１こ印加し、第２制御器１１より制御整流
器川こ入力する制御パルスを移相することにより、発振
回路２の出力電力を一定にしている。したがって、前記
従来の超音波発振器１２の出力制御方法によると、制御
器９，１１等の構成が複雑であり、したがって使用部品
数も多くなり、不経済で、かつ回路の信頼性も劣る。
また第２制御器竃亀より出力する制御パルスを移相する
ことにより、発振器１２の出力電力を一定にする回路を
有しているが、振動子３の振動周波数が負荷４の変動に
より変化すると「出力電力は発振器１２と振動子３との
整合が最適値にならす出力電力が変化し〜安定した一定
電力が得られない欠点を有する。この発明は「前記従来
の欠点に留意し、超音波洗浄機における振動子に供給す
る発振器の出力電力を定出力にするよう考慮してなされ
たものであり「つぎにこの発明の超音波発振器の出力制
御方法を、その１実施例を示した第２図とともに詳細に
説明する。
ことにより、発振器１２の出力電力を一定にする回路を
有しているが、振動子３の振動周波数が負荷４の変動に
より変化すると「出力電力は発振器１２と振動子３との
整合が最適値にならす出力電力が変化し〜安定した一定
電力が得られない欠点を有する。この発明は「前記従来
の欠点に留意し、超音波洗浄機における振動子に供給す
る発振器の出力電力を定出力にするよう考慮してなされ
たものであり「つぎにこの発明の超音波発振器の出力制
御方法を、その１実施例を示した第２図とともに詳細に
説明する。
第２図において、量３は交流入力を直流に変換する整流
回路「 鷲恥ま直流電力を高周波電力に変換する発振回
路「 亀５は高周波電力の供給により振動して超音波を
放射する振動子、１６は振動子量５の超音波放射を受け
る超音波洗浄機における洗浄液の負荷、苗字は発振回路
１４の出力電流を検出する電流変成器「 １８は電流変
成器富７より出力される電流信号を電圧信号に変換する
電流−電圧変換器、亀９は電流−電圧変換器１８より入
力される電圧信号を基準値と比較増幅する比較増幅器「
２肌ま比較増幅器富９より出力される信号により制御
され「パルス周波数を発振回路１４に出力する制御器で
ありも超音波発振器２１が構成されている。
回路「 鷲恥ま直流電力を高周波電力に変換する発振回
路「 亀５は高周波電力の供給により振動して超音波を
放射する振動子、１６は振動子量５の超音波放射を受け
る超音波洗浄機における洗浄液の負荷、苗字は発振回路
１４の出力電流を検出する電流変成器「 １８は電流変
成器富７より出力される電流信号を電圧信号に変換する
電流−電圧変換器、亀９は電流−電圧変換器１８より入
力される電圧信号を基準値と比較増幅する比較増幅器「
２肌ま比較増幅器富９より出力される信号により制御
され「パルス周波数を発振回路１４に出力する制御器で
ありも超音波発振器２１が構成されている。
つぎに前記実施例の作動を説明する。
交流入力を整流回路軍３により直流に交換し、発振回路
１４！こ入力して高周波電力に変換し〜振動子亀５に供
給する。
１４！こ入力して高周波電力に変換し〜振動子亀５に供
給する。
そして、発振回路量４と振動子蔓５の間に接続した電流
変成器量７１こより、発振回路貴４の出力電流を検出し
、さらに変成器亀７の検出電流を電流−電圧変換器１８
‘こより電圧信号に変換して比較増幅器１９に印加し、
比較増幅器１ＳＩこおいて、入力された電圧信号と基準
信号とを比較増幅し、出力される直流電圧信号を制御器
２Ｑに印加し、制御器２０より発生して発振回路１４に
入力する出力パルス周波数を制御する。したがって、負
荷亀６の変動により発振回路１４の出力電流値が増加し
た場合、増加した出力電流が検出され、電圧値に変換さ
れ、増加した電圧信号が基準値と比較増幅される。そし
て「比較増幅器１９が一般の垂下特性を有しており、発
振回路１４の出力周波数を下げるように、比較増幅器１
９から制御器２０１こ信号が印加される。その結果「発
振回路１４の出力周波数が下がり、出力電流が設定値ま
で減少する。また逆に、負荷１６の変動により発振回路
翼４の出力電流値が減少した場合、前記と動作が全く逆
となりｔ比較増幅器亀９より発振回路１４の出力周波数
を上げるように信号が制御器２０にＥＯ刀ｏされ、発振
回路１４の出力周波数が上がり、出力電流が元の設定値
