JP2004325104A - Liquid level sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液面レベルセンサに関し、特に、磁石及びホール素子を利用した液面レベルセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の液面レベルセンサは、例えば、自動車の燃料残量を監視するためのレベルセンサとして利用されている。この種の液面レベルセンサでは、液面レベルに連動するフロートに連結された磁石と、この磁石により生成される液面レベルに応じた磁力をホール素子等の磁電変換素子により電気信号に変換することによって、液面レベルを検出している。
【0003】
ところが、従来の液面レベルセンサでは、磁石の回転角度範囲が最大でも180度までしか利用できないため、十分な分解能が得られず、測定精度もよくないという問題もあった。これらの問題を図9〜図12を用いて説明する。図9は、従来の液面レベルセンサを示す平面図である。図10は、図9の液面レベルセンサがタンク内に取り付けられた状態を示す図である。図11は、図9の液面レベルセンサの検出部を概略的に示す斜視図である。図12は、図9の液面レベルセンサによる磁石の回転角度と磁束密度の関係を示すグラフである。
【0004】
図9及び図10に示すように、液面レベルセンサは、容器TNK内にある液体LQの液面レベルを検出するため、容器TNK内壁に固設されている。フロート903は、アーム902を介して磁石ホルダー911に連接されている。このフロート903は、円筒状をしており、液面レベルを測定する液体LQに対して浮力を有する部材で形成されている。また、アーム902は細長い棒状のステンレス等の金属により形成されている。このアーム902の一端は、フロート903の中心を貫通してこのフロート903に結合されている。
【0005】
また、磁石ホルダー911は、内側に円環状の磁石904を収容する収容部を有する一方、外側に例えばTの字型になった上記アーム902の他端(アーム921)を保持するアーム保持部931を有している。磁石ホルダー911は、非磁性体の材料で形成されており、その外形はそこに収容する磁石904の外形よりやや大きい円筒形状の外側中心部に上記アーム保持部931が設けられたようになっている。上記アーム保持部931を介して、フロート903に結合されたアーム902は磁石ホルダー911にも連結されている。
【0006】
この磁石ホルダー911は、図9に示すような抜け防止フランジ961、962、963によって保持されながら、これらによって作られる仮想の回転軸を中心にして回転可能にセンサケース905に装着されている。なお、図9に示すαは、液面レベルに応じた磁石904の回転角度である。
【0007】
上述した磁石ホルダー911の磁石904の収容部は、磁石904の外形に合わせて円筒状の内径を有している。そして、磁石904は、接着剤等を用いて、この収容部に固着されている。このような構造により、磁石904は液面レベルに応じて移動するフロート903に連動して回転軸を中心として回転する。なお、この磁石904は、2極着された永久磁石である。
【0008】
そして、この磁石904の中心部には、磁電変換素子としてのホール素子908が配線板907に実装されて固定的に配置されている。このホール素子908は、液面レベルに応じて回転する磁石904による磁束密度を検出して、これを電気信号に変換して出力する。ホール素子908及び磁石904は、この液面レベルセンサにおいて、磁束密度の検出部を構成しており、図11に示すように、ホール素子908は円環状の磁石904の中心部に固定的に配置されている。磁石904は、上述したように液面レベルに応じて、図11中、矢印で示す方向に回転するので、この回転に伴い変動するホール素子908に対する磁束密度が、液面レベル測定に利用される。
【0009】
なお、上記ホール素子908を実装する配線板907は、本液面レベルセンサの筐体外形を構成するセンサケース905にネジ止め等(不図示)により固定されており、この配線板907は、本液面レベル測定に必要な関連電気回路部品や上記磁束密度から変換された液面レベルに対応する電気信号を外部に出力するターミナル909も実装している。そして、センサケース905の裏側は、ケース蓋910が覆設されている。
【0010】
上述のような構成において、液面レベルの変動に応じてフロート903が移動する。このフロート903の移動に応じて、アーム902を介して磁石ホルダー911が回転するため、これに伴いこの磁石ホルダー911に保持収容される磁石904も回転する。そして、ホール素子908が、上記フロート903の移動に応じて回転する磁石904による磁束密度を検出して、これを電気信号に変換することによって、この電気信号に基づき液面レベルが測定されることになる。なお、このような液面レベルセンサは、下記特許文献1でも示されている。
【0011】
【特許文献1】
特開2002−206959号公報(図1−図3)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の液面レベルセンサでは、図12に示すように、磁石の回転角180度を挟んで、検出される磁束密度が左右対称となる。したがって、磁束密度の変動範囲ΔΦに対して、最大でも回転角度範囲180度(0度〜180度の範囲Δα′又は180度〜360度の範囲Δα″)しか割り当てることができない。このような回転角度範囲にフロートの全移動範囲を割り当ても十分な分解能が得られず、この結果、測定精度もよくないという問題もあった。
