JP2004325105A - 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、磁石の高温減磁や低温減磁等の経時変化により磁石の磁束密度が変化し、液面レベルの測定値が狂うという問題があった。この問題を図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の検出レベルが経時劣化した状態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極着磁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】
ところで、磁石の磁束密度は、高温減磁や低温減磁等により経時変化することが知られている。したがって、上述のような構成の従来の液面レベルセンサによると、磁石の回転角度に対応して検出される磁束密度も、図12の実線で示すような初期特性から、同図点線で示すような特性に劣化することになる。この結果、徐々に液面レベルの測定値が狂っていくという問題があった。
【0013】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、上記経時変化の影響を軽減して長期にわたって正確にレベル測定ができるようにし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はそれぞれ、前記磁石の回転角度において所定の位相差をもって前記磁束密度を検出し、前記複数の磁電変換素子のうちのひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度で、他のひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度を除した結果に基づいて、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。複数の磁電変換素子はそれぞれ、磁石の回転角度において所定の位相差をもって磁束密度を検出する。そして、複数の磁電変換素子のうちのひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度で、他のひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度を除することにより、経時変化分が除去される。
【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、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、前記磁石の回転角度において90度ずつの位相差で前記磁束密度を検出するように、前記磁石の回転軸を周回するように少なくとも4つ配置されており、180度の位相差で前記磁束密度を検出するように配置された一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分で、180度の位相差で前記磁束密度を検出するように配置された他の一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分を除した結果に基づいて、前記液面レベルを測定する、ことを特徴とする。
【0017】
請求項2記載の発明によれば、磁電変換素子は、磁石の回転角度において90度ずつの位相差で磁束密度を検出するように、少なくとも4つ配置されており、180度の位相差で磁束密度を検出するように配置された一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分で、180度の位相差で磁束密度を検出するように配置された他の一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分を除することにより、経時変化分が除去される。
【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1〜3のいずれか一項に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、磁電変換素子はホール素子であるので、広く普及していて入手しやい。また、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。
【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3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。
【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4及び図5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、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】
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。
【0026】
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。
【0027】
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6〜図8に示すグラフを用いて後述する。
【0028】
次に、図4及び図5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4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5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4及び図5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。
【0029】
図4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。
【0030】
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17bが回転軸RXを挟んで一方の対となり、ホール素子17c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度ずつの位相差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。
【0031】
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。
【0032】
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5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。
【0033】
更に、図6〜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6は、4つの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7は、対になったホール素子により検出された磁束密度の差分波形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つの差分波形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。
【0034】
図6において、17a′、17b′、17c′及び17d′はそれぞれ、ホール素子17a、17b、17c及び17dにより検出された磁束密度を示す。ホール素子17a、17b、17c及び17dはそれぞれ、磁石15の回転角度において、90度ずつの位相差をもって磁束密度を検出していることがわかる。
【0035】
図7において、17ab′は、上記図6に示す磁束密度17a′と磁束密度17b′との差分を示し、17cd′は、上記図6に示す磁束密度17b′と磁束密度17c′との差分を示す。この段階では、差分17ab′及び差分17cd′を示す2つのサイン波は、いずれも、磁石の磁束密度の経時変化分を未だ含んでいる可能性がある。
【0036】
しかしながら、ホール素子17a、17b、17c及び17dは同等の性能を有するため、磁石15の磁束密度の経時変化分も同等に検出する。このため、差分17ab′及び差分17cd′を示す2つのサイン波は、位相が90度ずれただけの2つの同等のサイン波(又はコサイン波とよんでもよい)であることがわかる。この場合、いうまでもなく、最大振幅値も同等である。したがって、2つのサイン波のうちの一方で他方を除した値は、振幅値に依存しないことになる。すなわち、2つのサイン波のうちの一方で他方を除することにより、振幅値の経時変化分、すなわち、磁石の経時変化分を除去することができる。
【0037】
2つのサイン波のうちの一方で他方を除した値と磁石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るので、これを上記マイコンに含まれるメモリに格納しておき、ここから随時、上記除した値に対応する磁石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。なお、上記2つのサイン波は必ずしもサイン及びコサインの関係であることは必要ではないが、サイン及びコサインの関係にすることにより以下のような有利な点がある。
【0038】
図8において、17′は、上記差分17ab′及び差分17cd′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。上述のように差分17ab′と差分17cd′とは、サイン及びコ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)。
【0039】
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の回転角度に対してリニアな関係にある。したがって、上記のように磁石の経時変化分が除去されたうえに、液面レベル測定のための計算処理も容易になる。アークタンジェント値と磁石15の回転角度との関係も、予め実験等により求めることができるので、これを上記マイコンに含まれるメモリに格納しておき、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。
【0040】
上記差分、除算、アークタンジェント値及び回転角度等の演算は、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。
【0041】
以上のように、本実施形態によると、高温減磁や低温減磁等による経時変化の影響を軽減して長期にわたって正確にレベル測定ができるようにした液面レベルセンサを提供することができる。
【0042】
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。
【0043】
【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。複数の磁電変換素子はそれぞれ、磁石の回転角度において所定の位相差をもって磁束密度を検出する。そして、複数の磁電変換素子のうちのひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度で、他のひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度を除することにより、経時変化分が除去される。したがって、磁石の経時変化の影響が除去されて、長期にわたって正確にレベル測定ができるようになる。
【0044】
請求項2記載の発明によれば、磁電変換素子は、磁石の回転角度において90度ずつの位相差で磁束密度を検出するように、少なくとも4つ配置されており、180度の位相差で磁束密度を検出するように配置された一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分で、180度の位相差で磁束密度を検出するように配置された他の一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分を除することにより、経時変化分が除去される。したがって、磁石の経時変化の影響が除去されて、長期にわたって正確にレベル測定ができるようになる。特に、差分を求めた後に、除算するようにしているので、長期にわたってより正確にレベル測定ができるようになる。
