JP2014139515A - Liquid detection device - Google Patents

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正史 田端
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid detection device capable of simplifying a detection structure while maintaining the detecting accuracy of the existence of liquid in accordance with the change of capacitance to a certain extent.SOLUTION: The liquid detection device includes: a first sensor part 10 for measuring capacitance between a first electrode 11 and a second electrode 12; a second sensor part 20 for measuring capacitance between a third electrode 21 and a fourth electrode 22; and a control part 30 for applying a drive signal to the first sensor part 10 and a second sensor part 20, and for processing output signals from the first sensor part 10 and the second sensor part 20. The first sensor part 10 is arranged in a first sensing region R1 for measuring the first sensing region R1, and the second sensor 20 is arranged in a second sensing region R2 for measuring the second sensing region R2. In this case, the control part 30 uses the output signal from the first sensor part 10 as a first reference signal, and processes the output signal from the second sensor part 20 on the basis of the first reference signal.

Description

本発明は、静電容量の変化によって液体の存在を検出する液体検出装置に関する。   The present invention relates to a liquid detection device that detects the presence of a liquid by changing a capacitance.

従来から、槽内の水位を検出する水位センサが使用されている。水位センサに適用される測定方式には、機械式のフロートを用いたタイプや圧力センサによって水圧を測定するタイプ等が知られているが、浮遊物によって測定が阻害されやすい等、信頼性や構造の複雑さに問題があった。これらの方式に比較して、一対の測定用電極の間の静電容量を測定する水位センサは、簡単な構造で信頼性に優れた方式である。   Conventionally, a water level sensor for detecting the water level in the tank has been used. The measurement method applied to the water level sensor includes a type using a mechanical float and a type that measures the water pressure using a pressure sensor. There was a problem with the complexity. Compared with these methods, the water level sensor that measures the capacitance between the pair of measuring electrodes is a simple structure and excellent in reliability.

例えば、特許文献1には、大気の誘電率と、測定対象物である液体の誘電率と、を参照用電極によって取得して、これらの情報と測定用電極間の静電容量とに基づいて測定を行う水位センサが開示されている。   For example, in Patent Document 1, the dielectric constant of the atmosphere and the dielectric constant of the liquid that is the measurement object are acquired by the reference electrode, and based on these information and the capacitance between the measurement electrodes. A water level sensor for measuring is disclosed.

図13は、特許文献1の水位センサ100を用いて水位測定を行っている状態を示す説明図である。特許文献1の水位センサ100は、図13に示すように、例えば水槽に、一対の測定用電極111、112が水位を測定するために配置され、θ0を基準にした水位hを測定する。水位センサ100は、図13に示すように、一対の測定用電極111、112に対して、一対の上部参照用電極121、122及び一対の下部参照用電極131、132が設置されているので、十分な精度をもった水位測定を行うことができる。   FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a state in which water level measurement is performed using the water level sensor 100 of Patent Document 1. As shown in FIG. 13, the water level sensor 100 of Patent Document 1 includes a pair of measurement electrodes 111 and 112 arranged in a water tank, for example, to measure the water level, and measures the water level h with reference to θ0. As shown in FIG. 13, the water level sensor 100 is provided with a pair of upper reference electrodes 121 and 122 and a pair of lower reference electrodes 131 and 132 with respect to the pair of measurement electrodes 111 and 112. The water level can be measured with sufficient accuracy.

静電容量を測定するセンサは、静電容量の変化によって液体の存在を検出できるので、水槽に接続された排水管に設置することによって、水槽内の水が排水されている状態を検知することもできる。例えば、乾燥機能付きの洗濯機では、洗濯槽内の水位を検出する水位センサと、乾燥状態を検出する水滴検出センサと、が別々に配置されている。このような乾燥状態を検出する水滴検出センサとして、水流が途絶えて排水管の内面が乾燥したことを静電容量の変化によって検出する液体検出装置が提案された。   The sensor that measures the capacitance can detect the presence of liquid by changing the capacitance, so it can detect the state in which the water in the aquarium is drained by installing it in the drain pipe connected to the aquarium. You can also. For example, in a washing machine with a drying function, a water level sensor that detects a water level in a washing tub and a water droplet detection sensor that detects a dry state are separately provided. As a water droplet detection sensor for detecting such a dry state, a liquid detection device that detects that the water flow has stopped and the inner surface of the drain pipe has been dried has been proposed.

水滴検出センサとして乾燥状態を検出する液体検出装置は、一対の測定用電極の間に水滴が存在しない状態と、一対の測定用電極の間に水滴が存在する状態との静電容量の変化を検出するため、この状態間での僅かな容量変化を検出できる測定精度が必要である。このため、測定用電極の他に参照用電極を用いて、測定精度を向上させる必要があった。   A liquid detection device that detects a dry state as a water drop detection sensor detects changes in capacitance between a state in which no water drop exists between a pair of measurement electrodes and a state in which a water drop exists between a pair of measurement electrodes. In order to detect, the measurement precision which can detect the slight capacity | capacitance change between this state is required. For this reason, it was necessary to improve the measurement accuracy by using a reference electrode in addition to the measurement electrode.

特開平11−311561号公報JP-A-11-311561

しかしながら、水位センサと水滴検出センサとは、別々の目的で装置内の異なる位置に測定用電極が配置され、それぞれに測定用電極の他に参照用電極を用意する必要があった。このため、水位センサ及び水滴検出センサの2つの機能を実現する液体検出装置は、複雑な検出構造になってしまうという問題があった。   However, the water level sensor and the water drop detection sensor have measurement electrodes arranged at different positions in the apparatus for different purposes, and it is necessary to prepare a reference electrode in addition to the measurement electrode. For this reason, the liquid detection apparatus which implement | achieves two functions of a water level sensor and a water droplet detection sensor had the problem that it will become a complicated detection structure.

本発明は、上述した課題を解決して、第1センシング領域と第2センシング領域とを測定対象エリアとして、それぞれに測定用電極を有する液体検出装置であって、静電容量の変化によって液体の存在を検出する精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる液体検出装置を提供するものである。   The present invention solves the above-described problem, and is a liquid detection device having a first sensing region and a second sensing region as measurement target areas, each having a measurement electrode, and the liquid is detected by a change in capacitance. It is an object of the present invention to provide a liquid detection device capable of simplifying the detection structure while maintaining the accuracy of detecting the presence to some extent.

