JP2005221432A - Liquid sensor and measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に、消費電力を抑えることができるようにするエアパージ式の液体センサおよび計測方法に関する。 In particular, the present invention relates to an air purge type liquid sensor and a measurement method capable of suppressing power consumption.
従来より、タンク内などに貯蔵された液体の水位を計測するものとしてエアパージ式の液面レベル計測器が用いられている(特許文献1)。 Conventionally, an air purge type liquid level meter has been used as a means for measuring the level of liquid stored in a tank or the like (Patent Document 1).
エアパージ式の液面レベル計測器は、液体中にのびた測定管に空気などの気体を供給し、測定管の下端よりわずかに気泡が出る状態になったところで背圧を計測するものである。このとき計測される背圧は、液面の高さに比例するものであるから、これにより、液体の水位を計測することが可能になる。
ところで、液面レベル計測器で水位を計測するためには、電源が当然必要になり、特に、液面レベル計測器の内部にあるポンプを駆動させることによる電力の消費が大きいことから、例えば電源として内蔵のバッテリを用いた場合、長い時間連続して水位を計測することができないという課題があった。なお、このポンプは、液面レベル計測器に装着される測定管に気体を供給するためのものである。 By the way, in order to measure the water level with the liquid level measuring device, a power source is naturally necessary. In particular, since the power consumption by driving the pump inside the liquid level measuring device is large, for example, the power source When using a built-in battery, there was a problem that the water level could not be measured continuously for a long time. In addition, this pump is for supplying gas to the measuring pipe with which a liquid level measuring device is equipped.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、液面のレベルを計測する液体センサの消費電力を抑えることができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation. For example, the power consumption of a liquid sensor for measuring the level of a liquid level can be suppressed.
本発明の液体センサは、エアパージ式の液体センサであって、液面方向に延びる測定管に気体を供給する供給手段と、供給手段の駆動により測定管内の圧力が一定になったことを検出したとき、供給手段の駆動を停止させる駆動制御手段とを備えることを特徴とする。 The liquid sensor according to the present invention is an air purge type liquid sensor, and detects that the pressure in the measurement tube becomes constant by driving the supply unit and the supply unit supplying gas to the measurement tube extending in the liquid surface direction. And a drive control means for stopping the drive of the supply means.
この液体センサは、タンク内などに貯蔵された、液体の薬品、飲料水、油などの、各種の液体の水位を計測するものである。また、タンクの底面から液面までの高さを計測するもの、液体中に延びる測定管の先端から液面までの高さを計測するもの、測定管の先端から液面までの高さに液体の比重を乗算することで計測される圧力を計測するもののいずれもが液体センサには含まれる。 This liquid sensor measures the water level of various liquids such as liquid chemicals, drinking water, and oil stored in a tank or the like. Also, those that measure the height from the bottom of the tank to the liquid level, those that measure the height from the tip of the measuring tube that extends into the liquid to the liquid level, Any one that measures the pressure measured by multiplying the specific gravity of the liquid sensor is included in the liquid sensor.
なお、エアパージ式とは、液面(液体中)に延びた測定管に空気などの気体を供給し、測定管の下端より気泡が出る状態で計測される背圧から水位を計測する方式をいう。 The air purge method is a method in which a gas such as air is supplied to a measuring tube extending to the liquid surface (in the liquid) and the water level is measured from a back pressure measured in a state where bubbles are generated from the lower end of the measuring tube. .
ここで、測定管内の圧力が一定とは、圧力が上がらなくなった状態をいい、例えば、図2に示されるように、測定管の下端から気泡が出ることにより、微小範囲で圧力が変動している状態を含む。 Here, the constant pressure in the measurement tube means a state in which the pressure does not increase. For example, as shown in FIG. 2, the pressure fluctuates in a minute range due to bubbles coming out from the lower end of the measurement tube. Including the state.
供給手段は、例えば、図3のポンプ21により構成され、ポンプの他、気体を供給するボンベも含まれる。
The supply means is constituted by, for example, the
駆動制御手段は、例えば、図4のポンプ駆動制御部32により構成される。駆動制御手段により供給手段の駆動が停止されることにより、必要最小限の供給手段の駆動で水位を計測することができる。すなわち、消費電力を抑えることができる。
The drive control means is configured by, for example, the pump
本発明の液体センサは、電源を供給するバッテリをさらに備えるようにすることができる。バッテリが内蔵されることにより、近くにあるコンセントなどから電力を供給するコードなどを液体センサに接続する必要がない。 The liquid sensor of the present invention may further include a battery that supplies power. The built-in battery eliminates the need to connect a cord or the like for supplying power from a nearby outlet to the liquid sensor.
