KR20200114685A - Method of driving ultrasonic tranducer and ultrasonic vibration device using thereof - Google Patents

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KR20200114685A KR1020190036849A KR20190036849A KR20200114685A KR 20200114685 A KR20200114685 A KR 20200114685A KR 1020190036849 A KR1020190036849 A KR 1020190036849A KR 20190036849 A KR20190036849 A KR 20190036849A KR 20200114685 A KR20200114685 A KR 20200114685A
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Abstract

The present invention relates to an ultrasonic vibrator driving method and an ultrasonic vibrator driving device using the same and, more specifically, to a technique which can easily find and utilize a natural resonance frequency showing a maximum amplitude, and can be applied to various fields. To this end, the present invention provides the ultrasonic vibrator driving method, which changes a driving frequency of an ultrasonic vibrator and measures current consumption according to the change so that the driving frequency when the consumption current reaches the maximum can be an optimum driving frequency of the ultrasonic vibrator.

Description

초음파 진동자의 구동방법 및 이를 이용한 초음파 진동자 구동장치{Method of driving ultrasonic tranducer and ultrasonic vibration device using thereof}TECHNICAL FIELD The method of driving ultrasonic transducer and ultrasonic vibration device using the same

본 발명은 초음파 진동자의 구동방법 및 이를 이용한 초음파 진동자 구동장치에 관한 것으로, 최대 진폭을 보이는 고유의 공명 진동수를 쉽게 찾아서 활용할 수 있고, 이를 다양한 분야에 적용하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method of driving an ultrasonic vibrator and a device for driving an ultrasonic vibrator using the same, and to a technique for easily finding and utilizing a unique resonance frequency showing a maximum amplitude, and applying the same to various fields.

초음파 진동은 보일러 등의 열교환기에서 효율을 떨어뜨리는 물때(scale)를 방지하는 용도, 선박의 표면에 수생 생물들이 붙지 못하게 하여 연료 효율이 떨어지는 것을 방지하거나, 저수지나 호수에 녹조 등의 발생을 방지하거나, 플라스틱 등의 압출에서 압출 저항을 낮추어서 압출 효율을 높이는 등 매우 다양한 분야에 적용되고 있다.Ultrasonic vibration is used to prevent scale, which degrades efficiency in heat exchangers such as boilers, prevents aquatic organisms from sticking to the surface of a ship, thereby preventing fuel efficiency from dropping, or preventing the occurrence of green algae in reservoirs or lakes. Or, it is applied in a wide variety of fields such as increasing extrusion efficiency by lowering extrusion resistance in extrusion of plastics.

초음파 진동자의 구동방식을 크게 나누면, 부하의 변동에 관계없이 고정된 진동수로 구동하는 고정 진동수 방식과, 부하의 인가에 따른 진동자의 공진 조건에 맞추어 구동 진동수를 제어하는 진동 추미 방식이 있다. 고정 진동수 방식은 부하의 변화가 비교적 적거나, 거의 없는 세척기나 가습기 등에 유용하지만 진동자가 기계적으로 목적물에 연결되어 직접 진동자의 에너지를 공급하는 용도에는 최적 효율을 유지하기에 적합하지 않다.When the driving method of the ultrasonic vibrator is broadly divided, there are a fixed frequency method that is driven with a fixed frequency regardless of the fluctuation of the load, and a vibration tracking method that controls the driving frequency according to the resonance condition of the vibrator according to the application of the load. The fixed frequency method is useful for washing machines or humidifiers with relatively little or no load change, but is not suitable for maintaining optimum efficiency for applications in which the vibrator is mechanically connected to the object to directly supply the vibrator's energy.

초음파 진동자는 최대 진폭을 보이는 고유의 공명 진동수(resonant frequency)를 갖고 있으며 진동자에 걸리는 부하(load)에 따라서 그 공명 진동수가 달라진다. 따라서 초음파 진동을 이용하는 장비의 최적 운용 조건을 유지하려면 최대 진폭을 주는 공명 진동수를 찾아서 그 진동수로 진동자를 구동해야 한다. 지금까지는 별도의 초음파 검출기를 설치하여 최대 진폭 진동수를 확인하는 방법들이 이용되었다(KR 10-2000-0030494 A1, WO 2012/085630 A1 등). 이렇게 하려면 초음파 발생기(generator)와 함께 초음파 검출기를 갖추어야하고 장치가 복잡해진다. The ultrasonic vibrator has a natural resonant frequency that shows the maximum amplitude, and the resonance frequency varies according to the load applied to the vibrator. Therefore, in order to maintain the optimal operating conditions of the equipment using ultrasonic vibration, it is necessary to find the resonance frequency that gives the maximum amplitude and drive the vibrator with that frequency. Until now, methods for checking the maximum amplitude frequency by installing a separate ultrasonic detector have been used (KR 10-2000-0030494 A1, WO 2012/085630 A1, etc.). To do this, it is necessary to have an ultrasonic detector along with an ultrasonic generator and the device is complicated.