本発明は、第1電極と第2電極との間の静電容量を測定するための第1センサ部と、第3電極と第4電極との間の静電容量を測定するための第2センサ部と、前記第1センサ部と前記第2センサ部とに接続され、前記第1センサ部及び前記第2センサ部に駆動信号を印加するとともに前記第1センサ部及び前記第2センサ部からの出力信号を処理する制御部と、を備えた液体検出装置であって、前記第1センサ部が第1センシング領域に配置され、前記第1センシング領域の測定を行い、前記第1センシング領域とは異なる測定対象エリアである第2センシング領域に前記第2センサ部が配置され、前記第2センシング領域の測定を行うときには、前記制御部は、第1基準信号として前記第1センサ部からの出力信号を用い、前記第1基準信号に基づき前記第2センサ部からの出力信号を処理することを特徴とする。   The present invention provides a first sensor unit for measuring the capacitance between the first electrode and the second electrode, and a second for measuring the capacitance between the third electrode and the fourth electrode. A sensor unit, connected to the first sensor unit and the second sensor unit, applies a drive signal to the first sensor unit and the second sensor unit, and from the first sensor unit and the second sensor unit A control unit for processing the output signal of the first sensing unit, wherein the first sensor unit is disposed in a first sensing region, measures the first sensing region, and When the second sensor unit is arranged in a second sensing region that is a different measurement target area, and the measurement of the second sensing region is performed, the control unit outputs an output from the first sensor unit as a first reference signal. Signal and using the first reference signal Characterized by processing the output signal from the second sensor unit based on.

この構成によれば、第2センシング領域の測定を行うときには、第1センサ部からの出力信号を第1基準信号として用い、第1基準信号に基づき、第2センシング領域に配置された第2センサ部からの出力信号を処理する。こうすれば、第1センシング領域を測定する第1センサ部が第2センサ部の参照用電極を兼用できるので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。   According to this configuration, when measuring the second sensing region, the output signal from the first sensor unit is used as the first reference signal, and the second sensor arranged in the second sensing region based on the first reference signal. The output signal from the unit is processed. By so doing, the first sensor unit that measures the first sensing region can also serve as the reference electrode of the second sensor unit, so there is no need to provide a separate reference electrode. Therefore, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

また、本発明の液体検出装置において、前記第1センシング領域の測定を行うときには、前記制御部は、第2基準信号として前記第2センサ部からの出力信号を用い、前記第2基準信号に基づき前記第1センサ部からの出力信号を処理することを特徴とする。   In the liquid detection device of the present invention, when the measurement of the first sensing region is performed, the control unit uses an output signal from the second sensor unit as a second reference signal, based on the second reference signal. An output signal from the first sensor unit is processed.

この構成によれば、第1センシング領域の測定を行うときには、第2センサ部からの出力信号を第2基準信号として用い、第2基準信号に基づき、第1センサ部からの出力信号を処理する。こうすれば、第2センシング領域を測定する第2センサ部が第1センサ部の参照用電極を兼用できるので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。   According to this configuration, when measuring the first sensing region, the output signal from the second sensor unit is used as the second reference signal, and the output signal from the first sensor unit is processed based on the second reference signal. . In this case, the second sensor unit that measures the second sensing region can also be used as the reference electrode of the first sensor unit, so there is no need to provide a reference electrode separately. Therefore, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

本発明の液体検出装置において、前記制御部は、出力信号を処理する出力信号処理手段を有し、前記出力信号処理手段はオフセット信号を付加可能であり、前記出力信号処理手段は、前記第2センシング領域の測定を行うときには、前記第2センサ部からの出力信号と前記第1基準信号との差分信号、又は前記第2センサ部からの出力信号と前記第1基準信号との差分に前記オフセット信号が付加された差分信号を処理することを特徴とする。   In the liquid detection apparatus of the present invention, the control unit includes an output signal processing unit that processes an output signal, the output signal processing unit can add an offset signal, and the output signal processing unit includes the second signal processing unit. When measuring the sensing area, the offset is added to the difference signal between the output signal from the second sensor unit and the first reference signal, or the difference between the output signal from the second sensor unit and the first reference signal. The differential signal to which the signal is added is processed.

制御部で処理する第1センサ部からの出力信号は、第1センサ部の静電容量に対応する信号であり、この静電容量を第1静電容量とする。制御部で処理する第2センサ部からの出力信号は、第2センサ部の静電容量に対応する信号であり、この静電容量を第2静電容量とする。第1静電容量は第1センサ部までの配線による静電容量を含み、第2静電容量は第2センサ部までの配線による静電容量も含んでいる。しかし、制御部において差分信号を処理することにより、配線による静電容量増加分を無視することができる。よって、検出のダイナミックレンジを広げられるか、又は分解能を上げることができ、高精度な検出を行なうことができる。   The output signal from the first sensor unit processed by the control unit is a signal corresponding to the capacitance of the first sensor unit, and this capacitance is defined as the first capacitance. The output signal from the second sensor unit processed by the control unit is a signal corresponding to the capacitance of the second sensor unit, and this capacitance is defined as the second capacitance. The first capacitance includes capacitance due to wiring to the first sensor unit, and the second capacitance includes capacitance due to wiring to the second sensor unit. However, by processing the difference signal in the control unit, the increase in capacitance due to wiring can be ignored. Therefore, the dynamic range of detection can be expanded or the resolution can be increased, and highly accurate detection can be performed.

本発明の液体検出装置において、前記出力信号処理手段は、前記第1センシング領域の測定を行うときには、前記第1センサ部からの出力信号と前記第2基準信号との差分信号、又は前記第1センサ部からの出力信号と前記第2基準信号との差分に前記オフセット信号が付加された差分信号を処理することを特徴とする。   In the liquid detection apparatus according to the aspect of the invention, the output signal processing unit may perform a measurement of the first sensing region, and a difference signal between the output signal from the first sensor unit and the second reference signal, or the first The differential signal obtained by adding the offset signal to the difference between the output signal from the sensor unit and the second reference signal is processed.

制御部で処理する第1センサ部からの出力信号は、第1センサ部の静電容量に対応する信号であり、この静電容量を第1静電容量とする。制御部で処理する第2センサ部からの出力信号は、第2センサ部の静電容量に対応する信号であり、この静電容量を第2静電容量とする。第1静電容量は第1センサ部までの配線による静電容量を含み、第2静電容量は第2センサ部までの配線による静電容量も含んでいる。しかし、制御部において差分信号を処理することにより、配線による静電容量増加分を無視することができる。よって、検出のダイナミックレンジを広げられるか、又は分解能を上げることができ、高精度な検出を行なうことができる。   The output signal from the first sensor unit processed by the control unit is a signal corresponding to the capacitance of the first sensor unit, and this capacitance is defined as the first capacitance. The output signal from the second sensor unit processed by the control unit is a signal corresponding to the capacitance of the second sensor unit, and this capacitance is defined as the second capacitance. The first capacitance includes capacitance due to wiring to the first sensor unit, and the second capacitance includes capacitance due to wiring to the second sensor unit. However, by processing the difference signal in the control unit, the increase in capacitance due to wiring can be ignored. Therefore, the dynamic range of detection can be expanded or the resolution can be increased, and highly accurate detection can be performed.

