JP2011215144A - Water level sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水位の変化を測定するための水位センサに関する。 The present invention relates to a water level sensor for measuring a change in water level.
従来から、容器等の内部に溜まった水の水位を測定する際には水位センサが利用されている。水位センサには、フロートにより水位を測定するものや、外圧と水圧との関係から水位を測定するもののように、種々の方法によって水位を測定するものがある。近年は、静電容量の変化から水位を測定する、静電容量型の水位センサが広く用いられている。 Conventionally, a water level sensor has been used when measuring the level of water accumulated in a container or the like. Among water level sensors, there are sensors that measure the water level by various methods, such as those that measure the water level with a float and those that measure the water level from the relationship between the external pressure and the water pressure. In recent years, a capacitance type water level sensor that measures a water level from a change in capacitance has been widely used.
例えば、特許文献１には、低水位側から高水位側に向かう基準線に沿って所定間隔で任意に設定した各観測点に電極対を配置し、これらの電極対における各電極間における静電容量の値が所定の基準値を越えたか否かを判定して、水位がどの位置にあるかを判定する水位センサが記載されている。 For example, in Patent Document 1, an electrode pair is arranged at each observation point arbitrarily set at a predetermined interval along a reference line from the low water level side to the high water level side, and the electrostatic capacitance between the electrodes in these electrode pairs. A water level sensor is described in which it is determined whether or not the capacitance value exceeds a predetermined reference value, and the position of the water level is determined.
また、特許文献２には、少なくとも一対の電極を配置し、これら電極の間の静電容量に基づいて水位を測定する水位センサが記載されている。 Patent Document 2 describes a water level sensor that arranges at least a pair of electrodes and measures the water level based on the capacitance between these electrodes.
しかし、特許文献１に記載の水位センサは、各観測点に配置された電極対における静電容量の値から、水位の変化を離散的に測定することしかできず、観測点と観測点の間における水位の微小な変化や連続的な水位の変化を測定することができないという問題がある。 However, the water level sensor described in Patent Document 1 can only measure a change in the water level discretely based on the capacitance value of the electrode pair arranged at each observation point, and between the observation point and the observation point. There is a problem that it is impossible to measure minute changes in water level and continuous changes in water level.
また、特許文献２に記載の水位センサは、一対の電極を用いて、ある程度の連続的な水位の変化を測定することはできる。しかし、この水位センサは、電極と電極の間のスペースにおける誘電率が外部の影響を受けて変化しやすいため、測定した値に誤差が生じやすく、微小な水位の変化を測定することが難しいという問題がある。 Moreover, the water level sensor described in Patent Document 2 can measure a certain level of continuous water level change using a pair of electrodes. However, in this water level sensor, the dielectric constant in the space between the electrodes tends to change due to external influences, so that the measured value is likely to cause an error, and it is difficult to measure minute changes in the water level. There's a problem.
ところで、近年は、地球温暖化に伴って深刻な水不足や渇水化が進行し、様々な植物の栽培に大きな悪影響が出ることや、農作物の生産に悪影響を及ぼすことなどが懸念されている。そこで、少ない水を効果的に使用して植物を栽培することが可能な技術の確立が要請されている。このような技術としては、従来から点滴灌漑法や多孔管灌漑法等を用いて植物を栽培する技術が既に提案されており、さらに水分を植物の根の部分に直接供給する地中灌水法等を組み合わせて水の使用を極力低減させて節水を可能にしたものや、負圧差灌漑法を適用したものが知られている。 By the way, in recent years, with the global warming, serious water shortages and droughts have progressed, and there are concerns that the cultivation of various plants will have a serious adverse effect and the production of crops will be adversely affected. Then, establishment of the technique which can cultivate a plant using little water effectively is requested | required. As such techniques, techniques for cultivating plants using drip irrigation method, perforated pipe irrigation method, etc. have already been proposed, and underground irrigation method for directly supplying moisture to the root part of the plant etc. There are known methods that use water to reduce water usage as much as possible and save water, and those using negative pressure differential irrigation.