【0013】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、分解能を高めて測定精度を向上させた液面レベルセンサを提供することを課題としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の液面レベルセンサは、液面レベルを測定する液体に対して浮力を有する部材で形成されたフロートの、前記液面レベルに応じた移動にともなって回転する磁石の磁束密度を検出して、これを電気信号に変換する磁電変換素子を有し、この電気信号に基づいて前記液面レベルを測定する液面レベルセンサであって、前記磁電変換素子は、前記磁石の回転軸を周回するように同等の性能を有するものが複数配置されており、前記複数の磁電変換素子により検出されたそれぞれの磁束密度を利用して、前記磁石の回転角度において90度の位相差を有し、且つ、同等の周期を有する2つのサイン波を生成し、前記2つのサイン波に基づき、前記磁石の回転角度に対応したアークタンジェント値を求め、前記アークタンジェント値に基づいて、前記液面レベルを測定する、ことを特徴とする。
【0015】
請求項1記載の発明によれば、磁電変換素子は、磁石の回転軸を周回するように同等の性能を有するものが複数配置されている。これら複数の磁電変換素子により検出されたそれぞれの磁束密度を利用して、磁石の回転角度において90度の位相差を有し、且つ、同等の周期を有する2つのサイン波が生成され、2つのサイン波に基づき、磁石の回転角度に対応したアークタンジェント値が求められる。そして、このアークタンジェント値に基づいて、液面レベルが測定される。これにより、レベル検出に利用可能な磁石の回転角度範囲が360度まで拡張される(図8参照)。
【0016】
上記課題を解決するためになされた請求項2記載の液面レベルセンサは、請求項1記載の液面レベルセンサにおいて、前記液面レベルに応じた移動にともなって回転する磁石の回転速度を増加させる増速用部材、を更に有することを特徴とする。
【0017】
請求項2記載の発明によれば、液面レベルに応じた移動にともなって回転する磁石の回転速度を増加させる増速用部材を有するので、より分解能を高めることができる。
【0018】
上記課題を解決するためになされた請求項3記載の液面レベルセンサは、請求項1又は2記載の液面レベルセンサにおいて、前記磁電変換素子はホール素子である、ことを特徴とする。
【0019】
請求項3記載の発明によれば、非接触にて磁石の回転角度が検出されるので、磁電変換素子の気密性が向上する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図1〜図4を用いて本発明の液面レベルセンサの一実施形態の外観的な構造について説明する。図1は、本発明の液面レベルセンサの一実施形態を示す斜視図である。図2は、図1の液面レベルセンサの分解斜視図である。図3は、図1の液面レベルセンサを反対方向からみた斜視図である。図4は、図3に示す両ギアの平面図である。
【0021】
図1〜図3に示す本液面レベルセンサは、図10で示した従来の液面レベルセンサと同様、容器内にある液体の液面レベルを検出するため、容器内壁に固設されて使用される。図1に示すように、本液面レベルセンサは、センサ本体1、アーム2及びフロート3から基本的に構成される。このフロート3は、円筒状をしており、液面レベルを測定する液体に対して浮力を有する部材で形成されている。また、アーム2は細長い棒状のステンレス等の金属により形成されている。このアーム2の一端は折れ曲がり、フロート3の中心を貫通してフロート3に結合され、その他端も逆方向に折れ曲がり、センサ本体1のアーム取付穴14a1に挿入される。
【0022】
センサ本体1は、図1〜図3に示すように、センサケース11、基板12、ケース蓋13、ギア14a、14b、磁石15、及びギアカバー16を含んで構成される。センサケース11は、開口した箱形をしており、基板12、ギア14a、14b、及び磁石15を収容する。また、センサケース11には、容器内の所定部位に固定するための固定用アームも突設されている。
【0023】
センサケース11において、図2中の手前側には基板12が収容される。基板12は、センサケース11側に設けられた複数の突起111にそれぞれ嵌合する複数の穴121が穿設されている。これら複数の穴121が複数の突起111に嵌合されて基板12が所定位置に収容された後、この上にケース蓋13が覆設される。なお、基板12上には、複数のホール素子やマイコン(マイクロコンピュータ)等も配設されるが、これらについては、図5及び図6を用いて後述する。
【0024】
一方、センサケース11において、図2中の向こう側には、ギア14a、14b、及び磁石15が収容される。ギア14aは上記アーム2に直結する大径ギアであり、ギア14bは磁石15を搭載する小径ギアである。例えば、図4に示すように、ギア14aの歯数は36、ギア14bの歯数は10である。このようなギア比により、アーム2に直結するギア14aの回転速度が、3.6倍に変換されて、ギア14b、すなわち、磁石15が回転することになる。
【0025】
磁石15が3.6倍で回転するということは、換言すれば、磁石の所定の回転角度変化量に対して、3.6倍の磁束密度変化量を割り当てることが可能となるということになるため、分解能を高めることができ、高精度のレベル測定ができるようになる。なお、ギア14a、14bは、請求項中の増速用部材に対応する。上記例示したギア比は、適宜変更可能であることはいうまでもない。
【0026】
また、ギア14aには、円筒状の回転軸部が突設されており、その先端にはアーム取付穴14a1が設けられている。アーム取付穴14a1の一部は、アーム2が取付穴14a1を軸にして自由回転しないように、切欠部が形成されている。また、ギア14bには、円筒状の磁石15の外径よりもやや大きな内径の磁石収容部が設けられている。
【0027】
ギアカバー16には一対の突起161が設けられ、センサケース11側にはこれらにそれぞれ対応する一対の穴113が設けられている。ギア14aと磁石15が収容されたギア14bとが歯合されてセンサケース11の所定位置に収容された後、一対の突起163がそれぞれ対応する穴113に嵌合されてギアカバー16が覆設される。