本発明の液体検出装置において、前記制御部は、前記第1センサ部に正位相の駆動信号を印加するとともに前記第2センサ部に逆位相の駆動信号を印加して、前記第1センサ部及び前記第2センサ部からの出力信号を加算する差分信号処理を行うことを特徴とする。   In the liquid detection device of the present invention, the control unit applies a drive signal having a positive phase to the first sensor unit and applies a drive signal having a reverse phase to the second sensor unit, and the first sensor unit and Differential signal processing for adding output signals from the second sensor unit is performed.

この構成によれば、差分信号を検出するようにしているので、第1静電容量の変化分が小さい場合であっても、第1静電容量の小さな変化分だけを検出できる。すなわち、第1センサ部の参照用電極を別に設けなくても、第1静電容量の変化分だけを検出することができるので、液体の検出精度を、参照用電極が別に設けられた場合と同程度にできる。同様に、第2センサ部の参照用電極を別に設けなくても、第2静電容量の変化分だけを検出することができるので、液体の検出精度を、参照用電極が別に設けられた場合と同程度にできる。   According to this configuration, since the difference signal is detected, only a small change in the first capacitance can be detected even when the change in the first capacitance is small. That is, since only the change in the first capacitance can be detected without providing a separate reference electrode for the first sensor unit, the liquid detection accuracy can be improved when the reference electrode is provided separately. Same level. Similarly, since only the change in the second capacitance can be detected without providing a separate reference electrode for the second sensor unit, the liquid detection accuracy can be improved when the separate reference electrode is provided. To the same extent.

本発明の液体検出装置において、前記第1センシング領域が水槽であって、前記前記第1センシング領域の測定は前記水槽の水位を検出する測定であり、前記第2センシング領域が前記水槽に接続された排水管であって、前記第2センシング領域の測定は前記排水管の乾燥状態を検出する測定であることを特徴とする。   In the liquid detection device of the present invention, the first sensing area is a water tank, the measurement of the first sensing area is a measurement for detecting the water level of the water tank, and the second sensing area is connected to the water tank. The drainage pipe is characterized in that the measurement in the second sensing region is a measurement for detecting a dry state of the drainage pipe.

この構成によれば、水位を検出する測定と排水管の乾燥状態を検出する測定とを行う静電容量検出装置において、精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。   According to this configuration, in the capacitance detection device that performs the measurement for detecting the water level and the measurement for detecting the dry state of the drain pipe, the detection structure can be simplified while maintaining a certain degree of accuracy.

本発明によれば、第1センサ部が配置された第1センシング領域が非測定期間であるときには、第1センサ部からの出力信号を第1基準信号として用い、第1基準信号に基づき、第2センシング領域に配置された第2センサ部からの出力信号を処理するので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる液体検出装置を提供することができる。   According to the present invention, when the first sensing region in which the first sensor unit is disposed is in the non-measurement period, the output signal from the first sensor unit is used as the first reference signal, and the first reference signal is used based on the first reference signal. Since the output signal from the 2nd sensor part arrange | positioned in 2 sensing area | regions is processed, it is not necessary to provide a reference electrode separately. Therefore, it is possible to provide a liquid detection device capable of simplifying the detection structure while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

第1実施形態の液体検出装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the liquid detection apparatus of 1st Embodiment. 静電容量センサの原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of an electrostatic capacitance sensor. 第1実施形態の液体検出装置を水槽と排水管に配置した説明図である。It is explanatory drawing which has arrange | positioned the liquid detection apparatus of 1st Embodiment to the water tank and the drain pipe. 駆動信号と、出力信号の波形と、差分信号と、を表わした模式図である。It is a schematic diagram showing a drive signal, a waveform of an output signal, and a differential signal. 駆動信号と、出力信号の波形と、差分信号と、を表わした模式図である。It is a schematic diagram showing a drive signal, a waveform of an output signal, and a differential signal. 駆動信号と、出力信号の波形と、差分信号と、を表わした模式図である。It is a schematic diagram showing a drive signal, a waveform of an output signal, and a differential signal. 第2実施形態の液体検出装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the liquid detection apparatus of 2nd Embodiment. 駆動信号と、出力信号の波形と、差分信号と、を表わした模式図である。It is a schematic diagram showing a drive signal, a waveform of an output signal, and a differential signal. 駆動信号と、出力信号の波形と、差分信号と、を表わした模式図である。It is a schematic diagram showing a drive signal, a waveform of an output signal, and a differential signal. 駆動信号と、出力信号の波形と、差分信号と、を表わした模式図である。It is a schematic diagram showing a drive signal, a waveform of an output signal, and a differential signal. 出力値を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an output value. 液体検出装置を配置した変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification which has arrange | positioned the liquid detection apparatus. 従来の水位センサを用いて水位測定を行っている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which is measuring the water level using the conventional water level sensor.

[第1実施形態]
以下に第1実施形態における液体検出装置1について説明する。
[First Embodiment]
The liquid detection apparatus 1 in the first embodiment will be described below.

図1は、第1実施形態の液体検出装置1を示すブロック図である。図2は、静電容量センサの原理を示す説明図である。図3は、第1実施形態の液体検出装置1を水槽51と排水管52に配置した説明図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a liquid detection apparatus 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of the capacitance sensor. FIG. 3 is an explanatory diagram in which the liquid detection device 1 according to the first embodiment is disposed in the water tank 51 and the drain pipe 52.

図1に示すように、液体検出装置1は、第1センシング領域R1の液体を検出するための第1センサ部10と、第2センシング領域R2の液体を検出するための第2センサ部20と、制御部30と、を備えている。制御部30は、第1センサ部10と第2センサ部20とに接続され、第1センサ部10及び第2センサ部20に駆動信号DSを印加するとともに第1センサ部10からの出力信号S及び第2センサ部20からの出力信号Sを処理する。制御部30で処理する第1センサ部10からの出力信号Sは、第1センサ部10の静電容量に対応する信号であり、この静電容量を第1静電容量Cとする。制御部30で処理する第2センサ部20からの出力信号Sは、第2センサ部20の静電容量に対応する信号であり、この静電容量を第2静電容量Cとする。 As shown in FIG. 1, the liquid detection apparatus 1 includes a first sensor unit 10 for detecting the liquid in the first sensing region R1, and a second sensor unit 20 for detecting the liquid in the second sensing region R2. And a control unit 30. The control unit 30 is connected to the first sensor unit 10 and the second sensor unit 20, applies a drive signal DS to the first sensor unit 10 and the second sensor unit 20, and outputs an output signal S from the first sensor unit 10. processing the output signal S 2 from the first and second sensor unit 20. Output signals S 1 from the first sensor unit 10 to be processed by the control unit 30 is a signal corresponding to the capacitance of the first sensor unit 10 and the electrostatic capacitance between the first capacitance C 1. The output signal S 2 from the second sensor unit 20 to be processed by the control unit 30 is a signal corresponding to the capacitance of the second sensor unit 20, and the electrostatic capacitance and the second capacitance C 2.

