본 연구에서는 vibration actuator로 사용되어 준설토 탈수 능력을 개선하기 위해 사용될, 크기와 인가되는 구동 주파수에 따라서 임피던스 값이 크게 변하는 특성을 갖는 PVDF film을 효과적으로 구동할 수 있는 전압 제어 시스템을 개발하였다.
기존에 연구된 전압 증폭기들은 PVDF film의 특성을 고려하지 않았기 때문에 PVDF film actuator 구동용 증폭기로는 적합하지 않으므로, PVDF film 특성에 적합한 PVDF film actuator 구동용 전압 증폭기의 개발이 필요하였다. 우선 일반적인 방식의 하나인 BJT 증폭기를 사용하여 PVDF film 특성에 적합한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기를 개발하였다. 개발한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기는 바이어스 전압 제어부와 공통 ...
본 연구에서는 vibration actuator로 사용되어 준설토 탈수 능력을 개선하기 위해 사용될, 크기와 인가되는 구동 주파수에 따라서 임피던스 값이 크게 변하는 특성을 갖는 PVDF film을 효과적으로 구동할 수 있는 전압 제어 시스템을 개발하였다.
기존에 연구된 전압 증폭기들은 PVDF film의 특성을 고려하지 않았기 때문에 PVDF film actuator 구동용 증폭기로는 적합하지 않으므로, PVDF film 특성에 적합한 PVDF film actuator 구동용 전압 증폭기의 개발이 필요하였다. 우선 일반적인 방식의 하나인 BJT 증폭기를 사용하여 PVDF film 특성에 적합한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기를 개발하였다. 개발한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기는 바이어스 전압 제어부와 공통 이미터 증폭기로 구성되어 있으며, 주변 회로는 PVDF film의 특성에 맞추어 저전류 회로로 구현하였고 그 동작을 확인하였다.
또한 본 연구에서는 기존의 방식과는 달리 IGBT를 이용하여 Full-Bridge 회로를 구성하고 PVDF film에 최대한의 에너지를 공급할 수 있도록 R-L-PVDF film 직렬 회로를 사용한 방식을 새롭게 제안하였다. 개발한 전압 제어 시스템은 입력 전압 증폭부와 출력 전압 증폭부 그리고 시스템 제어부로 구성되어 있으며, Unipolar 전압을 Bipolar 전압으로 출력하는 Full-Bridge 방식을 이용하였다. 또한, Full-Bridge에서 발생하는 구형파의 출력을 R-L-PVDF film 직렬 회로를 이용하여 정현파의 출력을 갖도록 변화하여 PVDF film에 최대한 많은 에너지를 공급할 수 있도록 구현하였다.
개발한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기와 새롭게 제안한 전압 제어 시스템의 성능 실험을 실시한 결과, 개발한 두 장비 모두 PVDF film에 최대 20W까지의 출력을 발생할 수 있음을 확인하였고, PVDF film을 vibration actuator로 사용할 때의 성능을 검증하기 위하여 준설토의 탈수 실험을 실시한 결과 개발한 두 장비 모두 자연 탈수와 비교하여 높은 탈수 능력을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 vibration actuator로 사용되어 준설토 탈수 능력을 개선하기 위해 사용될, 크기와 인가되는 구동 주파수에 따라서 임피던스 값이 크게 변하는 특성을 갖는 PVDF film을 효과적으로 구동할 수 있는 전압 제어 시스템을 개발하였다.
기존에 연구된 전압 증폭기들은 PVDF film의 특성을 고려하지 않았기 때문에 PVDF film actuator 구동용 증폭기로는 적합하지 않으므로, PVDF film 특성에 적합한 PVDF film actuator 구동용 전압 증폭기의 개발이 필요하였다. 우선 일반적인 방식의 하나인 BJT 증폭기를 사용하여 PVDF film 특성에 적합한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기를 개발하였다. 개발한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기는 바이어스 전압 제어부와 공통 이미터 증폭기로 구성되어 있으며, 주변 회로는 PVDF film의 특성에 맞추어 저전류 회로로 구현하였고 그 동작을 확인하였다.