このような分野においては、植物が吸収する水の量を精度よく測定し、植物の吸水量に見合った量の水を供給することが望ましく、そのためには植物に供給する水を貯留しておく容器の微小な水位の変化を測定することが必要とされる。しかしながら、従来の水位センサでは、上記した理由等によって、植物が吸水したことによる、容器内における微小な水位の変化を精度よく測定することが非常に困難であった。 In such a field, it is desirable to accurately measure the amount of water absorbed by the plant and supply an amount of water commensurate with the amount of water absorbed by the plant. To that end, the water supplied to the plant is stored. It is necessary to measure minute changes in the water level of the container. However, with the conventional water level sensor, it has been very difficult to accurately measure a minute change in the water level in the container due to water absorption by the plant for the reasons described above.
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、水位の微小な変化を精度よく測定することが可能な水位センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a water level sensor capable of accurately measuring a minute change in the water level.
本発明は、
（１）容器内における液体の水位を検出するための静電型水位センサであって、少なくとも一対の電極と、前記電極を支持する支持部材と、前記電極の周囲を覆うように設けられた絶縁部材とからなり、前記電極間における静電容量を測定して水位検出信号を出力するセンサ部と、前記センサ部と電気的に接続されており、前記水位検出信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号に変換された水位検出信号を出力するＡ／Ｄ変換部と、前記センサ部を収容可能に形成しているとともに、液体が内部に出入りできるように構成されており、電気的に接地されている遮蔽部材とを備えたことを特徴とする水位センサ、
（２）Ａ／Ｄ変換部が遮蔽部材の内部に配置されている上記（１）記載の水位センサ、
（３）支持部材と絶縁部材で覆われた電極とを防水部材で覆うように構成した上記（１）又は（２）記載の水位センサ、
（４）遮蔽部材内における支持部材の位置を固定するための位置固定部を前記遮蔽部材に設けた上記（１）〜（３）のいずれかに記載の水位センサ、
（５）Ａ／Ｄ変換部がデジタル信号に変換した水位検出信号をリアルタイムに出力する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の水位センサ、
を要旨とする。
The present invention
(1) An electrostatic water level sensor for detecting a liquid water level in a container, comprising at least a pair of electrodes, a support member for supporting the electrodes, and insulation provided to cover the periphery of the electrodes A sensor unit that measures the capacitance between the electrodes and outputs a water level detection signal, and is electrically connected to the sensor unit, converts the water level detection signal into a digital signal, An A / D converter that outputs a water level detection signal converted into a digital signal, and the sensor unit are formed so as to be accommodated, and are configured to allow liquid to enter and exit, and are electrically grounded. A water level sensor, comprising:
(2) The water level sensor according to (1), wherein the A / D converter is disposed inside the shielding member,
(3) The water level sensor according to (1) or (2), wherein the support member and the electrode covered with the insulating member are covered with a waterproof member,
(4) The water level sensor according to any one of (1) to (3), wherein the shielding member is provided with a position fixing portion for fixing the position of the support member in the shielding member.
(5) The water level sensor according to any one of (1) to (4), wherein the water level detection signal converted into a digital signal by the A / D converter is output in real time.
Is the gist.
本発明に係る水位センサは、支持部材で支持された電極で該電極間における静電容量を測定して水位検出信号を出力するセンサ部を遮蔽部材の内部に収容し、さらにこの遮蔽部材を電気的に接地するように構成されているので、遮蔽部材がセンサ部を静電遮蔽し、誘電率を変化させる外部の影響をセンサ部まで到達しないようにすることができる。そのため、微小な水位の変化に起因する誘電率の変化を精度よく測定することが可能になる。
また、本発明に係る水位センサは、水位検出信号をＡ／Ｄ変換部においてデジタル信号に変換した後にセンサ外部へ出力するので、外部の影響をより受けにくくすることができ、微小水位の変化をより精度よく測定することが可能になる。
In the water level sensor according to the present invention, a sensor unit that measures the capacitance between the electrodes supported by the support member and outputs a water level detection signal is accommodated in the shielding member, and the shielding member is further electrically connected. Therefore, the shielding member electrostatically shields the sensor unit, so that an external influence that changes the dielectric constant does not reach the sensor unit. Therefore, it is possible to accurately measure a change in dielectric constant caused by a minute change in water level.
In addition, the water level sensor according to the present invention outputs the water level detection signal to the outside of the sensor after converting it into a digital signal in the A / D converter, so that it can be made less susceptible to external influences, and changes in the micro water level can be prevented. It becomes possible to measure with higher accuracy.
