JP2000097750A - 静電容量式液面計 - Google Patents
静電容量式液面計Info
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- JP2000097750A JP2000097750A JP10271820A JP27182098A JP2000097750A JP 2000097750 A JP2000097750 A JP 2000097750A JP 10271820 A JP10271820 A JP 10271820A JP 27182098 A JP27182098 A JP 27182098A JP 2000097750 A JP2000097750 A JP 2000097750A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容量センサが液中に位置している場合の静電
容量式液面計の調整が容易である静電容量式液面計を提
供する。 【解決手段】 液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け
固定される容量センサ１を有し、入力端ＴI と出力端Ｔ
O との間に容量センサ１が跨って接続される増幅器４１
を有し、可変抵抗器５および負帰還バランスキャパシタ
６を直列接続して反転増幅器４２を介して増幅器４１の
入力端ＴI と出力端ＴO との間に接続される負帰還経路
を有する静電容量式液面計において、容量センサ１およ
び負帰還バランスキャパシタ６に並列に切り替え接続さ
れる調整キャパシタ２を具備する静電容量式液面計。
容量式液面計の調整が容易である静電容量式液面計を提
供する。 【解決手段】 液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け
固定される容量センサ１を有し、入力端ＴI と出力端Ｔ
O との間に容量センサ１が跨って接続される増幅器４１
を有し、可変抵抗器５および負帰還バランスキャパシタ
６を直列接続して反転増幅器４２を介して増幅器４１の
入力端ＴI と出力端ＴO との間に接続される負帰還経路
を有する静電容量式液面計において、容量センサ１およ
び負帰還バランスキャパシタ６に並列に切り替え接続さ
れる調整キャパシタ２を具備する静電容量式液面計。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電容量式液面
計に関し、特に、容量センサが液中に位置している場合
の静電容量式液面計の調整が容易である静電容量式液面
計に関する。
計に関し、特に、容量センサが液中に位置している場合
の静電容量式液面計の調整が容易である静電容量式液面
計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図５を参照して説明する。図５
は液体貯蔵部に貯蔵される液体の液面レベルを測定する
静電容量式液面計の従来例を説明する図である。この液
体貯蔵部は貯蔵タンク、配管部の如きものであり、貯蔵
される液体としては一般の液体の他に、液体窒素、液体
酸素、ＬＮＧ、ＬＰＧその他の液化ガスが貯蔵される。
は液体貯蔵部に貯蔵される液体の液面レベルを測定する
静電容量式液面計の従来例を説明する図である。この液
体貯蔵部は貯蔵タンク、配管部の如きものであり、貯蔵
される液体としては一般の液体の他に、液体窒素、液体
酸素、ＬＮＧ、ＬＰＧその他の液化ガスが貯蔵される。
【０００３】図５において、１は液面レベルを検知する
容量センサであり、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り
付け固定されている。２は容量センサ１に並列に接続さ
れる調整キャパシタである。３は切り替えスイッチであ
り、調整キャパシタ２を容量センサ１に並列に接続し、
或いはこれから切り離すスイッチである。４１は増幅器
であり、その入力端と出力端との間には容量センサ１が
接続されると共に調整キャパシタ２が切り替えスイッチ
３を介して接続されて、正帰還経路が構成されている。
５は可変抵抗器、６は負帰還バランスキャパシタであ
り、これらは４２により示される反転増幅器と直列接続
して負帰還経路を形成し、増幅器４１の入力端と出力端
との間に接続し、全体として負帰還増幅器を構成してい
る。
容量センサであり、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り
付け固定されている。２は容量センサ１に並列に接続さ
れる調整キャパシタである。３は切り替えスイッチであ
り、調整キャパシタ２を容量センサ１に並列に接続し、
或いはこれから切り離すスイッチである。４１は増幅器
であり、その入力端と出力端との間には容量センサ１が
接続されると共に調整キャパシタ２が切り替えスイッチ
３を介して接続されて、正帰還経路が構成されている。
５は可変抵抗器、６は負帰還バランスキャパシタであ
り、これらは４２により示される反転増幅器と直列接続
して負帰還経路を形成し、増幅器４１の入力端と出力端
との間に接続し、全体として負帰還増幅器を構成してい
る。
【０００４】容量センサ１を図２（ａ）を参照して説明
