KR0137644Y1 - 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치 - Google Patents

초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 초음파 세정기에 관한 것으로, 특히 변화하는 외부조건과 여러 세정 환경의 변화에 대해 진동자의 진동주파수와 발진부의 발진주파수를 일치시켜 적절한 초음파 출력을 발생하므로 세정성능을 향상시키도록 한 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 초음파 세정기의 진동 주파수 자동 추미제어장치는 상용전원(110∼220V)를 직류전원으로 변환시키는 정류회로부와, 상기 정류회로부에 의해 발진주파수를 발생하여 증폭하는 발진회로부와, 상기 발진회로부에 의해 초음파 진동을 일으켜 매질에 초음파를 조사하는 송신진동자와, 상기 송신진동자에서 조사된 초음파를 감지하는 수신진동자와, 상기 수신진동자의 초음파신호를 증폭하여 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 A/D변환부의 디지탈 신호와 그 이전단계의 신호를 비교하여 오차신호를 검출하는 비교부와, 상기 비교부의 오차신호에 의해 발진회로부의 발진주파수가 변동되도록 주파수조절신호를 출력하는 조절부로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미(追尾)제어장치
제1도는 일반적인 초음파 세정기의 타려식 구동회로를 나타낸 구성도.
제2도는 진동주파수 자동 추미(追尾)장치를 지닌 초음파 세정기의 정면도.
제3도는 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미장치를 나타낸 구성도.
제4도는 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 주미제어장치에 관한 플로우차트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 정류회로부 12 : 발진회로부
13 : 증폭회로부 14 : 송신진동자
15 : 수신진동자 16 : 수신증폭회로부
17 : A/D 변환부 18 : 비교부
19 : 조절부
본 고안은 초음파 세정기에 관한 것으로, 특히 변화하는 외부조건과 여러 세정 환경의 변화에 대해 진동자의 진동주파수와 발진부의 발진주파수를 일치시켜 적절한 초음파 출력을 발생시켜 세정성능을 향상시키도록 한 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 세정기의 진동자 구동회로는 자려식과 타려식으로 구분되어지는데, 자려식은 전원부(1), 발진부(2), 증폭부(3), 진동자인 출력부(4)로 구성되어 발진부(2)와 증폭부(3)를 한 회로안에 구성한 형태이며, 타려식은 제1도와 같이 자려식의 구성에 출력부(4)의 진동주파수를 발진부(2)에 궤환(feedback)시키는 궤환부(5)를 포함하도록 이루어져 궤환시킨 진동 주파수를 제어하고 발진부(2)와 증폭부(3)를 개별적으로 설계하여 서로간에 영향을 미치지 않는 형태이다.
상기 각 경우에 대해서 장단점은 있으나 타려식이 자려식보다 안정한 발진기이기 때문에 주로 초음파 세정에 사용되는 구동회로는 타려식을 사용한다.
제1도는 일반적인 초음파 세정기의 타려식 구동회로에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
흔히 초음파 세정기의 구동회로는 다음과 같은 조건을 만족한다.
1. 부하 및 온도, 전압등의 주위 조건의 변화에 대해 진동자의 공진주파수 부근에서 안정하게 동작해야 할 것.
2. 진동자에 충분한 전력이 공급될 것.
3. 발진주파수의 제어가 가능할 것.
4. 다른 회로에 영향을 주지 않을 것.
상기 조건을 어느 정도 만족시키면서 사용되는 구동회로는 타려식이지만 충분히 만족시키지 못하며 이러한 타려식은 V.C.O 방식 멀티바이브레이터(Multilibrator)방식, 콜피츠(colpitts)방식, 하츠레이(Hartley)방식, 상변동(phase shift)방식등이 있다.
상기와 같은 일반적인 초음파 세정기의 타려식 구동회로는 초음파에 있어 외부의 환경변화 즉 수위변화, 온도변화등의 요인에 의해 진동자가 최적의 출력을 내지못하여 세정성능이 저조하게 나타났으며 지금까지 사용되어온 타려식은 변화하는 환경에 대응한 초음파 출력의 강인성과 즉각적인 대응력을 갖게하는 것을 불가능하게 하였다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 특히 변화하는 외부조건과 여러 세정환경의 변화에 대해 진동자의 진동주파수와 발진부의 발진주파수를 일치시켜 적절한 초음파 출력을 발생하므로 세정성능을 향상시키도록 한 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치는 상용전원(110∼220V)를 직류전원으로 변환시키는 정류회로부와, 상기 정류회로부에 의해 발진주파수를 발생하여 증폭하는 발진회로부와, 상기 발진회로부에 의해 초음파 진동을 일으켜 매질에 초음파를 조사하는 송신진동자와, 상기 송신진동자에서 조사된 초음파를 감지하는 수신진동자와, 상기 수신진동자의 초음파신호를 증폭하여 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 A/D변환부의 디지탈 신호와 그 이전단계의 신호를 비교하여 오차신호를 검출하는 비교부와, 상기 비교부의 오차신호에 의해 발진회로부의 발진주파수가 변동되도록 주파수조절신호를 출력하는 조절부로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치를 설명하면 다음과 같다.
제2도는 진동주파수 자동 추미제어장치를 지닌 초음파 세정기의 정면도이고, 제3도는 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치에 대한 블록구성도를 나타낸 것이고, 제4도는 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치에 관한 플로우차트를 나타낸 것이다.