本発明の計測方法は、液面方向に延びる測定管に気体を供給する供給手段を備えるエアパージ式の液体センサの計測方法であって、前記供給手段の駆動により前記測定管内の圧力が一定になったことを検出したとき、前記供給手段の駆動を停止させる駆動制御ステップとを含むことを特徴とする。 The measurement method of the present invention is a measurement method of an air purge type liquid sensor provided with a supply means for supplying gas to a measurement tube extending in the liquid surface direction, and the pressure in the measurement tube becomes constant by driving the supply means. And a drive control step of stopping driving of the supply means when it is detected.
駆動制御ステップは、例えば、図5のステップS4に相当する。 The drive control step corresponds to, for example, step S4 in FIG.
本発明の液体センサおよび計測方法においては、液面方向に延びる測定管に供給手段により気体が供給され、供給手段の駆動により測定管内の圧力が一定になったことが検出されたとき、供給手段の駆動が停止される。 In the liquid sensor and measurement method of the present invention, when the gas is supplied by the supply means to the measurement tube extending in the liquid surface direction, and it is detected that the pressure in the measurement tube becomes constant by driving the supply means, the supply means Is stopped.
本発明によれば、消費電力を抑制することができる。 According to the present invention, power consumption can be suppressed.
また、本発明によれば、内蔵するバッテリを電源とする場合でも、長時間にわたって水位を計測することができる。 Further, according to the present invention, the water level can be measured for a long time even when the built-in battery is used as a power source.
図1は、本発明を適用した液面レベル計測器1の外観の例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the appearance of a liquid
液面レベル計測器1は、タンク内などに貯蔵された液体の水位を計測するエアパージ式の計測器であり、図1に示されるように、例えば、液面より高い位置に固定される。
The liquid
液面レベル計測器1は、基本的には、蓋部材11と、水面方向に延びた測定管2を固定する固定部材12とからその外観が構成され、蓋部材11と固定部材12を組み合わせたときに形成される内部の空間に、例えば、空気などの気体を測定管2に供給するポンプ、ポンプなどを駆動させるためのバッテリ、ポンプの駆動等を制御するコントローラ(チップ)などが配設される基板などが設けられる。
The liquid
すなわち、液面レベル計測器1は、内蔵のバッテリで駆動するようになっており、近くにあるコンセントなどから電源を供給するコードなどが接続されていない。
That is, the liquid
液面レベル計測器1は、内部のポンプを駆動させることで測定管2に空気を供給し、図1に示されるように、測定管2の下端2Aよりわずかに気泡が出る状態になったところで計測される測定管2内の圧力(背圧)から、液体の水位を計測する。
The liquid
ここで、液体の水位または圧力の計測について説明する。計測方式に応じて、液面レベルセンサ(液面レベル計測器1)は以下の3つのタイプに分類される。 Here, measurement of the liquid level or pressure of the liquid will be described. Depending on the measurement method, the liquid level sensor (liquid level measuring device 1) is classified into the following three types.
タイプ1(タンク底面から液面までの高さHを計測するセンサ) Type 1 (Sensor that measures the height H from the bottom of the tank to the liquid level)
図1において、次のように変数を定義すると、タンク底面から液面までの高さHは、下式(1)乃至(4)より求まる。ただし、圧力の単位はKg/cm2、高さの単位はcm、比重の単位はKg/cm3である。 In FIG. 1, when variables are defined as follows, the height H from the tank bottom surface to the liquid surface can be obtained from the following equations (1) to (4). However, the unit of pressure is Kg / cm 2 , the unit of height is cm, and the unit of specific gravity is Kg / cm 3 .
P0:大気圧
P1:測定管2内を空気で満たしたときの管内の圧力
L:測定管2の下端2Aのタンク底面からの高さ
s:タンク内の液体の比重
P:圧力センサの出力する圧力値
P0: Atmospheric pressure P1: Pressure in the pipe when the
まず、測定管2内を空気で満たしたときの管内の圧力は次式(1)より求まる。
P1 = P0 + (H−L)*s ・・・・(1)
First, the pressure in the pipe when the inside of the
P1 = P0 + (HL) * s (1)
通常の圧力センサは、大気圧との差圧を出力するようになっていることから、圧力値Pは次式(2)となる。
P = P1 − P0 ・・・・(2)
Since a normal pressure sensor outputs a differential pressure from the atmospheric pressure, the pressure value P is expressed by the following equation (2).
P = P1-P0 (2)
式(1)、(2)より次式(3)が求まる。
P = (H−L)*s ・・・・(3)
The following equation (3) is obtained from equations (1) and (2).
P = (HL) * s (3)
式(3)を変形すると次式(4)となる。
H = P/s + L ・・・・(4)
When formula (3) is modified, the following formula (4) is obtained.