するに、これは１対のリング状電極１１および１２によ
り構成され、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け固
定されている。容量センサ１のリング状電極１１および
リング状電極１２の形成する静電容量の増減を検知する
ことにより液体の有無を検出する。リング状電極１１同
志を相互接続すると共にリング状電極１２同志を相互接
続することにより、リング状電極１１とリング状電極１
２との間において１対の電気容量を形成することができ
る。図示されるリング状電極は合計４本であるが、この
本数は特に４本に限定される訳ではなく、任意に設計す
ることができる。リング状電極１１および１２自体はそ
の厚さを数ｍｍ程度に構成され、原理的には数ｍｍ程度
の精度で液面レベルを検知することができる。
するに、これは１対のリング状電極１１および１２によ
り構成され、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け固
定されている。容量センサ１のリング状電極１１および
リング状電極１２の形成する静電容量の増減を検知する
ことにより液体の有無を検出する。リング状電極１１同
志を相互接続すると共にリング状電極１２同志を相互接
続することにより、リング状電極１１とリング状電極１
２との間において１対の電気容量を形成することができ
る。図示されるリング状電極は合計４本であるが、この
本数は特に４本に限定される訳ではなく、任意に設計す
ることができる。リング状電極１１および１２自体はそ
の厚さを数ｍｍ程度に構成され、原理的には数ｍｍ程度
の精度で液面レベルを検知することができる。
【０００５】以下、図２（ｂ）をも参照して容量センサ
１の静電容量の増減を検知することにより液体の有無を
検出する仕方を説明する。 容量センサ１が気体中に露出しているときの気中容量：ＣE 容量センサ１が液体中に没入しているときの液中容量：ＣF ＝εＣE 液体の誘電率：ε 調整キャパシタ２の調整容量：Ｃ1 とする。静電容量の増減を検知するには、静電容量式液
面計に対する入力容量を（ＣF −ＣE ）／２＝（ε−
１）ＣE ／２とし、この点において負帰還増幅器を発振
させるべく調整する。この発振調整を静電容量式液面計
の動作調整という。即ち、動作調整は液中容量ＣF と気
中容量ＣE の中間点である両者の差の１／２の点をトリ
ガレベルとしこの点で負帰還増幅器を発振させるべく調
整する。液体が増加して液体貯蔵部において液面が液面
検出レベルに到達し、容量センサ１の容量が気中容量Ｃ
E から液中容量ＣF に増加してトリガレベルを超える
と、負帰還増幅器が発振して、発振出力は整流素子７を
介して出力リレー８に供給され、これを動作させること
により液面検出レベルを測定することができる。
１の静電容量の増減を検知することにより液体の有無を
検出する仕方を説明する。 容量センサ１が気体中に露出しているときの気中容量：ＣE 容量センサ１が液体中に没入しているときの液中容量：ＣF ＝εＣE 液体の誘電率：ε 調整キャパシタ２の調整容量：Ｃ1 とする。静電容量の増減を検知するには、静電容量式液
面計に対する入力容量を（ＣF −ＣE ）／２＝（ε−
１）ＣE ／２とし、この点において負帰還増幅器を発振
させるべく調整する。この発振調整を静電容量式液面計
の動作調整という。即ち、動作調整は液中容量ＣF と気
中容量ＣE の中間点である両者の差の１／２の点をトリ
ガレベルとしこの点で負帰還増幅器を発振させるべく調
整する。液体が増加して液体貯蔵部において液面が液面
検出レベルに到達し、容量センサ１の容量が気中容量Ｃ
E から液中容量ＣF に増加してトリガレベルを超える
と、負帰還増幅器が発振して、発振出力は整流素子７を
介して出力リレー８に供給され、これを動作させること
により液面検出レベルを測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上の静電容量式液面
計はその動作調整を以下の通りに実施する。容量センサ
１が気体中に露出しているとき動作調整を実施する場合
があるが、先ず、これについて説明する。ところで、容
量センサ１が気体中に露出している場合、その容量は気
中容量ＣE より大きいトリガレベル容量における発振を
調整する必要上、切り替えスイッチ３を切り替えて調整
キャパシタ２を容量センサ１に並列に接続し、気中容量
ＣE を調整キャパシタ２の調整容量Ｃ1 だけ増加させて
動作調整を実施する。調整容量Ｃ1 は（気中容量ＣE ＋
調整容量Ｃ1 ）がトリガレベルに等しくなる値に予め選
定されるものである。そして、更に、負帰還経路の可変
抵抗器５を調整して第１の増幅器４１を含む負帰還増幅
器を発振状態に調整する。
計はその動作調整を以下の通りに実施する。容量センサ
１が気体中に露出しているとき動作調整を実施する場合
があるが、先ず、これについて説明する。ところで、容
量センサ１が気体中に露出している場合、その容量は気
中容量ＣE より大きいトリガレベル容量における発振を
調整する必要上、切り替えスイッチ３を切り替えて調整
キャパシタ２を容量センサ１に並列に接続し、気中容量