本発明に係る水位センサの実施の形態について、図１及び図２に基づいて説明する。水位センサ１は、図示しない容器等に貯留されている水の水位を測定するためのもので、図１に示すように、センサ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び遮蔽部材４を備えている。センサ部２は、電極５の間における静電容量を測定して水位検出信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換部３に出力するためのもので、一対の電極５、支持部材６、絶縁部材７及び防水部材８を有している。 An embodiment of a water level sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. The water level sensor 1 is for measuring the level of water stored in a container or the like (not shown), and includes a sensor unit 2, an A / D conversion unit 3, and a shielding member 4 as shown in FIG. Yes. The sensor unit 2 is for measuring a capacitance between the electrodes 5 and outputting a water level detection signal (analog signal) to the A / D conversion unit 3. The sensor unit 2 includes a pair of electrodes 5, a support member 6, and an insulating member. 7 and a waterproof member 8.
図１（ａ）に示すように、電極５は、導電性を有する棒状の部材からなり、この棒状の部材から延出する引出線９を備えている。電極５は、例えば銅、鉄などのような金属、ステンレス（ＳＵＳ）などのような合金から形成されているが、これらの材料に限定されるものではなく、従来から公知の導電性を有するものを任意に選択して、適宜使用することができる。また、電極５は、少なくとも一対であればよく、一対に限定されるものではない。絶縁部材７は、電極５の周囲を覆うように設けられている絶縁性を有する部材である。絶縁部材７には、例えばポリオレフィン樹脂等を用いることができるが、これに限定されるものではなく、絶縁性を有する材料であれば従来から公知のものを適宜使用することができる。 As shown to Fig.1 (a), the electrode 5 consists of a rod-shaped member which has electroconductivity, and is provided with the leader line 9 extended from this rod-shaped member. The electrode 5 is made of, for example, a metal such as copper or iron, or an alloy such as stainless steel (SUS), but is not limited to these materials and has a conventionally known conductivity. Can be arbitrarily selected and used as appropriate. Moreover, the electrode 5 should just be at least a pair, and is not limited to a pair. The insulating member 7 is an insulating member provided to cover the periphery of the electrode 5. For example, a polyolefin resin or the like can be used for the insulating member 7, but the insulating member 7 is not limited thereto, and any conventionally known material can be appropriately used as long as it has an insulating property.
支持部材６は、電極５を支持するためのもので、支持本体１０と、基板取付板１１とを備えており、これら支持本体１０と基板取付板１１とが組み合わされて構成されている。支持本体１０は、棒状に形成された支持部１２と、この支持部１２よりも大径のフランジ部１３とを備えている。支持部１２は円形の棒状に形成されており、外周面に一対の電極５が対向配置されるように形成されている。なお、この支持部１２は、電極５を対向配置することができればよく、その形状は円形に限定されるものではない。例えば四角形や六角形等のような多角形状であってもよい。また、支持部１２には、電極５が対向配置しやすいように溝を形成してもよい。 The support member 6 is for supporting the electrode 5 and includes a support body 10 and a substrate mounting plate 11, and the support body 10 and the substrate mounting plate 11 are combined. The support body 10 includes a support portion 12 formed in a rod shape and a flange portion 13 having a diameter larger than that of the support portion 12. The support portion 12 is formed in a circular rod shape, and is formed so that a pair of electrodes 5 are disposed to face each other on the outer peripheral surface. In addition, this support part 12 should just be able to arrange | position the electrode 5 facing, The shape is not limited to circular. For example, it may be a polygonal shape such as a square or a hexagon. In addition, a groove may be formed in the support portion 12 so that the electrodes 5 can be easily arranged to face each other.
フランジ部１３は、後述する防水チューブ８で被覆した時の外径が、後述する遮蔽部材４の内径と同じか、又は若干小さくなるように形成されている。また、フランジ部１３には、支持本体１０が形成されている側と基板取付板１１が取付固定される側との間を貫通する貫通孔１４が２つ開口形成されている。これらの貫通孔１４は、電極５から延出する引出線９を基板取付板１１が取付固定される側へ案内するためのものである。 The flange portion 13 is formed so that the outer diameter when covered with a waterproof tube 8 described later is the same as or slightly smaller than the inner diameter of the shielding member 4 described later. In addition, two through holes 14 are formed in the flange portion 13 so as to pass through between the side on which the support body 10 is formed and the side on which the substrate mounting plate 11 is mounted and fixed. These through holes 14 are for guiding the lead wires 9 extending from the electrodes 5 to the side on which the board mounting plate 11 is mounted and fixed.