H = P / s + L (4)
式(4)より求められる高さHを水位とするタイプ1の液面レベルセンサは、厳密に液面のタンク底面からの高さを求めるものであり、測定管2の下端2Aのタンク底面からの高さL、液体の比重sのデータが必要になることから、これらのデータは、予め、液面レベルセンサに記憶されている。
The
なお、現実には、後述するタイプ2やタイプ3の方式で測定する液面レベルセンサでも実用上は問題がない場合があり、その場合には、タイプ2やタイプ3のものも用いられる。
In reality, there are cases where there is no practical problem even with a liquid level sensor that measures using a
タイプ2(測定管2の下端2Aから液面までの高さH1を計測するセンサ)
Type 2 (sensor for measuring the height H1 from the
次式(5)より測定管2の下端2Aから液面までの高さH1が求まる。
H1 = (H−L) = P/s ・・・・(5)
From the following equation (5), the height H1 from the
H1 = (HL) = P / s (5)
このタイプ2の液面レベルセンサは、測定管2の下端2Aの高さLをタンクの底面とみなすものであり、タンクの底が平面でない場合や、タンクにある程度残量がある状態を保ちつつ、タンクの液面レベル管理を行いたい場合に用いられる。
In this
なお、タイプ2の場合には、高さLの値を測定したり、予め記憶させておく必要がなく、単に圧力センサの出力Pと比重sの値がわかればよいことになる。
In the case of
タイプ3(測定管2のセンタ2Aから液面までの高さH1に比重sを掛けた値H2(圧力)を計測するセンサ)
Type 3 (sensor for measuring a value H2 (pressure) obtained by multiplying the height H1 from the
次式(6)より値H2が求まる。
H2 = H1*s = P ・・・・(6)
The value H2 is obtained from the following equation (6).
H2 = H1 * s = P (6)
このタイプ2の液面レベルセンサは、大まかな液面レベルが計測できればいい場合や、液体の比重が常に同じものだけを取り扱う場合に用いられる。
This
図1の液面レベル計測器1は、以上の3つのタイプのいずれのものであってもよい。
The liquid level measuring
図1の説明に戻り、液面レベル計測器1は、ポンプから空気を供給するとともに、測定管2内の圧力の計測を行い、測定管2の下端2Aより気泡が出る状態になったとき、ポンプの駆動を停止させる。測定管2の下端2Aより気泡が出る状態は、図2に示されるように遷移する測定管2内の圧力に基づいて検出される。図2の横軸は時刻を表し、縦軸は測定管2内の圧力を表す。
Returning to the explanation of FIG. 1, the liquid
ポンプの駆動が時刻0で開始されたとき、圧力の値は、初期値である圧力P1から徐々に高くなり、測定管2の下端2Aより気泡が出る状態になった時刻t1以降は、圧力P2でほぼ一定になる。液面レベル計測器1は、このように圧力がほぼ一定になったとき、測定管2の下端2Aより気泡が出る状態になったと判定し、ポンプの駆動を停止させる。
When the drive of the pump is started at time 0, the value of the pressure is gradually increased from the pressure P 1 is the initial value, after time t 1 it becomes a state in which the bubble leaves from the
このように、下端2Aから気泡が出る状態になったときにポンプの駆動を停止させることで、当然、水位を計測することができるとともに、それ以降もポンプを駆動させ続ける場合に較べて、消費電力を抑えることが可能になる。従って、内蔵のバッテリを電源として用いた場合であっても、長時間に渡って水位を計測することが可能となる。
Thus, by stopping the driving of the pump when bubbles come out from the
液面レベル計測器1によるポンプの駆動を制御する処理についてはフローチャートを参照して後述する。
Processing for controlling the driving of the pump by the liquid
図3は、液面レベル計測器1の内部の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration example of the liquid
図3に示されるように、蓋部材11と固定部材12を組み合わせたときに形成される内部の空間には、供給管22から空気を測定管2に供給するポンプ21、乾電池などのバッテリを収納する収納部23、測定管2内の圧力を計測する圧力センサ24、液面レベル計測器1の全体の駆動を制御するコントローラなどが配設される基板25が設けられる。
As shown in FIG. 3, the internal space formed when the
なお、収納部23には、例えば、単3型の乾電池が2本収納可能とされる。また、液面レベル計測器1による水位の計測結果は、例えば、基板25に配設される無線通信モジュールにより、近傍にある端末に無線で送信される。
The
図4は、図3の基板25に配設されるコントローラにより実現される機能構成例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration realized by a controller disposed on the
圧力監視部31は、ポンプ21の駆動が開始されたとき、圧力センサ24による計測結果の監視を開始し、図2を参照して説明したように、測定管2内の圧力が一定になったとき、ポンプ駆動制御部32にポンプ21の駆動を停止させる。
When the driving of the
なお、測定管2内の圧力が一定の状態とは、圧力が上がらなくなった状態をいい、図2に示されるように、下端2Aから気泡が出ることにより、微小範囲で圧力が変動している状態を含む。
The state in which the pressure in the measuring
ポンプ駆動制御部32は、ポンプ21の駆動を制御し、測定管2に対する空気の供給を管理する。ポンプ駆動制御部32は、水位を計測することが指示されたとき、ポンプ21の駆動を開始させ、圧力監視部31から所定のタイミングで行われる指示に従ってポンプ21の駆動を停止させる。
The pump
次に、図5のフローチャートを参照して、液面レベル計測器1によるポンプ21の駆動制御処理について説明する。
Next, the drive control process of the
圧力監視部31は、ステップS1において、圧力センサ24による計測結果の監視を開始する。 The pressure monitoring unit 31 starts monitoring the measurement result by the pressure sensor 24 in step S1.