공명 진동수의 선정은 진동자의 다양한 부하, 온도변화, 경년변화, 주변의 영향 등에 의하여 변화하므로, 초음파 진동자의 구동 진동수가 적절한 범위에 들어가지 않게 되는 문제가 발생한다. 공명 진동수에 영향을 주는 요인들을 종합적으로 초음파 진동자의 임피던스로 볼 수 있다. 이들 초음파 진동자의 임피던스는 진동수에 따라서 복잡하게 변화하며, 그에 따라서 구동 전압과 소비 전류의 위상 차이(phase difference)도 매우 복잡한 양상을 보이므로 이들 구동 전압과 전류치 및 위상 관계에서 공명 진동수를 추적하는 방식은 매우 복잡한 회로 구성과 알고리즘이 필요하게 된다(Ultrasonics 54(2014) 187-194, Resonance tracking and vibration stabilization for high power ultrasonic transducers, Ultrasonics 39(2001) 257-261, High power resonance tracking amplifier using admittance locking 등). Since the selection of the resonance frequency changes due to various loads of the vibrator, temperature change, aging change, influence of the surroundings, etc., there is a problem that the driving frequency of the ultrasonic vibrator does not fall within an appropriate range. Factors affecting the resonance frequency can be viewed as the impedance of the ultrasonic vibrator. The impedance of these ultrasonic oscillators is complexly changed according to the frequency, and the phase difference between the driving voltage and the current consumption is also very complex, so the method of tracking the resonance frequency in the relationship between these driving voltages and current values and phases. (Ultrasonics 54(2014) 187-194, Resonance tracking and vibration stabilization for high power ultrasonic transducers, Ultrasonics 39(2001) 257-261, High power resonance tracking amplifier using admittance locking, etc.) ).

KR 10-2000-0030494 A1KR 10-2000-0030494 A1 WO 2012/085630 A1WO 2012/085630 A1

Y.Kuang etc, Ultrasonics 54(2014) 187-194, Resonance tracking and vibration stabilization for high power ultrasonic transducersY.Kuang etc, Ultrasonics 54(2014) 187-194, Resonance tracking and vibration stabilization for high power ultrasonic transducers B.Mortimert etc, Ultrasonics 39(2001) 257-261, High power resonance tracking amplifier using admittance locking B.Mortimert etc, Ultrasonics 39(2001) 257-261, High power resonance tracking amplifier using admittance locking

본 발명자는 복잡한 회로구성이나 알고리즘 없이도, 손쉽게 초음파 진동자의 공명 진동수를 찾을 수 있는 방법을 제시하고, 이를 다양한 분야에 활용함으로써 초음파 진동자의 활용도를 높이고자 한다. The present inventor proposes a method for easily finding the resonance frequency of an ultrasonic vibrator without a complicated circuit configuration or algorithm, and intends to increase the utilization of the ultrasonic vibrator by utilizing it in various fields.

이를 위한 본 발명은 초음파 진동자의 구동 방법에 있어서, 초음파 진동자의 구동 진동수를 변화시키고, 이에 따른 소비 전류를 측정하여 소비 전류가 최대가 되는 때의 구동 진동수를 초음파 진동자의 최적 구동 진동수로 하는 방법이다. The present invention for this purpose is a method of changing the driving frequency of the ultrasonic vibrator and measuring the current consumption accordingly in the driving method of the ultrasonic vibrator, and setting the driving frequency when the consumption current becomes the maximum as the optimum driving frequency of the ultrasonic vibrator. .