ＣE を調整キャパシタ２の調整容量Ｃ1 だけ増加させて
動作調整を実施する。調整容量Ｃ1 は（気中容量ＣE ＋
調整容量Ｃ1 ）がトリガレベルに等しくなる値に予め選
定されるものである。そして、更に、負帰還経路の可変
抵抗器５を調整して第１の増幅器４１を含む負帰還増幅
器を発振状態に調整する。
【０００７】次に、容量センサ１が液体中に没入してい
るときの動作調整について説明するに、この場合、容量
センサ１は液中容量ＣF を示しており、図５の回路をそ
のまま使用して液中容量ＣF より低いトリガレベル容量
を実現することはできない。図５の回路は調整キャパシ
タ２を容量センサ１に並列に接続して容量センサ１の液
中容量ＣF を増加することになるからである。容量セン
サ１の液中容量ＣF を減少せしめる何らかの設計変更を
図５の回路に施さなければならない。
るときの動作調整について説明するに、この場合、容量
センサ１は液中容量ＣF を示しており、図５の回路をそ
のまま使用して液中容量ＣF より低いトリガレベル容量
を実現することはできない。図５の回路は調整キャパシ
タ２を容量センサ１に並列に接続して容量センサ１の液
中容量ＣF を増加することになるからである。容量セン
サ１の液中容量ＣF を減少せしめる何らかの設計変更を
図５の回路に施さなければならない。
【０００８】この発明は、容量センサが液中に没入して
いる場合の静電容量式液面計の動作調整を容易に実施す
ることができる上述の問題を解消した静電容量式液面計
を提供するものである。
いる場合の静電容量式液面計の動作調整を容易に実施す
ることができる上述の問題を解消した静電容量式液面計
を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１：液体貯蔵部の
液面検出レベルに取り付け固定される容量センサ１を有
し、入力端ＴI と出力端ＴO との間に容量センサ１が跨
って接続される増幅器４１を有し、可変抵抗器５および
負帰還バランスキャパシタ６を直列接続して反転増幅器
４２を介して増幅器４１の入力端ＴI と出力端ＴO との
間に接続される負帰還経路を有する静電容量式液面計に
おいて、容量センサ１および負帰還バランスキャパシタ
６に並列に切り替え接続される調整キャパシタ２を具備
する静電容量式液面計を構成した。
液面検出レベルに取り付け固定される容量センサ１を有
し、入力端ＴI と出力端ＴO との間に容量センサ１が跨
って接続される増幅器４１を有し、可変抵抗器５および
負帰還バランスキャパシタ６を直列接続して反転増幅器
４２を介して増幅器４１の入力端ＴI と出力端ＴO との
間に接続される負帰還経路を有する静電容量式液面計に
おいて、容量センサ１および負帰還バランスキャパシタ
６に並列に切り替え接続される調整キャパシタ２を具備
する静電容量式液面計を構成した。
【００１０】そして、請求項２：請求項１に記載される
静電容量式液面計において、調整キャパシタ２は調整時
切り替えスイッチ２１および気中／液中切り替えスイッ
チ２２を介して切り替え接続されるものである静電容量
式液面計を構成した。また、請求項３：請求項２に記載
される静電容量式液面計において、調整キャパシタ２は
その一方の端子を増幅器４１の入力端ＴI に接続すると
共に他方の端子を調整時切り替えスイッチ２１の固定端
子２１S に接続し、調整時切り替えスイッチ２１の一方
の切り替え端子２１A は気中／液中切り替えスイッチ２
２の固定端子２２S に接続すると共に他方の切り替え端
子２１B は接地或いは解放しており、気中／液中切り替
えスイッチ２２の一方の切り替え端子２２A は可変抵抗
器５と負帰還バランスキャパシタ６の相互接続点に接続
すると共に、他方の切り替え端子２２B は増幅器４１の
出力端ＴO に接続する静電容量式液面計を構成した。
静電容量式液面計において、調整キャパシタ２は調整時
切り替えスイッチ２１および気中／液中切り替えスイッ
チ２２を介して切り替え接続されるものである静電容量
式液面計を構成した。また、請求項３：請求項２に記載
される静電容量式液面計において、調整キャパシタ２は
その一方の端子を増幅器４１の入力端ＴI に接続すると
共に他方の端子を調整時切り替えスイッチ２１の固定端
子２１S に接続し、調整時切り替えスイッチ２１の一方
の切り替え端子２１A は気中／液中切り替えスイッチ２
２の固定端子２２S に接続すると共に他方の切り替え端
子２１B は接地或いは解放しており、気中／液中切り替
えスイッチ２２の一方の切り替え端子２２A は可変抵抗
器５と負帰還バランスキャパシタ６の相互接続点に接続
すると共に、他方の切り替え端子２２B は増幅器４１の
出力端ＴO に接続する静電容量式液面計を構成した。
【００１１】更に、請求項４：請求項１ないし請求項３
の内の何れかに記載される静電容量式液面計において、
容量センサ１は１対のリング状電極１１および１２によ
り構成されるものである静電容量式液面計を構成した。
そして、請求項５：請求項４に記載される静電容量式液
面計において、１対のリング状電極１１および１２自体
はその厚さを数ｍｍ程度に構成したものである静電容量
式液面計を構成した。
の内の何れかに記載される静電容量式液面計において、
