JP2006526148A

JP2006526148A - 液体レベルを検出する為の方法および回路装置

Info

Publication number: JP2006526148A
Application number: JP2006508155A
Authority: JP
Inventors: フランケ，ミヒャエル; ヴォールラーベ，フランク
Original assignee: ブラウンゲーエムベーハー
Priority date: 2003-05-31
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2006-11-16
Also published as: ATE414263T1; WO2004106866A2; EP1629257B1; ES2315657T3; US20060152230A1; DE10324731A1; CN100483082C; EP1629257A2; WO2004106866A3; CN1798960A; US7378857B2; DE502004008450D1

Abstract

本発明は、レベル測定用電極（８）を備える容器内の液体レベルを検出する為の方法に関する。前記方法によると、第１ステップでは、第１期間中、レベル測定用電極（８）に特定電圧を印加し、第２ステップは待機期間から成り、第３ステップでは、レベル測定用電極（８）における電圧が、その後、検出または測定される。本発明は、また、レベル測定用電極（８）を備える容器（７）内の液体レベルを検出する為の方法を実行するのに適した回路装置に関する。前記装置は、積分素子（３）と、端子（２）を備える測定回路（１）とを備え、端子（２）は、積分素子（３）によりレベル測定用電極（８）に接続可能である。

Description

発明の内容

本発明は、容器内の液体レベルを検出する為の方法および回路装置に関する。

米国特許第５，７７５，１６４号は、容器内の液体レベルを検出する為の装置を開示する。この特別な装置は、容器内に配置された２つの電極と、これらの電極に接続される電子回路とを備える。測定電圧が液体を電気分解することを防止するには、交流電圧が短い測定パルス中に電極間で生成され、これらの電極間の電気抵抗を測定する。

本発明は、レベル測定用電極を備えた容器内の液体レベルを検出する為に容易かつ信頼性の高い方法と、簡単な回路装置を開示する目的に基づく。

この目的は、容器内の液体レベルを検出する方法において、第１ステップにおいて、第１期間中、特定電圧をレベル測定用電極に印加し、その後の第２ステップは、第２期間または待機期間を備え、続く第３ステップは、前記レベル測定用電極（８）の電圧を検出または測定することを特徴とする、前記方法により達成される。

本発明に従って上記方法を実施するのに適した回路装置は、接地端子に加えて、レベル測定用の、たった一つの端子を要する測定回路形式で簡単に実現可能である。なぜなら、個々のステップが連続して実行されるからである。これは、マイクロコントローラ又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内で実装されると特に有利である。なぜなら、マイクロコントローラ又はＡＳＩＣにおける端子数は、著しいコスト要因を示すからである。しかし、この端子を入力装置及び出力装置として、交互に使用することが可能である。

本発明に従う方法は、また、レベル測定が、レベルが測定される液体の電気分解を引き起こさない点で有利である。なぜなら、測定に使用される測定電圧は、十分に短い電圧パルスから成るからである。

容器内の液体レベルを連続してモニタする為に、レベル測定は、周期的に繰り返されるのが自然である。本発明に従う方法では、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップを備える測定サイクルが、第３ステップの後、一定期間が経過するまで繰り返されない。第４ステップにおいて、第３ステップの後、レベル測定用電極は、一定電位、例えば接地電位に第４期間中、接続されるのが好ましい。液体は、この測定の為に充電されレベル測定が信頼できないものになることが防止される。

図だけに例示された容器内の液体レベルを検出する為の、本発明の回路装置の一実施例を参考にして、本発明を以下に説明する。

図に示される回路装置は、マイクロコントローラ内で実現される測定回路１と、抵抗器４とコンデンサ５を備える積分器３とを含む。マイクロコントローラは、複数の端子を有するが、これらの端子のうち一つだけが、接地端子に加えて測定回路の為に設けられる。この唯一の端子２は、リバーシブルである（すなわち、出力装置ばかりでなく入力装置としても使用可能である）。積分器３は、この端子２に接続される（すなわち、抵抗器４の一端が端子２に接続され、抵抗器４の他端が液体の容器７のレベル測定用電極８、コンデンサ５を介してグランドに接続される）。容器７には、また、第２電極９が備えられ、第２電極９は、レベル測定用電極８の下に配置され、グランドに接続されている。

