KR200336467Y1 - 초음파 세척기의 주파수 설정장치 - Google Patents

Abstract

초음파 진동으로 과일 및 야채 등을 세척하는데 따른 최적의 주파수를 검출하고, 검출한 최적의 주파수로 초음파 진동자를 구동시킨다.

초음파 세척의 구동명령을 입력하는 명령 입력부와, 상기 명령 입력부가 구동명령을 입력받는 초기에 미리 설정된 주파수 범위 내에서 설정 간격으로 주파수를 가변시키면서 초음파 신호를 발생하고, 발생한 초음파 신호에 대응되어 궤환되는 전류검출 궤환신호들 중에서 레벨이 가장 높은 주파수로 초음파 신호를 발생하여 세척동작을 수행하게 하는 제어부와, 상기 제어부가 발생한 초음파 신호에 따라 초음파 진동자로 초음파 구동신호를 출력하여 진동시키는 초음파 구동신호 발생부와, 상기 초음파 진동자의 진동에 따라 그 초음파 진동자로 흐르는 전류의 레벨에 대응되는 전압을 검출하는 전압 검출소자인 저항과, 상기 전압 검출소자의 검출전압을 정류 및 평활하여 직류전압으로 변환하고, 정형하는 검출신호 변환부와, 상기 검출신호 변환부의 출력전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부에 전류검출 궤환신호로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기를 구비한다.

Description

초음파 세척기의 주파수 설정장치{Apparatus for setting frequency of ultrasonic washer}

본 고안은 초음파 진동을 이용하여 과일 및 야채 등을 세척하는 초음파 세척기에 있어서, 세척조에 넣은 세척수와 과일 및 야채 등의 부하에 따라 초음파 진동자를 진동시킬 최적의 주파수를 설정하고, 그 설정한 주파수의 초음파 신호로 초음파 진동자를 구동시키는 초음파 세척기의 주파수 설정장치에 관한 것이다.

일반적으로 과일 및 야채 등에는 벌레들이 침범하지 못하도록 많은 농약 등을 뿌리면서 재배하고 있고, 또한 재배 과정 및 운송 과정 등에서 먼지 등의 이물질이 묻게 된다. 상기 농약이나 먼지 등의 이물질을 사람이 먹게 되면, 인체에 해로운 영향을 주게 된다.

그러므로 과일 및 야채 등을 먹을 경우에는 깨끗한 물에 씻고 있으나, 여전히 과일 및 야채 등의 표면에는 농약 및 먼지 등을 비롯한 많은 이물질이 부착되어 있는 실정이다.

과일 및 야채 등에 부착되어 있는 이물질을 제거하고, 깨끗하게 씻을 수 있도록 하기 위하여 초음파 세척기가 제안 및 사용되고 있다. 상기 초음파 세척기는 세척조에 초음파 진동자를 부착하고, 세척조 내에는 세척수와 함께 과일 및 야채 등을 넣어 세척하는 것이다. 즉, 초음파 세척기는 초음파 진동자가 초음파 진동을 발생하고, 발생한 초음파 진동은 세척조를 통해 세척수에 전달되어 세척수가 초음파 진동하면서 과일 및 야채 등에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 것으로서 미세한 이물질들도 모두 제거하고, 깨끗하게 세척할 수 있다.

이러한 초음파 세척기에 있어서, 종래에는 세척조 내에 넣은 세척수의 양과, 과일 및 야채 등의 양에 따른 부하에 관계없이 미리 설정된 소정 주파수의 초음파 신호로 초음파 진동자를 구동시켜 초음파 진동을 발생하였다.