이를 단계적으로 설명하면, ⅰ) 구동 진동수를 변화시키면서 초음파 진동자를 구동하는 단계;, ⅱ) 상기 ⅰ) 단계의 소비 전류를 측정하는 단계; 및 ⅲ) 상기 ⅱ) 단계의 최대 소비 전류가 측정되는 때의 상기 ⅰ) 단계의 구동 진동수를 초음파 진동자의 최적 구동 진동수로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자의 구동 방법이다. This is explained step by step, i) driving the ultrasonic vibrator while changing the driving frequency;, ii) measuring the current consumption in the step i); And iii) setting the driving frequency of step ii) as the optimum driving frequency of the ultrasonic vibrator when the maximum current consumption in step ii) is measured.

이때, 상기 ⅰ) 단계의 구동 진동수를 변화시키는 단계는 주기적으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 주변 환경의 변화가 많은 경우에는 별도로 다시 구동 진동수를 변화시키는 단계를 설정할 수도 있을 것이다. In this case, it is preferable that the step of changing the driving frequency of step i) is performed periodically. In addition, when there are many changes in the surrounding environment, a step of changing the driving frequency may be separately set.

이를 장치적 측면에서 활용할 수 있다. 즉, 구동 진동수 설정에 따라 진동하는 초음파 진동자 구동장치에 있어서, 상기 구동장치는 구동 진동수를 변화시키면서 소비되는 전류를 측정하여 소비전류가 최대가 되는 시점의 구동 진동수를 찾아 구동 진동수를 재설정하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자 구동장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 구동장치가 설치될 수 있는 환경은 매우 다양하며, 보일러 등의 열교환기에서 효율을 떨어뜨리는 물때(scale)를 방지하는 용도, 선박의 표면에 수생 생물들이 붙지 못하게 하여 연료 효율이 떨어지는 것을 방지하거나, 저수지나 호수에 녹조 등의 발생을 방지하거나, 플라스틱 등의 압출에서 압출 저항을 낮추어서 압출 효율을 높이는 등 매우 다양한 분야에 적용될 수 있다. This can be used in terms of devices. That is, in the ultrasonic vibrator driving device that vibrates according to the setting of the driving frequency, the driving device measures the current consumed while changing the driving frequency to find the driving frequency at the time when the current consumption becomes maximum, and resets the driving frequency. It is possible to provide an ultrasonic vibrator driving device. The environment in which the driving device of the present invention can be installed is very diverse, and it is used to prevent scale, which reduces efficiency in heat exchangers such as boilers, and prevents aquatic organisms from sticking to the surface of a ship, thereby reducing fuel efficiency. It can be applied to a wide variety of fields, such as preventing, preventing the occurrence of green algae in reservoirs or lakes, or increasing extrusion efficiency by lowering extrusion resistance in extrusion of plastics.

복잡한 회로구성이나 알고리즘 없이도, 손쉽게 초음파 진동자의 공명 진동수를 찾을 수 있고, 이를 다양한 분야에 활용할 수 있다. It is possible to easily find the resonance frequency of an ultrasonic vibrator without a complicated circuit configuration or algorithm, and it can be used in various fields.

도 1은 자왜 진동자 장치의 구동 테스트를 위한 장치 구성도이다.
도 2는 본 발명의 초음파 진동자의 구동 능력을 측정하기 위해 제작한 음압계의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 초음파 진동자의 구동과 이에 따른 음압을 측정하는 장치의 구성을 나태낸 도면이다.
도 4는 자왜 진동자의 구동 진동수에 따는 소비전류와 음압을 나타낸 결과이다.
도 5는 압전 진동자의 장치의 구동 테스트를 위한 장치 구성도이다.
도 6은 압전 진동자의 구동 진동수에 따른 소비전류와 음압을 나타낸 결과이다.
1 is a block diagram of a device for a driving test of a magnetostrictive vibrator device.
2 is a view showing the configuration of a sound pressure meter manufactured to measure the driving ability of the ultrasonic vibrator of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of an apparatus for measuring a sound pressure and driving an ultrasonic vibrator.
4 is a result showing current consumption and sound pressure depending on the driving frequency of the magnetostrictive vibrator.
5 is a configuration diagram of a device for a driving test of a piezoelectric vibrator.
6 is a result showing current consumption and sound pressure according to the driving frequency of the piezoelectric vibrator.

본 발명은 초음파 진동자의 공명 진동수를 복잡한 회로구성이나 알고리즘 없이도 찾을 수 있는 방법과 이의 활용에 관한 것이다. The present invention relates to a method of finding the resonance frequency of an ultrasonic vibrator without a complicated circuit configuration or algorithm, and to an application thereof.