基板取付板１１は、後述するＡ／Ｄ変換部３としての機能を有する回路基板を取り付けるためのものである。これら支持本体１０及び基板取付板１１としては、例えばアクリル樹脂を用いることができるが、これ以外のものを任意に選択して用いてもよい。なお、本実施の形態では、支持本体１０と基板取付板１１とを別部材で形成しているが、これらは一体成型してもよい。 The board attachment plate 11 is for attaching a circuit board having a function as an A / D conversion unit 3 described later. As the support body 10 and the substrate mounting plate 11, for example, an acrylic resin can be used, but other than this may be arbitrarily selected and used. In the present embodiment, the support body 10 and the substrate mounting plate 11 are formed as separate members, but they may be integrally molded.
図１（ｂ）に示すように、防水部材８は、電極５及び支持本体１０を防水するためのものである。図２に示すように、防水部材８は、電極５、電極５の周囲を覆うように設けられている絶縁部材７、支持部１２及びフランジ部１３を全体的に覆うように設けられている。この防水部材８は、電極５及び支持本体１０を防水できるものであれば、従来から公知のものを任意に選択して使用することができるが、防水性能の観点からは、ポリオレフィン樹脂等により形成されていることが好ましい。なお、本実施の形態では、防水部材８は必須の構成ではなく、支持部１２と電極５とを防水部材で覆わない構成であってもよい。 As shown in FIG. 1B, the waterproof member 8 is for waterproofing the electrode 5 and the support body 10. As shown in FIG. 2, the waterproof member 8 is provided so as to entirely cover the electrode 5, the insulating member 7 provided so as to cover the periphery of the electrode 5, the support portion 12, and the flange portion 13. As long as the waterproof member 8 can waterproof the electrode 5 and the support body 10, a conventionally known member can be arbitrarily selected and used. From the viewpoint of waterproof performance, the waterproof member 8 is formed of a polyolefin resin or the like. It is preferable that In the present embodiment, the waterproof member 8 is not an essential configuration, and the support portion 12 and the electrode 5 may not be covered with the waterproof member.
Ａ／Ｄ変換部３は、センサ部２と電気的に接続されており、該センサ部２から出力された水位検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、このデジタル信号に変換された水位検出信号を後述する制御部２１に出力するためのものである。図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部３には、引出線９が接続されて水位検出信号（アナログ信号）が入力するように構成されるとともに、デジタル信号に変換された水位検出信号を後述する制御部２１へ出力するための信号線３ａ、及び制御部２１を介して該Ａ／Ｄ変換部３を接地するためのアース線３ｂが接続されるように構成されている。なお、信号線３ａとアース線３ｂは、ツイストペアケーブルや同軸ケーブル等の任意の種類のケーブルを適宜選択して用いることができるが、外部からの影響を受けにくくする観点からは、信号線の周囲にアース線が配置された同軸ケーブルを用いることが好ましい。このＡ／Ｄ変換部３を構成する回路基板は、基板取付板１１に取付固定されている。なお、Ａ／Ｄ変換するための回路は、従来から公知のものを任意に選択して使用してよい。なお、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部３において水位検出信号をデジタル信号に変換するようにしているが、水位検出信号から貯留容器内における水の水位を算出し、この算出した水位をデジタル信号に変換するように構成してもよい。 The A / D conversion unit 3 is electrically connected to the sensor unit 2, converts the water level detection signal (analog signal) output from the sensor unit 2 into a digital signal, and the water level converted into the digital signal It is for outputting a detection signal to the control part 21 mentioned later. As shown in FIG. 2, the A / D conversion unit 3 is connected to the leader line 9 and is configured to receive a water level detection signal (analog signal), and the water level detection signal converted into a digital signal is received. A signal line 3a for output to a control unit 21 described later and a ground line 3b for grounding the A / D conversion unit 3 are connected via the control unit 21. As the signal line 3a and the ground line 3b, any type of cable such as a twisted pair cable or a coaxial cable can be appropriately selected and used. However, from the viewpoint of being less susceptible to external influences, It is preferable to use a coaxial cable in which a ground wire is arranged. The circuit board constituting the A / D conversion unit 3 is fixedly attached to the board attaching plate 11. Note that a conventionally known circuit may be arbitrarily selected and used for the A / D conversion circuit. In the present embodiment, the A / D conversion unit 3 converts the water level detection signal into a digital signal. However, the water level in the storage container is calculated from the water level detection signal, and the calculated water level is calculated. You may comprise so that it may convert into a digital signal.