第1センサ部10は、第1電極11と第2電極12とが電気的に絶縁された状態で配置されており、第1電極11と第2電極12との間に所定の第1静電容量Cが生じている。第1センシング領域R1に液体が存在すると、液体の誘電率が、液体が存在していないときの空間の誘電率とは異なる。このため、第1センシング領域R1に存在する液体によって、第1電極11と第2電極12との間に形成されている第1静電容量Cが変化する。原理上は、図2に示すように、2つの電極(E1、E2)間の静電容量Cを測定する容量測定回路CCと、測定された容量値を出力の形式(電圧、電流、又は周波数の信号に対するアナログ出力やデジタル出力の形式)に変換する信号変換回路SCと、を介して出力を得ることができる。この原理に基づき、図1に示す制御部30によって、第1静電容量Cが測定され、第1センシング領域R1の液体を検出することが可能である。 The first sensor unit 10 is disposed in a state where the first electrode 11 and the second electrode 12 are electrically insulated, and a predetermined first electrostatic capacitance is provided between the first electrode 11 and the second electrode 12. capacity C 1 is generated. When a liquid is present in the first sensing region R1, the dielectric constant of the liquid is different from the dielectric constant of the space when no liquid is present. Therefore, by the liquid present in the first sensing area R1, are formed first capacitance C 1 is changed is between the first electrode 11 and the second electrode 12. In principle, as shown in FIG. 2, a capacitance measuring circuit CC that measures the capacitance C between the two electrodes (E1, E2), and the measured capacitance value as an output format (voltage, current, or frequency). The output can be obtained via a signal conversion circuit SC that converts the signal into analog output or digital output format). Based on this principle, the control unit 30 shown in FIG. 1, the first capacitance C 1 is measured, it is possible to detect the liquid in the first sensing region R1.

第2センサ部20は、第3電極21と第4電極22とが電気的に絶縁された状態で配置されており、第3電極21と第4電極22との間に所定の第2静電容量Cが生じている。第2センシング領域R2に液体が存在すると、液体の誘電率が、液体が存在していないときの空間の誘電率とは異なる。このため、第2センシング領域R2に存在する液体によって、第3電極21と第4電極22との間に形成されている第2静電容量Cが変化する。図1に示す制御部30によって、第2静電容量Cが測定され、第2センシング領域R2の液体を検出することが可能である。 The second sensor unit 20 is disposed in a state where the third electrode 21 and the fourth electrode 22 are electrically insulated, and a predetermined second electrostatic capacitance is provided between the third electrode 21 and the fourth electrode 22. capacity C 2 is generated. When a liquid is present in the second sensing region R2, the dielectric constant of the liquid is different from the dielectric constant of the space when no liquid is present. Therefore, by the liquid present in the second sensing region R2, is formed a second capacitance C 2 is changed is between the third electrode 21 and fourth electrode 22. The control unit 30 shown in FIG. 1, a second capacitance C 2 is measured, it is possible to detect the liquid in the second sensing region R2.

制御部30は、図2の容量測定回路CCと信号変換回路SCとに相当する機能を有している。制御部30は、駆動信号発生部31と、出力信号処理部35と、を有した集積回路(IC)によって構成されている。集積回路は、メモリに記録されているプログラムに基づくコントロール回路からの指令によって、駆動信号発生部31や出力信号処理部35等を動作させている。図1に示すように、駆動信号発生部31は、第1センサ部10の第1電極11と、第2センサ部20の第3電極21と、に接続されており、駆動信号発生手段32によって駆動信号DSを印加している。出力信号処理部35は、出力信号処理手段36を有し、第1センサ部10の第2電極12と、第2センサ部20の第4電極22と、に接続されている。出力信号処理手段36に、第2電極12から第1センサ部10の出力信号Sが入力され、第4電極22から第2センサ部20の出力信号Sが入力される。出力信号処理手段36は、出力信号S及び出力信号Sを所望の出力形式に変換してから出力する。 The control unit 30 has a function corresponding to the capacitance measurement circuit CC and the signal conversion circuit SC of FIG. The control unit 30 is configured by an integrated circuit (IC) having a drive signal generation unit 31 and an output signal processing unit 35. The integrated circuit operates the drive signal generation unit 31, the output signal processing unit 35, and the like according to a command from a control circuit based on a program recorded in the memory. As shown in FIG. 1, the drive signal generator 31 is connected to the first electrode 11 of the first sensor unit 10 and the third electrode 21 of the second sensor unit 20. A drive signal DS is applied. The output signal processing unit 35 has output signal processing means 36 and is connected to the second electrode 12 of the first sensor unit 10 and the fourth electrode 22 of the second sensor unit 20. An output signal S 1 of the first sensor unit 10 is input from the second electrode 12 to the output signal processing unit 36, and an output signal S 2 of the second sensor unit 20 is input from the fourth electrode 22. The output signal processing means 36 outputs the output signal S 1 and the output signal S 2 after converting them into a desired output format.

液体検出装置1は、第1センシング領域R1と第2センシング領域R2とを有する測定対象エリアに配置される。図3に示すように、第1センシング領域R1が水槽51(例えば、洗濯槽)である場合、水槽51の側面に配置された第1センサ部10によって水槽51内に存在する水の量を水位(水面の高さ)として検出することができる。水槽51がガラスや合成樹脂などの絶縁性材料であれば、第1センサ部10を水槽51の外壁に配置することができる。第2センシング領域R2が排水管52(例えば、乾燥機の排水管)である場合、排水管52に水が存在するか否かを検出することができる。このため、図3に示すように、第2センサ部20が排水管52に配置される。第1センサ部10の第1電極11及び第2電極12は、それぞれ第1配線11a及び第2配線12aによって、制御部30に接続されている。第2センサ部20の第3電極21及び第4電極22は、それぞれ第3配線21a及び第4配線22aによって、制御部30に接続されている。   The liquid detection device 1 is disposed in a measurement target area having a first sensing region R1 and a second sensing region R2. As shown in FIG. 3, when the first sensing region R1 is a water tank 51 (for example, a washing tank), the amount of water present in the water tank 51 is determined by the first sensor unit 10 disposed on the side surface of the water tank 51. It can be detected as (water surface height). If the water tank 51 is an insulating material such as glass or synthetic resin, the first sensor unit 10 can be disposed on the outer wall of the water tank 51. When the second sensing region R2 is a drain pipe 52 (for example, a drain pipe of a dryer), it is possible to detect whether or not water is present in the drain pipe 52. For this reason, the 2nd sensor part 20 is arrange | positioned at the drain pipe 52 as shown in FIG. The first electrode 11 and the second electrode 12 of the first sensor unit 10 are connected to the control unit 30 by a first wiring 11a and a second wiring 12a, respectively. The 3rd electrode 21 and the 4th electrode 22 of the 2nd sensor part 20 are connected to control part 30 by the 3rd wiring 21a and the 4th wiring 22a, respectively.