일반적으로 활용되는 초음파 진동자는 자왜(magnetostriction) 현상을 이용하는 자왜 진동자와 압전(piezoelectric) 현상을 이용하는 압전 진동자가 있다. Ultrasonic vibrators generally used include magnetostrictive vibrators using magnetostriction and piezoelectric vibrators using piezoelectric phenomena.

자왜현상은 강자성의 물질을 자화(磁化)할 때 그 물질에 탄성적 변형이 생기는 현상을 말하며 자기 일그러짐 현상이라고도 한다. 자성체를 결정축(結晶軸)에 따라 어떤 방향으로 자화하는 데 필요한 이방성(異方性) 에너지로 인한 자성체 내의 내부 충격 때문에 생긴다. 역으로 자성체에 외부의 기계적 충격을 가하면 그 자성체의 자화 상태(자화율)에 변화가 생긴다. 자왜 현상이 두드러진 물질은 자왜 재료로 이용되며, 이를 이용하여 자왜 진동자를 만든다. 한편, 어떤 종류의 결정체를 전계 중에 두면 일그러짐이 생기고, 혹은 일그러짐을 가하면 압전기를 발생한다. 이 현상을 이용하는 것이 압전 진동자이다. 결정의 분극을 이용하여 전기적 에너지와 기계적 에너지의 전환을 행하는 압전 재료로는 단결정인 수정, 탈탄산 리튬, 니오브산 리튬과 세라믹인 지르콘 티탄산염, 티탄산 바륨등이 있다.Magnetostriction refers to a phenomenon in which a ferromagnetic material becomes elastically deformed when it is magnetized, and is also referred to as a magnetic distortion phenomenon. It is caused by an internal impact in the magnetic body due to the anisotropic energy required to magnetize the magnetic body in a certain direction along the crystal axis. Conversely, when an external mechanical impact is applied to a magnetic material, the magnetization state (magnetization rate) of the magnetic material is changed. A material with prominent magnetostriction is used as a magnetostrictive material, and a magnetostrictive vibrator is made using it. On the other hand, when some kind of crystal is placed in an electric field, distortion occurs, or when distortion is applied, piezoelectricity is generated. It is a piezoelectric vibrator that uses this phenomenon. Piezoelectric materials that convert electrical energy and mechanical energy using crystal polarization include single crystal crystal, lithium decarbonate, lithium niobate, and ceramic zircon titanate and barium titanate.

본 발명자는 자왜 진동자와 압전 진동자에 대하여, 진동수를 바꿔가며 이들 초음파 진동자를 구동할 때 소비되는 전류치(load current)와 초음파 음압(acoustic output)을 측정하여 음압이 최대가 되는 진동수에서 소비 전류치(직류 전원의 소비 전류치(Iload)를 시정수(time constant)가 2 ms인 평균 전류계로 측정)도 최대가 됨을 확인하였다. 즉, 소비 전류치를 최대로 하는 진동수로 구동할 때 최대 진폭이 얻어지므로 별도의 초음파 검출기를 설치하지 않고서도 간단하게 최적 진동수를 찾아 최적 조건으로 초음파 장치를 운전할 수 있다는 사실을 알았다. The present inventor measures the load current and ultrasonic sound pressure (acoustic output) consumed when driving these ultrasonic vibrators by varying the frequency of the magnetostrictive vibrators and piezoelectric vibrators. It was confirmed that the current consumption value (I load ) of the power source was measured with an average ammeter with a time constant of 2 ms) as well. In other words, it has been found that the maximum amplitude is obtained when driving at the frequency that maximizes the current consumption value, so that the ultrasonic device can be operated under the optimum condition simply by finding the optimum frequency without installing a separate ultrasonic detector.

초음파 진동자가 활용되는 많은 분야에서는 최적의 구동 진동수를 찾는 문제가 중요한 문제가 되어왔다. 이에 따라 많은 특허들에서도 이를 찾기 위한 방법을 제시하거나, 초음파 진동자가 활용되는 구체적인 분야에 따라 이에 최적화된 방법들을 제시하고 있다. 비용을 많이 들여서 이를 찾아내는 알고리즘과 회로를 통해서 이를 구현할 수도 있을 것이다. 그러나 초음파 진동자의 활용도를 더욱 높이기 위해서는 비교적 간단하고 저렴한 방법이 필요한 것이다. In many fields where ultrasonic vibrators are used, the problem of finding the optimum driving frequency has been an important problem. Accordingly, many patents suggest a method for finding it, or a method optimized according to the specific field in which the ultrasonic vibrator is used. It could be implemented through algorithms and circuits that find it at high cost. However, a relatively simple and inexpensive method is required to further increase the utilization of the ultrasonic vibrator.