図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、遮蔽部材４は、センサ部２及びＡ／Ｄ変換部３を内部に収容することができる大きさに形成されるとともに、電気的に接地されるように構成されている部材であり、遮蔽部材本体１６、第１蓋部１７及び第２蓋部１８を備えている。遮蔽部材本体１６は、外部での誘電率の変化やノイズ等の影響を受けなくするためのものである。この遮蔽部材本体１６は、円筒状に形成された筒状の部材であり、第１蓋部１７が取り付けられる一方の端部には雄ネジのネジ山（図示せず）が形成され、第２蓋部１８が取り付けられる他方の端部には雌ネジのネジ山（図示せず）が形成されている。 As shown in FIGS. 1C and 1D, the shielding member 4 is formed in a size that can accommodate the sensor unit 2 and the A / D conversion unit 3 therein, and electrically The member is configured to be grounded, and includes a shielding member main body 16, a first lid portion 17, and a second lid portion 18. The shielding member main body 16 is for avoiding the influence of external changes in dielectric constant, noise, and the like. The shielding member main body 16 is a cylindrical member formed in a cylindrical shape, and a male screw thread (not shown) is formed at one end portion to which the first lid portion 17 is attached. A female thread (not shown) is formed at the other end to which the lid 18 is attached.
また、遮蔽部材本体１６は、電極５を取り付けた支持本体１０を覆うことができるように形成されており、その内径は、支持本体１０のフランジ部１３の外径と略同じか、又は若干大きくなるように形成されており、支持部材６を遮蔽部材本体１６内に挿入した時に、フランジ部１３を遮蔽部材本体１６に嵌合させることで、支持部材６の支持本体１０に取り付けられた電極５の位置決めができるように構成されている。 The shielding member body 16 is formed so as to cover the support body 10 to which the electrode 5 is attached, and the inner diameter thereof is substantially the same as or slightly larger than the outer diameter of the flange portion 13 of the support body 10. The electrode 5 attached to the support body 10 of the support member 6 is formed by fitting the flange portion 13 to the shield member body 16 when the support member 6 is inserted into the shield member body 16. It can be positioned.
また、遮蔽部材本体１６には、一端部側面の４箇所に円孔１６ａが開口形成されており、他端部側面の４箇所に円孔１６ｂが開口形成されている。円孔１６ａは、遮蔽部材本体１６の内部に水を流入又は流出させるために設けられており、円孔１６ｂは、遮蔽部材本体１６の内部において水の水位が変動した場合に空気を流入若しくは流出させたり、又は水の水位が上昇した時に該水をオーバーフローさせたりすることができるように設けられている。なお、円孔１６ａ、１６ｂの数は４箇所に限定されるものではなく、任意の数を設けてもよい。 The shielding member body 16 has circular holes 16a formed at four locations on the side surface of the one end portion, and circular holes 16b formed at four locations on the side surface of the other end portion. The circular hole 16a is provided to allow water to flow into or out of the shielding member main body 16, and the circular hole 16b allows air to flow in or out when the water level fluctuates inside the shielding member main body 16. Or when the water level rises, the water is allowed to overflow. Note that the number of the circular holes 16a and 16b is not limited to four, and an arbitrary number may be provided.