【0028】
このような構成において、図1の矢印で示すように、液面レベルの変動に応じてフロート3が移動すると、このフロート3の移動にともなって磁石15が回転する。そして、ここでは、図示しない複数のホール素子がそれぞれ磁石15による磁束密度を検出して、これを電気信号に変換することによって、この電気信号に基づき液面レベルが測定される。なお、本発明の特徴的な液面レベルの測定方法については、図7及び図8に示すグラフを用いて後述する。
【0029】
次に、図5及び図6を用いて、ホール素子及び磁石の配置方法について説明する。図5は、ホール素子及び磁石の配置方法を示す概略斜視図である。図6は、多素子入りホールICを利用した例を示す概略斜視図である。なお、図5及び図6は、上記図1〜図3の液面レベルセンサにおける、基板、ホール素子、磁石等を概略的に示したものである。
【0030】
図5に示すように、液面レベルの変動に応じたフロート3の移動にともなって、磁石15は、矢印で示すように、回転軸RXを中心にして両方向に回転可能である。この磁石15は、S極及びN極に2極着磁された円筒状をした永久磁石である。磁石15は、基板12上に配設されたホール素子17a〜17dから所定距離だけ離間して回転するように配置されている。
【0031】
基板12上に配設される4つのホール素子17a〜17dは、2つの対になっている。すなわち、ホール素子17a及び17cが回転軸RXを挟んで一方の対となり、ホール素子17b及び17dが回転軸RXを挟んで他方の対となっている。更に、4つのホール素子17a〜17dはそれぞれ、磁石15の回転角度において90度ずつ異なる位相で磁束密度を検出するように配置されている。また、4つのホール素子17a〜17dは共に同等の性能を有するものとする。上記ホール素子17a〜17dは、請求項中の磁電変換素子に対応する。磁電変換素子として、ホール素子を用いることにより、非接触にて磁石の回転角度を検出できるので、この素子が搭載された基板は、液体に触れないように密封することができる。
【0032】
なお、図示しないが、基板12上には、4つのホール素子17a〜17dにより検出された磁束密度から磁石15の回転角等を算出したり、その他の液面レベル測定に関する処理を司るマイクロコンピュータも配置されている。
【0033】
磁電変換素子としては、上述のように独立の複数のホール素子を配置してもよいが、図6に示すように、複数のホール素子を1チップに実装した多素子入りホールIC18を使用してもよい。このような多素子入りホールIC18を使用することにより、より安価に液面レベルセンサを製造することができるようになる。図中、マイコン19は、ホールIC18にて検出された異なる位相における磁束密度から磁石15の回転角等を算出したり、その他の液面レベル測定に関する処理を司るものである。
【0034】
更に、図7及び図8を用いて、上記ホール素子17a〜17dにより検出された磁束密度を利用して、磁石15の回転角度、すなわち、液面レベルを測定する方法について説明する。図7は、対になったホール素子により検出された磁束密度と磁石の回転角度との関係を示すグラフである。図8は、図7に示す2つのサイン波に基づき求めたアークタンジェント値と磁石の回転角度との関係を示すグラフである。
【0035】
図7において、17a′及び17b′はそれぞれ、ホール素子17a及び17bにより検出された磁束密度を示す。ホール素子17a及び17bはそれぞれ、磁石15の回転角度において、90度の位相差で磁束密度を検出していることがわかる。なお、図示しないが、ホール素子17c及び17dにより検出された磁束密度も同様の関係となる。補足すると、ホール素子17a、17b、17c及び17dは、磁石15の回転角度において、それぞれ90度の位相差をもって磁束密度を検出する。なお、各ホール素子17a〜17dは同等の性能を有するので、これらにより検出された磁束密度は上記のように位相差があるだけで、同等の周期及び振幅値を有するサイン波(コサイン波とよんでもよい)となる。
【0036】
図8において、17′は、上記磁束密度17a′及び17b′に基づいて求められた、磁石15の回転角度に対応したアークタンジェント値を示す。すなわち、上述のように磁束密度17a′と17b′とは、コサイン及びサインの関係になっているので、磁石15の回転角度において、これらからタンジェント値を得ることができる。したがって、磁石15の回転角度において、このタンジェント値を満たすθ、すなわち、アークタンジェント値を得ることができる(図8の縦軸)。このアークタンジェント値θは、図8に示すように、磁石15の回転角度0度から360度に対応して固有の値を有する。また、アークタンジェント値θは、磁石15の回転角度に対してリニアに変化する。
【0037】
図8に示すように、アークタンジェント値θを利用することにより、レベル検出に利用可能な磁石の回転角度範囲を360度(図中、Δαで示す範囲)まで拡張することができる。これにより、最大で360度という回転角度範囲をフロートの全移動範囲に割り当てることも可能になり、従来に比べて分解能を2倍に高めることができる。したがって、分解能を高めて測定精度を向上させることができる。
【0038】
なお、上述の例は、ホール素子17a及び17bにより検出された磁束密度に基づいてアークタンジェント値θを求めるようにしたが、ホール素子17c及び17dにより検出された磁束密度、或いは、ホール素子17b及び17cや、ホール素子17d及び17aにより検出された磁束密度に基づいてアークタンジェント値θを求めるようにしてもよい。更には、ホール素子17a及び17cにより検出された磁束密度の差分と、ホール素子17b及び17dにより検出された磁束密度の差分と、に基づいてアークタンジェント値θを求めることも可能である。要は、磁石の回転角度において90度の位相差を有し、且つ、同等の周期を有する2つのサイン波であれば、これら2つのサイン波に基づき、磁石の回転角度に対応したアークタンジェント値が求められる。