그러므로 초음파 진동자에서 발생되는 초음파 진동이 수렴하지 못하고, 이로 인하여 필요 없이 많은 전력이 소모됨은 물론 과일 및 야채 등을 깨끗이 세척하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 과일 및 야채 등을 세척하는데 따른 최적의 주파수를 검출하고, 검출한 최적의 주파수로 초음파 진동자를 구동시키는 초음파 세척기의 주파수 설정장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 최적의 주파수를 검출하면서 무부하 또는 과부하 상태를 검출하고, 무부하 또는 과부하가 검출될 경우에 최적 주파수의 검출동작을 정지하여 초음파 진동자의 손상을 방지하는 초음파 세척기의 주파수 설정장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 고안의 초음파 세척기의 주파수 설정장치는, 초음파 세척의 구동명령을 입력하는 명령 입력부와, 상기 명령 입력부가 구동명령을 입력받는 초기에 미리 설정된 주파수 범위 내에서 설정 간격으로 주파수를 가변시키면서 초음파 신호를 발생하고, 발생한 초음파 신호에 대응되어 궤환되는 전류검출 궤환신호들 중에서 레벨이 가장 높은 주파수로 초음파 신호를 발생하여 세척동작을 수행하게 하는 제어부와, 상기 제어부가 발생한 초음파 신호에 따라 초음파 진동자로 초음파 구동신호를 출력하여 진동시키는 초음파 구동신호 발생부와, 상기 초음파 진동자의 진동에 따라 그 초음파 진동자로 흐르는 전류의 레벨에 대응되는 전압을 검출하는 전압 검출소자인 저항과, 상기 전압 검출소자의 검출전압을 정류 및 평활하여 직류전압으로 변환하고 정형하는 검출신호 변환부와, 상기 검출신호 변환부의 출력전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부에 전류검출 궤환신호로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기로 구성됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부는, 전류검출 궤환신호를 미리 설정된 무부하 검출용 전압 및 과부하 검출용 전압과 비교하여 무부하 및 과부하 여부를 판단하고, 무부하또는 과부하가 검출될 경우에 초음파 신호를 발생하지 않고 최적 주파수의 설정 동작을 정지하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 주파수 설정장치의 구성을 보인 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 명령 입력부 110 : 제어부

120 : 초음파 구동신호 출력부 130 : 초음파 진동자

140 : 검출신호 정형부 150 : 디지털/아날로그 변환기

R1 : 전압 검출소자(저항)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 초음파 세척기의 주파수 설정장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 주파수 설정장치의 구성을 보인 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이 초음파 세척의 구동명령을 입력하는 명령 입력부(100)와, 상기 명령 입력부(100)로부터 구동명령을 입력받는 초기에 미리 설정된 주파수 범위 내에서 설정 간격으로 주파수를 가변시키면서 초음파 신호를 발생하고, 발생한 초음파 신호에 따라 궤환되는 전류검출 궤환신호의 레벨이 최대인 주파수를 판별하며, 그 전류검출 궤환신호의 레벨이 최대인 주파수의 주파수의 초음파 신호를 발생하는 제어부(110)와, 상기 제어부(110)가 발생한 초음파 신호에 따라 초음파 진동자(130)로 초음파 구동신호를 출력하여 초음파 진동시키는 초음파 구동신호 발생부(120)와, 상기 초음파 진동자(130)가 초음파 진동함에 따라 상기 초음파 구동신호 발생부(120)로부터 초음파 진동자(130)로 흐르는 전류에 대응되는 검출하는 전압 검출소자인 저항(R1)과, 상기 저항(R1)의 양단 전압을 정류 및 평활하는 검출신호 정형부(140)와, 상기 검출신호 정형부(140)에서 정형된 검출신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부(110)에 전류검출 궤환신호로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기(150)로 구성하였다.