초음파 진동자의 공명 진동수는 진동자의 온도와 응력 등에 따라서 달라지며, 주변 환경, 즉 부하 조건(침적 물 깊이, 수온, 유속 등)에 따라서도 달라지게 된다. 이러한 달라진 조건에 따른 최적의 구동 상태의 확인이 필요하다. 즉, 주기적으로 또는 이들 주변 조건이 크게 달라질 때에만 구동 진동수를 훑어서(scan) 최대 소비 전류치를 나타내는 초음파 진동자의 공명 진동수를 확인하고 그 진동수로 구동하는 과정을 되풀이하면 항상 최적의 운전 조건을 만족할 수 있다.The resonance frequency of the ultrasonic vibrator varies depending on the temperature and stress of the vibrator, and also depends on the surrounding environment, that is, load conditions (depth of water, water temperature, flow rate, etc.). It is necessary to confirm the optimal driving state according to these different conditions. That is, if you scan the driving frequency periodically or only when these surrounding conditions vary greatly, check the resonance frequency of the ultrasonic vibrator representing the maximum current consumption value, and repeat the process of driving at that frequency, you will always be able to meet the optimal driving conditions. I can.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 불필요한 부분은 생략하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly describe the present invention, unnecessary parts are omitted.

본 발명자는 자왜 진동자와 압전 진동자 모두에서 본 발명자의 기술적 사상이 적용될 수 있는지를 검토하여 보았다. The present inventor has examined whether the technical idea of the present inventor can be applied to both a magnetostrictive vibrator and a piezoelectric vibrator.

도 1은 자왜 진동자 장치의 구동 테스트를 위한 장치 구성도이며, 도 2는 본 발명의 초음파 진동자의 구동 능력을 측정하기 위해 제작한 음압계의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 초음파 진동자의 구동과 이에 따른 음압을 측정하는 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 1 is a configuration diagram of a device for a driving test of a magnetostrictive vibrator device, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a sound pressure meter manufactured to measure the driving capability of an ultrasonic vibrator of the present invention, and FIG. This is a diagram showing the configuration of a device for measuring sound pressure.

초음파 음압은 노올즈(Knowles)의 초음파 특성이 우수한 마이크로폰 PU0410LR5H-QB에 음파관(acoustic tube)을 연결한 음압계(Acoustic Output Detector, 그림)를 제작하여 사용하였다. 초음파 진동자의 진동으로 수중에 전파되는 초음파 음압을 수중에 음압계의 음파관을 삽입하여 측정하였다. 음향처리장치 ASP-01(네오유엠시)의 자왜 진동자를 에너지 관리공단의 [급수처리 등의 검사업무 운영규정]에 따른 음향처리설비의 시험 장치에 부착하고 그 상부에 아크릴 원통(지름 20 cm 길이 60 cm)을 고정하였다. 이 원통에 물을 채우고 물에 전달되는 초음파 음압(acoustic output)을 측정하였다.For the ultrasonic sound pressure, an acoustic output detector (Fig.) was used to connect an acoustic tube to the microphone PU0410LR5H-QB, which has excellent ultrasonic characteristics from Knowles. The ultrasonic sound pressure propagated into the water due to the vibration of the ultrasonic vibrator was measured by inserting the sound wave tube of the sound pressure gauge in the water. Attach the magnetostrictive vibrator of the sound treatment device ASP-01 (Neo UMC) to the test device of the sound treatment facility according to the [Inspection Operation Regulations for Water Treatment, etc.] of the Korea Energy Management Corporation, and an acrylic cylinder (diameter 20 cm long) on the top 60 cm) was fixed. The cylinder was filled with water and the ultrasonic sound pressure (acoustic output) transmitted to the water was measured.