ステップS2において、ポンプ駆動制御部32は、ポンプ21を駆動させて、測定管21内に対する空気の供給を開始する。
In step S <b> 2, the pump
ステップS3において、圧力監視部31は、圧力センサ24による計測結果に基づいて、測定管2内の圧力が一定の状態になったか否かを判定し、一定の状態になったと判定するまで待機する。この待機している状態のとき、測定管2内の圧力は、図2の時刻t1までの期間のように圧力P1から徐々に高くなる。
In step S <b> 3, the pressure monitoring unit 31 determines whether or not the pressure in the
一方、圧力監視部31は、ステップS3において、測定管2内の圧力が一定になったと判定した場合、ステップS4に進み、ポンプ駆動制御部32にポンプ21の駆動を停止させる。これにより、測定管2内の圧力が一定になる図2の時刻t1の直後にポンプ21の駆動が停止されることになり、測定管2内の圧力が一定になった後もポンプ21を駆動させ続ける場合に較べて、ポンプ21を駆動させることによる電力の消費を抑えることができる。
On the other hand, if the pressure monitoring unit 31 determines in step S3 that the pressure in the
ステップS5において、圧力監視部31は、圧力の計測を行い、上述したタイプ1乃至3のいずれかの方式で液面レベルの算出を行う。
In step S5, the pressure monitoring unit 31 measures the pressure and calculates the liquid level by any one of the above-described
以上においては、測定管2内の圧力が一定になったことが検出されたときにポンプ21の駆動が停止されるとしたが、圧力が一定になる図2の時刻t1をそれまでの計測結果に基づいて予測し、その予測した時刻t1よりも少し前から圧力の計測周期を短くし、圧力が一定となったら、ポンプ21の駆動が停止されるようにしてもよい。これによっても、必要最小限のポンプ21の駆動で水位を測定することができるとともに、消費電力を抑えることができる。
In the above description, the
また、以上においては、液面レベル計測器1は、内蔵のバッテリを用いて駆動するとしたが、当然、近くのコンセントなどからコードを介して供給される電源により駆動するものであってもよい。この場合においても、上述したように、測定管2内の圧力が一定になったところでポンプ21の駆動を停止させることにより、内蔵のバッテリを用いる場合と同様に、消費電力を抑えることができる。
In the above description, the liquid
1 液面レベル計測器
2 測定管
21 ポンプ
22 供給管
23 収納部
24 圧力センサ
25 基板
31 圧力監視部
32 ポンプ駆動制御部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
液面方向に延びる測定管に気体を供給する供給手段と、
前記供給手段の駆動により前記測定管内の圧力が一定になったことを検出したとき、前記供給手段の駆動を停止させる駆動制御手段と
を備えることを特徴とする液体センサ。 In air purge type liquid sensor,
Supply means for supplying gas to a measuring tube extending in the liquid surface direction;
A liquid sensor comprising: drive control means for stopping driving of the supply means when it is detected that the pressure in the measurement tube has become constant by the drive of the supply means.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体センサ。 The liquid sensor according to claim 1, further comprising a battery that supplies power.
前記供給手段の駆動により前記測定管内の圧力が一定になったことを検出したとき、前記供給手段の駆動を停止させる駆動制御ステップを含む
ことを特徴とする計測方法。
In a measuring method of an air purge type liquid sensor comprising a supply means for supplying gas to a measuring tube extending in the liquid surface direction,
A measurement method comprising: a drive control step of stopping the drive of the supply means when it is detected that the pressure in the measurement tube has become constant by the drive of the supply means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004031116A JP2005221432A (en) | 2004-02-06 | 2004-02-06 | Liquid sensor and measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010054260A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Fuji Controls Co Ltd | Liquid level measuring device |
CN107870017A (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-03 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | Micro energy lose tide fluid level transmitter and its used tide level measuring method |
-
2004
- 2004-02-06 JP JP2004031116A patent/JP2005221432A/en not_active Withdrawn
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CN107870017A (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-03 | 沈阳仪表科学研究院有限公司 | Micro energy lose tide fluid level transmitter and its used tide level measuring method |
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