【0045】
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、長期にわたって更に正確に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】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5】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6】4つの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7】対になったホール素子により検出された磁束密度の差分波形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つの差分波形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の検出レベルが経時劣化した状態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
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, the conventional liquid level sensor has a problem that the magnetic flux density of the magnet changes due to a change over time such as high temperature demagnetization or low temperature demagnetization of the magnet, and the measured value of the liquid level is disturbed. This problem 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 a state where the detection level of the liquid level sensor of FIG. 9 has deteriorated with time.
[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]
Incidentally, it is known that the magnetic flux density of a magnet changes with time due to high-temperature demagnetization, low-temperature demagnetization, and the like. Therefore, according to the conventional liquid level sensor having the above-described configuration, the magnetic flux density detected in accordance with the rotation angle of the magnet also changes from the initial characteristic shown by the solid line in FIG. Characteristic will be degraded. As a result, there has been a problem that the measured value of the liquid level gradually deteriorates.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a liquid level sensor capable of reducing the influence of the above-mentioned aging and enabling accurate level measurement over a long period of time.
[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. Each of the plurality of magnetoelectric conversion elements detects a magnetic flux density with a predetermined phase difference at a rotation angle of the magnet. Then, the magnetic flux density detected by one of the plurality of magneto-electric conversion elements is divided by the magnetic flux density detected by the other magneto-electric conversion element, thereby removing a change with time.
[0016]
The liquid level sensor according to claim 2, which has been made to solve the above-described problem, is capable of moving a float formed of a member having a buoyancy with respect to a liquid whose liquid level is to be measured, in accordance with the liquid level. A liquid level sensor that detects a magnetic flux density of a rotating magnet and converts the magnetic flux density into an electric signal, and that measures the liquid level based on the electric signal; At least four conversion elements are arranged so as to orbit around the rotation axis of the magnet so as to detect the magnetic flux density with a phase difference of 90 degrees at a rotation angle of the magnet, and a phase difference of 180 degrees. A difference between the magnetic flux densities detected by the pair of magnetoelectric transducers arranged to detect the magnetic flux density, and another pair of magnetoelectric transducers arranged to detect the magnetic flux density with a phase difference of 180 degrees. Based on the result obtained by dividing the difference of the detected magnetic flux density by the child, measuring the fluid level, characterized in that.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, at least four magneto-electric conversion elements are arranged so as to detect the magnetic flux density with a phase difference of 90 degrees at each rotation angle of the magnet, and the magnetic element is provided with a phase difference of 180 degrees. The difference between the magnetic flux densities detected by the pair of magnetoelectric transducers arranged to detect the density, which is detected by another pair of magnetoelectric transducers arranged to detect the magnetic flux density with a phase difference of 180 degrees. By subtracting the difference between the magnetic flux densities, the change with time is removed.
[0018]
The liquid level sensor according to claim 3, which has been made to solve the above problem, wherein the magnetoelectric conversion element is a Hall element in the liquid level sensor according to any one of
[0019]
According to the third aspect of the present invention, since the magnetoelectric conversion element is a Hall element, it is widely spread and easily available. Further, since the rotation angle of the magnet can be detected in a non-contact manner, the substrate on which the element is mounted can be sealed so as not to touch the liquid.
[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.
[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
[0026]
The
[0027]
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
[0028]
Next, an arrangement method of the Hall element and the magnet will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic perspective view showing a method of arranging the Hall element and the magnet. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example using a multi-element hall IC. FIGS. 4 and 5 schematically show a substrate, a Hall element, a magnet, and the like in the liquid level sensor shown in FIGS.
