KR200155005Y1 - 초음파 세척기용 발진장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 오토튜닝방식을 채택하고 발진출력이나 주파수를 용이하게 확인할 수 있으며, 세척효과가 우수한 초음파 세척기용 발진장치에 관한 것이다.
본 고안에 따르면, 전원부(10)와; 상기 전원부(10)의 출력단에 접속되며 초음파진동자(20) 구동용 고주파신호를 출력하는 메인스위칭부(30)와; 상기 초음파진동자(20)의 주파수신호가 입력되는 파형정형부(41)와, 상기 파형정형부(41)의 출력신호가 입력되며 펄스증폭기(46)를 통해 상기 메인스위칭부(30)에 펄스를 인가하는 전압제어발진기(42)를 포함하여 위상동기된 펄스신호를 출력하는 PLL부(40)와; 가변저항(VR1)의 조절에 따른 펄스폭변조신호를 상기 PLL부(40)의 펄스증폭기(46)에 입력하는 출력조절부(70)와; 상기 초음파진동자(20)의 전압과 전류를 검출하여 디지탈값으로 변환하는 전력검출부(80)와; 상기 전력검출부(80)로부터의 전압 및 전류신호를 입력받아 전력값을 환산하고 이 전력환산값을 상기 전압제어발진기(42)로부터 입력된 펄스값과 함께 7세그먼트디스플레이(90)로 출력하는 마이컴부(100)와; 가변저항(VR2)에 의해 조절가능한 저주파발진기로 이루어지며 상기 PLL부(40)의 전압제어발진기(42) 입력단에 저주파변조신호를 입력하는 스위프발진부(60)와; 상기 PLL부(40)의 적정튜닝여부를 알려주는 튜닝검출표시부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척기용 발진장치가 제공된다.

Description

초음파 세척기용 발진장치
본 고안은 초음파 세척기용 발진장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 오토튜닝방식을 채택하여 사용이 간편하면서도 사용 중에 발진출력이나 주파수를 용이하게 확인할 수 있으며, 세척효과가 우수한 새로운 구조의 초음파 세척기용 발진장치에 관한 것이다.
종래에 사용되는 초음파 세척기는 수동조작에 의해 발진기와 세척조 내의 진동판의 공진점을 튜닝하였는데, 정확한 공진점을 찾기 어려워서 세척효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 발진장치의 출력이나 주파수를 체크하기 위하여는 별도의 파워미터나 주파수카운터를 사용해야 하므로 비용이 많이 들고 표시방법도 아날로그방식을 취하거나 복수개의 LED로 레벨을 구분하여 대략적인 세기만을 표시하는 정도에 불과하여 정밀한 조절이 곤란하였다. 또한, 종래의 초음파 세척기는 출력조절을 위해 일차전원 입력측에서 파워트랜스의 탭조절이나 대용량의 SCR과 같은 전력제어소자를 사용함으로써 장치의 코스트가 높아지는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 초음파 세척기는 발진주파수의 스위프기능이 단일 또는 복수개의 주파수로 고정되어 피세척물의 종류나 세척조건에 따라 스위프레벨을 자유로이 조절할 수 없어서 효율적인 세척이 곤란하였다.