はじめに、第1センシング領域R1である水槽51に液体が存在しないとする。第2センシング領域R2の上流側から排水管52を通る排水が流れてくるとき、排水管52に水が存在する状態になる。このとき、第2センサ部20は、水の誘電率が空気の誘電率より大きいため、液体が存在しないとき(初期)の第2静電容量C(0)よりも大きな第2静電容量Cである。すなわち、C=ΔC+C(0)である。ここで、ΔCは静電容量の増加分である。 First, it is assumed that no liquid exists in the water tank 51 which is the first sensing region R1. When drainage through the drainage pipe 52 flows from the upstream side of the second sensing region R2, water enters the drainage pipe 52. At this time, since the dielectric constant of water is larger than the dielectric constant of air, the second sensor unit 20 has a second capacitance larger than the second capacitance C 2 (0) in the absence of liquid (initial). it is a C 2. That is, C 2 = ΔC 2 + C 2 (0). Here, ΔC 2 is an increase in capacitance.

第1センシング領域R1である水槽51は、排水完了時に水位をゼロであるとする。また、第1センシング領域R1に液体が存在しないとき(水槽51の水位がゼロ)を、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)とする。 The water tank 51 which is the first sensing region R1 is assumed to have a water level of zero when drainage is completed. In addition, when there is no liquid in the first sensing region R1 (the water level in the water tank 51 is zero), the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 is set.

本実施形態では、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)と、を等しくするように電極形状や電極間隔が設定されている。第1センサ部10からの出力信号Sと、第2センサ部20からの出力信号Sと、が制御部30の出力信号処理部35で信号処理される。このとき、制御部30において、第1センサ部10からの出力信号Sを第1基準信号として用い、第1基準信号に基づき、第2センサ部20からの出力信号Sを処理する。すなわち、出力信号Sから第1基準信号とする出力信号Sを差し引く処理を行い、出力Xを得る。X=S−S=B{C−C)}である。Bは、例えば、容量測定回路における容量と電圧の変換係数(定数)である。 In the present embodiment, the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 are made equal. The electrode shape and electrode interval are set. Output signals S 1 from the first sensor unit 10, an output signal S 2 from the second sensor unit 20, is signal processed by the output signal processing unit 35 of the controller 30. At this time, the control unit 30, using the output signals S 1 from the first sensor unit 10 as a first reference signal, based on the first reference signal, for processing the output signal S 2 from the second sensor unit 20. That is, performs a process of subtracting the output signals S 1 to the output signal S 2 and the first reference signal to obtain an output X 2. X 2 = S 2 -S 1 = B 2 {C 2 -C 1)} is. B 2 is, for example, a capacitance-voltage conversion coefficient (constant) in the capacitance measurement circuit.

水槽51に液体が存在せず、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)であるときには、X=B{C−C(0)}=B{ΔC+C(0)−C(0)}=B×ΔCとなるので、Xが安定してゼロに復帰するまで、排水管52に水が残っていることを検出できる。こうすれば、ΔCに比べてC(0)が大きい場合であっても、大きな値のC(0)をキャンセルして小さなΔCの変化だけを検出できる。すなわち、第2センサ部20の参照用電極を別に設けなくても、C(0)をキャンセルしてΔCの変化だけを検出することができるので、液体の検出精度を、参照用電極が別に設けられた場合と同程度に維持することができる。 When there is no liquid in the water tank 51 and the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10, X 2 = B 2 {C 2 −C 1 (0)} = B 2 { Since ΔC 2 + C 2 (0) −C 1 (0)} = B 2 × ΔC 2 , it is possible to detect that water remains in the drain pipe 52 until X 2 stably returns to zero. In this way, even if C 2 (0) is larger than ΔC 2 , it is possible to cancel a large value of C 2 (0) and detect only a small change in ΔC 2 . That is, even if a reference electrode for the second sensor unit 20 is not provided separately, C 2 (0) can be canceled and only the change in ΔC 2 can be detected. It can be maintained at the same level as when provided separately.

一方、第2センシング領域R2の上流側から排水管52を通る排水が流れていないときには、第2センシング領域R2に水が存在しない状態になる。このため、第2センサ部20は、液体が存在しないときの第2静電容量C(0)である。 On the other hand, when no drainage flows through the drainage pipe 52 from the upstream side of the second sensing region R2, there is no water in the second sensing region R2. For this reason, the second sensor unit 20 has the second capacitance C 2 (0) when no liquid is present.

第1センシング領域R1である水槽51は、貯水前には水位がゼロであり、第1センサ部10の第1静電容量Cは、液体が存在しないときの第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)である。排水弁53を閉じた状態で水槽51の貯水が開始されると、第1センサ部10は、水の誘電率が空気の誘電率より大きいため第1静電容量Cが増加し始める。すなわち、水位をLとすれば、L=A{C−C(0)}で検出できる。Aは比例係数であり、第1センサ部10と水槽51により決まる定数である。 Aquarium 51 is a first sensing region R1 before the water is the water level is zero, the first capacitance C 1 of the first sensor unit 10, the first sensor portion 10 when the liquid is absent early The first capacitance C 1 (0). When water storage in the water tank 51 is started with the drain valve 53 closed, the first sensor unit 10 starts to increase the first capacitance C1 because the dielectric constant of water is larger than the dielectric constant of air. That is, if the water level is L, it can be detected by L = A {C 1 -C 1 (0)}. A is a proportional coefficient, and is a constant determined by the first sensor unit 10 and the water tank 51.

