JP2009092629A

JP2009092629A - Liquid level sensor

Info

Publication number: JP2009092629A
Application number: JP2007266362A
Authority: JP
Inventors: Mikihiro Ooshima; 幹啓大島; Motoki Ogata; 基樹緒方; 武利 ▲高▼島; Taketoshi Takashima
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid level sensor capable of easily detecting a liquid level without providing a large-scale arithmetic unit outside to detect the liquid level. <P>SOLUTION: The liquid level sensor connects a first output signal of an RS flip-flop 39 to a middle point between a first fixed resistance 31a and a first detecting electrode 22 through a first element 48 whose output is open collector configuration, and connects a second output signal of the RS flip-flop 39 to a middle point between a second fixed resistance 31b and a second detecting electrode 25 through a second element 49 whose output is open collector configuration. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル等、種々のオイルの液位を検出する液位センサに関するものである。 The present invention relates to a liquid level sensor that detects the liquid level of various oils such as engine oil, automobile oil, construction machinery, aircraft, etc., gear oil, torque converter oil, CVT oil, brake oil and the like.

従来のこの種の液位センサは、図９に示すような構成を有していた。 This type of conventional liquid level sensor has a configuration as shown in FIG.

図９において、１は検出素子で、この検出素子１には、所定の間隔を設けるように配置された櫛歯形状の一対の液位を検出する第１の検出電極２を上方から下方にわたって設けている。また、前記第１の検出電極２の上端には第１の接続部３を設けている。そしてまた、前記検出素子１には、前記第１の検出電極２のさらに下方に位置して、互いに所定の間隔を設けるように配置された櫛歯形状の一対の液質を検出する第２の検出電極４を設けており、そしてこの第２の検出電極４は、被測定液の誘電率のみに依存する出力信号を第２の接続部５を介して外部に出力するものである。 In FIG. 9, reference numeral 1 denotes a detection element. The detection element 1 is provided with a first detection electrode 2 for detecting a pair of comb-shaped liquid levels arranged from the upper side to the lower side. ing. A first connection portion 3 is provided at the upper end of the first detection electrode 2. In addition, the detection element 1 detects a pair of comb-shaped liquid qualities positioned further below the first detection electrode 2 and arranged at a predetermined distance from each other. The detection electrode 4 is provided, and the second detection electrode 4 outputs an output signal dependent only on the dielectric constant of the liquid to be measured to the outside via the second connection portion 5.

以上のように構成された従来の液位センサについて、次にその動作を説明する。 Next, the operation of the conventional liquid level sensor configured as described above will be described.

液位センサを液位を測定するオイルパン（図示せず）に浸漬した状態において、第２の検出電極４により、被測定液の液質に応じた誘電率を測定して外部に設けられた演算装置（図示せず）に記憶する。次に、第１の検出電極２により、被測定液の液位に応じた誘電率の変化を測定して、第２の検出電極４の出力信号と比較して演算することにより、オイルパン（図示せず）に浸漬した被測定液の液位を測定するものであった。 In a state where the liquid level sensor is immersed in an oil pan (not shown) for measuring the liquid level, the second detection electrode 4 measures the dielectric constant according to the liquid quality of the liquid to be measured and is provided outside. It memorize | stores in an arithmetic unit (not shown). Next, the first detection electrode 2 measures the change in the dielectric constant according to the liquid level of the liquid to be measured, and compares the change with the output signal of the second detection electrode 4 to calculate the oil pan ( The liquid level of the liquid to be measured immersed in (not shown) was measured.

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開昭６３−７９０１６号公報 As prior art document information relating to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
JP-A-63-79016

