KR100929465B1 - 초음파 세척기의 구동상태 표시장치 - Google Patents

초음파 세척기의 구동상태 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 세척기에 이상이 발생될 때 어떤 이상이 발생된 것인지를 검출하여 그 검출결과를 외부에 표시하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 두 개의 스위칭용 트랜지스터가 교대로 턴온되어 출력트랜스포머를 구동시키는 출력트랜스포머 구동부와; 상기 출력트랜스포머의 출력전압에 의해 구동되어 초음파를 발생하여 세척조 내의 세척수를 진동시키는 초음파 진동자와; 상기 초음파 진동자의 전류/전압을 각기 검출하는 전류센서 및 전압센서와; 상기 전류센서 및 전압센서의 출력신호를 근거로 상기 초음파 진동자의 합선이나 단선 등의 상태를 검출하여 표시부에 표시함과 아울러, 그 초음파 진동자의 임피던스 및 위상 변화를 근거로 부하상태나 무부하상태를 검출하여 표시부에 표시하는 마이크로컴퓨터에 의해 달성된다.
초음파세척기,초음파 진동자.

Description

초음파 세척기의 구동상태 표시장치{MOVEMENT CONDITION DISPLAYING DEVICE FOR ULTRASONIC CLEANER}
본 발명은 초음파 세척기의 구동상태를 표시하는 기술에 관한 것으로, 특히 초음파 세척기에 이상이 발생될 때 어떤 이상이 발생된 것인지를 검출하여 표시하는데 적당하도록한 초음파 세척기의 구동상태 표시장치에 관한 것이다.
초음파 세척기는 압전체에 교류전원을 공급하여 이로부터 발생되는 진동을 세척수에 전달하고, 그 세척수의 진동으로 세척하고자 하는 물질의 표면을 진동시켜 세척작용이 이루어지도록 하는 장치이다.
이와 같은 초음파 세척기는 근래 들어 주방용 식기 세척은 물론 산업현장에서 각종 부품의 세척을 위해 널리 사용되고 있는 실정에 있다.
초음파 세척기를 사용하다 보면 세척수가 부족하거나, 세척수가 없거나, 초음파 진동자의 단락이나 단선 상황이 발생되는 등 정상적으로 구동이 불가능한 상태에 놓이는 경우가 종종 발생된다. 이와 같은 상태를 그대로 방치하는 경우 초음파 세척기가 손상되어 정상복구에 어려움을 겪게 된다.
그럼에도 불구하고, 종래의 초음파 세척기에 있어서는 세척수가 부족하거나, 세척수가 없거나, 초음파 진동자의 단락이나 단선 상황이 발생되는 등 정상구동이 불가능한 상태에 놓이게 된 것을 제때에 사용자에게 알려주는 기능이 구비되어 있지 않았다. 이로 인하여 세척수가 부족하거나 세척수가 없어 초음파 진동자가 파손되는 경우가 발생되고, 초음파 진동자의 단락이나 단선에 의해 화재나 누전이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 초음파 세척기에 이상이 발생될 때 어떤 이상이 발생된 것인지를 저렴하고 간단한 방법으로 검출하여 표시하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 두 개의 스위칭용 트랜지스터가 교대로 턴온되어 출력트랜스포머를 구동시키는 출력트랜스포머 구동부와; 상기 출력트랜스포머의 출력전압에 의해 구동되어 초음파를 발생하여 세척조 내의 세척수를 진동시키는 초음파 진동자와; 상기 초음파 진동자의 전류/전압을 각기 검출하는 전류센서 및 전압센서와; 상기 전류센서 및 전압센서의 출력신호를 근거로 상기 초음파 진동자의 합선이나 단선 등의 상태를 검출하여 표시부에 표시함과 아울러, 그 초음파 진동자의 임피던스 및 위상 변화를 근거로 세척수가 없거나 부족한 상태를 검출하여 표시부에 표시하는 마이크로컴퓨터를 포하하여 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 초음파 진동자의 전류 및 전압검출신호와, 임피던스 및 위상 변화를 근거로 초음파 진동자의 합선이나 단선 상태 및 세척수의 유무상태를 검출하여 이를 사용자에게 알려줌으로써, 세척수가 부족하거나 세척수가 없어 초음파 진동자가 파손되는 것이 방지되고, 