容量センサ１は１対のリング状電極１１および１２によ
り構成されるものである静電容量式液面計を構成した。
そして、請求項５：請求項４に記載される静電容量式液
面計において、１対のリング状電極１１および１２自体
はその厚さを数ｍｍ程度に構成したものである静電容量
式液面計を構成した。
【００１２】また、請求項６：請求項１ないし請求項５
の内の何れかに記載される静電容量式液面計において、
相異なる静電容量Ｃ２の調整キャパシタ２を準備し、選
択設定して動作調整をする静電容量式液面計を構成し
た。更に、請求項７：請求項６に記載される静電容量式
液面計において、相異なる静電容量の調整キャパシタを
液の比誘電率に対応して同一値に回路設定し、切り替え
スイッチにより切り替え接続する静電容量式液面計を構
成した。
の内の何れかに記載される静電容量式液面計において、
相異なる静電容量Ｃ２の調整キャパシタ２を準備し、選
択設定して動作調整をする静電容量式液面計を構成し
た。更に、請求項７：請求項６に記載される静電容量式
液面計において、相異なる静電容量の調整キャパシタを
液の比誘電率に対応して同一値に回路設定し、切り替え
スイッチにより切り替え接続する静電容量式液面計を構
成した。
【００１３】また、請求項８：請求項１ないし請求項７
の内の何れかに記載される静電容量式液面計において、
反転増幅器４２に接続して発振出力により動作せしめら
れる出力リレー８を具備する静電容量式液面計を構成し
た。
の内の何れかに記載される静電容量式液面計において、
反転増幅器４２に接続して発振出力により動作せしめら
れる出力リレー８を具備する静電容量式液面計を構成し
た。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１を参
照して説明する。図１において、従来例の参照符号と共
通する参照符号は互いに同一の部材を示している。図１
において、液面レベルを検知する容量センサ１は液体貯
蔵部の液面検出レベルに取り付け固定されている。増幅
器４１の入力端ＴI と出力端ＴO との間に容量センサ１
が跨って接続している。可変抵抗器５および負帰還バラ
ンスキャパシタ６は反転増幅器４２と直列接続して負帰
還経路を形成し、増幅器４１の入力端ＴI と出力端ＴO
との間に接続し、全体として負帰還増幅器を構成してい
る。出力リレー８は整流素子７を介して反転増幅器４２
に接続し、その発振出力により動作せしめられる。
照して説明する。図１において、従来例の参照符号と共
通する参照符号は互いに同一の部材を示している。図１
において、液面レベルを検知する容量センサ１は液体貯
蔵部の液面検出レベルに取り付け固定されている。増幅
器４１の入力端ＴI と出力端ＴO との間に容量センサ１
が跨って接続している。可変抵抗器５および負帰還バラ
ンスキャパシタ６は反転増幅器４２と直列接続して負帰
還経路を形成し、増幅器４１の入力端ＴI と出力端ＴO
との間に接続し、全体として負帰還増幅器を構成してい
る。出力リレー８は整流素子７を介して反転増幅器４２
に接続し、その発振出力により動作せしめられる。
【００１５】容量センサ１は、先に図２を参照して説明
した通りの１対のリング状電極１１および１２により構
成され、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け固定さ
れている。１対のリング状電極１１および１２自体はそ
の厚さを数ｍｍ程度に構成され、原理的には数ｍｍ程度
の精度で液面レベルを検知することができる。この発明
において、調整キャパシタ２は、その一方の端子を増幅
器４１の入力端ＴI に接続すると共に他方の端子を調整
時切り替えスイッチ２１の固定端子２１S に接続してい
る。調整時切り替えスイッチ２１の一方の切り替え端子
２１Aは気中／液中切り替えスイッチ２２の固定端子２
２S に接続すると共に他方の切り替え端子２１B は解放
している。ここで、端子２１B は接地しても差し支えな
い。気中／液中切り替えスイッチ２２の一方の切り替え
端子２２A は可変抵抗器５と負帰還バランスキャパシタ
６の相互接続点に接続すると共に、他方の切り替え端子
２２B は増幅器４１の出力端ＴO に接続している。
した通りの１対のリング状電極１１および１２により構
成され、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け固定さ
れている。１対のリング状電極１１および１２自体はそ
の厚さを数ｍｍ程度に構成され、原理的には数ｍｍ程度
の精度で液面レベルを検知することができる。この発明
において、調整キャパシタ２は、その一方の端子を増幅
器４１の入力端ＴI に接続すると共に他方の端子を調整
時切り替えスイッチ２１の固定端子２１S に接続してい
る。調整時切り替えスイッチ２１の一方の切り替え端子
２１Aは気中／液中切り替えスイッチ２２の固定端子２
２S に接続すると共に他方の切り替え端子２１B は解放
している。ここで、端子２１B は接地しても差し支えな
い。気中／液中切り替えスイッチ２２の一方の切り替え
端子２２A は可変抵抗器５と負帰還バランスキャパシタ
６の相互接続点に接続すると共に、他方の切り替え端子