第１蓋部１７は、遮蔽部材本体１６の一方側に取付固定することができるように構成されており、遮蔽部材本体１６と取り付けられる側の端部には雌ネジのネジ山（図示せず）が形成されている。この第１蓋部１７は、遮蔽部材本体１６と同一径の筒状部材により形成されており、遮蔽部材本体１６に取り付けられた場合には、Ａ／Ｄ変換部３の周囲を覆う位置に配置される。また、第１蓋部１７には、アース線を接続するための端子１９が設けられており、電気的に接地することができるように構成されている。なお、端子１９に接続されるアース線１９ａは、外部からの影響を受けなくする観点から、Ａ／Ｄ変換部３に接続されているアース線９ａに接続することが好ましい。 The first lid portion 17 is configured to be attached and fixed to one side of the shielding member main body 16, and a female screw thread (not shown) is attached to the end portion on the side attached to the shielding member main body 16. ) Is formed. The first lid portion 17 is formed of a cylindrical member having the same diameter as the shielding member main body 16, and is disposed at a position covering the periphery of the A / D conversion portion 3 when attached to the shielding member main body 16. Is done. Further, the first lid portion 17 is provided with a terminal 19 for connecting a ground wire so that it can be electrically grounded. In addition, it is preferable to connect the ground wire 19a connected to the terminal 19 to the ground wire 9a connected to the A / D conversion unit 3 from the viewpoint of not being affected by the outside.
第２蓋部１８は、遮蔽部材本体１６の他方側に取付固定することができるように構成されており、遮蔽部材本体１６の径と略同一径の大径部１８ａと、大径部１８ａよりも小径の小径部１８ｂとを有する階段状に形成されている。小径部１８ｂには外周に雄ネジのネジ山（図示せず）が形成されるとともに、支持部１２の先端が挿入することが可能な大きさの穴部１８ｃが設けられている。この穴部１８ｃは第２蓋部１８を遮蔽部材本体１６に取り付けて支持部材６が挿入された時に、該支持部材６の支持部１２が遮蔽部材４内の中心部に位置するように位置決めできるようにするためのものである。なお、上記において、遮蔽部材本体１６、第１蓋部１７及び第２蓋部１８を組み立てるためにネジ山を形成しているが、遮蔽部材本体１６、第１蓋部１７及び第２蓋部１８を組み立てることができれば、他の方法であってもよい。また、ネジ山を形成する場合には、雄ネジと雌ネジとの関係が上記したものと逆の関係であってもよい。 The second lid portion 18 is configured to be attached and fixed to the other side of the shielding member main body 16. From the large diameter portion 18 a and the large diameter portion 18 a having substantially the same diameter as the shielding member main body 16. Is also formed in a staircase shape having a small-diameter portion 18b. The small-diameter portion 18b is formed with a male screw thread (not shown) on the outer periphery, and is provided with a hole portion 18c having a size into which the tip of the support portion 12 can be inserted. The hole 18c can be positioned so that the support 12 of the support member 6 is positioned at the center of the shield member 4 when the support member 6 is inserted with the second lid 18 attached to the shield member body 16. It is for doing so. In addition, in the above, although the thread is formed in order to assemble the shielding member main body 16, the 1st cover part 17, and the 2nd cover part 18, the shielding member main body 16, the 1st cover part 17, and the 2nd cover part 18 are formed. Any other method may be used as long as it can be assembled. Further, in the case of forming the screw thread, the relationship between the male screw and the female screw may be opposite to that described above.
このように構成された水位センサ１は、水位を測定する容器等の内部に配置されると、容器内部に貯留されているか、又は新たに容器内に流入した水Ｗが遮蔽部材４の遮蔽部材本体１６に形成された円孔１６ａから該遮蔽部材４の内部に流入する。また、容器内における水Ｗが減少した場合には、遮蔽部材４の遮蔽部材本体１６に形成された円孔１６ａから水Ｗが流出する。このように、容器内における水Ｗの増減に伴って、一対の電極５では水Ｗの水位が変動することにより、これら電極５の間における誘電率が変化するとともに静電容量も変化する。センサ部２は、この静電容量を水位検出信号としてＡ／Ｄ変換部３に出力する。Ａ／Ｄ変換部３では、水位検出信号の入力を受けると、デジタル信号に変換して、Ａ／Ｄ変換部３と電気的に接続された制御部２１に出力する。制御部２１では、デジタル信号に変換された水位検出信号の入力を受けると、該水位検出信号から水位の変化量を演算し、パソコン等の表示装置２２に演算結果を表示させる。なお、制御部２１及び表示装置２２は、従来から公知のものを任意に選択して適宜使用してよい。 When the water level sensor 1 configured in this way is arranged inside a container or the like for measuring the water level, the water W stored in the container or newly introduced into the container is the shielding member of the shielding member 4. It flows into the shielding member 4 from a circular hole 16 a formed in the main body 16. Further, when the water W in the container is reduced, the water W flows out from the circular hole 16 a formed in the shielding member main body 16 of the shielding member 4. Thus, as the water W in the container increases or decreases, the water level of the water W varies in the pair of electrodes 5, so that the dielectric constant between these electrodes 5 changes and the capacitance also changes. The sensor unit 2 outputs this capacitance to the A / D conversion unit 3 as a water level detection signal. When receiving the input of the water level detection signal, the A / D conversion unit 3 converts it into a digital signal and outputs it to the control unit 21 electrically connected to the A / D conversion unit 3. When receiving the input of the water level detection signal converted into a digital signal, the control unit 21 calculates the amount of change in the water level from the water level detection signal and displays the calculation result on a display device 22 such as a personal computer. The control unit 21 and the display device 22 may be arbitrarily selected from conventionally known ones as appropriate.