【0039】
アークタンジェント値と磁石15の回転角度との関係は、予め実験等により求めることができ、上記マイコンに含まれるメモリに格納されている。ここから随時、上記アークタンジェント値に対応する磁石15の回転角度を読み出して、これに基づいて液面のレベル検出を行うことができる。レベル検出に関する演算処理は、上記マイコンにて行われる。そして、演算された磁石15の回転角度は、フロート3の位置、更には、液面レベルに換算されて、図示しない表示部に送信される。
【0040】
以上のように、本実施形態によると、アークタンジェント値を利用してレベル検出に利用可能な磁石の回転角度範囲を拡張すると共にギア比により磁石の回転速度を増速させて、分解能を高め測定精度を向上させた液面レベルセンサを提供することができる。
【0041】
なお、本発明は、上記実施形態で示したように、ホール素子を2つ又は4つに限定するものではない。測定精度を向上させるために、ホール素子を4つ以上にホール素子を搭載するようにしてもよい。また、本発明は、自動車の燃料残量の監視以外の用途にも適用可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、磁電変換素子は、磁石の回転軸を周回するように同等の性能を有するものが複数配置されている。これら複数の磁電変換素子により検出されたそれぞれの磁束密度を利用して、磁石の回転角度において90度の位相差を有し、且つ、同等の周期を有する2つのサイン波が生成され、2つのサイン波に基づき、磁石の回転角度に対応したアークタンジェント値が求められる。そして、このアークタンジェント値に基づいて、液面レベルが測定される。これにより、レベル検出に利用可能な磁石の回転角度範囲が360度まで拡張される(図8参照)。これにより、最大で360度という回転角度範囲をフロートの全移動範囲に割り当てることも可能になり、従来に比べて分解能を大幅に高めることができる。したがって、高精度のレベル測定ができるようになる。
【0043】
請求項2記載の発明によれば、液面レベルに応じた移動にともなって回転する磁石の回転速度を増加させる増速用部材を有するので、より分解能を高めることができる。したがって、より高精度のレベル測定ができるようになる。
【0044】
請求項3記載の発明によれば、非接触にて磁石の回転角度が検出されるので、磁電変換素子の気密性が向上して、更に高精度のレベル測定ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液面レベルセンサの一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1の液面レベルセンサの分解斜視図である。
【図3】図1の液面レベルセンサを反対方向からみた斜視図である。
【図4】図3に示す両ギアの平面図である。
【図5】ホール素子及び磁石の配置方法を示す概略斜視図である。
【図6】多素子入りホールICを利用した例を示す概略斜視図である。
【図7】対になったホール素子により検出された磁束密度と磁石の回転角度との関係を示すグラフである。
【図8】図7に示す2つのサイン波に基づき求めたアークタンジェント値と磁石の回転角度との関係を示すグラフである。
【図9】従来の液面レベルセンサを示す平面図である。
【図10】図9の液面レベルセンサがタンク内に取り付けられた状態を示す図である。
【図11】図9の液面レベルセンサの検出部を概略的に示す斜視図である。
【図12】図9の液面レベルセンサによる磁石の回転角度と磁束密度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 センサ本体
2 アーム
3 フロート
11 センサケース
12 基板
14a、14b ギア(増速用部材)
15 磁石
16 ギアカバー
17a〜17d ホール素子(磁電変換素子)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid level sensor, and more particularly, to a liquid level sensor using a magnet and a Hall element.
[0002]
[Prior art]
This type of liquid level sensor is used, for example, as a level sensor for monitoring the remaining amount of fuel in an automobile. In this type of liquid level sensor, a magnet connected to a float interlocked with the liquid level and a magnetic force generated by the magnet according to the liquid level are converted into an electric signal by a magnetoelectric conversion element such as a Hall element. Thus, the liquid level is detected.
[0003]