しかしながら、上記した従来の液位センサにおいては、第２の検出電極４により被測定液の液質に応じた誘電率を測定して外部に設けられた演算装置（図示せず）に記憶した後、第１の検出電極２により、被測定液の液位に応じた誘電率の変化を測定して、第２の検出電極４の出力信号と比較して演算することにより、液位を検出しているため、外部に設けられた演算装置（図示せず）が大がかりになってしまうという課題を有していた。 However, in the above-described conventional liquid level sensor, after the dielectric constant corresponding to the liquid quality of the liquid to be measured is measured by the second detection electrode 4 and stored in an arithmetic unit (not shown) provided outside. The liquid level is detected by measuring the change in the dielectric constant according to the liquid level of the liquid to be measured by the first detection electrode 2 and calculating the change in comparison with the output signal of the second detection electrode 4. Therefore, there is a problem that an arithmetic unit (not shown) provided outside becomes a large scale.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、液位を検出するために外部が大がかりな演算装置を設けることなく、容易に液位を検出することができる液位センサを提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a liquid level sensor that can easily detect a liquid level without providing a large arithmetic unit for detecting the liquid level. It is what.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明の請求項１に記載の発明は、一端が第１の電位と接続されるとともに他端が第１の固定抵抗を介して第２の電位と電気的に接続された第１の検出電極と、一端が第１の電位と接続されるとともに他端が第２の固定抵抗を介して第２の電位と電気的に接続された第２の検出電極と、前記第１の固定抵抗と第１の検出電極との中点電位が入力されるとともにその中点電位を閾値と比較する第１の比較手段と、前記第２の固定抵抗と第２の検出電極との中点電位が入力されるとともにその中点電位を閾値と比較する第２の比較手段と、前記第１の比較手段と第２の比較手段の出力信号を入力するＲＳフリップフロップとを備え、前記ＲＳフリップフロップの第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子を介して第１の固定抵抗と第１の検出電極との間の中点に接続し、かつこのＲＳフリップフロップの第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子を介して第２の固定抵抗と第２の検出電極との間の中点に接続したもので、この構成によれば、ＲＳフリップフロップの第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子を介して第１の固定抵抗と第１の検出電極との間の中点に接続し、かつこのＲＳフリップフロップの第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子を介して第２の固定抵抗と第２の検出電極との間の中点に接続しているため、ＲＳフリップフロップからの第１の出力信号により、第１の検出電極が充電される時間を測定するとともに、ＲＳフリップフロップからの第２の出力信号により、第２の検出電極が充電される時間を測定することになり、これにより、第１の検出電極と第２の検出電極のうちのいずれか一方で被測定液の液質を測定し、かつ他方で被測定液の液位を測定することができるため、外部に大がかりな演算装置を設けなくても、容易に液位を検出することができるという作用効果を有するものである。 According to the first aspect of the present invention, the first detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the first fixed resistor. A second detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the second fixed resistor; the first fixed resistor; A midpoint potential with respect to one detection electrode is input, a first comparison means for comparing the midpoint potential with a threshold value, and a midpoint potential between the second fixed resistor and the second detection electrode is input. And a second comparison means for comparing the midpoint potential with a threshold value, and an RS flip-flop for inputting an output signal of the first comparison means and the second comparison means. The first output signal is fixed through the first element having an open collector configuration. The second output signal of the RS flip-flop is connected to the middle point between the resistor and the first detection electrode, and the second fixed resistor and the second output signal are passed through the second element whose output is an open collector configuration. In this configuration, the first output signal of the RS flip-flop is fixed to the first fixed signal via the first element whose output is an open collector configuration. The second output signal of the RS flip-flop is connected to the midpoint between the resistor and the first detection electrode, and the second fixed resistor and the second output signal are passed through the second element whose output is an open collector configuration. Since the first output signal from the RS flip-flop measures the time during which the first detection electrode is charged, and the second output from the RS flip-flop 2 output signals, the second The time during which the output electrode is charged is measured, whereby the liquid quality of the liquid to be measured is measured by one of the first detection electrode and the second detection electrode, and the measurement is performed by the other. Since the liquid level of the liquid can be measured, the liquid level can be easily detected without providing a large arithmetic device outside.

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１の検出電極および第２の検出電極を平面上にパターン形成された平面コンデンサで構成したもので、この構成によれば、第１の検出電極および第２の検出電極を構成する平面コンデンサが検出素子に厚膜印刷をするだけで形成できるため、容易に液位センサを形成することができるという作用効果を有するものである。 According to the second aspect of the present invention, the first detection electrode and the second detection electrode are constituted by a planar capacitor patterned on a plane, and according to this configuration, Since the planar capacitors constituting the detection electrode and the second detection electrode can be formed simply by printing a thick film on the detection element, the liquid level sensor can be easily formed.

本発明の請求項３に記載の発明は、一端が第１の電位と接続されるとともに他端が第１の固定抵抗を介して第２の電位と電気的に接続された検出電極と、一端が第１の電位と接続されるとともに他端が第２の固定抵抗を介して第２の電位と電気的に接続されたチップコンデンサと、前記第１の固定抵抗と検出電極との中点電位が入力されるとともにその中点電位を閾値と比較する第１の比較手段と、前記第２の固定抵抗とチップコンデンサとの中点電位が入力されるとともにその中点電位を閾値と比較する第２の比較手段と、前記第１の比較手段と第２の比較手段の出力信号を入力するＲＳフリップフロップとを備え、前記ＲＳフリップフロップの第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子を介して第１の固定抵抗と検出電極との間の中点に接続し、かつこのＲＳフリップフロップの第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子を介して第２の固定抵抗とチップコンデンサとの間の中点に接続したもので、この構成によれば、ＲＳフリップフロップの第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子を介して第１の固定抵抗と第１の検出電極との間の中点に接続するとともに、ＲＳフリップフロップの第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子を介して第２の固定抵抗とチップコンデンサとの間の中点に接続しているため、ＲＳフリップフロップからの第１の出力信号により、第１の検出電極が充電される時間を測定するとともに、ＲＳフリップフロップからの第２の出力信号により、チップコンデンサが充電される時間を測定することになり、これにより、チップコンデンサで被測定液の液質を規定し、かつ第１の検出電極で被測定液の液位を測定することができるため、外部に大がかりな演算装置を設けなくても、容易に液位を検出することができるという作用効果を有するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the first fixed resistor, and one end Is connected to the first potential and the other end of the chip capacitor is electrically connected to the second potential via the second fixed resistor, and the midpoint potential of the first fixed resistor and the detection electrode The first comparison means for comparing the midpoint potential with the threshold value, and the first comparison means for comparing the midpoint potential of the second fixed resistor and the chip capacitor with the threshold value. Second comparison means, and an RS flip-flop for inputting the output signals of the first comparison means and the second comparison means, and the output of the first output signal of the RS flip-flop has an open collector configuration. And the first fixed resistor through the first element. The second output signal of the RS flip-flop is connected to the middle point between the electrodes and the output between the second fixed resistor and the chip capacitor via the second element having an open collector configuration. According to this configuration, the first output signal of the RS flip-flop is connected to the first fixed resistor and the first detection electrode via the first element whose output is an open collector configuration. And the second output signal of the RS flip-flop is connected to the midpoint between the second fixed resistor and the chip capacitor via the second element whose output is an open collector configuration. Therefore, the time when the first detection electrode is charged is measured by the first output signal from the RS flip-flop, and the chip capacitor is measured by the second output signal from the RS flip-flop. Is measured, so that the liquid quality of the liquid to be measured can be defined by the chip capacitor and the liquid level of the liquid to be measured can be measured by the first detection electrode. Thus, the liquid level can be easily detected without providing a large-scale arithmetic device.