２２B は増幅器４１の出力端ＴO に接続している。
【００１６】ここで、容量センサ１が気体中に露出して
いるときの動作調整について説明する。この場合、調整
キャパシタ２を容量センサ１に並列に接続して増幅器４
１の正帰還量を増加させる。即ち、容量センサ１が空気
中に露出している場合において、調整時切り替えスイッ
チ２１を一方の切り替え端子２１A 側に切り替え接続
し、気中／液中切り替えスイッチ２２を他方の切り替え
端子２２B 側に切り替え接続することにより、調整キャ
パシタ２を容量センサ１に並列に接続されることとな
る。これは、従来例において容量センサ１が気体中に露
出しているときの動作調整の状態と同様の状態にあり、
従来例と同様にして容量センサ１が気体中に露出してい
る時の動作調整を実施することができる。
いるときの動作調整について説明する。この場合、調整
キャパシタ２を容量センサ１に並列に接続して増幅器４
１の正帰還量を増加させる。即ち、容量センサ１が空気
中に露出している場合において、調整時切り替えスイッ
チ２１を一方の切り替え端子２１A 側に切り替え接続
し、気中／液中切り替えスイッチ２２を他方の切り替え
端子２２B 側に切り替え接続することにより、調整キャ
パシタ２を容量センサ１に並列に接続されることとな
る。これは、従来例において容量センサ１が気体中に露
出しているときの動作調整の状態と同様の状態にあり、
従来例と同様にして容量センサ１が気体中に露出してい
る時の動作調整を実施することができる。
【００１７】次に、容量センサ１が液体中に没入してい
る時の動作調整について説明する。この場合、負帰還バ
ランスキャパシタ６に並列に調整キャパシタ２を接続
し、負帰還バランスキャパシタ６の静電容量Ｃ６を、負
帰還バランスキャパシタ静電容量Ｃ６と調整キャパシタ
静電容量Ｃ２の和であるものとして可変抵抗器５を調整
して増幅器４１を含む負帰還増幅器を発振させる。即
ち、容量センサ１が液体中に没入している場合において
は、調整時切り替えスイッチ２１を一方の切り替え端子
２１A 側に切り替え接続し、気中／液中切り替えスイッ
チ２２を一方の切り替え端子２２A 側に切り替え接続す
ることにより、調整キャパシタ２は負帰還バランスキャ
パシタ６に並列に接続される。調整キャパシタ２を負帰
還バランスキャパシタ６に並列に接続するということ
は、負帰還量をそれだけ増加して等価的に容量センサ１
の液中容量ＣF を低下させたことに相当する。これによ
り液中容量ＣF をこれより低いトリガレベル容量に低下
する余地が与えられるに到り、容量センサ１が液中に没
入している場合においても、容量センサ１を含めた静電
容量式液面計全体の動作調整を実施することができる。
以下、図１の等価回路である図３を参照し、数式を使用
して説明する。
る時の動作調整について説明する。この場合、負帰還バ
ランスキャパシタ６に並列に調整キャパシタ２を接続
し、負帰還バランスキャパシタ６の静電容量Ｃ６を、負
帰還バランスキャパシタ静電容量Ｃ６と調整キャパシタ
静電容量Ｃ２の和であるものとして可変抵抗器５を調整
して増幅器４１を含む負帰還増幅器を発振させる。即
ち、容量センサ１が液体中に没入している場合において
は、調整時切り替えスイッチ２１を一方の切り替え端子
２１A 側に切り替え接続し、気中／液中切り替えスイッ
チ２２を一方の切り替え端子２２A 側に切り替え接続す
ることにより、調整キャパシタ２は負帰還バランスキャ
パシタ６に並列に接続される。調整キャパシタ２を負帰
還バランスキャパシタ６に並列に接続するということ
は、負帰還量をそれだけ増加して等価的に容量センサ１
の液中容量ＣF を低下させたことに相当する。これによ
り液中容量ＣF をこれより低いトリガレベル容量に低下
する余地が与えられるに到り、容量センサ１が液中に没
入している場合においても、容量センサ１を含めた静電
容量式液面計全体の動作調整を実施することができる。
以下、図１の等価回路である図３を参照し、数式を使用
して説明する。
【００１８】 ＣX ：Ｃt 、ＣE 、ＣF Ｇ2 Ｇ3 ＝ＧN とする。但し、ＣX は容量センサの静電容量であり、セ
ンサが検知対象液に浸漬している場合と、気中に露出し
ている場合で以下の通りに変化する。
ンサが検知対象液に浸漬している場合と、気中に露出し
ている場合で以下の通りに変化する。
【００１９】ＣE はセンサが気中に露出している時の静
電容量、ＣF はセンサが液中に浸漬している時の静電容
量、Ｃt は帰還増幅器が発振する最低容量値であり、Ｃ
E とＣF の中間値である。また、Ｇ2 は反転増幅器Ｇ2
の利得、Ｇ3 は調整用可変抵抗器の利得、ＧN はＧ2 、
Ｇ3 による合計利得である。
電容量、ＣF はセンサが液中に浸漬している時の静電容
量、Ｃt は帰還増幅器が発振する最低容量値であり、Ｃ
E とＣF の中間値である。また、Ｇ2 は反転増幅器Ｇ2
の利得、Ｇ3 は調整用可変抵抗器の利得、ＧN はＧ2 、
Ｇ3 による合計利得である。
【００２０】 Ｃt ＥP ＝−ＥN ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ＥP Ｇ2 Ｇ3 ＝ＥN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） 但し、ＥP は増幅器４１の出力電圧、ＥN は可変抵抗器