このように、本発明に係る実施の形態の水位センサによれば、電極を遮蔽部材の内部に収容し、さらにこの遮蔽部材を電気的に接地するように構成されているので、遮蔽部材の内部が静電遮蔽され、誘電率を変化させるような外部の影響を電極まで到達しないようにすることができる。そのため、電極では、微小な水位の変化に起因する誘電率の変化のみが検出され、この誘電率の変化による静電容量の数ｆＦ（フェムトファラド）の変化を精度よく測定することが可能になる。 Thus, according to the water level sensor of the embodiment according to the present invention, the electrode is accommodated in the shielding member, and further, the shielding member is electrically grounded. Is electrostatically shielded so that external influences that change the dielectric constant do not reach the electrode. Therefore, in the electrode, only a change in dielectric constant due to a minute change in water level is detected, and it becomes possible to accurately measure the change in the number of capacitances fF (femtofarad) due to this change in dielectric constant. .
また、本発明に係る水位センサによれば、電極が支持部材に支持されているので、各電極の間隔を常に一定に保つことができる。そのため、誘電率の変化の測定精度をより向上させることも可能になる。さらに、本発明に係る水位センサによれば、支持部材の先端を第２蓋部の孔部と嵌合させるように構成し、支持部材が遮蔽部材内の中心部に位置するように位置決めするとともに、この位置を確実に保持することができる。そのため、水位の変化等の要因による支持部材や電極の遮蔽部材内におけるグラつきを確実に防止することができ、誘電率の変化の測定精度をさらにより向上させることも可能になる。 Further, according to the water level sensor of the present invention, since the electrodes are supported by the support member, the distance between the electrodes can be always kept constant. For this reason, it is possible to further improve the measurement accuracy of the change in dielectric constant. Furthermore, according to the water level sensor of the present invention, the tip of the support member is configured to be fitted with the hole of the second lid, and the support member is positioned so as to be positioned at the center of the shielding member. This position can be reliably held. For this reason, it is possible to reliably prevent the support member and the electrode from being glazed in the shielding member due to factors such as a change in the water level, and it is possible to further improve the measurement accuracy of the change in dielectric constant.
また、本発明に係る水位センサによれば、Ａ／Ｄ変換部を遮蔽部材の内部に配置しているので、電極からアナログ信号で出力された水位検出信号を遮蔽部材内にてデジタル信号に変換することができる。そのため、水位センサ外部での影響を受けてアナログの水位検出信号が水位センサ外部での影響を受けて変化してしまうことを確実に防止することができる。また、Ａ／Ｄ変換部を遮蔽部材の内部に配置することで、水位センサの外部に出力されるのを外部の影響を受けないデジタル信号のみにすることができる。したがって、この点でも水位センサの測定精度を大きく向上させることが可能になる。また、本発明に係る水位センサによれば、Ａ／Ｄ変換部からデジタルの水位検出信号をリアルタイムに出力することができるので、水位センサによる水位の変化をリアルタイムに捉えることができ、測定の効率化を図ることも可能になる。 Further, according to the water level sensor according to the present invention, since the A / D converter is arranged inside the shielding member, the water level detection signal output as an analog signal from the electrode is converted into a digital signal in the shielding member. can do. Therefore, it is possible to reliably prevent the analog water level detection signal from being affected by the influence outside the water level sensor and being changed due to the influence outside the water level sensor. Further, by arranging the A / D conversion unit inside the shielding member, only the digital signal that is not affected by the outside can be output to the outside of the water level sensor. Therefore, also in this respect, the measurement accuracy of the water level sensor can be greatly improved. Further, according to the water level sensor according to the present invention, since the digital water level detection signal can be output in real time from the A / D converter, the change in the water level by the water level sensor can be captured in real time, and the measurement efficiency It is also possible to make it easier.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形体に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施してもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and may be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
上記した通り、本発明は、数ｆＦ（フェムトファラド）の静電容量の変化をも検出し、水位の変化を精度よく測定することが可能であり、特に、微小の水位差を測定することが必要な植物に対する灌水の供給量を制御する場合に有用である。 As described above, the present invention can detect a change in capacitance of several fF (femtofarad) and can measure the change in water level with high accuracy. In particular, a minute difference in water level can be measured. This is useful when controlling the amount of irrigation supplied to the plants that are needed.