以上のように本発明の液位センサは、一端が第１の電位と接続されるとともに他端が第１の固定抵抗を介して第２の電位と電気的に接続された第１の検出電極と、一端が第１の電位と接続されるとともに他端が第２の固定抵抗を介して第２の電位と電気的に接続された第２の検出電極と、前記第１の固定抵抗と第１の検出電極との中点電位が入力されるとともにその中点電位を閾値と比較する第１の比較手段と、前記第２の固定抵抗と第２の検出電極との中点電位が入力されるとともにその中点電位を閾値と比較する第２の比較手段と、前記第１の比較手段と第２の比較手段の出力信号を入力するＲＳフリップフロップとを備え、前記ＲＳフリップフロップの第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子を介して第１の固定抵抗と第１の検出電極との間の中点に接続し、かつこのＲＳフリップフロップの第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子を介して第２の固定抵抗と第２の検出電極との間の中点に接続しているため、ＲＳフリップフロップからの第１の出力信号により、第１の検出電極が充電される時間を測定するとともに、ＲＳフリップフロップからの第２の出力信号により、第２の検出電極が充電される時間を測定することになり、これにより、第１の検出電極と第２の検出電極のうちのいずれか一方で被測定液の液質を測定し、かつ他方で被測定液の液位を測定することができるため、外部に大がかりな演算装置を設けなくても、容易に液位を検出することができるという優れた効果を奏するものである。 As described above, the liquid level sensor of the present invention has the first detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the first fixed resistor. A second detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the second fixed resistor; the first fixed resistor; A midpoint potential with respect to one detection electrode is input, a first comparison means for comparing the midpoint potential with a threshold value, and a midpoint potential between the second fixed resistor and the second detection electrode is input. And a second comparison means for comparing the midpoint potential with a threshold value, and an RS flip-flop for inputting an output signal of the first comparison means and the second comparison means. The first fixed signal is passed through the first element whose output is an open collector configuration. The second output signal of the RS flip-flop is connected to the midpoint between the resistor and the first detection electrode, and the second fixed resistor and the second output signal are passed through the second element whose output is an open collector configuration. Since the first output signal from the RS flip-flop measures the time during which the first detection electrode is charged, and the second output from the RS flip-flop The time when the second detection electrode is charged is measured by the output signal of 2, and thereby, the liquid quality of the liquid to be measured in one of the first detection electrode and the second detection electrode. The liquid level of the liquid to be measured can be measured on the other hand, and the liquid level can be easily detected without providing a large arithmetic device outside. It is.

以下、本発明の一実施の形態における液位センサについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a liquid level sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施の形態における液位センサの斜視図、図２は同液位センサの側断面図、図３は同液位センサにおける検出素子の上面図、図４は同液位センサにおける検出素子と回路基板とを接続する状態を示す側断面図、図５は同液位センサの回路図である。 1 is a perspective view of a liquid level sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of the liquid level sensor, FIG. 3 is a top view of a detection element in the liquid level sensor, and FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of the liquid level sensor, and FIG. 5 is a side sectional view showing a state in which the detection element in the sensor is connected to the circuit board.

図１〜図５において、２１はポリイミドフィルムからなる検出素子で、この検出素子２１には、図３に示すように、互いに０．５ｍｍの間隔を設けるように配置された櫛歯形状のカーボンからなる一対の液位を検出する第１の検出電極２２を上方から下方にわたって設けている。また、前記第１の検出電極２２の両端には、延出部２３を介して第１の接続部２４を設けている。そしてまた、前記検出素子２１には、前記第１の検出電極２２のさらに下方に位置して、互いに０．５ｍｍの間隔を設けるように配置された櫛歯形状のカーボンからなる一対の液質を検出する第２の検出電極２５を設けている。また、前記第２の検出電極２５の両端には、延出部２６を介して第２の接続部２７を設けている。 1 to 5, reference numeral 21 denotes a detection element made of a polyimide film, and the detection element 21 is made of comb-shaped carbon disposed so as to have a distance of 0.5 mm from each other as shown in FIG. 3. A first detection electrode 22 for detecting a pair of liquid levels is provided from above to below. Further, first connection portions 24 are provided at both ends of the first detection electrode 22 via extension portions 23. In addition, the detection element 21 is provided with a pair of liquid qualities made of comb-shaped carbon, which is located further below the first detection electrode 22 and arranged at a distance of 0.5 mm from each other. A second detection electrode 25 for detection is provided. In addition, second connection portions 27 are provided at both ends of the second detection electrode 25 via extension portions 26.