초음파 진동자의 단락이나 단선에 의해 화재나 누전이 발생되는 것이 방지되는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 초음파 세척기의 구동상태 표시장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력전압에 상응되는 주파수의 신호를 발진하는 전압/주파수변환형 발진기(1)와; 상기 전압/주파수변환형 발진기(1)에서 출력되는 발진신호를 소정 레벨로 증폭하는 증폭기(2)와; 상기 증폭기(2)에서 출력되는 신호를 승압하는 입력트랜스포머(3)와; 상기 입력트랜스포머(3)의 2차코일을 통해 입력되는 두 신호를 소정 레벨로 증폭하는 증폭기(4)와; 상기 증폭기(4)에서 출력되는 두개의 게이트신호에 의해 두 개의 스위칭용 트랜지스터가 교대로 턴온되어 출력트랜스포머(6)를 구동시키는 출력트랜스포머 구동부(5)와; 상기 출력트랜스포머(6)의 출력전압에 의해 구동되어 초음파를 발생하는 초음파 진동자(7)와; 상기 초음파 진동자(7)에서 발생되는 초음파에 의한 세척수 진동에 의해 세척작용이 이루어지는 세척조(8)와; 상기 초음파 진동자(7)의 전류를 검출하는 전류센서(9A) 및, 그 초음파 진동자(7)의 전압을 검출하는 전압센서(9B)와; 상기 전류센서(9A) 및 전압센서(9B)의 출력신호와, 초음파 진동자(7)의 임피던스 및 위상 변화를 근거로 세척수가 없거나 부족한 상태, 그 초음파 진동자(7)의 합선이나 단선 등의 상태를 검출하여 표시부(11)에 표시하는 마이크로컴퓨터(10)로 구성하였다.
이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
전압/주파수변환형 발진기(1)는 전압제어형 발진기로서 입력전압에 상응되는 주파수의 신호를 생성하여 출력한다.
증폭기(2)는 상기 전압/주파수변환형 발진기(1)에서 출력되는 발진신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하고, 이의 출력신호에 의해 입력트랜스포머(3)가 구동된다.
증폭기(4)는 상기 입력트랜스포머(3)의 2차코일을 통해 입력되는 두 개의 신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력한다.
출력트랜스포머 구동부(5)는 상기 증폭기(4)에서 출력되는 두 게이트신호에 의해 트랜지스터(T1),(T2)가 교대로 구동되고, 이에 의해 출력트랜스포머(6)가 구동된다.
초음파 진동자(7)는 상기 출력트랜스포머(6)의 출력전압에 의해 구동되어 초음파를 발생하고, 이렇게 발생되는 진동이 세척조(8)내의 세척수에 전달된다. 그리고, 상기 세척조(8)내의 세척수 진동이 세척하고자 하는 물질의 표면을 진동시켜 세척작용이 이루어진다.
전류센서(9A)는 상기 초음파 진동자(7)의 전류를 검출하여 그 검출신호를 마 이크로컴퓨터(10)에 출력하고, 전압센서(9B)는 그 초음파 진동자(7)의 전압을 검출하여 그 검출신호를 마이크로컴퓨터(10)에 출력한다.
마이크로컴퓨터(10)는 상기 전류센서(9A) 및 전압센서(9B)의 출력신호와, 초음파 진동자(7)의 임피던스 및 위상 변화를 근거로 그 초음파 진동자(7)의 합선이나 단선 상태 및 세척수의 유무상태(부하상태 및 무부하상태)를 검출하여 표시부(예: LCD)(11)에 표시하게 되는데, 이 과정을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 초음파 진동자(7)의 선로가 상기 출력트랜스포머(6)의 2차측 코일의 양단에 정상적으로 연결되어 있지 않고 단선(disconnection)된 경우 상기 전류센서(9A)에서 전류가 검출되지 않으므로 이의 출력신호 레벨은 제로가 된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)는 상기 전류센서(9A)의 출력신호의 레벨이 제로가 될 때 상기 초음파 진동자(7)의 선로가 단선된 것으로 판단하여, 표시부(11)에 "초음파진동자 단선"이라는 내용을 디스플레이한다.