５の分岐出力電圧、ＣNは帰還増幅器の負帰還容量であ
る。よって、 Ｃt ＥP ＝−ＥP Ｇ2 Ｇ3 ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） 即ち、 Ｃt ＝−Ｇ2 Ｇ3 ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３’） Ｃt ＝−ＧN ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４） よって、ＧN ＣN ＝−Ｃt となる様にＧN ＣN を決めれ
ば、静電容量式液面計の運用に使用することができる。
例えば、 Ｃt ＝ＣN とすれば、 ＧN ＝−１ とすることができる。ここで、ＣF ＝εＣE である。従
って、 △Ｃ＝ＣF −ＣE ＝εＣE −ＣE ＝（ε−１）ＣE Ｃt を△Ｃの５０％とすると、 Ｃt ＝ＣE ＋△Ｃ／２＝ＣE ＋（ε−１）ＣE ／２＝
（ε＋１）ＣE ／２ よって、式（４）は、 Ｃt ＝（ε＋１）ＣE ／２＝−ＧN ＣN ・・・・・・・・（５） 次に、ＣX が増加して、Ｃt →ＣF になると、式（５）
の左辺は、 ＣF ＝εＣE ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） であるので、式（５）の左辺はその倍率が、 ＣF ／Ｃt ＝εＣE ／ＣE （ε＋１）／２＝２ε／（ε＋１）・・・・（７） となる。よって、式（５）の右辺：ＧN ＣN も２ε／
（ε＋１）倍するとバランスする。
５の分岐出力電圧、ＣNは帰還増幅器の負帰還容量であ
る。よって、 Ｃt ＥP ＝−ＥP Ｇ2 Ｇ3 ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） 即ち、 Ｃt ＝−Ｇ2 Ｇ3 ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３’） Ｃt ＝−ＧN ＣN ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４） よって、ＧN ＣN ＝−Ｃt となる様にＧN ＣN を決めれ
ば、静電容量式液面計の運用に使用することができる。
例えば、 Ｃt ＝ＣN とすれば、 ＧN ＝−１ とすることができる。ここで、ＣF ＝εＣE である。従
って、 △Ｃ＝ＣF −ＣE ＝εＣE −ＣE ＝（ε−１）ＣE Ｃt を△Ｃの５０％とすると、 Ｃt ＝ＣE ＋△Ｃ／２＝ＣE ＋（ε−１）ＣE ／２＝
（ε＋１）ＣE ／２ よって、式（４）は、 Ｃt ＝（ε＋１）ＣE ／２＝−ＧN ＣN ・・・・・・・・（５） 次に、ＣX が増加して、Ｃt →ＣF になると、式（５）
の左辺は、 ＣF ＝εＣE ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） であるので、式（５）の左辺はその倍率が、 ＣF ／Ｃt ＝εＣE ／ＣE （ε＋１）／２＝２ε／（ε＋１）・・・・（７） となる。よって、式（５）の右辺：ＧN ＣN も２ε／
（ε＋１）倍するとバランスする。
【００２１】 ＧN ＣN ２ε／（ε＋１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８） 即ち、（ＣN ＋△ＣN ）をＣN ２ε／（ε＋１）とすれ
ばバランスし、ＧN はＣt 入力での調整点と同一点に調
整することができることになる。図１の実施例において
は調整キャパシタ２の静電容量はＣ２であるものとして
説明してきたが、ここで図１の他の等価回路を示す図４
を参照するに、静電容量式液面計の実際の運用において
は、相異なる静電容量Ｃ２の調整キャパシタ２および
６’を準備しておき、スイッチＳＷ1 およびスイッチＳ
Ｗ2 を切り替えて、容量センサ１が気体中に露出してい
る場合と液体中に没入している場合とで適宜に調整キャ
パシタ２および６’選択設定して動作調整をすると調整
を容易にすることができる。これに対して、図４におい
て、測定対象液の比誘電率に対応して調整キャパシタ２
の静電容量と帰還増幅器の負帰還キャパシタ６’の静電
容量とを等しく、即ち、△ＣP ＝△ＣN と回路定数を設
定しておけば、この場合の調整キャパシタは共通の１種
で済むことになる。
ばバランスし、ＧN はＣt 入力での調整点と同一点に調
整することができることになる。図１の実施例において
は調整キャパシタ２の静電容量はＣ２であるものとして
説明してきたが、ここで図１の他の等価回路を示す図４
を参照するに、静電容量式液面計の実際の運用において
は、相異なる静電容量Ｃ２の調整キャパシタ２および
６’を準備しておき、スイッチＳＷ1 およびスイッチＳ
Ｗ2 を切り替えて、容量センサ１が気体中に露出してい
る場合と液体中に没入している場合とで適宜に調整キャ
パシタ２および６’選択設定して動作調整をすると調整
を容易にすることができる。これに対して、図４におい
て、測定対象液の比誘電率に対応して調整キャパシタ２
の静電容量と帰還増幅器の負帰還キャパシタ６’の静電