にもどるようになる。すなわち負荷１６の変動に対して
超音波発振器２１の出力電流が一定に制御され、つぎの
理由により出力電力もほぼ一定に制御される。したがっ
て、出力電流を一定に制御することにより、出力電力が
ほぼ一定になる。つぎに発振器２１における出力電流と
出力電力の関係について説明する。
変成器量７１こより、発振回路貴４の出力電流を検出し
、さらに変成器亀７の検出電流を電流−電圧変換器１８
‘こより電圧信号に変換して比較増幅器１９に印加し、
比較増幅器１ＳＩこおいて、入力された電圧信号と基準
信号とを比較増幅し、出力される直流電圧信号を制御器
２Ｑに印加し、制御器２０より発生して発振回路１４に
入力する出力パルス周波数を制御する。したがって、負
荷亀６の変動により発振回路１４の出力電流値が増加し
た場合、増加した出力電流が検出され、電圧値に変換さ
れ、増加した電圧信号が基準値と比較増幅される。そし
て「比較増幅器１９が一般の垂下特性を有しており、発
振回路１４の出力周波数を下げるように、比較増幅器１
９から制御器２０１こ信号が印加される。その結果「発
振回路１４の出力周波数が下がり、出力電流が設定値ま
で減少する。また逆に、負荷１６の変動により発振回路
翼４の出力電流値が減少した場合、前記と動作が全く逆
となりｔ比較増幅器亀９より発振回路１４の出力周波数
を上げるように信号が制御器２０にＥＯ刀ｏされ、発振
回路１４の出力周波数が上がり、出力電流が元の設定値
にもどるようになる。すなわち負荷１６の変動に対して
超音波発振器２１の出力電流が一定に制御され、つぎの
理由により出力電力もほぼ一定に制御される。したがっ
て、出力電流を一定に制御することにより、出力電力が
ほぼ一定になる。つぎに発振器２１における出力電流と
出力電力の関係について説明する。
２つの負荷条件イヲ ロにおける発振器２１と振動子１
５の組合わせ特性を示した第３図において、負荷条件イ
の時における発振器２１の出力電流および出力電力を１
，，Ｐ，、負荷条件口の時の出力電流および出力電力を
１２，Ｐ２とし、出力電流設定値Ｂを、発振回路１４の
出力周波数が共振周波数的振動子１５への印加電力が最
大となる発振回路１ ４の最大電力周波数ｆｍとの間の
周波数になるように設定する。
５の組合わせ特性を示した第３図において、負荷条件イ
の時における発振器２１の出力電流および出力電力を１
，，Ｐ，、負荷条件口の時の出力電流および出力電力を
１２，Ｐ２とし、出力電流設定値Ｂを、発振回路１４の
出力周波数が共振周波数的振動子１５への印加電力が最
大となる発振回路１ ４の最大電力周波数ｆｍとの間の
周波数になるように設定する。
また最大電力周波数ｆｍに対する最大出力電力値をＡと
すれば、発振回路１４の出力電流が設定値Ｂに制御され
るため、負荷条件イの時、出力電流１，特性上のＣ点の
電流値になるよう発振器２１の出力周波数が変化し、つ
ぎに負荷条件口になると、負荷１６が変動すると、出力
電流１２特性上のＤ点の電流値になるよう出力周波数が
低くなる。ここで負荷条件イの時に、出力電流１，のＣ
点の値に相当する出力電力Ｐ，は、特性上のＥ点であり
、同じく出力電流１２のＤ点の値に相当する出力電力Ｐ
２は特性上のＦ点であり、出力電力はＥ点からＦ点に変
動するが、ともに最大出力電力Ａとほぼ差がなく、出力
電力の変動が認められない。すなわち、振動子１５の等
価回路が抵抗とィンダクタンスとの直列回路であり、振
動子１５の出力電力Ｐが、Ｐ＝Ｖ１ｃｏｓで（１：入力
電流、Ｖ：入力電圧、？：位相角）で示され、Ｐが１と
めとによって変化するため、超音波発振器２１の出力電
流を、該出力電流と出力電力がほぼ比例する制御領域の
設定値Ｂに一定制御することにより、負荷１６の変動に
対しても振動子１５に定出力電力を供給することができ
る。また第４図に示す振動子１５のインピーダンス特性
について説明する。
すれば、発振回路１４の出力電流が設定値Ｂに制御され
るため、負荷条件イの時、出力電流１，特性上のＣ点の
電流値になるよう発振器２１の出力周波数が変化し、つ
ぎに負荷条件口になると、負荷１６が変動すると、出力
電流１２特性上のＤ点の電流値になるよう出力周波数が
低くなる。ここで負荷条件イの時に、出力電流１，のＣ
点の値に相当する出力電力Ｐ，は、特性上のＥ点であり
、同じく出力電流１２のＤ点の値に相当する出力電力Ｐ