도 4는 그 결과를 보여준다. 소비 전력이 최대가 되는 진동수와 음압이 최대가 되는 진동수가 19.2 kHz에 일치하므로 소비 전류치가 최대가 되는 진동수를 찾아 구동하면 최대의 진폭을 확보할 수 있다. 도 1의 구동 장치를 보면 전원의 부하전류를 간단히 측정할 수 있다. 앞서 선행기술로 인용한 논문 등의 경우 매우 복잡한 과정을 거쳐서 적정 구동 진동수를 찾아내는 과정을 보여주고 있으나, 본 발명의 경우 매우 간단하게 이를 찾아낼 수 있게 된다. 즉, 진동수를 바꿔가면서 소비 전류치를 관찰하여 최대 전류치가 얻어지는 공진 진동수를 찾아서 그 진동수에서 운전하면 최적 효율을 얻을 수 있는 것이다. 4 shows the results. Since the frequency at which the power consumption is maximum and the frequency at which sound pressure is maximum are equal to 19.2 kHz, the maximum amplitude can be secured by finding and driving the frequency at which the current consumption is maximum. Looking at the drive device of FIG. 1, the load current of the power source can be measured simply. In the case of the papers cited above as prior art, the process of finding an appropriate driving frequency through a very complicated process is shown, but in the case of the present invention, it is possible to find it very simply. That is, by observing the current consumption value while changing the frequency, the optimum efficiency can be obtained by finding the resonance frequency at which the maximum current value is obtained, and operating at that frequency.

다음으로는 압전 진동자의 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용되는지 여부를 살펴보았다. 도 5는 압전 진동자 장치의 구동 테스트를 위한 장치 구성도이다. (주)울쏘하이텍의 세척기용 압전 진동자(ULC 23540 F)를 1:10 변압기를 사용하여 전교 구동(Full Bridge Drive)하면서 소비 전류와 초음파 음압을 진동수를 바꿔가며 측정하였다. 초음파 진동의 효율적 전파를 위하여 그리스를 바른 진동자 표면을 위로 향하게 고정하고 그 위에 1 L 비커를 올려놓고 물을 700 mL 정도 채우고 음압계를 꽂고 음압을 측정하였다.Next, it was examined whether the technical idea of the present invention is applied to the piezoelectric vibrator. 5 is a configuration diagram of a device for a driving test of a piezoelectric vibrator device. A piezoelectric vibrator (ULC 23540 F) for washing machine of Ulso Hitech Co., Ltd. was driven by a 1:10 transformer using a full bridge drive, while current consumption and ultrasonic sound pressure were measured by changing the frequency. For efficient propagation of ultrasonic vibration, the surface of the vibrator coated with grease was fixed upward, a 1 L beaker was placed on it, and about 700 mL of water was filled, and a sound pressure meter was inserted and the sound pressure was measured.

도 6은 압전 진동자의 구동 진동수에 따른 소비전류와 음압을 나타낸 결과이다. 압전 진동자의 경우에도 소비 전력이 최대가 되는 진동수와 음압이 최대가 되는 진동수가 39.9 kHz로 일치하여 소비 전류치가 최대가 되는 진동수를 찾아 구동하면 최대의 진폭을 확보할 수 있다. 다만 최대 전류 진동수의 1/3되는 진동수 13.3 kHz에서도 작은 봉우리가 보이는데 이는 13.3 kHz 사각파(square wave)에 함유된 3배수파(3rd harmonics, 39.9 kHz) 성분 때문이다.6 is a result showing current consumption and sound pressure according to the driving frequency of the piezoelectric vibrator. In the case of a piezoelectric vibrator, the frequency at which the power consumption is maximum and the frequency at which sound pressure is maximum are 39.9 kHz, and the maximum amplitude can be secured by finding the frequency at which the current consumption is maximum and driving. However, even at a frequency of 13.3 kHz, which is 1/3 of the maximum current frequency, a small peak is seen because of the 3rd harmonics (39.9 kHz) component contained in the 13.3 kHz square wave.

상기한 결과를 바탕으로 본 발명은 기술적 핵심은 다음과 같이 말할 수 있다. 즉, 초음파 진동자의 구동 방법에 있어서, 초음파 진동자의 구동 진동수를 변화시키고, 이에 따른 소비 전류를 측정하여 소비 전류가 최대가 되는 때의 구동 진동수를 초음파 진동자의 최적 구동 진동수로 하는 방법이다. 구동테스트를 위한 장치 구성도에서 볼 수 있는 바와 같이 구동 진동수를 변화시키면서 전원의 부하 전류의 변화를 관찰하면서 최대값의 시점을 확인하기만 하면 되는 것이다. Based on the above results, the technical core of the present invention can be said as follows. That is, in the method of driving the ultrasonic vibrator, the driving frequency of the ultrasonic vibrator is changed, and the resulting current consumption is measured, and the driving frequency when the consumption current becomes the maximum is the optimal driving frequency of the ultrasonic vibrator. As can be seen in the device configuration diagram for the drive test, all you have to do is check the point of the maximum value while observing the change in the load current of the power source while changing the drive frequency.