[0029]
As shown in FIG. 4, as the float 3 moves in accordance with the fluctuation of the liquid level, the
[0030]
The four Hall elements 17a to 17d arranged on the
[0031]
Although not shown, on the
[0032]
As the magnetoelectric conversion element, a plurality of independent Hall elements may be arranged as described above, but as shown in FIG. 5, 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
[0033]
Further, a method for measuring the rotation angle of the
[0034]
In FIG. 6, 17a ', 17b', 17c 'and 17d' indicate the magnetic flux densities detected by the
[0035]
In FIG. 7, 17ab 'indicates the difference between the magnetic flux density 17a' and the
[0036]
However, since the
[0037]
Since the relationship between the value obtained by dividing one of the two sine waves and the other and the rotation angle of the
[0038]
In FIG. 8, reference numeral 17 'denotes an arc tangent value corresponding to the rotation angle of the
[0039]
This arc tangent value θ has a linear relationship with the rotation angle of the
[0040]
The calculation of the difference, division, arc tangent value, rotation angle, and the like is performed by the microcomputer. Then, the calculated rotation angle of the
[0041]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a liquid level sensor capable of reducing the influence of a change over time due to high-temperature demagnetization, low-temperature demagnetization, or the like and performing accurate level measurement over a long period of time.
[0042]
Note that the present invention does not limit the number of Hall elements to 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.
[0043]
【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. Each of the plurality of magnetoelectric conversion elements detects a magnetic flux density with a predetermined phase difference at a rotation angle of the magnet. Then, the magnetic flux density detected by one of the plurality of magneto-electric conversion elements is divided by the magnetic flux density detected by the other magneto-electric conversion element, thereby removing a change with time. Therefore, the influence of the aging of the magnet is removed, and the level can be accurately measured over a long period of time.
[0044]
According to the second aspect of the present invention, at least four magneto-electric conversion elements are arranged so as to detect the magnetic flux density with a phase difference of 90 degrees at each rotation angle of the magnet, and the magnetic element is provided with a phase difference of 180 degrees. The difference between the magnetic flux densities detected by the pair of magnetoelectric transducers arranged to detect the density, which is detected by another pair of magnetoelectric transducers arranged to detect the magnetic flux density with a phase difference of 180 degrees. By removing the difference between the magnetic flux densities, the change with time is removed. Therefore, the influence of the aging of the magnet is removed, and the level can be accurately measured over a long period of time. In particular, since the difference is obtained and then divided, the level can be measured more accurately over a long period of time.
[0045]
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 magnetoelectric conversion element is improved, and the level can be measured more accurately over a long period of time.
[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 schematic perspective view showing an arrangement method of a Hall element and a magnet.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example using a multi-element hall IC.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a magnetic flux density detected by four Hall elements and a rotation angle of a magnet.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a difference waveform of 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 difference waveforms 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;
12 is a graph showing a state where the detection level of the liquid level sensor of FIG. 9 has deteriorated with time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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はそれぞれ、前記磁石の回転角度において所定の位相差をもって前記磁束密度を検出し、
前記複数の磁電変換素子のうちのひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度で、他のひとつの磁電変換素子により検出された磁束密度を除した結果に基づいて、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,
Each of the plurality of magnetoelectric conversion elements detects the magnetic flux density with a predetermined phase difference at a rotation angle of the magnet,
The liquid level is measured based on a result obtained by dividing a magnetic flux density detected by one of the plurality of magnetoelectric conversion elements by a magnetic flux density detected by the other magnetoelectric conversion element. ,
A liquid level sensor, comprising:
前記磁電変換素子は、前記磁石の回転角度において90度ずつの位相差で前記磁束密度を検出するように、前記磁石の回転軸を周回するように少なくとも4つ配置されており、
180度の位相差で前記磁束密度を検出するように配置された一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分で、180度の位相差で前記磁束密度を検出するように配置された他の一対の磁電変換素子により検出された磁束密度の差分を除した結果に基づいて、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,
At least four magneto-electric conversion elements are arranged so as to orbit around the rotation axis of the magnet, so as to detect the magnetic flux density at a phase difference of 90 degrees at each rotation angle of the magnet,
A difference between the magnetic flux densities detected by a pair of magneto-electric transducers arranged to detect the magnetic flux density with a phase difference of 180 degrees, and the other arranged to detect the magnetic flux density with a phase difference of 180 degrees Based on the result of dividing the difference between the magnetic flux densities detected by the pair of magnetoelectric conversion elements, to measure the liquid level,
A liquid level sensor, comprising:
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 |
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JP2003116776A JP2004325105A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Liquid level sensor |
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JP2003116776A JP2004325105A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Liquid level sensor |
Publications (1)
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JP2003116776A Withdrawn JP2004325105A (en) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | Liquid level sensor |
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JP (1) | JP2004325105A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012095871A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Universal Entertainment Corp | Gaming machine, and reel device thereof |
-
2003
- 2003-04-22 JP JP2003116776A patent/JP2004325105A/en not_active Withdrawn
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