２８は回路基板で、この回路基板２８には、図４に示すように、下端に位置して接続電極２９を設けており、そしてこの接続電極２９をはんだにより前記検出素子２１における第１の接続部２４および第２の接続部２７と電気的に接続している。また、前記回路基板２８にはＩＣ３０、第１の固定抵抗３１ａ、第２の固定抵抗３１ｂおよび閾値発生手段３２を設けており、そしてこの閾値発生手段３２は第３の固定抵抗３３および第４の固定抵抗３４で構成されている。そしてまた、前記第１の固定抵抗３１ａ、第２の固定抵抗３１ｂおよび第３の固定抵抗３３の一端側を５Ｖの電源電極からなる第２の電位３５に接続するとともに、第１の検出電極２２、第２の検出電極２５および第４の固定抵抗３４の他端側をＧＮＤ電極からなる第１の電位３６と電気的に接続している。また、前記ＩＣ３０は、コンパレータからなる第１の比較手段３７、第２の比較手段３８、ＲＳフリップフロップ３９、第１の素子４８および第２の素子４９とにより構成されている。そしてまた、前記ＩＣ３０における第１の比較手段３７は、前記第１の固定抵抗３１ａと第１の検出電極２２との間の中点電位と、閾値発生手段３２における第３の固定抵抗３３および第４の固定抵抗３４の中点電位とを比較しているものである。また、前記ＩＣ３０における第２の比較手段３８は、前記第２の固定抵抗３１ｂと第２の検出電極２５との間の中点電位と、閾値発生手段３２における第３の固定抵抗３３および第４の固定抵抗３４の中点電位とを比較しているものである。そしてまた、前記ＩＣ３０におけるＲＳフリップフロップ３９は、第１の入力部４０、第１の内部入力部４１および第１の出力部４２を設けた第１のＮＯＲ４３と、第２の入力部４４、第２の内部入力部４５および第２の出力部４６を設けた第２のＮＯＲ４７とで構成されており、そして前記第１のＮＯＲ４３における第１の入力部４０に第１の比較手段３７における出力信号を入力するとともに、第２のＮＯＲ４７における第２の入力部４４に第２の比較手段３８における出力信号を入力しているものである。さらに、前記ＲＳフリップフロップ３９の第１のＮＯＲ４３における第１の出力信号は、オープンコレクタ構成である第１の素子４８を介して第１の固定抵抗３１ａと第１の検出電極２２との間の中点電位に入力されるとともに外部に出力されるものである。 Reference numeral 28 denotes a circuit board. As shown in FIG. 4, the circuit board 28 is provided with a connection electrode 29 located at the lower end, and the connection electrode 29 is soldered to the first connection in the detection element 21. The part 24 and the second connection part 27 are electrically connected. The circuit board 28 is provided with an IC 30, a first fixed resistor 31 a, a second fixed resistor 31 b, and threshold value generating means 32, and the threshold value generating means 32 includes a third fixed resistor 33 and a fourth fixed resistor 33. The fixed resistor 34 is used. In addition, one end side of the first fixed resistor 31a, the second fixed resistor 31b, and the third fixed resistor 33 is connected to a second potential 35 including a 5V power supply electrode, and the first detection electrode 22 is connected. The other ends of the second detection electrode 25 and the fourth fixed resistor 34 are electrically connected to a first potential 36 composed of a GND electrode. The IC 30 includes a first comparison unit 37, a second comparison unit 38, an RS flip-flop 39, a first element 48, and a second element 49, which are comparators. The first comparison means 37 in the IC 30 includes a midpoint potential between the first fixed resistance 31a and the first detection electrode 22, the third fixed resistance 33 in the threshold value generation means 32, and the first 4 is compared with the midpoint potential of the four fixed resistors 34. Further, the second comparison means 38 in the IC 30 includes a midpoint potential between the second fixed resistance 31b and the second detection electrode 25, and the third fixed resistance 33 and the fourth fourth in the threshold value generation means 32. This is a comparison with the midpoint potential of the fixed resistor 34. In addition, the RS flip-flop 39 in the IC 30 includes a first NOR 43 provided with a first input unit 40, a first internal input unit 41, and a first output unit 42, a second input unit 44, and a second input unit 44. 2 and the second NOR 47 provided with the second output unit 46, and the first input unit 40 in the first NOR 43 has an output signal in the first comparison means 37. , And the output signal from the second comparison means 38 is input to the second input section 44 of the second NOR 47. Further, the first output signal in the first NOR 43 of the RS flip-flop 39 is transmitted between the first fixed resistor 31a and the first detection electrode 22 via the first element 48 having an open collector configuration. It is input to the midpoint potential and output to the outside.