본 고안은 전술한 바와같은 종래의 초음파 세척기의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 오토튜닝방식을 채택하여 자동적으로 발진기와 진동판의 공진점을 튜닝할 수 있으며, 별도의 파워미터나 주파수카운터 없이도 이들 기능을 회로에 내장시켜서 사용중의 출력과 주파수를 디지털로 표시할 수 있으며, PWM방식을 채택하여 저용량소자를 사용하며 출력을 미세조절할 수 있는 새로운 구조의 초음파 세척기용 발진장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 고안은 이러한 출력과 주파수의 측정 및 표시를 원칩 마이컴에 의해 소프트웨어적으로 제어할 수 있고, 발진주파수의 스위프레벨을 광범위하게 조절할 수 있는 새로운 구조의 초음파 세척기용 발진장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 고안의 실시예의 외관도
도 2는 본 고안의 실시예의 구성도
도 3과 도 4는 본 고안의 출력조절부 및 전력검출부의 회로도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10. 전원부 20. 초음파진동자
30. 메인스위칭부 40. PLL부
42, 전압제어발진기 46. 펄스증폭기
50. 표시램프부 60. 스위프발진부
70. 출력조절부 80. 전력검출부
90. 디스플레이부 100. 마이컴
본 고안에 따르면, 입력된 교류전원을 직류로 정류하고 분배하는 전원부(10)와; 상기 전원부(10)의 출력단에 접속되며 초음파진동자(20) 구동용 고주파신호를 출력하는 메인스위칭부(30)와; 상기 초음파진동자(20)의 주파수신호가 입력되는 파형정형부(41)와, 상기 파형정형부(41)의 출력신호가 입력되며 펄스증폭기(46)를 통해 상기 메인스위칭부(30)에 펄스를 인가하는 전압제어발진기(42)를 포함하여 위상동기된 펄스신호를 출력하는 PLL부(40)와; 가변저항(VR1)의 조절에 따른 펄스폭변조신호를 상기 PLL부(40)의 펄스증폭기(46)에 입력하는 출력조절부(70)와; 상기 초음파진동자(20)의 전압과 전류를 검출하여 디지탈값으로 변환하는 전력검출부(80)와; 상기 전력검출부(80)로부터의 전압 및 전류신호를 입력받아 전력값을 환산하고 이 전력환산값을 상기 전압제어발진기(42)로부터 입력된 펄스값과 함께 7세그먼트디스플레이(90)로 출력하는 마이컴부(100)와; 가변저항(VR2)에 의해 조절가능한 저주파발진기로 이루어지며 상기 PLL부(40)의 전압제어발진기(42) 입력단에 저주파변조신호를 입력하는 스위프발진부(60)와; 상기 PLL부(40)의 적정튜닝여부를 알려주는 튜닝검출표시부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척기용 발진장치가 제공된다.
이하에서 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 고안에 따른 장치의 구성을 보여주는 외관도이고, 도 2는 본 고안에 따른 개략적 회로구성도이다. 도시된 바와같이, 본 고안에 따른 초음파 세척기용 발진장치는 크게 전원부(10)와, 메인스위칭부(30), PLL부(Phase lock loop)(40), 튜닝상태를 알려주는 튜닝검출표시부(50), 스위프발진부(60), 출력조절부(70), 전력검출부(80), 출력 및 주파수 디스플레이부(90) 및 마이컴(100)으로 이루어지고 세척조에는 초음파진동자(20)가 별체로 구비되어 발진장치와 전기적으로 접속된다.
상기 전원부(10)는 상용교류전원이 입력되어 이를 정류하여 각 소자별로 직류 또는 교류전원을 분배한다. 이 전원부(10)에서 분배된 고전압의 직류는 PLL부(40)의 일부를 이루는 전압제어발진기(42)의 펄스신호에 의해 메인스위칭부(30)의 파워스위칭부(32)에서 고출력의 고주파전류로 변환되어 메인트랜스(33)를 거쳐 초크트랜스(34)와 초음파진동자(20) 간에 공진을 일으켜서 초음파진동자(20)를 구동한다. 이 초음파진동자(20)는 초음파 세척조에 설치되어 초음파에 의해 세척물을 세척하게 된다.
이 초음파진동자(20)의 전류성분이 전류변환기(35)에 의해 검출되어 PLL부(40)의 파형정형부(41)에서 위상보정과 증폭 및 파형정형과정을 거치고 전압제어발진기(42)의 위상비교기 입력단으로 궤환되어 원래의 발진주파수와 위상비교되고, 비교된 주파수성분은 다시 저역필터(45)를 거쳐 전압제어발진기(42)의 입력단에 인가됨으로써 위상동기루프가 형성된다. 이 루프에 의해 전압제어발진기(42)의 발진주파수와 초음파진동자(20)의 주파수가 자동으로 정확하게 튜닝, 즉 페이스록될 수 있다.
한편, 초음파 세척기의 출력조절을 위한 출력조절부(70)는 전원부(10)로부터 AC 20V가 입력되어 삼각파를 발생하는 펄스발생기(71)와, 가변저항(VR1)을 통해 DC레벨조정부(72)의 펄스폭을 가변하여, 기준전압발생부(73)에서 발생된 기준전압과 함께 증폭비교기(74)에 입력되어 비교된 후, PLL부(40)의 전압제어발진기(42) 후단의 드라이버(46)로 입력되어 전압제어발진기(42)의 발진주파수를 펄스폭변조하여 초음파 발진기의 발진출력을 가감할 수 있게 된다.