However, in the conventional liquid level sensor, there is a problem that sufficient resolution cannot be obtained and measurement accuracy is not good because the rotation angle range of the magnet can be used only up to 180 degrees at the maximum. These problems will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a plan view showing a conventional liquid level sensor. FIG. 10 is a diagram showing a state in which the liquid level sensor of FIG. 9 is mounted in the tank. FIG. 11 is a perspective view schematically showing a detection unit of the liquid level sensor of FIG. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the magnet and the magnetic flux density by the liquid level sensor of FIG.
[0004]
As shown in FIGS. 9 and 10, the liquid level sensor is fixed to the inner wall of the container TNK in order to detect the liquid level of the liquid LQ in the container TNK. The
[0005]
Further, the
[0006]
The
[0007]
The accommodation portion of the
[0008]
At the center of the
[0009]
The
[0010]
In the above-described configuration, the
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-206959 (FIGS. 1 to 3)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional liquid level sensor, as shown in FIG. 12, the detected magnetic flux density is symmetrical with respect to the rotation angle of the magnet of 180 degrees. Therefore, only a rotation angle range of 180 degrees (a range of 0 to 180 degrees ?? 'or a range of 180 to 360 degrees ?? ") can be assigned at most to the variation range ?? of the magnetic flux density. Even if the entire float movement range is assigned to the angle range, sufficient resolution cannot be obtained, and as a result, there is a problem that the measurement accuracy is not good.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid level sensor that has improved resolution and improved measurement accuracy in view of the above-described current situation.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The liquid level sensor according to
[0015]
According to the first aspect of the invention, a plurality of magnetoelectric conversion elements having the same performance are arranged so as to orbit around the rotation axis of the magnet. Utilizing the respective magnetic flux densities detected by the plurality of magnetoelectric conversion elements, two sine waves having a phase difference of 90 degrees in the rotation angle of the magnet and having the same period are generated, and two An arc tangent value corresponding to the rotation angle of the magnet is obtained based on the sine wave. Then, the liquid level is measured based on the arc tangent value. Thereby, the rotation angle range of the magnet that can be used for level detection is extended to 360 degrees (see FIG. 8).