また、前記第１のＮＯＲ４３における第１の出力部４２からの第１の出力信号は、第２のＮＯＲ４７における第２の内部入力部４５に入力されており、かつこれと同様に、第２のＮＯＲ４７における第２の出力部４６からの第２の出力信号は、第１のＮＯＲ４３における第１の内部入力部４１に入力されているものである。また、前記ＲＳフリップフロップ３９の第２のＮＯＲ４７における第２の出力部４６からの出力信号は、オープンコレクタ構成である第２の素子４９を介して第２の固定抵抗３１ｂと第２の検出電極２５との間の中点電位に入力されている。 In addition, the first output signal from the first output unit 42 in the first NOR 43 is input to the second internal input unit 45 in the second NOR 47, and in the same manner, The second output signal from the second output unit 46 in the NOR 47 is input to the first internal input unit 41 in the first NOR 43. Further, the output signal from the second output section 46 in the second NOR 47 of the RS flip-flop 39 receives the second fixed resistor 31b and the second detection electrode via the second element 49 having an open collector configuration. 25 is input to the midpoint potential.

５０は反転回路で、この反転回路５０はＲＳフリップフロップ３９からの出力信号を反転させているものである。５１はケースで、このケース５１は前記検出素子２１および回路基板２８を内側に収納している。５２は押さえバネで、この押さえバネ５２は前記ケース５１の内側に収納されるとともに、図４に示すように、検出素子２１における第１の接続部２４および第２の接続部２７を回路基板２８における接続電極２９に圧接させているものである。 Reference numeral 50 denotes an inverting circuit. The inverting circuit 50 inverts an output signal from the RS flip-flop 39. Reference numeral 51 denotes a case. The case 51 accommodates the detection element 21 and the circuit board 28 inside. A pressing spring 52 is housed inside the case 51, and the first connecting portion 24 and the second connecting portion 27 of the detection element 21 are connected to the circuit board 28 as shown in FIG. The contact electrode 29 is in pressure contact.

以上のように構成された本発明の一実施の形態における液位センサにおいて、次に、その組立方法を説明する。 Next, the assembly method of the liquid level sensor according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

まず、ポリイミド製の検出素子２１に厚膜印刷工法によりＡｇペーストを印刷した後、約２５０℃で約２時間焼成することにより、検出素子２１の上面に第１の検出電極２２、延出部２３、第１の接続部２４、第２の検出電極２５、延出部２６および第２の接続部２７を形成する。この場合、第１の検出電極２２および第２の検出電極２５は平面上にパターン形成された平面コンデンサで構成しているもので、このような構成にすれば、平面コンデンサは検出素子２１に厚膜印刷をするだけで形成できるため、容易に液位センサを形成することができるものである。 First, an Ag paste is printed on the polyimide detection element 21 by a thick film printing method, and then baked at about 250 ° C. for about 2 hours, whereby the first detection electrode 22 and the extension part 23 are formed on the upper surface of the detection element 21. The first connection part 24, the second detection electrode 25, the extension part 26, and the second connection part 27 are formed. In this case, the first detection electrode 22 and the second detection electrode 25 are configured by a planar capacitor patterned on a plane. With such a configuration, the planar capacitor has a thickness on the detection element 21. Since it can be formed only by film printing, a liquid level sensor can be easily formed.

次に、予め、ＩＣ３０、第１の固定抵抗３１ａ、第２の固定抵抗３１ｂおよび閾値発生手段３２を実装した回路基板２８における接続電極２９を検出素子２１における第１の接続部２４および第２の接続部２７にはんだ付けする。 Next, the connection electrode 29 on the circuit board 28 on which the IC 30, the first fixed resistor 31 a, the second fixed resistor 31 b, and the threshold generation means 32 are mounted in advance is used as the first connection portion 24 and the second connection in the detection element 21. Solder to the connecting portion 27.

最後に、前記回路基板２８および検出素子２１をケース５１に収納した後、回路基板２８と検出素子２１とのはんだ付け部の機械的な接続を補強するように、押さえバネ５２をケース５１の内側に装着する。 Finally, after the circuit board 28 and the detection element 21 are accommodated in the case 51, the presser spring 52 is placed inside the case 51 so as to reinforce the mechanical connection of the soldered portion between the circuit board 28 and the detection element 21. Attach to.

以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態における液位センサについて、次に、その動作を説明する。 Next, the operation of the liquid level sensor according to the embodiment of the present invention assembled as described above will be described.

図６に示すように、液位センサをオイルパン４４に設置した後、オイルパン４４にエンジンオイル５３を充填する。この液位センサにおける一対の第１の検出電極２２間は、簡易コンデンサを構成しているため、第１の検出電極２２間は、（数１）に示す式で表される。 As shown in FIG. 6, after the liquid level sensor is installed in the oil pan 44, the engine oil 53 is filled in the oil pan 44. Since a simple capacitor is formed between the pair of first detection electrodes 22 in the liquid level sensor, the distance between the first detection electrodes 22 is expressed by an expression shown in (Expression 1).

上記した本発明の一実施の形態における液位センサにおいて、まず、オイルパンに満たされたエンジンオイル５３の液位を検出する原理を説明する。 In the above-described liquid level sensor according to one embodiment of the present invention, first, the principle of detecting the liquid level of the engine oil 53 filled in the oil pan will be described.