이를 단계적으로 설명하면, ⅰ) 구동 진동수를 변화시키면서 초음파 진동자를 구동하는 단계;, ⅱ) 상기 ⅰ) 단계의 소비 전류를 측정하는 단계; 및 ⅲ) 상기 ⅱ) 단계의 최대 소비 전류가 측정되는 때의 상기 ⅰ) 단계의 구동 진동수를 초음파 진동자의 최적 구동 진동수로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자의 구동 방법이라 할 수 있다. This is explained step by step, i) driving the ultrasonic vibrator while changing the driving frequency;, ii) measuring the current consumption in the step i); And iii) setting the driving frequency of step ii) as the optimum driving frequency of the ultrasonic vibrator when the maximum consumption current of step ii) is measured. It may be called a driving method of an ultrasonic vibrator, comprising: have.

진동자의 최적 구동 진동수는 여러가지 환경에 따라 달라질 수 있기 때문에 이를 주기적으로 확인하여 구동 진동수를 재설정할 수 있다. 선박에 활용하거나 호수의 녹조 제거 장치에 사용하는 경우, 외부 환경이 변화하기 때문에 최대 효율의 구동 진동수로 변화시키는 것이 중요하다. 또한 주변 환경의 변화가 확인가능한 경우라면 별도로 다시 구동 진동수를 변화시키면서 최대 소비 전류시기의 구동 진동수로 재설정할 수 있을 것이다. Since the optimum driving frequency of the vibrator may vary depending on various environments, it is possible to reset the driving frequency by periodically checking this. When it is used on a ship or used for a device for removing green algae in a lake, it is important to change the driving frequency to the maximum efficiency because the external environment changes. In addition, if a change in the surrounding environment is observable, the driving frequency can be separately changed and reset to the driving frequency of the maximum current consumption period.

상기 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 실시형태는 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. The detailed description of the present invention is disclosed in order to solve the technical problem of the present invention, and various modifications and equivalent embodiments that are apparent to those of ordinary skill in the art are carried out within the scope of the appended claims. Understand that you can.

Claims (4)

초음파 진동자의 구동 방법에 있어서, 초음파 진동자의 구동 진동수를 변화시키고, 이에 따른 소비 전류를 측정하여 소비 전류가 최대가 되는 때의 구동 진동수를 초음파 진동자의 최적 구동 진동수로 하는 방법. A method of driving an ultrasonic vibrator, wherein the driving frequency of the ultrasonic vibrator is changed, and the resulting current consumption is measured, and the driving frequency when the current consumption is maximized is the optimum driving frequency of the ultrasonic vibrator. ⅰ) 구동 진동수를 변화시키면서 초음파 진동자를 구동하는 단계;
ⅱ) 상기 ⅰ) 단계의 소비 전류를 측정하는 단계;
ⅲ) 상기 ⅱ) 단계의 최대 소비 전류가 측정되는 때의 상기 ⅰ) 단계의 구동 진동수를 초음파 진동자의 최적 구동 진동수로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자의 구동 방법.
I) driving the ultrasonic vibrator while changing the driving frequency;
Ii) measuring the current consumption in the step i);
Iii) setting the driving frequency of step ii) as the optimum driving frequency of the ultrasonic vibrator when the maximum consumption current of step ii) is measured.
제 2항에 있어서,
상기 ⅰ) 단계의 구동 진동수를 변화시키는 단계는 주기적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자의 구동 방법.
The method of claim 2,
The driving method of the ultrasonic vibrator, characterized in that the step of changing the driving frequency of step i) is performed periodically.
구동 진동수 설정에 따라 진동하는 초음파 진동자 구동장치에 있어서,
상기 구동장치는 구동 진동수를 변화시키면서 소비되는 전류를 측정하여 소비전류가 최대가 되는 시점의 구동 진동수를 찾아 구동 진동수를 재설정하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자 구동장치.
In the ultrasonic vibrator driving device that vibrates according to the driving frequency setting,
The driving device is an ultrasonic vibrator driving device, characterized in that the driving frequency is changed and the driving frequency is reset by measuring the current consumed while changing the driving frequency to find the driving frequency at the point when the current consumption is maximized.
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