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid level sensor according to the first aspect, wherein the rotation speed of the magnet that rotates with the movement according to the liquid level is increased. And a speed increasing member.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, since the speed increasing member that increases the rotation speed of the magnet that rotates with the movement according to the liquid level is provided, the resolution can be further improved.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid level sensor according to the first or second aspect, wherein the magnetoelectric element is a Hall element.
[0019]
According to the third aspect of the invention, since the rotation angle of the magnet is detected in a non-contact manner, the airtightness of the magnetoelectric conversion element is improved.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an external structure of a liquid level sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a liquid level sensor of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the liquid level sensor of FIG. FIG. 3 is a perspective view of the liquid level sensor of FIG. 1 viewed from the opposite direction. FIG. 4 is a plan view of both gears shown in FIG.
[0021]
The liquid level sensor shown in FIGS. 1 to 3 is used fixedly on the inner wall of the container to detect the liquid level of the liquid in the container, similarly to the conventional liquid level sensor shown in FIG. Is done. As shown in FIG. 1, the present liquid level sensor basically includes a sensor
[0022]
The sensor
[0023]
In the
[0024]
On the other hand, in the
[0025]
The fact that the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
In such a configuration, when the float 3 moves according to the fluctuation of the liquid level, as shown by the arrow in FIG. 1, the
[0029]
Next, an arrangement method of the Hall element and the magnet will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an arrangement method of the Hall elements and the magnets. FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example using a multi-element hall IC. FIGS. 5 and 6 schematically show a substrate, a Hall element, a magnet, and the like in the liquid level sensor shown in FIGS.
[0030]
As shown in FIG. 5, as the float 3 moves in accordance with the fluctuation of the liquid level, the
[0031]
The four Hall elements 17a to 17d arranged on the
[0032]
Although not shown, on the
[0033]
As the magnetoelectric conversion element, a plurality of independent Hall elements may be arranged as described above, but as shown in FIG. 6, a multi-element Hall IC 18 in which a plurality of Hall elements are mounted on one chip is used. Is also good. By using such a multi-element Hall IC 18, a liquid level sensor can be manufactured at lower cost. In the figure, a microcomputer 19 calculates a rotation angle and the like of the
[0034]
Further, a method of measuring the rotation angle of the
[0035]
In FIG. 7, 17a 'and 17b' indicate the magnetic flux densities detected by the
[0036]
In FIG. 8, reference numeral 17 'denotes an arc tangent value corresponding to the rotation angle of the
[0037]
As shown in FIG. 8, by using the arc tangent value θ, the rotation angle range of the magnet that can be used for level detection can be extended to 360 degrees (the range indicated by Δα in the figure). As a result, a rotation angle range of 360 degrees at the maximum can be allocated to the entire movement range of the float, and the resolution can be doubled as compared with the related art. Therefore, the resolution can be increased and the measurement accuracy can be improved.
[0038]
In the above-described example, the arc tangent value θ is obtained based on the magnetic flux density detected by the
[0039]
The relationship between the arc tangent value and the rotation angle of the
[0040]
As described above, according to the present embodiment, the arc tangent value is used to expand the rotation angle range of the magnet that can be used for level detection, and the gear ratio increases the rotation speed of the magnet to increase resolution and measure. A liquid level sensor with improved accuracy can be provided.