エンジンオイル５３の初期状態における誘電率は２．１５である。一方、ポリイミドからなる検出素子２１の誘電率は３．５であるため、エンジンオイル５３にエンジンオイルが満タンに満たされた状態において、検出素子２１に結合された第１の検出電極２２および第２の検出電極２５間に発生する誘電率は５．６５となる。 The dielectric constant of engine oil 53 in the initial state is 2.15. On the other hand, since the dielectric constant of the detection element 21 made of polyimide is 3.5, when the engine oil 53 is fully filled with the engine oil, the first detection electrode 22 coupled to the detection element 21 and the first detection electrode 22 The dielectric constant generated between the two detection electrodes 25 is 5.65.

そして、本発明の一実施の形態における液位センサは、電源投入直後の初期状態においては、図７（ａ）に示すように、第１のＮＯＲ４３における第１の入力部４０および第１の内部入力部４１はローであるため、第１の出力部４２はハイであり、一方、第２の入力部４４はローであり、かつ第２の内部入力部４５はハイであるため、第２の出力部４６はローとなる。そうすると、第１の素子４８はオープンコレクタを構成しているため、第１の固定抵抗３１ａおよび第１の検出電極２２から構成されるＣＲ回路は図８（ａ）に示すように充電される。そして、この充電により、第１の固定抵抗３１ａと第１の検出電極２２との間の中点電位が閾値発生手段３２における第３の固定抵抗３３と第４の固定抵抗３４との間の中点電位により発生する閾値よりも大きくなると、図７（ｂ）に示すように、第１の比較手段３７の出力信号がハイになり、かつ第１のＮＯＲ４３の第１の出力信号がローとなる。そうすると、第１の検出電極２２の電荷が放電される。また、第１のＮＯＲ４３の第１の出力信号ローが第２のＮＯＲ４７における第２の内部入力部４５に入力されると、第２のＮＯＲ４７の第２の出力信号がハイとなる。そのため、図８（ｂ）に示すように、オープンコレクタを構成する第２の素子４９により、第２の固定抵抗３１ｂおよび第２の検出電極２５とによりＣＲ回路を構成する第２の検出電極２５が充電される。そしてこれと同様に、図７（ｃ）に示すように、第２の固定抵抗３１ｂと第２の検出電極２５との間の中点電位が、閾値発生手段３２から発生されている閾値を超えると、第２の比較手段３８からの出力信号がハイとなり、かつ第２のＮＯＲ４７からの出力信号がローとなるため、第２の検出電極２５の電荷が放電される。また、第１のＮＯＲ４３における第１の内部入力部４１がローとなるため、第１の出力部４２がハイとなり、そして第１の素子４８を介して第１の検出電極２２が充電される。以上の動作を繰り返すことにより、ＲＳフリップフロップ３９から出力される信号である第１のＮＯＲ４３における第１の出力部４２から出力される出力信号は、図８（ｃ）のようになる。そして、この第１の出力部４２からの出力信号を反転回路５０によって反転させることにより、図８（ｄ）に示すような矩形波からなる出力信号をエンジンオイル５３の液位として出力するものである。 In the initial state immediately after the power is turned on, the liquid level sensor according to the embodiment of the present invention has the first input unit 40 and the first internal part in the first NOR 43 as shown in FIG. Since the input 41 is low, the first output 42 is high, while the second input 44 is low and the second internal input 45 is high, so the second The output unit 46 goes low. Then, since the first element 48 constitutes an open collector, the CR circuit composed of the first fixed resistor 31a and the first detection electrode 22 is charged as shown in FIG. As a result of this charging, the midpoint potential between the first fixed resistor 31 a and the first detection electrode 22 is intermediate between the third fixed resistor 33 and the fourth fixed resistor 34 in the threshold generating means 32. When it becomes larger than the threshold value generated by the point potential, as shown in FIG. 7B, the output signal of the first comparison means 37 becomes high and the first output signal of the first NOR 43 becomes low. . As a result, the charge of the first detection electrode 22 is discharged. Further, when the first output signal low of the first NOR 43 is input to the second internal input unit 45 in the second NOR 47, the second output signal of the second NOR 47 becomes high. Therefore, as shown in FIG. 8B, the second detection electrode 25 that forms a CR circuit with the second fixed resistor 31b and the second detection electrode 25 by the second element 49 that forms an open collector. Is charged. Similarly to this, as shown in FIG. 7C, the midpoint potential between the second fixed resistor 31b and the second detection electrode 25 exceeds the threshold value generated by the threshold value generating means 32. Then, since the output signal from the second comparison means 38 becomes high and the output signal from the second NOR 47 becomes low, the charge of the second detection electrode 25 is discharged. In addition, since the first internal input unit 41 in the first NOR 43 is low, the first output unit 42 is high, and the first detection electrode 22 is charged via the first element 48. By repeating the above operation, an output signal output from the first output unit 42 in the first NOR 43, which is a signal output from the RS flip-flop 39, is as shown in FIG. Then, the output signal from the first output unit 42 is inverted by the inverting circuit 50 to output an output signal composed of a rectangular wave as shown in FIG. is there.

