KR20040089162A - 공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 세척기의 초음파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로프로세서(1) 제어에 의한 전력분배 방법을 적용하여 전력 증폭된 공진 주파수를 복수개의 초음파진동자에 순차적으로 공급하기 위한 것으로, 저 출력의 초음파 발진회로로 다수의 진동자를 구동시키기 위한 것으로, 바닥면적이 비교적 넓으면서 수위가 얕은 세척 수조를 사용하는 초음파 세척장치에 적절히 이용할 수 있으며, 초음파진동자의 개수를 자유로이 증, 감 할 수 있어 진동자의 수량 변화에 따른 고가의 초음파 발생장치를 교환하지 않아도 되는 이점이 있고, 초음파 발진회로의 출력이 작아도 되는 까닭에 저렴한 가격의 초음파 세척기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치{Ultrasonic generator}

본 발명은 초음파 세척기의 초음파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로컨트롤러 제어에 의한 전력분배 방법을 적용하여 전력 증폭된 공진 주파수를 복수개의 초음파진동자에 순차적으로 공급하기 위한 것이다.

일반적으로 가정이나 산업현장에서 세척 물을 세척함에 있어서, 물과 세제를 이용하여 손 세탁을 하거나 와류발생에 의한 기계세탁을 하였지만, 이는 세제의 과다한 사용으로 인하여 수질 등이 오염되는 문제점과, 구석구석까지 세척이 이루어지지 않는 문제점이 발생하였으며, 이를 해결하기 위해 초음파에 의한 세척방법이 개발되어 널리 사용되고 있다.

초음파 세척이란 오염이 된 세척 물을 초음파 진동이 발생되는 액체 속에 담궈지게한 후, 초음파의 캐비테이션에 의한 기포의 진동에 의한 교반효과와, 기체의 폭발에 의한 기계적, 열적, 화학적 효과를 통하여 피 세척 물을 세척하는 것으로, 초음파 세척기는 통상 초음파를 발생하는 초음파 발진회로부와, 초음파를 진동시키기 위한 초음파진동자와, 바닥 면 아래에 초음파진동자가 부착하여 물을 담을 수 있는 수조 등으로 구성된다.

상기 초음파 세척기에 있어서 초음파진동자를 구동하기 위한 발진회로의 발진 출력(와트)은, 진동자 하나 당 소요되는 출력(와트)에 사용되는 초음파 진동자의 개수를 곱한 값 이상의 출력 값을 요구한다.

초음파 발진회로를 사용함에 있어서, 고 출력을 발생하기 위해서는 대용량의 전자 부품을 사용하여야 하는 문제점이 발생하며, 초음파 진동자의 개수를 늘이고자 할 경우에 있어서는 출력을 높여야 하는 이유로 기존의 초음파 발생회로를 이용할 수 없는 문제점이 있었으며, 수위가 얕고 형상이 비교적 넓은 수조를 사용하는 초음파 세척기에 있어선 초음파진동자의 설치 간격을 좁게 해야 하는 이유(진동자 표면 부에 가까워질수록 직접적인 초음파 영향이 좁아지므로)로 고 출력의 발진회로가 요구되어 제작 단가가 높아지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 전술한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나 이상의 초음파 진동자를 구동시킬 수 있는 출력을 가진 초음파 발진회로와 이를 초음파 진동자에 순차적으로 분배하는 전력분배부를 구비한 초음파 분배기능을 갖는 초음파 발생장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 발생장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 전력분배부의 일 실시 예를 보인 회로 구성도

도 3은 본 발명에 따른 전력분배부의 일 실시 예를 보인 회로 구성도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:마이크로프로세서 2:PWM발진회로부 3:인버터부 4:전력증폭부

5:전력분배부 6:초음파진동자A 7:초음파진동자B 8:초음파진동자C

9:초음파진동자D 10:전류검출부 11:A/D변환부 A, B, C, D:트라이악

E, F, G, H:파워트랜지스터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 따른 장치는, 전력증폭부(4)로 부터 마이크로컨트롤러의 구동신호에 따라 순차적으로 초음파진동자에 주파수를 분배하기 위한 전력분배부(5)를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성에 대해 상술이 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 발생장치를 도시한 구성도 이며, 도 2와 도 3은 전력분배부(5)의 일 적용예를 도시한 회로도이다.