상기 초음파 진동자(7)의 선로가 단락(short)된 경우 상기 전압센서(9B)에서 전압이 검출되지 않으므로 이의 출력신호 레벨은 제로가 된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)는 상기 전압센서(9B)의 출력신호의 레벨이 제로가 될 때 상기 초음파 진동자(7)의 선로가 단락된 것으로 판단하여, 표시부(11)에 "초음파진동자 단락"이라는 내용을 디스플레이한다.
마이크로컴퓨터(10)의 위상비교기(10A)는 상기 전류센서(9A) 및 전압센서(9B)의 출력신호를 근거로 상기 초음파 진동자(7)의 전류 및 전압의 위상을 검출하여 그에 따른 전압을 출력한다. 그리고, 진폭비교기(10B)는 상기 전류센서(9A) 및 전압센서(9B)의 출력신호를 근거로 상기 초음파 진동자(7)의 전류 및 전압의 진폭을 검출하여 그에 따른 전압을 출력한다.
상기 초음파 진동자(7)에서 발생되는 주파수가 고유공진주파수보다 높거나 낮은 경우, 위상비교기(10A)에서 검출된 그 초음파 진동자(7)의 전압과 전류의 위상은 무부하시 기준위상에 비하여 앞서거나 뒤지게 되고, 진폭비교기(10B)에서 검출된 그 초음파 진동자(7)의 전압과 전류의 진폭은 무부하시 기준값에 비하여 커지거나 작아지게 된다.
상기 마이크로컴퓨터(10)는 상기 위상비교기(10A)의 출력전압을 근거로 상기 전압/주파수변환형 발진기(1)의 발진주파수를 제어하여 상기 초음파 진동자(7)에서 목표로 하는 주파수의 초음파가 발생되도록 한다.
또한, 상기 마이크로컴퓨터(10)는 초음파 진동자(7)의 임피던스 및 위상 변화를 근거로 무부하 상태 및 부하상태를 판단하여 상기 표시부(11)에 "물없음"이나 "물부족"의 내용을 디스플레이하게 되는데, 그 원리를 도 2를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
부하시 초음파 진동자(7)의 임피던스특성 그래프(G1)를 살펴보면, 37Khz의 주파수에서 임피던스가 700Ω을 기록하고, 이로부터 완만하게 하강되어 37.33Khz의 주파수에서 최저치 200Ω을 기록한 후, 다시 상승하기 시작하여 37.65Khz의 주파수에서 최고치 7KΩ을 기록하고, 다시 하강하기 시작하여 38Khz의 주파수에서 최고치 1KΩ을 기록하는 특성이 있다.
부하시 초음파 진동자(7)의 위상특성 그래프(G2)를 살펴보면, 37Khz의 주파 수에서 최저 위상 -90deg를 기록하고, 이로부터 S자 형태로 상승되어 37.45Khz의 주파수에서 최고 위상 40deg를 기록한 후, 다시 S자 형태로 하강하기 시작하여 40Khz의 주파수에서 최저 위상 -90deg를 기록하는 특성이 있다.
따라서, 상기 마이크로컴퓨터(10)는 내부 메모리에 상기와 같은 특성 그래프(G1),(G2)의 정보를 구비한 후, 소정 주기로 그 그래프(G1),(G2)를 검출하여 메모리에 저장된 것과 유사한 것으로 판명되면 현재 상기 세척조(8)내의 세척수가 담겨있는 상태 즉, 부하가 걸려있는 상태로 판단하여 상기 표시부에 그 내용(예: 부하상태)을 디스플레이한다.
무부하시 초음파 진동자(7)의 임피던스특성 그래프(G3)를 살펴보면, 37Khz의 주파수에서 임피던스가 700Ω을 기록하고, 이로부터 완만하게 하강되다가 그 초음파 진동자(7)의 공진주파수(fo= 37.44Khz)의 부근에서 급격히 하강되어 최저치 10Ω을 기록한 후, 다시 급격히 상승하기 시작하여 37.72Khz의 주파수에서 최고치 12KΩ을 기록하고, 다시 완만하게 하강하기 시작하여 38Khz의 주파수에서 최고치 1KΩ을 기록하는 특성이 있다.