このとき、オイルパン４４におけるエンジンオイル５３の液位が減少するに従い第１の検出電極２２の空気と接する面積は大きくなる。空気の誘電率は１であるから、第１の検出電極２２は、（数２）に示す式により早期に充電することとなり、出力信号から出力されるローの時間が短くなる。 At this time, as the liquid level of the engine oil 53 in the oil pan 44 decreases, the area of the first detection electrode 22 in contact with air increases. Since the dielectric constant of air is 1, the first detection electrode 22 is charged early according to the equation (Equation 2), and the low time output from the output signal is shortened.

従って、（数３）に示すＤＵＴＹは、エンジンオイル５３の液位が減少するに従い小さくなるため、液位センサから出力される矩形波信号のＤＵＴＹを算出することにより、エンジンオイル５３の液位を検出することができるものである。 Accordingly, the DUTY shown in (Equation 3) becomes smaller as the liquid level of the engine oil 53 decreases. Therefore, the liquid level of the engine oil 53 is calculated by calculating the DUTY of the rectangular wave signal output from the liquid level sensor. It can be detected.

上記した本発明の一実施の形態における液位センサにおいては、ＲＳフリップフロップ３９の第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子４８を介して第１の固定抵抗３１ａと第１の検出電極２２との間の中点に接続し、かつこのＲＳフリップフロップ３９の第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子４９を介して第２の固定抵抗３１ｂと第２の検出電極２５との間の中点に接続しているため、ＲＳフリップフロップ３９からの第１の出力信号により、第１の検出電極２２が充電される時間を測定するとともに、ＲＳフリップフロップ３９からの第２の出力信号により、第２の検出電極２５が充電される時間を測定することになり、これにより、第２の検出電極２５で被測定液の液質を測定し、かつ第１の検出電極で被測定液の液位を測定することができるため、外部に大がかりな演算装置を設けなくても、容易に液位を検出することができるものである。 In the liquid level sensor according to the embodiment of the present invention described above, the first fixed resistor 31a and the first output signal of the first output signal of the RS flip-flop 39 are connected to the first fixed resistor 31a via the first element 48 having an open collector configuration. The second output signal of the RS flip-flop 39 is connected to the midpoint between the first detection electrode 22 and the second fixed resistor 31b via the second element 49 whose output is an open collector configuration. Since it is connected to the midpoint between the second detection electrode 25 and the first output signal from the RS flip-flop 39, the time for charging the first detection electrode 22 is measured, and the RS flip-flop. The time when the second detection electrode 25 is charged is measured by the second output signal from the control 39, thereby measuring the liquid quality of the liquid to be measured at the second detection electrode 25, and It is possible to measure the liquid level of the test liquid in the first detection electrodes, without providing a large-scale arithmetic unit to the outside, it is capable of easily detecting the liquid level.

また、上記本発明の一実施の形態における液位センサにおいて、オイルパン４４を装着した自動車が２万ｋｍ走行し、そしてエンジンオイル５３に不純物が混入し、その誘電率が初期値の２．１５から耐久後の２．５に変化する場合を考えて見ると、第１の検出電極２２および第２の検出電極２５の双方ともが、閾値発生手段３２による閾値に到達するまでの時間が長くなる。すなわち、液位センサから出力される出力信号の一周期の時間は、エンジンオイル５３に不純物が混入されることにより長くなるため、出力信号からエンジンオイルの液質の変化も検出することができるものである。 Further, in the liquid level sensor according to the embodiment of the present invention, an automobile equipped with the oil pan 44 travels 20,000 km, impurities are mixed into the engine oil 53, and the dielectric constant thereof is an initial value of 2.15. Considering the case of changing from 2.5 to 2.5 after endurance, it takes a long time for both the first detection electrode 22 and the second detection electrode 25 to reach the threshold value by the threshold value generating means 32. . That is, since the period of one cycle of the output signal output from the liquid level sensor becomes longer as impurities are mixed into the engine oil 53, it is possible to detect a change in engine oil liquid quality from the output signal. It is.

なお、上記本発明の一実施の形態における液位センサにおいては、第２の検出電極２５で被測定液の液質を検出する構成としていたが、第２の検出電極２５の代わりにチップコンデンサ（図示せず）を設けて、このチップコンデンサ（図示せず）の容量により、被測定液の液質を規定しても、上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。 In the liquid level sensor according to the embodiment of the present invention, the second detection electrode 25 detects the liquid quality of the liquid to be measured. However, instead of the second detection electrode 25, a chip capacitor ( Even if the liquid quality of the liquid to be measured is defined by the capacity of the chip capacitor (not shown) provided, the same effect as that of the embodiment of the present invention can be obtained. .