PWM발진회로부(2)는 마이크로프로세서(1)의 제어에 따라 펄스 폭이 제어된 PWM 발진 신호를 출력하는 것이고, 인버터부(3)는 상기 발진회로에서 출력된 발진신호에 따라 교류신호를 발생하는 것이다.

전력증폭부(4)는 상기 인버터부(3)에서 출력된 신호전류를 증폭하는 것이며, 전력분배부(5)는 전력증폭부(4)로 부터 마이크로컨트롤러의 구동신호에 따라 순차적으로 초음파진동자에 주파수를 분배하기 위한 것이다.

전류검출부(10)는 초음파진동자의 고유 진동수와 전력증폭부(4)로 부터 해당초음파진동자에 공급되는 초음파 주파수의 믹싱에 의한 진폭의 변화를 검출하기 위한 것으로, 도 2 내지 도 3에서 알 수 있는 것처럼 트라이악이나 파워트랜지스터로 구성되어져 있으며, 수위의 높이 변화나 수조 내의 온도 변화에 따른 초음파진동자의 고유진동수 변화에 따른 초음파진동자의 공진 주파수에 맞는 초음파주파수를 공급하기 위한 것이다.

A/D변환부(11)는 아날로그를 디지털 신호로 바꾸어주기 위한 것이다.

상기와 같이 구성된 공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치의 작동과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

마이크로프로세서(1)는 전류검출부(10)에서 검출되는 해당 초음파진동자(예, 초음파진동자A(6))의 전류 량에 해당하는 데이터 값을 저장하고, 이를 기준 데이터 값과 비교한 후, 차이가 발생 할 때에는 다음 번 초음파진동자A(6)에 초음파를 공급할 때 PWM발진회로부(2)에 초음파진동자A(6)의 공진 주파수에 맞는 듀티 신호를 공급하고 초음파진동자A(6)에 수정된 주파수를 송출함으로 인하여 최적의 초음파진동자의 공진 주파수에 해당하는 주파수를 공급하는 것이다.

또한, 마이크로프로세서(1)는 초음파진동자A, B, C, D를 차례로 구동시키기 위해 전력분배부(5) 트라이악의 게이트 단자나 파워트랜지스터의 베이스 단자의 전류를 단속하여 해당 초음파진동자와 전력증폭부(4)를 연결하여 주는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치는 하나 이상의 초음파 진동자를 구동시킬 수 있는 출력을 가진 초음파 발진회로만으로도 다수개의 초음파 진동자를 작동시킬 수 있는 이유로, 수위가 얕으면서 바닥면적이 비교적 넓은 수조를 적용하는 초음파 세척장치에 적절히 이용할 수 있으며, 초음파진동자의 개수 증, 감이 발생할 시 초음파 발생장치를 교환하지 않아도 되는 이점이 있으며, 발진회로의 출력이 작아도 되는 잇점이 있다.

Claims (3)

1. 마이크로프로세서의 제어에 따라 펄스 폭이 제어된 발진신호를 출력하는 PWM발진회로부; 상기 PWM발진회로부에서 출력된 발진신호에 따라 교류신호를 발생하는 인버터부; 상기 인버터부에서 출력된 신호전류를 증폭하는 전력증폭부; 전력증폭부로부터 마이크로컨트롤러의 구동신호에 따라 순차적으로 초음파진동자에 주파수를 분배하기 위한 전력분배부; 초음파진동자의 고유 진동수와 전력증폭부로부터 해당 초음파진동자에 공급되는 초음파 주파수의 믹싱에 의한 진폭의 변화를 검출하여 수위의 높이 변화나 수조내의 온도 변화에 따른 초음파진동자의 고유진동수 변화에 따른 초음파진동자의 공진 주파수에 맞는 초음파주파수를 공급하기 위한 전류검출부; 아날로그를 디지털 신호로 바꾸어주기 위한 A/D변환부; 로 구성됨을 특징으로 하는 공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 전력을 분배하기 위한 전력분배부의 구성 요소로 트라이악을 사용함을 특징으로 하는 공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치.
3. 제 1항에 있어서, 전력을 분배하기 위한 전력분배부의 구성 요소로 파워트랜지스터를 사용함을 특징으로 하는 공진 주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치.