本実施形態では、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)と、を等しくするように電極形状や電極間隔が設定されている。第1センサ部10からの出力信号Sと、第2センサ部からの出力信号Sと、が制御部30の出力信号処理部35で信号処理される。このとき、制御部30において、第2センサ部20からの出力信号Sを第2基準信号として用い、第2基準信号に基づき、第1センサ部10からの出力信号Sを処理する。すなわち、出力信号Sから第2基準信号とする出力信号Sを差し引く処理を行い、出力Xを得る。X=S−S=B{C−C(0)}である。Bは、例えば、容量測定回路における容量と電圧の変換係数(定数)である。 In the present embodiment, the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 are made equal. The electrode shape and electrode interval are set. Output signals S 1 from the first sensor unit 10, an output signal S 2 from the second sensor unit, is the signal processing by the output signal processing unit 35 of the controller 30. At this time, the control unit 30, using the output signal S 2 from the second sensor unit 20 as a second reference signal, based on the second reference signal, processes the output signals S 1 from the first sensor unit 10. That is, performs a process of subtracting the output signal S 2 to the output signals S 1 and the second reference signal to obtain an output X 1. X 1 = S 1 -S 2 = B 1 {C 1 -C 2 (0)} is. B 1 is, for example, a capacitance-voltage conversion coefficient (constant) in the capacitance measurement circuit.

このとき、水位Lは、L=A{C−C(0)}=A{X/B+C(0)−C(0)}=A/B×Xで検出できる。AとBとは定数であり、例えばXが電圧出力であれば、水位を電圧の値で読み取ることができる。こうすれば、C(0)に対してCの変化分が小さい場合であっても、大きな値のC(0)をキャンセルして小さな変化分だけを検出できる。すなわち、第1センサ部10の参照用電極を別に設けなくても、C(0)をキャンセルしてCの変化分だけを検出することができるので、液体の検出精度を、参照用電極が別に設けられた場合と同程度に維持することができる。 At this time, the water level L is detected as L = A {C 1 −C 1 (0)} = A {X 1 / B 1 + C 2 (0) −C 1 (0)} = A / B 1 × X 1 it can. A and B 1 are constants. For example, if X 1 is a voltage output, the water level can be read as a voltage value. In this way, even when C 1 (0) change in C 1 is small relative, it can detect only a small variation to cancel the C 1 of large value (0). That is, even if the reference electrode of the first sensor unit 10 is not provided separately, C 1 (0) can be canceled and only the change in C 1 can be detected, so that the liquid detection accuracy can be improved. Can be maintained at the same level as that provided separately.

なお、第1センシング領域R1である水槽51又は第2センシング領域R2である排水管52のいずれか一方を測定するタイミングでは、他方には液体が存在しない状態を仮定した。本実施形態は、このような関係になる液体検出装置に適用される。   In addition, at the timing which measures either the water tank 51 which is the 1st sensing area | region R1, or the drain pipe 52 which is the 2nd sensing area | region R2, the state which the liquid does not exist in the other was assumed. The present embodiment is applied to a liquid detection device having such a relationship.

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。   Hereinafter, the effect by having set it as this embodiment is demonstrated.

液体検出装置1は、第1センシング領域R1と第2センシング領域R2とを有する測定対象エリアに配置され、第2センシング領域R2の測定を行うときには、第1センサ部10からの出力信号Sを第1基準信号として用いる。そして、第1基準信号に基づき、第2センシング領域R2に配置された第2センサ部20からの出力信号Sを処理する。こうすれば、第1センシング領域R1を測定する第1センサ部10が第2センサ部20の参照用電極を兼用しているので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。 Liquid detecting device 1 is arranged in the measurement target area having a first sensing region R1 and a second sensing region R2, when the measurement of the second sensing region R2, the output signals S 1 from the first sensor unit 10 Used as the first reference signal. Then, based on the first reference signal, for processing the output signal S 2 from the second sensor unit 20 disposed in the second sensing region R2. In this case, since the first sensor unit 10 that measures the first sensing region R1 also serves as the reference electrode of the second sensor unit 20, there is no need to provide a reference electrode separately. Therefore, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

また、第1センシング領域R1の測定を行うときには、第2センサ部20からの出力信号Sを第2基準信号として用い、第2基準信号に基づき、第1センサ部10からの出力信号Sを処理する。こうすれば、第2センシング領域R2を測定する第2センサ部20が第1センサ部10の参照用電極を兼用しているので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。 Further, when performing the measurement of the first sensing region R1, using the output signal S 2 from the second sensor unit 20 as a second reference signal, based on the second reference signal, the output signals S 1 from the first sensor unit 10 Process. In this case, since the second sensor unit 20 that measures the second sensing region R2 also serves as the reference electrode of the first sensor unit 10, there is no need to provide a reference electrode separately. Therefore, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

なお、第1センシング領域R1が排水管52であり、第2センシング領域R2が水槽51である場合、第1センサ部10は排水管52の乾燥状態を検出し、第2センサ部20は水槽51の水位を検出する。この場合であっても、上述したように、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。   In addition, when 1st sensing area | region R1 is the drain pipe 52 and 2nd sensing area | region R2 is the water tank 51, the 1st sensor part 10 detects the dry state of the drain pipe 52, and the 2nd sensor part 20 is the water tank 51. Detect the water level. Even in this case, as described above, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

上記の説明は、容量測定回路によって、第1センサ部10の第1静電容量Cと、第2センサ部20の第2静電容量Cと、を測定した後に、基準信号となる容量を差し引くものとしたが、容量測定回路において差分容量だけを出力させる構成であってもよい。具体的には、以下に説明する差分信号処理を用いることが好適である。 In the above description, the capacitance that becomes the reference signal after measuring the first capacitance C 1 of the first sensor unit 10 and the second capacitance C 2 of the second sensor unit 20 by the capacitance measurement circuit. However, a configuration may be adopted in which only the differential capacitance is output in the capacitance measurement circuit. Specifically, it is preferable to use differential signal processing described below.

<差分信号処理>
差分信号処理について、図4〜図6を参照して説明する。
<Differential signal processing>
The differential signal processing will be described with reference to FIGS.

図4は、駆動信号発生手段32から印加する駆動信号DSの電圧波形と、このときの出力信号Sの波形及び出力信号Sの波形と、出力信号Sから出力信号Sを差し引いた差分信号ΔSと、を表わした模式図である。駆動信号DSとして矩形の電圧波形が印加され、出力信号処理部35の出力信号処理手段36が電流信号回路であれば、出力信号S及び出力信号Sは、それぞれの電極間の容量と出力信号処理手段36から見た入力抵抗とに依存した微分波形である。入力抵抗が等しく、C及びCが初期のC(0)、C(0)であるときには、差分信号ΔSはゼロである。 4 is obtained by subtracting the voltage waveform of the drive signal DS applied from the driving signal generating means 32, and the waveform and the output signal S 2 waveform of the output signals S 1 at this time, the output signal S 2 from the output signals S 1 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a difference signal ΔS 1 . If a rectangular voltage waveform is applied as the drive signal DS and the output signal processing means 36 of the output signal processing unit 35 is a current signal circuit, the output signal S 1 and the output signal S 2 are output from the capacitance between the respective electrodes and the output. The differential waveform depends on the input resistance viewed from the signal processing means 36. When the input resistances are equal and C 1 and C 2 are initial C 1 (0), C 2 (0), the differential signal ΔS 1 is zero.