容量とを等しく、即ち、△ＣP ＝△ＣN と回路定数を設
定しておけば、この場合の調整キャパシタは共通の１種
で済むことになる。
【００２２】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明に依れ
ば、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け固定される
容量センサを有し、入力端と出力端との間に容量センサ
が跨って接続される増幅器を有し、可変抵抗器および負
帰還バランスキャパシタを直列接続して反転増幅器を介
して増幅器の入力端と出力端との間に接続される負帰還
経路を有する静電容量式液面計において、容量センサお
よび負帰還バランスキャパシタに並列に切り替え接続さ
れる調整キャパシタを具備することにより、調整キャパ
シタを負帰還バランスキャパシタに並列に接続して負帰
還量を増加し、この増加により液中容量をこれより低い
トリガレベル容量にする余地が与えられるに到り、容量
センサが液中に没入している場合においても、容量セン
サを含めた静電容量式液面計全体の動作調整を実施する
ことができる。
ば、液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け固定される
容量センサを有し、入力端と出力端との間に容量センサ
が跨って接続される増幅器を有し、可変抵抗器および負
帰還バランスキャパシタを直列接続して反転増幅器を介
して増幅器の入力端と出力端との間に接続される負帰還
経路を有する静電容量式液面計において、容量センサお
よび負帰還バランスキャパシタに並列に切り替え接続さ
れる調整キャパシタを具備することにより、調整キャパ
シタを負帰還バランスキャパシタに並列に接続して負帰
還量を増加し、この増加により液中容量をこれより低い
トリガレベル容量にする余地が与えられるに到り、容量
センサが液中に没入している場合においても、容量セン
サを含めた静電容量式液面計全体の動作調整を実施する
ことができる。
【００２３】そして、静電容量式液面計の実際の運用に
おいては、相異なる静電容量の調整キャパシタを準備
し、容量センサが気体中に露出している場合と液体中に
没入している場合とで適宜に選択設定して動作調整をす
ると調整が容易となる。これに対して、測定対象液の比
誘電率に対応して正帰還側の調整キャパシタの静電容量
と帰還増幅器の負帰還キャパシタに並列接続する容量セ
ンサ液中時調整用調整キャパシタとを等しく回路定数を
設定しておけば、この場合の調整キャパシタは共通の１
種で済むことになる。
おいては、相異なる静電容量の調整キャパシタを準備
し、容量センサが気体中に露出している場合と液体中に
没入している場合とで適宜に選択設定して動作調整をす
ると調整が容易となる。これに対して、測定対象液の比
誘電率に対応して正帰還側の調整キャパシタの静電容量
と帰還増幅器の負帰還キャパシタに並列接続する容量セ
ンサ液中時調整用調整キャパシタとを等しく回路定数を
設定しておけば、この場合の調整キャパシタは共通の１
種で済むことになる。
【００２４】また、以上の静電容量式液面計において、
容量センサを１対のリング状電極により構成し、これを
その厚さを数ｍｍ程度に構成することにより数ｍｍ程度
の高精度の液面レベルの測定をすることができる。
容量センサを１対のリング状電極により構成し、これを
その厚さを数ｍｍ程度に構成することにより数ｍｍ程度
の高精度の液面レベルの測定をすることができる。
【図１】実施例を説明する図。
【図２】容量センサを説明する図。
【図３】図１の等価回路を示す図。
【図４】図１の他の等価回路を示す図。
【図５】従来例を説明する図。
１ 容量センサ １１ リング状電極 １２ リング状電極 ２ 調整キャパシタ ２１ 調整時切り替えスイッチ ２１A 切り替え端子 ２１B 切り替え端子 ２１S 固定端子 ２２ 気中／液中切り替えスイッチ ２２A 切り替え端子 ２２B 切り替え端子 ２２S 固定端子 ３ 切り替えスイッチ ４１ 増幅器 ４２ 反転増幅器 ５ 可変抵抗器 ６ 負帰還バランスキャパシタ ７ 整流素子 ８ 出力リレー
Claims (8)
- 【請求項１】 液体貯蔵部の液面検出レベルに取り付け
固定される容量センサを有し、入力端と出力端の間に容
量センサが跨って接続される増幅器を有し、可変抵抗器
および負帰還バランスキャパシタを直列接続して反転増
幅器を介して増幅器の入力端と出力端との間に接続され
る負帰還経路を有する静電容量式液面計において、 容量センサおよび負帰還バランスキャパシタに並列に切
り替え接続される調整キャパシタを具備することを特徴
とする静電容量式液面計。 - 【請求項２】 請求項１に記載される静電容量式液面計
において、 調整キャパシタは調整時切り替えスイッチおよび気中／
液中切り替えスイッチを介して切り替え接続されるもの
であることを特徴とする静電容量式液面計。 - 【請求項３】 請求項２に記載される静電容量式液面計
において、 調整キャパシタはその一方の端子を増幅器の入力端に接
続すると共に他方の端子を調整時切り替えスイッチの固
定端子に接続し、調整時切り替えスイッチの一方の切り