무부하시 초음파 진동자(7)의 위상특성 그래프(G4)를 살펴보면, 37Khz의 주파수에서 최저 위상 -90deg를 기록하고, 이를 계속 유지하다가 상기 공진주파수(fo)의 부근에서 급격히 상승되어 최고 위상 70deg를 기록한 후, 그 최고 위상을 계속 유지하다가 37.72Khz의 주파수에서 최저 위상 -90deg으로 급격히 하강되어 유지하는 특성이 있다.
따라서, 상기 마이크로컴퓨터(10)는 내부 메모리에 상기와 같은 특성 그래프(G3),(G4)의 정보를 구비한 후, 소정 주기로 그 그래프(G3),(G4)를 검출하여 메모리에 저장된 것과 유사한 것으로 판명되면 현재 상기 세척조(8)내의 세척수가 담겨있지 않은 상태 즉, 무부하 상태로 판단하여 상기 표시부에 그 내용(예: 무부하상태)을 디스플레이한다.
상기 마이크로컴퓨터(10)에서 상기 부하상태나 무부하상태를 판단하는 다른 방법으로써, 상기 공진주파수(fo= 37.44Khz)의 영역에서의 상기 초음파 진동자(7)의 임피던스를 검출하여 일정치 이하이면 무부하 상태로 판단하고, 소정치 이상이면 부하상태로 판단하는 방법이 있다.
상기 마이크로컴퓨터(10)에서 상기 초음파 진동자(7)의 임피던스를 인식할 수 있도록 하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 이에 대한 구현예로써 초음파 진동자(7)의 임피던스를 검출하여 그에 따른 전압을 출력하는 임피던스 검출부를 들 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 초음파 세척기의 구동상태 표시장치의 블록도.
도 2는 초음파 진동자의 임피던스 및 위상변화 특성 그래프.
도 3은 도 1에서 세척조의 부하시/무부하시 상태를 나타낸 개략도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1 : 전압/주파수변환형 발진기, 2,4 : 증폭기
3 : 입력트랜스포머, 5 : 출력트랜스포머 구동부
6 : 출력트랜스포머, 7 : 초음파 진동자
8 : 세척조, 9A : 전류센서
9B : 전압센서, 10 : 마이크로컴퓨터
10A : 위상비교기, 10B : 진폭비교기
CH : 공진코일

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 두 개의 스위칭용 트랜지스터가 교대로 턴온되어 출력트랜스포머를 구동시키는 출력트랜스포머 구동부와;
    상기 출력트랜스포머의 출력전압에 의해 구동되어 초음파를 발생하여 세척조 내의 세척수를 진동시키는 초음파 진동자와;
    상기 초음파 진동자의 전류/전압을 각기 검출하는 전류센서 및 전압센서와;
    상기 전류센서 및 전압센서의 출력신호를 근거로 상기 초음파 진동자의 합선이나 단선 등의 상태를 검출하여 표시부에 표시함과 아울러, 그 초음파 진동자의 임피던스 및 위상 변화를 근거로 부하상태나 무부하상태를 검출하여 표시부에 표시하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성한 초음파 세척기의 구동상태 표시장치에 있어서,
    출력트랜스포머 구동부는 전단에 구비된
    입력전압에 상응되는 주파수의 신호를 발진하는 전압/주파수변환형 발진기와;
    상기 전압/주파수변환형 발진기에서 출력되는 발진신호를 소정 레벨로 증폭하는 제1증폭기와;
    상기 제1증폭기에서 출력되는 신호를 승압하는 입력트랜스포머와;
    상기 입력트랜스포머의 2차코일을 통해 입력되는 두 신호를 소정 레벨로 증폭하는 제2증폭기에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 초음파 세척기의 구동상태 표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2항에 있어서,
    마이크로컴퓨터는 상기 초음파 진동자의 공진주파수 영역에서 그 초음파 진동자가 일정치 이하이면 무부하 상태로 판단하고, 소정치 이상이면 부하상태로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 초음파 세척기의 구동상태 표시장치.
  6. 삭제
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