図5は、駆動信号DSの電圧波形と、第1センサ部10の第1静電容量Cが徐々に増加しているときの出力信号Sの波形及び出力信号Sの波形と、出力信号Sから出力信号Sを差し引いた差分信号ΔSと、を表わした模式図である。Cが初期のC(0)から徐々に増加していくので、出力信号Sが増加し、一方、Cが初期のC(0)から値の変化は無いので、差分信号ΔSはゼロから徐々に増加している。この差分信号ΔSは、所定の出力形式に変換されて出力信号処理手段36から出力される。 FIG. 5 shows the voltage waveform of the drive signal DS, the waveform of the output signal S 1 and the waveform of the output signal S 2 when the first capacitance C 1 of the first sensor unit 10 gradually increases, and the output FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a differential signal ΔS 1 obtained by subtracting an output signal S 2 from a signal S 1 . Since C 1 gradually increases from the initial C 1 (0), the output signal S 1 increases. On the other hand, since C 2 has no change in value from the initial C 2 (0), the difference signal ΔS 1 gradually increases from zero. The difference signal ΔS 1 is converted into a predetermined output format and output from the output signal processing means 36.

図6は、駆動信号DSの電圧波形と、第2センサ部20の第2静電容量Cが徐々に増加してからC(0)に復帰しているときの出力信号Sの波形及び出力信号Sの波形と、出力信号Sから出力信号Sを差し引いた差分信号ΔSと、を表わした模式図である。Cが初期のC(0)から徐々に増加していく間は、出力信号Sが増加し、CがC(0)に復帰したときに出力信号Sが初期の大きさに戻るので、差分信号ΔSはゼロから徐々に増加した後にゼロに復帰している。 FIG. 6 shows the voltage waveform of the drive signal DS and the waveform of the output signal S 1 when the second capacitance C 2 of the second sensor unit 20 gradually increases and then returns to C 2 (0). and the waveform of the output signal S 2, the difference signal [Delta] S 2 by subtracting the output signals S 1 from the output signal S 2, which is a schematic diagram showing a. While C 2 gradually increases from the initial C 2 (0), the output signal S 2 increases, and when C 2 returns to C 2 (0), the output signal S 2 has an initial magnitude. Therefore, the difference signal ΔS 2 gradually increases from zero and then returns to zero.

以上の説明は、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)と、を等しくするように設定された状態を前提にしている。より正確には、制御部30で処理する第1センサ部10からの出力信号S及び第2センサ部20からの出力信号Sは、図3に示すような第1配線11a、第2配線12a、第3配線21a、及び第4配線22aにおける浮遊容量(配線容量)が含まれたものである。また、第1電極11、第2電極12、第3電極21、及び、第4電極22にシールドを設けることができる。ここで、シールドは、第1電極11と第2電極12との間の静電容量は測定可能とし、且つ、外部の浮遊容量変化を生じないように絶縁材を介して金属等の導電材料で覆ったものである。シールドを設けることによってシールドと電極とのを生じているが、この静電容量増加分は変化しない容量であるので、このシールド容量や配線容量も含めた初期状態を設定すればよい。第1静電容量Cは第1センサ部10までの第1配線11a、第2配線12aによる静電容量を含み、第2静電容量Cは第2センサ部20までの第3配線21a、第4配線22aによる静電容量も含んでいる。しかし、制御部30において差分信号を処理することにより、この静電容量増加分は相殺され、その影響を無視することができる。よって、検出のダイナミックレンジを広げられるか、又は分解能を上げることができ、高精度な検出を行なうことができる。 In the above description, the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 are made equal. It assumes a set state. More precisely, the output signal S 2 from the output signal S 1 and the second sensor unit 20 from the first sensor unit 10 to be processed by the control unit 30, the first wiring 11a as shown in FIG. 3, the second wiring This includes stray capacitance (wiring capacitance) in 12a, the third wiring 21a, and the fourth wiring 22a. In addition, shields can be provided on the first electrode 11, the second electrode 12, the third electrode 21, and the fourth electrode 22. Here, the shield can measure the electrostatic capacitance between the first electrode 11 and the second electrode 12 and is made of a conductive material such as a metal through an insulating material so as not to cause an external stray capacitance change. It's covered. Although the shield and the electrode are generated by providing the shield, the increase in capacitance is a capacitance that does not change. Therefore, an initial state including the shield capacitance and the wiring capacitance may be set. The first capacitance C 1 includes the capacitance due to the first wiring 11 a and the second wiring 12 a to the first sensor unit 10, and the second capacitance C 2 is the third wiring 21 a to the second sensor unit 20. In addition, the capacitance by the fourth wiring 22a is also included. However, when the difference signal is processed in the control unit 30, the increase in capacitance is canceled out, and the influence can be ignored. Therefore, the dynamic range of detection can be expanded or the resolution can be increased, and highly accurate detection can be performed.

さらに、浮遊容量等の影響で、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)と、が等しくできなかったときは、制御部30において、オフセット容量を付加して調整してもよい。例えば、制御部30の出力信号処理手段36に可変コンデンサを配置してオフセット容量を付加すればよい。このオフセット容量によってオフセット信号が付加可能であり、出力信号処理手段36はオフセット信号が付加されて出力信号を処理することも可能である。 Furthermore, the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 are affected by stray capacitance and the like. If they are not equal, the control unit 30 may add and adjust the offset capacity. For example, a variable capacitor may be disposed in the output signal processing means 36 of the control unit 30 to add an offset capacitance. An offset signal can be added by this offset capacity, and the output signal processing means 36 can also process the output signal by adding the offset signal.

第2センシング領域の測定を行うときには、第1センサ部10からの出力信号Sを第1基準信号として用い、第1基準信号とオフセット信号とに基づき、第2センシング領域R2に配置された第2センサ部20からの出力信号Sを処理する。出力信号処理部35の出力信号処理手段36は、第1センサ部10からの出力信号Sと第2センシング領域R2に配置された第2センサ部20からの出力信号Sとの差分に、オフセット信号が付加された差分信号を処理する。 When the measurement of the second sensing region, using the output signals S 1 from the first sensor unit 10 as a first reference signal, based on the first reference signal and the offset signal, which is disposed in the second sensing region R2 No. 2 for processing an output signal S 2 from the sensor unit 20. Output signal processing means 36 the output signal processing unit 35, the difference between the output signal S 2 from the second sensor part 20 and the output signals S 1 from the first sensor unit 10 disposed in the second sensing region R2, The differential signal to which the offset signal is added is processed.