１ 水位センサ
２ センサ部
３ Ａ／Ｄ変換部
４ 遮蔽部材
５ 電極
６ 支持部材
７ 絶縁部材
８ 防水部材
９ 引出線
３ａ 信号線
３ｂ，１９ａ アース線
１０ 支持本体
１１ 基板取付板
１２ 支持部
１３ フランジ部
１４ 貫通孔
１５ 制御部
１６ 遮蔽部材本体
１７ 第１蓋部
１８ 第２蓋部
１８ａ 大径部
１８ｂ 小径部
１８ｃ 穴部
１９ 端子
２１ 制御部
２２ 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water level sensor 2 Sensor part 3 A / D conversion part 4 Shield member 5 Electrode 6 Support member 7 Insulation member 8 Waterproof member 9 Lead wire 3a Signal line 3b, 19a Ground wire 10 Support body 11 Substrate mounting plate 12 Support part 13 Flange part 14 Through-hole 15 Control part 16 Shielding member main body 17 1st cover part 18 2nd cover part 18a Large diameter part 18b Small diameter part 18c Hole part 19 Terminal 21 Control part 22 Display apparatus
Claims (5)
少なくとも一対の電極と、前記電極を支持する支持部材と、前記電極の周囲を覆うように設けられた絶縁部材とからなり、前記電極間における静電容量を測定して水位検出信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部と電気的に接続されており、前記水位検出信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号に変換された水位検出信号を出力するＡ／Ｄ変換部と、
前記センサ部を収容可能に形成しているとともに、液体が内部に出入りできるように構成されており、電気的に接地されている遮蔽部材とを備えたことを特徴とする水位センサ。 An electrostatic water level sensor for detecting a liquid water level in a container,
A sensor comprising at least a pair of electrodes, a support member for supporting the electrodes, and an insulating member provided so as to cover the periphery of the electrodes, and measuring a capacitance between the electrodes and outputting a water level detection signal And
An A / D converter that is electrically connected to the sensor unit, converts the water level detection signal into a digital signal, and outputs the water level detection signal converted into the digital signal;
A water level sensor comprising: a shielding member which is formed so as to be able to accommodate the sensor portion and is configured to allow liquid to enter and exit, and is electrically grounded.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011055678A JP2011215144A (en) | 2010-03-15 | 2011-03-14 | Water level sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP2010083646 | 2010-03-15 | ||
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3533937A2 (en) | 2018-03-02 | 2019-09-04 | Unito Smart Technologies Limited | Water-based liquid supply system |
| KR102301284B1 (en) * | 2021-08-09 | 2021-09-13 | 주식회사 오디텍 | Level gauge sensor structure of fuel storage device |
| KR102357025B1 (en) * | 2021-08-09 | 2022-02-08 | 주식회사 오디텍 | Level gauge sensor structure of fuel storage device |
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2011
- 2011-03-14 JP JP2011055678A patent/JP2011215144A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3533937A2 (en) | 2018-03-02 | 2019-09-04 | Unito Smart Technologies Limited | Water-based liquid supply system |
| EP3760795A1 (en) | 2018-03-02 | 2021-01-06 | Unito Smart Technologies Limited | Water-based liquid supply system |
| KR102301284B1 (en) * | 2021-08-09 | 2021-09-13 | 주식회사 오디텍 | Level gauge sensor structure of fuel storage device |
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