以下、測定手順を説明する。第１ステップにおいて、測定回路１は、短い電圧パルスを端子２に送り、端子２は、出力モードにスイッチが入れられ、この電圧パルスの強度は、積分器３のコンデンサ５がほとんど完全に充電されるように選択される。容器７の２つの電極８，９は、コンデンサ５に対し並列にあり、コンデンサを表し、その静電容量は、レベル測定用電極８だけ又は両方の電極８，９が液体６の中に沈められるかに左右される。後の第２ステップでは、測定回路１の端子２が短い第２期間中に反転され、その後、測定回路１の高抵抗入力を表す。無視できる漏れ電流を考慮に入れないので、積分器３のコンデンサ５は、第２電極９又はどの電極も液体６の中に沈められなければ放電できない。これは、コンデンサが第１ステップにおいてコンデンサにより受け取られた電圧パルスの振幅にほぼ合致する場合には電圧を保持することを意味する。しかし、もし両方の電極８，９が液体内に沈められる場合、積分器３のコンデンサ５は、第１ステップ中、比較的に低い電圧まで充電されるだけである。なぜなら、液体６の静電容量は、この場合、コンデンサに対し並列になっているからである。さらに、コンデンサは、第２ステップ中、液体６を介して放電可能であろう。続く第３ステップでは、測定回路１は第３期間中、積分器３のコンデンサ５における電圧を検出または測定する。

第１期間及び第２期間の長さ、積分器３の定格は、測定回路１が単に高レベル又は低レベルのいずれかを検出することが単に必要であるように選択される（すなわち、第３ステップにおいて電圧は正確に測定されず、むしろ、マイクロコントローラにより単に検出される）。これは、特に、積分器３の抵抗器４の抵抗は、２つの電極８，９の間の液体６の抵抗より非常に高いことが必要であること、更に、積分器３のコンデンサ５の静電容量は、２つの電極間の液体の静電容量より非常に低いことが必要であること、を意味する。第１ステップ、第２ステップ、第３ステップを備える測定サイクルは、第３ステップ後に第４期間が経過するまで好ましくは繰り返されないが、第４期間は、第２期間、第３期間よりも非常に長い。

容器内の液体レベルを検出する為の、本発明の回路装置の一実施例を示す。

符号の説明

１…測定回路、２…端子、３…積分素子、４…抵抗器、５…コンデンサ、６…液体、７…容器、８…レベル測定用電極、９…第２電極

Claims

レベル測定用電極を備えた容器内の液体レベルを検出する方法において、
第１ステップにおいて、第１期間中、特定電圧をレベル測定用電極に印加し、
その後の第２ステップは、第２期間または待機期間を備え、
続く第３ステップは、前記レベル測定用電極（８）の電圧を検出または測定することを特徴とする、前記方法。
前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップを備える測定サイクルは、前記第３ステップの後、一定期間が経過するまで繰り返されないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記第３ステップの後、第４期間中、一定電位（例えば、接地電位）に前記レベル測定用電極（８）が好ましくは接続される第４ステップを更に備える、請求項１又は２に記載の方法。
積分器（３）により、前記第１ステップにおける前記レベル測定用電極（８）に前記電圧が印加され、前記積分器は、コンデンサ（５）を備え、前記積分器（３）のコンデンサにおける電圧が前記第３ステップで測定または検出されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
液体測定用電極を備えた容器内の液体レベルを検出する為の回路装置において、
前記回路装置は、積分器（３）と、端子（２）を備えた測定回路（１）とを備え、前記端子（２）は、前記積分器（３）により前記レベル測定用電極（８）に接続可能であることを特徴とする、前記装置。
前記測定回と（１）の前記端子（２）は、入力装置と出力装置として使用可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
前記測定回路（１）は、前記端子（２）で電圧パルスを送り、前記端子（２）に印加された測定電圧を評価することができることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記測定回路（１）は、マイクロコントローラ内に実装されることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。