또한 본 연구에서는 기존의 방식과는 달리 IGBT를 이용하여 Full-Bridge 회로를 구성하고 PVDF film에 최대한의 에너지를 공급할 수 있도록 R-L-PVDF film 직렬 회로를 사용한 방식을 새롭게 제안하였다. 개발한 전압 제어 시스템은 입력 전압 증폭부와 출력 전압 증폭부 그리고 시스템 제어부로 구성되어 있으며, Unipolar 전압을 Bipolar 전압으로 출력하는 Full-Bridge 방식을 이용하였다. 또한, Full-Bridge에서 발생하는 구형파의 출력을 R-L-PVDF film 직렬 회로를 이용하여 정현파의 출력을 갖도록 변화하여 PVDF film에 최대한 많은 에너지를 공급할 수 있도록 구현하였다.
개발한 PVDF film actuator 구동용 BJT 증폭기와 새롭게 제안한 전압 제어 시스템의 성능 실험을 실시한 결과, 개발한 두 장비 모두 PVDF film에 최대 20W까지의 출력을 발생할 수 있음을 확인하였고, PVDF film을 vibration actuator로 사용할 때의 성능을 검증하기 위하여 준설토의 탈수 실험을 실시한 결과 개발한 두 장비 모두 자연 탈수와 비교하여 높은 탈수 능력을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
In this study, a voltage control system for actuating PVDF film that has the characteristic of dramatic impedance change by frequency variation, was developed to enhance dehydration rate of dredged sediment.
Typical voltage amplifiers are unsuitable for operating PVDF film actuator because they ...
In this study, a voltage control system for actuating PVDF film that has the characteristic of dramatic impedance change by frequency variation, was developed to enhance dehydration rate of dredged sediment.
Typical voltage amplifiers are unsuitable for operating PVDF film actuator because they do not consider the properties of PVDF film. Therefore, a voltage amplifier for PVDF film actuator needs to be developed for proper actuating operation.
First, a BJT amplifier for PVDF film actuator have been developed. The developed BJT amplifier consists of bias voltage control part and common emitter amplifier part and its peripheral circuit were designed for the PVDF film properties using low current circuit elements.
And then, in this study, a voltage control system that were different from traditional approach was proposed and developed. The system used a Full-Bridge circuit implemented by IGBT and realized a R-L-PVDF film series circuit to supply maximum energy to the PVDF film. The developed voltage control system consisted of input voltage amplifier, output voltage amplifier and system control part, and used the Full-Bridge circuit to convert unipolar voltage to bipolar voltage. Also, the pulse wave output generated from the Full-Bridge circuit was converted into a sinusoidal waveform using R-L-PVDF film series circuit in order to deliver a maximum energy to the PVDF film.
Both of the developed systems were found to deliver up to 20W of power to the PVDF film. The dehydration capabilities of the systems for dredged sediment were tested and compared each other. It was found that the two actuating system clearly enhanced dehydration, about three times faster at 30 minutes, compared to natural dehydration.
In this study, a voltage control system for actuating PVDF film that has the characteristic of dramatic impedance change by frequency variation, was developed to enhance dehydration rate of dredged sediment.
Typical voltage amplifiers are unsuitable for operating PVDF film actuator because they do not consider the properties of PVDF film. Therefore, a voltage amplifier for PVDF film actuator needs to be developed for proper actuating operation.
First, a BJT amplifier for PVDF film actuator have been developed. The developed BJT amplifier consists of bias voltage control part and common emitter amplifier part and its peripheral circuit were designed for the PVDF film properties using low current circuit elements.
And then, in this study, a voltage control system that were different from traditional approach was proposed and developed. The system used a Full-Bridge circuit implemented by IGBT and realized a R-L-PVDF film series circuit to supply maximum energy to the PVDF film. The developed voltage control system consisted of input voltage amplifier, output voltage amplifier and system control part, and used the Full-Bridge circuit to convert unipolar voltage to bipolar voltage. Also, the pulse wave output generated from the Full-Bridge circuit was converted into a sinusoidal waveform using R-L-PVDF film series circuit in order to deliver a maximum energy to the PVDF film.
Both of the developed systems were found to deliver up to 20W of power to the PVDF film. The dehydration capabilities of the systems for dredged sediment were tested and compared each other. It was found that the two actuating system clearly enhanced dehydration, about three times faster at 30 minutes, compared to natural dehydration.
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