상기 검출신호 정형부(140)는, 상기 저항(R1)의 양단 전압을 강압하는 트랜스(T)의 2차 측에 브리지 다이오드(BD)가 접속되고, 그 브리지 다이오드(BD)의 플러스전압 출력단자가 접지저항(R2) 및 접지 콘덴서(C1) 및 다이오드(D1)의 애노드에 접속되며, 다이오드(D1)의 캐소드는 평활용 접지 콘덴서(C2), 접지 저항(R3) 및 상기 아날로그/디지털 변환기(150)의 입력단자에 접속됨과 아울러 그 접속점과 전원단자(B+)의 사이에 검출신호의 레벨을 제한하기 위한 다이오드(D2)가 접속된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 초음파 세척기의 주파수 설정장치는 전원단자(B+)에 전원이 인가된 상태에서 세척조(도면에 도시되지 않았음)에 세척수와 함께 세척할 과일 및 야채 등을 넣은 후 사용자가 명령 입력부(100)를 통해 세척 명령을 입력시키면, 제어부(110)는 미리 설정된 초음파신호의 주파수 범위 내에서 주파수를 가변시키면서 초음파 신호를 출력한다. 예를 들면, 20∼30㎑의 주파수 범위에서 주파수를 0.5㎑씩 증가시키면서 초음파 신호를 발생한다.

상기 제어부(110)가 발생하는 소정 주파수의 초음파 신호는 초음파 구동신호 출력부(120)에서 증폭된 후 초음파 구동신호로 출력되고, 출력된 초음파 구동신호는 전압 검출소자인 저항(R1)을 통해 초음파 진동자(130)에 인가되는 것으로서 초음파 진동자(130)는 초음파 구동신호의 주파수에 따라 구동되어 세척조를 진동시키게 된다.

이 때, 초음파 진동자(130)로 흐르는 전류의 세기는 세척조 내에 저장된 세척수의 양 및 세척하고자 하는 과일이나 야채 등의 부하량에 따라 상이하게 된다.

이와 같은 상태에서 전압 검출소자인 저항(R1)에는 상기 초음파 진동자(130)의 구동에 따른 전류가 흘러 양단간에 소정의 전압을 가지게 되는 것으로서 그 저항(R1)의 양단 전압은 검출신호 정형부(140)의 트랜스(T1)에서 강압되고, 브리지 다이오드(BD)에 의해 브리지 정류되며, 저항(R2) 및 콘덴서(C1)로 이루어지는 필터에 의해 필터링되어 초음파 신호를 제외한 잡음이 제거된다. 상기 잡음이 제거된 초음파 신호는 다이오드(D1)에 의해 정류되고, 콘덴서(C2)에 의해 평활되며, 전원단자(B+)의 전원 레벨 이상의 전압은 다이오드(D2)에 의해 제거된 후 아날로그/디지털 변환기(150)에서 디지털 신호로 변환되어 제어부(110)로 전류검출 궤환신호로 입력되는 것으로서 제어부(110)는 그 전류검출 궤환신호를 현재 출력하는 주파수의 초음파 신호에 대응되는 전류검출 궤환신호로 저장한다.

그리고 세척조 내에 세척수가 저장되지 않은 무부하 상태일 경우에 전압 검출소자인 저항(R1)으로 흐르는 전류가 낮아 그의 양단 전압이 낮고, 제어부(110)로 입력되는 전류검출 궤환신호의 전압레벨이 낮게 되는 것으로서 제어부(110)는 전류검출 궤환신호의 전압레벨을 미리 설정된 무부하 검출용 기준전압과 비교하고, 비교 결과 전류검출 궤환신호의 전압레벨이 무부하 검출용 기준전압보다 낮을 경우에 제어부(110)는 무부하 상태임을 판단하고, 소정 주파수의 초음파 신호를 발생하지 않고, 최적 주파수의 검출동작을 정지하여 무부하로 인한 초음파 진동자(130)의 손상을 미연에 방지한다.