替え端子は気中／液中切り替えスイッチの固定端子に接
続すると共に他方の切り替え端子は接地或いは解放して
おり、気中／液中切り替えスイッチの一方の切り替え端
子は可変抵抗器と負帰還バランスキャパシタの相互接続
点に接続すると共に他方の切り替え端子は増幅器の出力
端に接続することを特徴とする静電容量式液面計。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の内の何れかに
記載される静電容量式液面計において、 容量センサは１対のリング状電極により構成されるもの
であることを特徴とする静電容量式液面計。 - 【請求項５】 請求項４に記載される静電容量式液面計
において、 １対のリング状電極自体はその厚さを数ｍｍ程度に構成
したものであることを特徴とする静電容量式液面計。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５の内の何れかに
記載される静電容量式液面計において、 相異なる静電容量の調整キャパシタを準備し、選択設定
して動作調整をすることを特徴とする静電容量式液面
計。 - 【請求項７】 請求項６に記載される静電容量式液面計
において、 相異なる静電容量の調整キャパシタを液の比誘電率に対
応して同一値に回路設定し、切り替えスイッチにより切
り替え接続することを特徴とする静電容量式液面計。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７の内の何れかに
記載される静電容量式液面計において、 反転増幅器に接続して発振出力により動作せしめられる
出力リレーを具備することを特徴とする静電容量式液面
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27182098A JP3572957B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 静電容量式液面計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27182098A JP3572957B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 静電容量式液面計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097750A true JP2000097750A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3572957B2 JP3572957B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=17505313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27182098A Expired - Lifetime JP3572957B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 静電容量式液面計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3572957B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541758B2 (en) | 2001-03-15 | 2003-04-01 | Ntt Advanced Technology Corporation | Liquid-level gauge |
| US6703635B2 (en) | 2000-09-18 | 2004-03-09 | Ntt Advanced Technology Corporation | Method and apparatus for measuring the level of liquid using optical fiber strain gauge |
-
1998
- 1998-09-25 JP JP27182098A patent/JP3572957B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703635B2 (en) | 2000-09-18 | 2004-03-09 | Ntt Advanced Technology Corporation | Method and apparatus for measuring the level of liquid using optical fiber strain gauge |
| US6541758B2 (en) | 2001-03-15 | 2003-04-01 | Ntt Advanced Technology Corporation | Liquid-level gauge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3572957B2 (ja) | 2004-10-06 |
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