２は特性上のＦ点であり、出力電力はＥ点からＦ点に変
動するが、ともに最大出力電力Ａとほぼ差がなく、出力
電力の変動が認められない。すなわち、振動子１５の等
価回路が抵抗とィンダクタンスとの直列回路であり、振
動子１５の出力電力Ｐが、Ｐ＝Ｖ１ｃｏｓで（１：入力
電流、Ｖ：入力電圧、？：位相角）で示され、Ｐが１と
めとによって変化するため、超音波発振器２１の出力電
流を、該出力電流と出力電力がほぼ比例する制御領域の
設定値Ｂに一定制御することにより、負荷１６の変動に
対しても振動子１５に定出力電力を供給することができ
る。また第４図に示す振動子１５のインピーダンス特性
について説明する。
振動子１５には、運転上の最適周波数があり、これは出
力条件が最適となる共振周波数ｆｏと呼ばれる周波数で
あり、またこの共振周波数ｆｏに対して発振器２１と振
動子１５の組合わせ上の最大電力発振周波数ｆｍがある
。
力条件が最適となる共振周波数ｆｏと呼ばれる周波数で
あり、またこの共振周波数ｆｏに対して発振器２１と振
動子１５の組合わせ上の最大電力発振周波数ｆｍがある
。
そして、共振周波数ｆｏと最大電力発振周波数ｆｍの関
係は図示される程度のずれがあり、このずれは約３％程
度であり、発振回路１４の出力周波数を、共振周波数わ
と最大電力発振周波数ｆｍとの間に設定すると、実用上
、振動子１５に対しては悪影響がない。以上のように、
この発明の超音波発振器の出力制御方法によると、交流
入力を整流回路により直流出力に変換するとともに、該
直流出力を発振回路により高周波出力に変換し、振動子
に前記高周波電力を供給して前記振動子から超音波を出
力させ、かつ前記発振回路の出力電流の検出手段から出
力された検出電流を電流−電圧変換器により電圧信号に
変換するとともに該電圧信号を比較増幅器に印加し、該
比較増幅器により前記電圧信号と基準電圧とを比較増幅
し、前記比較増幅器の出力を制御器を介して前記発振回
路に入力して前記発振回路の出力周波数を制御し、前記
発振回路の出力電流を、負荷変動に対して前記振動子の
入力電流と出力電力とがほぼ比例する領域の定出力電流
にし、前記振動子にほぼ定出力電力を得ることにより、
発振回路の出力電流を定出力電流に制御して振動子の出
力電力をほぼ一定にすることができ、超音波洗浄機の負
荷の変動、洗浄機への入力電源変動等に対して、常に振
動子へ定出力電力を供給することができ、安定した運転
を行なうことができる。
係は図示される程度のずれがあり、このずれは約３％程
度であり、発振回路１４の出力周波数を、共振周波数わ
と最大電力発振周波数ｆｍとの間に設定すると、実用上
、振動子１５に対しては悪影響がない。以上のように、
この発明の超音波発振器の出力制御方法によると、交流
入力を整流回路により直流出力に変換するとともに、該
直流出力を発振回路により高周波出力に変換し、振動子
に前記高周波電力を供給して前記振動子から超音波を出
力させ、かつ前記発振回路の出力電流の検出手段から出
力された検出電流を電流−電圧変換器により電圧信号に
変換するとともに該電圧信号を比較増幅器に印加し、該
比較増幅器により前記電圧信号と基準電圧とを比較増幅
し、前記比較増幅器の出力を制御器を介して前記発振回
路に入力して前記発振回路の出力周波数を制御し、前記
発振回路の出力電流を、負荷変動に対して前記振動子の
入力電流と出力電力とがほぼ比例する領域の定出力電流
にし、前記振動子にほぼ定出力電力を得ることにより、
発振回路の出力電流を定出力電流に制御して振動子の出
力電力をほぼ一定にすることができ、超音波洗浄機の負
荷の変動、洗浄機への入力電源変動等に対して、常に振
動子へ定出力電力を供給することができ、安定した運転
を行なうことができる。
また、超音波発振器の回路構成が簡単であり、したがっ
て使用部品数も少なく経済的であり、かつ回路の信頼性
も高く、さらに発振器の出力電流の調整および設定が容
易に行なえる。図面の簡単な説明第１図は従来の超音波
発振器の出力制御方法のフロック図、第２図はこの発明
の超音波発振器の出力制御方法の１実施例のブロック図
、第３図は超音波発振器と振動子の組合わせ特性図、第
４図は振動子のインピーダンス特性図である。
て使用部品数も少なく経済的であり、かつ回路の信頼性