또한 세척조 내에 너무 많은 양의 세척수가 저장된 과부하 상태일 경우에 전압 검출소자인 저항(R1)으로 흐르는 전류가 많아 그의 양단 전압이 높고, 제어부(110)로 입력되는 전류검출 궤환신호의 전압레벨이 높게 되는 것으로서 제어부(110)는 전류검출 궤환신호의 전압레벨을 미리 설정된 과부하 검출용 기준전압과비교하고, 비교 결과 전류검출 궤환신호의 전압레벨이 과부하 검출용 기준전압보다 높을 경우에 제어부(110)는 과부하 상태임을 판단하고, 소정 주파수의 초음파 신호를 발생하지 않고, 최적 주파수의 검출동작을 정지하여 과부하로 인한 초음파 진동자(130)의 손상을 미연에 방지한다.

그리고 상기와 같이 하여 하나의 주파수의 초음파 신호에 대한 전류검출 궤환신호의 저장이 완료되면, 제어부(110)는 주파수를 가변시켜 초음파 신호를 출력하고, 출력한 초음파 신호에 대응되는 전류검출 궤환신호를 입력하여 저장하는 동작을 반복 수행한다.

이와 같은 상태에서 미리 설정된 주파수 영역 내의 초음파 신호에 대응되는 모든 전류검출 궤환신호의 저장이 완료되면, 제어부(110)는 그 저장한 전류검출 궤환신호들 중에서 크기가 가장 큰 하나의 전류검출 궤환신호를 판별하고, 판별한 하나의 전류검출 궤환신호에 대응되는 초음파 신호의 주파수를 확인한 후 그 확인한 주파수의 초음파 신호를 발생하고, 발생한 초음파 신호는 초음파 구동신호 출력부(120)에서 증폭된 후 초음파 진동자(130)로 출력되어 초음파 진동자는 최적의 주파수로 초음파 진동을 하게 되고, 이로 인하여 과일 및 야채 등을 보다 깨끗하게 세척하게 된다.

한편, 상기에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안등록청구범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 초음파 진동자로 가장 많은 전류가 흐르는 최적의 주파수를 검출하고, 그 검출한 주파수로 초음파 신호를 발생하여 초음파 진동자를 진동시키는 것으로서 초음파 진동자가 부하의 상태에 따라 최적의 상태로 구동되어 소정의 세척물을 깨끗하게 세척할 수 있으며, 또한 무부하 및 과부하 상태일 경우에 초음파 진동자를 동작시키지 않아 무부하 및 과부하로 인한 초음파 진동자의 손상을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 초음파 세척의 구동명령을 입력하는 명령 입력부;

   상기 명령 입력부가 구동명령을 입력받는 초기에 미리 설정된 주파수 범위 내에서 설정 간격으로 주파수를 가변시키면서 초음파 신호를 발생하고 발생한 초음파 신호에 대응되어 궤환되는 전류검출 궤환신호들 중에서 레벨이 가장 높은 주파수로 초음파 신호를 발생하여 세척동작을 수행하게 하는 제어부;

   상기 제어부가 발생한 초음파 신호에 따라 초음파 진동자로 초음파 구동신호를 출력하여 진동시키는 초음파 구동신호 발생부;

   상기 초음파 진동자의 진동에 따라 상기 초음파 구동신호 발생부로부터 초음파 진동자로 흐르는 전류의 레벨에 대응되는 전압을 검출하는 전압 검출소자;

   상기 전압 검출소자의 검출전압을 정류 및 평활하여 직류전압으로 변환하고 정형하는 검출신호 변환부; 및

   상기 검출신호 변환부의 출력전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부에 전류검출 궤환신호로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기로 구성된 초음파 세척기의 주파수 설정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는;

   전류검출 궤환신호를 미리 설정된 무부하 검출용 전압 및 과부하 검출용 전압과 비교하여 무부하 및 과부하 여부를 판단하고, 무부하 또는 과부하가 검출될경우에 초음파 신호를 발생하지 않고 최적 주파수의 설정 동작을 정지하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 초음파 세척기의 주파수 설정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 검출소자는;

   저항인 것을 특징으로 하는 초음파 세척기의 주파수 설정장치.