すなわち、この場合は、ＲＳフリップフロップ３９の第１の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第１の素子４８を介して第１の固定抵抗３１ａと第１の検出電極２２との間の中点に接続し、かつこのＲＳフリップフロップ３９の第２の出力信号を出力がオープンコレクタ構成である第２の素子４９を介して第２の固定抵抗３１ｂとチップコンデンサ（図示せず）との間の中点に接続しているため、ＲＳフリップフロップ３９からの第１の出力信号により、第１の検出電極２２が充電される時間を測定するとともに、ＲＳフリップフロップ３９からの第２の出力信号により、チップコンデンサ（図示せず）が充電される時間を測定することになり、これにより、チップコンデンサ（図示せず）で被測定液の液質を規定し、かつ第１の検出電極２２で被測定液の液位を測定することができるため、外部に大がかりな演算装置を設けなくても、容易に液位を検出することができるものである。 In other words, in this case, the first output signal of the RS flip-flop 39 is output between the first fixed resistor 31a and the first detection electrode 22 via the first element 48 having an open collector configuration. The second output signal of the RS flip-flop 39 is connected between the second fixed resistor 31b and a chip capacitor (not shown) via a second element 49 whose output is an open collector configuration. Therefore, the first output signal from the RS flip-flop 39 is used to measure the time during which the first detection electrode 22 is charged, and the second output signal from the RS flip-flop 39 is measured. Thus, the time during which the chip capacitor (not shown) is charged is measured, whereby the quality of the liquid to be measured is defined by the chip capacitor (not shown), and the first It is possible to measure the liquid level of the test liquid in output electrode 22, without providing a large-scale arithmetic unit to the outside, it is capable of detecting easily liquid level.

本発明に係る液位センサは、液位を検出するために外部に大がかりな演算装置を設けることなく、容易に液位を検出することができるという効果を有するものであり、特に自動車、建築機械、航空機等のエンジンオイル、ギアオイル、トルコンオイル、ＣＶＴオイル、ブレーキオイル等、種々のオイルの液位を検出する液位センサとして有用となるものである。 The liquid level sensor according to the present invention has an effect that the liquid level can be easily detected without providing a large-scale arithmetic unit outside to detect the liquid level, and particularly, automobiles and construction machinery. It is useful as a liquid level sensor for detecting the liquid level of various oils such as engine oil, aircraft oil, torque converter oil, CVT oil, brake oil, etc.

本発明の一実施の形態における液位センサの斜視図The perspective view of the liquid level sensor in one embodiment of this invention 同液位センサの側断面図Side sectional view of the same level sensor 同液位センサにおける検出素子の上面図Top view of detection element in the same level sensor 同液位センサにおける検出素子と回路基板とを接続する状態を示す側断面図Side sectional view showing a state in which the detection element and the circuit board in the liquid level sensor are connected to each other 同液位センサの回路図Circuit diagram of the same level sensor 同液位センサをオイルパンに浸漬した状態を示す側断面図Side sectional view showing the same level sensor immersed in an oil pan 同液位センサにおけるＲＳフリップフロップが動作する状態を示す図The figure which shows the state which RS flip-flop operates in the same level sensor 同液位センサが動作する状態を示す図The figure which shows the state which the same level sensor operates 従来の液位センサにおける検出素子の上面図Top view of detection element in conventional liquid level sensor

Explanation of symbols

２２第１の検出電極
２５第２の検出電極
３１ａ第１の固定抵抗
３１ｂ第２の固定抵抗
３５第２の電位
３６第１の電位
３７第１の比較手段
３８第２の比較手段
３９ＲＳフリップフロップ
４８第１の素子
４９第２の素子 22 1st detection electrode 25 2nd detection electrode 31a 1st fixed resistance 31b 2nd fixed resistance 35 2nd electric potential 36 1st electric potential 37 1st comparison means 38 2nd comparison means 39 RS flip-flop 48 1st element 49 2nd element

Claims

A first detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the first fixed resistor, and one end connected to the first potential In addition, a second detection electrode whose other end is electrically connected to a second potential via a second fixed resistor, and a midpoint potential of the first fixed resistor and the first detection electrode are input. And a first comparison means for comparing the midpoint potential with a threshold value, and a first comparison means for inputting the midpoint potential of the second fixed resistor and the second detection electrode and comparing the midpoint potential with the threshold value. And a first flip-flop for inputting the output signals of the first comparator and the second comparator, and the first output signal of the RS flip-flop has an open collector configuration. The midpoint between the first fixed resistor and the first detection electrode via one element And a second output signal of the RS flip-flop connected to a midpoint between the second fixed resistor and the second detection electrode via a second element whose output is an open collector configuration. Position sensor.

2. The liquid level sensor according to claim 1, wherein the first detection electrode and the second detection electrode are constituted by planar capacitors patterned on a plane.

A detection electrode having one end connected to the first potential and the other end electrically connected to the second potential via the first fixed resistor, and one end connected to the first potential and the other end Is inputted with the midpoint potential of the chip capacitor electrically connected to the second potential through the second fixed resistor, and the first fixed resistor and the detection electrode, and the midpoint potential is set as the threshold value. First comparison means for comparing, second comparison means for inputting a midpoint potential of the second fixed resistor and the chip capacitor and comparing the midpoint potential with a threshold value, and the first comparison means And an RS flip-flop that inputs an output signal of the second comparison means, and the first output signal of the RS flip-flop is output through a first element having an open collector configuration and a first fixed resistor. Connected to the midpoint between the sensing electrodes and Liquid level sensor connected to the midpoint between the RS flip-second second fixed resistor and the chip capacitor and outputs an output signal through the second element is an open collector configuration of flops.