も高く、さらに発振器の出力電流の調整および設定が容
易に行なえる。図面の簡単な説明第１図は従来の超音波
発振器の出力制御方法のフロック図、第２図はこの発明
の超音波発振器の出力制御方法の１実施例のブロック図
、第３図は超音波発振器と振動子の組合わせ特性図、第
４図は振動子のインピーダンス特性図である。
１３・・・・・・整流回路、１４・・…・発振回路、１
５・・・…振動子、１８・・…・電流−電圧変換器、１
９・・・・・・比較増幅器、２０・・・・・・制御器。
５・・・…振動子、１８・・…・電流−電圧変換器、１
９・・・・・・比較増幅器、２０・・・・・・制御器。
第１図第２図
第３図
第４図
Claims (1)
- １ 交流入力を整流回路により直流出力に変換するとと
もに該直流出力を発振回路により高周波出力に変換し、
振動子に前記高周波電力を供給して前記振動子から超音
波を出力させ、かつ前記発振回路の出力電流の検出手段
から出力された検出電流を電流−電圧変換器により電圧
信号に変換するとともに、該電圧信号を比較増幅器に印
加し、該比較増幅器により前記電圧信号と基準電圧とを
比較増幅し、前記比較増幅器の出力を制御器を介して前
記発振回路に入力して前記発振回路の出力周波数を制御
し、前記発振回路の出力電流を、負荷変動に対して前記
振動子の入力電流と出力電力とがほぼ比例する領域の定
出力電流にし、前記振動子にほぼ定出力電力を得ること
を特徴とする超音波発振器の出力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6916376A JPS606710B2 (ja) | 1976-06-11 | 1976-06-11 | 超音波発振器の出力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6916376A JPS606710B2 (ja) | 1976-06-11 | 1976-06-11 | 超音波発振器の出力制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52152216A JPS52152216A (en) | 1977-12-17 |
| JPS606710B2 true JPS606710B2 (ja) | 1985-02-20 |
Family
ID=13394752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6916376A Expired JPS606710B2 (ja) | 1976-06-11 | 1976-06-11 | 超音波発振器の出力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606710B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54140526A (en) * | 1978-04-24 | 1979-10-31 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Electrostrictive vibrator drive circuit |
| JPS54151436A (en) * | 1978-05-19 | 1979-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic liquid atomizer |
| JPS60261581A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-24 | キヤノン株式会社 | 超音波洗浄装置 |
| JPH0732896B2 (ja) * | 1984-12-19 | 1995-04-12 | ティーディーケイ株式会社 | 圧電振動子の駆動装置 |
-
1976
- 1976-06-11 JP JP6916376A patent/JPS606710B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52152216A (en) | 1977-12-17 |
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