또한, 초음파진동자(20)의 출력을 검출하고 표시하기 위하여, 초음파진동자(20)의 전류와 전압이 각각 전력검출부(80)의 전류검출기(81)와 전압검출기(82)에 입력되어 검출되고, 마이컴(100)의 펄스제어신호에 의해 제어되는 적분기(83)의 출력전압과 각각 전류비교기(84) 및 전압비교기(85)에서 비교된 후, 마이컴(100)의 입력단에 입력되어 내부프로그램에 의해 전력으로 환산되고, 7세그먼트 디스플레이(90)에 의해 4-디지트로 표시된다. 여기서 제로비교기(86)은 비교기(84,85)의 지연시간보정을 위해 구비된다. 아울러, 전압제어발진기(42)의 펄스신호는 버퍼(47)를 통해 마이컴(100)에 입력되어 주파수/출력선택스위치(92)의 조작에 따라 진동주파수의 변동상태를 7세그먼트 디스플레이(90)를 통해 표시한다.
또한, 본 발명에 따르면, 가변저항(VR2)에 의해 10∼150Hz범위의 저주파정현파를 발생하는 스위프발진부(60)를 포함하는데, 이 스위프발진부(60)의 출력신호는 PLL부(40)의 전압제어발진기(42)로 입력되어 발진주파수에 주파수변조를 행함으로써 그 편이량만큼 세정력을 향상시킬 수 있도록 구성된다.
그리고, 상기 전압제어발진기(42)의 펄스신호는 튜닝검출표시부(50)로 입력되어 로크검출부(51) 및 언로크검출부(52)에서 정튜닝여부를 검출하고 튜닝표시램프(53)를 점소등하게 된다.
참고적으로, 도 3은 본 고안의 발진장치에서 출력조절부(70)의 펄스폭변조회로를 좀 더 구체적으로 보여주며, 도 4는 초음파진동자(20)의 출력을 검출하여 마이컴(100)에 입력하는 전력검출부(80)의 회로를 좀더 구체적으로 보여주는 것이다.
도 1의 발진장치의 전면패널에 도시된 번호 5는 전원스위치이고, 번호 6은 출력조절용 가변저항(VR1)을 조절하는 노브이고, 번호 7은 스위프주파수를 조절하는 가변저항(VR2) 조정용 노브이다.
이상에서 설명한 본 고안에 따르면, PLL회로에 의한 위상동기식 오토튜닝방식을 채택하여 자동적으로 발진기와 진동판의 공진점을 튜닝할 수 있으며 수동조작에 의한 튜닝에 따른 번거로움과 튜닝오차를 방지할 수 있고, 별도의 파워미터나 주파수카운터를 구비할 필요없이 출력과 주파수를 마이컴에 의해 디지털로 일목요연하게 표시할 수 있게 된다. 또한, 출력조절을 위해 발진자의 펄스폭을 제어하는 PWM방식을 채택함으로써 저용량소자를 사용하여 코스트를 절감할 수 있면서도 출력의 미세조절이 가능하게 되며, 주파수대역을 광범위하게 조절할 수 있는 스위프기능을 구비하여 개개의 세척조건에 적응하여 효율좋게 세척할 수 있는 새로운 구조의 초음파 세척기용 발진장치를 제공하게 된다.

Claims (1)

  1. 입력된 교류전원을 직류로 정류하고 분배하는 전원부(10)와; 상기 전원부(10)의 출력단에 접속되며 초음파진동자(20) 구동용 고주파신호를 출력하는 메인스위칭부(30)와; 상기 초음파진동자(20)의 주파수신호가 입력되는 파형정형부(41)와, 상기 파형정형부(41)의 출력신호가 입력되며 펄스증폭기(46)를 통해 상기 메인스위칭부(30)에 펄스를 인가하는 전압제어발진기(42)를 포함하여 위상동기된 펄스신호를 출력하는 PLL부(40)와; 가변저항(VR1)의 조절에 따른 펄스폭변조신호를 상기 PLL부(40)의 펄스증폭기(46)에 입력하는 출력조절부(70)와; 상기 초음파진동자(20)의 전압과 전류를 검출하여 디지탈값으로 변환하는 전력검출부(80)와; 상기 전력검출부(80)로부터의 전압 및 전류신호를 입력받아 전력값을 환산하고 이 전력환산값을 상기 전압제어발진기(42)로부터 입력된 펄스값과 함께 7세그먼트디스플레이(90)로 출력하는 마이컴부(100)와; 가변저항(VR2)에 의해 조절가능한 저주파발진기로 이루어지며 상기 PLL부(40)의 전압제어발진기(42) 입력단에 저주파변조신호를 입력하는 스위프발진부(60)와; 상기 PLL부(40)의 적정튜닝여부를 알려주는 튜닝검출표시부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척기용 발진장치.
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