본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치에 대한 구성은 제2도의 구조도와 제3도에 도시한 바와같이 상용전원(110∼220V)의 교류전압을 정류하여 직류전압을 발생시키는 정류회로부(11)와, 상기 정류회로부(11)의 직류전압을 전원으로 하여 고주파의 발진주파수를 출력시키는 발진회로부(12)와, 상기 발진회로부(12)에서 발생하는 발진 고주파의 진폭이 충분히 높여지도록 증폭하는 증폭회로부(13)와, 상기 증폭회로부(13)의 높은 진폭의 발진 주파수에 의해서 초음파 진동 주파수를 출력하는 송신진동자(14)와, 상기 송신진동자(14)에서 발생한 진동 주파수가 피세정물을 세정한 뒤에 발생하는 미세한 초음파 진동을 감지하는 수신진동자(15)와, 상기 수신진동자(15)에서 감지된 미세한 초음파 진동신호를 증폭하는 수신 증폭회로부(16)와, 상기 수신증폭회로부(16)의 아날로그(Analog)신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환부(17)와, 상기 A/D변환부(17)의 디지탈 신호와 바로 전단계의 디지탈 신호를 비교하여 오차를 검출하는 비교부(18)와, 상기 비교부(18)에서 검출된 오차신호에 의해서 바로 전단계의 송신 주파수와 일치되거나 이상이 되도록 상기 발진회로부(12)에 주파수 조절신호를 출력하는 조절부(19)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치에 대한 동작은 제4도의 플로우챠트와 같이 먼저 전원(power)을 온(on)시켜 상용전원(110∼220V)을 인가하면(101) 정류회로부(11)에서 상용전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 발진회로부(12)에 인가되도록 하고, 인가된 직류전압에 의해 발진회로부(12)는 고주파의 발진주파수를 출력한다(102).
증폭회로부(13)에서 상기 발진주파수를 받아 진폭부분을 충분히 증폭하여 송신진동자(14)에서 초음파 진동 주파수가 발생하도록 하고(103), 그 초음파 진동주파수는 세정기안에 조사되어 피세정물을 세정하면서(l04) 수신진동자(15)는 세정한 후의 초음파 진동주파수를 감지한다(105).
상기 감지된 미세한 진동주파수를 수신 증폭회로부(16)에서 증폭하고, 그 증폭된 아날로그 신호는 A/D변환부(17)를 거쳐 디지탈 신호로 바꾸어 출력된다(106).
이어 A/D 변환부(17)에서 출력된 디지탈신호(t)와 바로 전단계의 신호(t-1)를 비교부(18)에서 비교하여(107) 바로 전단계의 신호(t-1)가 클 경우 발진회로부(12)에서 발진주파수(12)에서 전단계의 신호(t-1) 주파수 이상이 되도록 비교부(18)에서 오차신호를 조절부(19)에 보내어 조절부(19)는 주파수 조절신호를 발진회로부(12)에 출력하고(108), A/D 변환부(17)에서 출력된 디지탈신호(t)가 클 경우, 조절부(19)가 동작되지 않도록 비교부(18)는 무신호를 출력하여 상기 발진회로부(12)에서 출력되는 발진주파수가 변동이 없도록 하므로 반복 수행을 한다.
이때 변화되는 주파수 조절신호는 송신진동자(14)의 고유주파수의 범위에 약 10KHz의 폭을 지닐 정도로 주파수 범위를 한정시켜 놓고, 주파수 조절신호가 발산하여 출력 주파수가 발산되지 않도록 한다.
또한 초음파의 액체중에서의 유속은 약 1500m/s이므로 송신진동자(14)에 의해 발생한 초음파 진동은 지연(delay)없이 곧바로 피드백되어 주파수 변화를 유도할 수 있다.
상기와 같은 본 고안의 초음파 세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치는 수신진동자를 세정조안에 설치하여 둠으로 실질적으로 조사된 초음파 진동에 관한 정보를 알고, 그 정보를 평가하여 평가된 내용을 바탕으로 발진회로의 발진주파수를 적절하게 조절하므로써 외부환경(온도, 수위등)의 변화에 대응한 초음파출력의 강인성과 즉각적인 빠른 반응성을 나타내기 때문에 세정성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 상용전원(110~220V)을 직류전원으로 변환시키는 정류회로부; 상기 정류회로부에 의해 발진주파수를 발생시키는 발전회로부; 상기 발진회로부의 출력을 증폭하는 제1증폭회로부; 상기 제1증폭회로부의 츨력으로 초음파진동을 발생시켜 매질에 조사하는 송신 진동자; 상기 송신 진동자에서 출력된 초음파진동을 감지하는 수신 진동자; 상기 수신 진동자의 출력을 증폭하는 제2증폭회로부; 상기 제2증폭회로부의 출력을 디지털신호로 변화하는 A/D변환부; 상기 A/D변환부의 출력신호와 그 이전단께의 신호를 비교하여 오차신호를 출력하는 비교부; 상기 비교부에서 출력된 오차신호에 의해 발진회로부의 발진주파수가 변동되도록 주파수 조절신호를 출력하는 조절부로 이루어짐을 특징으로 하는 초음파세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신 진동자는 세정조안에 조사된 초음파가 도달할 수 있는 위치에 설치됨을 특징으로 하는 초음파세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조절부에 의해 변동되는 발진주파수는 고유주파수 ±9~11MHz의 범위내에서 변동되는 것을 특징으로 하는 초음파세정기의 진동주파수 자동 추미제어장치.
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