[0041]
The present invention does not limit the number of Hall elements to two or four as described in the above embodiment. In order to improve measurement accuracy, four or more Hall elements may be mounted. Further, the present invention can be applied to uses other than monitoring of the remaining fuel amount of an automobile.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of magnetoelectric conversion elements having the same performance are arranged so as to orbit around the rotation axis of the magnet. Utilizing the respective magnetic flux densities detected by the plurality of magnetoelectric conversion elements, two sine waves having a phase difference of 90 degrees in the rotation angle of the magnet and having the same period are generated, and two An arc tangent value corresponding to the rotation angle of the magnet is obtained based on the sine wave. Then, the liquid level is measured based on the arc tangent value. Thereby, the rotation angle range of the magnet that can be used for level detection is extended to 360 degrees (see FIG. 8). As a result, a rotation angle range of 360 degrees at the maximum can be allocated to the entire movement range of the float, and the resolution can be greatly improved as compared with the related art. Therefore, highly accurate level measurement can be performed.
[0043]
According to the second aspect of the present invention, since the speed increasing member that increases the rotation speed of the magnet that rotates with the movement according to the liquid level is provided, the resolution can be further improved. Therefore, more accurate level measurement can be performed.
[0044]
According to the third aspect of the present invention, since the rotation angle of the magnet is detected in a non-contact manner, the airtightness of the magneto-electric conversion element is improved, and more accurate level measurement can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a liquid level sensor of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the liquid level sensor of FIG.
FIG. 3 is a perspective view of the liquid level sensor of FIG. 1 as viewed from an opposite direction.
FIG. 4 is a plan view of both gears shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an arrangement method of a Hall element and a magnet.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example using a multi-element hall IC.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a magnetic flux density detected by a pair of Hall elements and a rotation angle of a magnet.
8 is a graph showing a relationship between an arc tangent value obtained based on two sine waves shown in FIG. 7 and a rotation angle of a magnet.
FIG. 9 is a plan view showing a conventional liquid level sensor.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which the liquid level sensor of FIG. 9 is mounted in a tank.
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a detection unit of the liquid level sensor of FIG. 9;
FIG. 12 is a graph showing a relationship between a rotation angle of a magnet and a magnetic flux density by the liquid level sensor of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
15
Claims (3)
前記磁電変換素子は、前記磁石の回転軸を周回するように同等の性能を有するものが複数配置されており、
前記複数の磁電変換素子により検出されたそれぞれの磁束密度を利用して、前記磁石の回転角度において90度の位相差を有し、且つ、同等の周期を有する2つのサイン波を生成し、
前記2つのサイン波に基づき、前記磁石の回転角度に対応したアークタンジェント値を求め、
前記アークタンジェント値に基づいて、前記液面レベルを測定する、
ことを特徴とする液面レベルセンサ。The magnetic flux density of a magnet rotating with the movement according to the liquid level of a float formed of a member having a buoyancy with respect to the liquid whose liquid level is measured is detected and converted into an electric signal. A liquid level sensor having a magnetoelectric conversion element and measuring the liquid level based on the electric signal,
In the magnetoelectric conversion element, a plurality of elements having equivalent performance are arranged so as to orbit around the rotation axis of the magnet,
Utilizing the respective magnetic flux densities detected by the plurality of magnetoelectric conversion elements, the two sine waves having a phase difference of 90 degrees at the rotation angle of the magnet, and having the same period, are generated.
Based on the two sine waves, determine an arc tangent value corresponding to the rotation angle of the magnet,
Measuring the liquid level based on the arc tangent value,
A liquid level sensor, comprising:
前記液面レベルに応じた移動にともなって回転する磁石の回転速度を増加させる増速用部材
を更に有することを特徴とする液面レベルセンサ。The liquid level sensor according to claim 1,
A liquid level sensor further comprising a speed increasing member for increasing a rotation speed of a magnet that rotates with the movement according to the liquid level.
前記磁電変換素子はホール素子である、
ことを特徴とする液面レベルセンサ。The liquid level sensor according to claim 1 or 2,
The magnetoelectric element is a Hall element,
A liquid level sensor, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003116775A JP2004325104A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Liquid level sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003116775A JP2004325104A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Liquid level sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004325104A true JP2004325104A (en) | 2004-11-18 |
Family
ID=33496878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003116775A Withdrawn JP2004325104A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Liquid level sensor |
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JP (1) | JP2004325104A (en) |
-
2003
- 2003-04-22 JP JP2003116775A patent/JP2004325104A/en not_active Withdrawn
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