また、第1センシング領域の測定を行うときには、第2センサ部20からの出力信号Sを第2基準信号として用い、第2基準信号とオフセット信号とに基づき、第1センサ部10からの出力信号Sを処理する。出力信号処理部35の出力信号処理手段36は、第2センサ部20からの出力信号Sと第1センサ部10からの出力信号Sとの差分に、オフセット信号が付加された差分信号を処理する。 Further, when the measurement of the first sensing region, using the output signal S 2 from the second sensor unit 20 as a second reference signal, based on the second reference signal and the offset signal, the output from the first sensor unit 10 to process the signal S 1. Output signal processing means 36 the output signal processing unit 35, the difference between the output signals S 1 from the output signal S 2 and the first sensor portion 10 from the second sensor unit 20, a difference signal offset signal is added To process.

こうすれば、制御部30においてオフセット容量を含めて差分信号を処理することができる。この構成によれば、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)との差をオフセット容量で調整して、差分信号を検出するようにしているので、小さな変化分だけを検出することができる。よって、検出のダイナミックレンジを広げられるか、又は分解能を上げることができ、高精度な検出を行なうことができる。 In this way, the control unit 30 can process the differential signal including the offset capacity. According to this configuration, the difference between the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 is determined as the offset capacitance. Since the difference signal is detected by adjusting the signal, only a small change can be detected. Therefore, the dynamic range of detection can be expanded or the resolution can be increased, and highly accurate detection can be performed.

[第2実施形態]
以下に第2実施形態における液体検出装置2について、図7〜図12を用いて説明する。
[Second Embodiment]
Below, the liquid detection apparatus 2 in 2nd Embodiment is demonstrated using FIGS. 7-12.

図7は、第2実施形態の液体検出装置2を示すブロック図である。図8は、液体検出装置2の出力を説明する模式図である。なお、第1実施形態と同じ構成である場合は、同じ符号を付している。   FIG. 7 is a block diagram showing the liquid detection device 2 of the second embodiment. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the output of the liquid detection device 2. In addition, when it is the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected.

図7に示すように、液体検出装置2は、第1センシング領域R1の液体を検出するための第1センサ部10と、第2センシング領域R2の液体を検出するための第2センサ部20と、制御部40と、を備えている。制御部40は、第1センサ部10と第2センサ部20とに接続され、第1センサ部10からの出力信号S及び第2センサ部20からの出力信号Sを処理する。 As shown in FIG. 7, the liquid detection device 2 includes a first sensor unit 10 for detecting the liquid in the first sensing region R1, and a second sensor unit 20 for detecting the liquid in the second sensing region R2. And a control unit 40. The control unit 40 is connected to the first sensor unit 10 and the second sensor unit 20, and processes the output signal S 1 from the first sensor unit 10 and the output signal S 2 from the second sensor unit 20.

第1センサ部10は、第1電極11と第2電極12とが電気的に絶縁された状態で配置されており、第1電極11と第2電極12との間に所定の第1静電容量Cが生じている。第1センシング領域R1に液体が存在すると、液体の誘電率が、液体が存在していないときの空間の誘電率とは異なる。このため、第1センシング領域R1に存在する液体によって、第1電極11と第2電極12との間に形成されている第1静電容量Cが変化する。図7に示す制御部40によって、第1静電容量Cが測定され、第1センシング領域R1の液体を検出することが可能である。 The first sensor unit 10 is disposed in a state where the first electrode 11 and the second electrode 12 are electrically insulated, and a predetermined first electrostatic capacitance is provided between the first electrode 11 and the second electrode 12. capacity C 1 is generated. When a liquid is present in the first sensing region R1, the dielectric constant of the liquid is different from the dielectric constant of the space when no liquid is present. Therefore, by the liquid present in the first sensing area R1, are formed first capacitance C 1 is changed is between the first electrode 11 and the second electrode 12. The control unit 40 shown in FIG. 7, the first capacitance C 1 is measured, it is possible to detect the liquid in the first sensing region R1.

第2センサ部20は、第3電極21と第4電極22とが電気的に絶縁された状態で配置されており、第3電極21と第4電極22との間に所定の第2静電容量Cが生じている。第2センシング領域R2に液体が存在すると、液体の誘電率が、液体が存在していないときの空間の誘電率とは異なる。このため、第2センシング領域R2に存在する液体によって、第3電極21と第4電極22との間に形成されている第2静電容量Cが変化する。図7に示す制御部40によって、第2静電容量Cが測定され、第2センシング領域R2の液体を検出することが可能である。 The second sensor unit 20 is disposed in a state where the third electrode 21 and the fourth electrode 22 are electrically insulated, and a predetermined second electrostatic capacitance is provided between the third electrode 21 and the fourth electrode 22. capacity C 2 is generated. When a liquid is present in the second sensing region R2, the dielectric constant of the liquid is different from the dielectric constant of the space when no liquid is present. Therefore, by the liquid present in the second sensing region R2, is formed a second capacitance C 2 is changed is between the third electrode 21 and fourth electrode 22. The control unit 40 shown in FIG. 7, a second capacitance C 2 is measured, it is possible to detect the liquid in the second sensing region R2.

制御部40は、駆動信号発生部41と、出力信号処理部45と、を有した集積回路(IC)によって構成されている。集積回路は、メモリに記録されているプログラムに基づくコントロール回路からの指令によって、駆動信号発生部41や出力信号処理部45等を動作させている。図7に示すように、駆動信号発生部41は、駆動信号発生手段42によって第1センサ部10の第1電極11に駆動信号DS1を印加している。また、駆動信号発生部41は、反転手段43を介して、第2センサ部20の第3電極21に駆動信号DS2を印加している。反転手段43は、例えば、矩形パルスの電圧波形が入力した時、矩形パルスの立上り及び立下りが入れ替わった電圧波形を出力する回路である。出力信号処理部45は、出力信号処理手段46を有し、第1センサ部10の第2電極12と、第2センサ部20の第4電極22と、に接続されている。出力信号処理手段46に、第2電極12から第1センサ部10の出力信号Sが入力される。また、第4電極22から第2センサ部20の出力信号Sが入力される。出力信号処理手段46は、出力信号S及び出力信号Sを所望の出力形式に変換して出力する。 The control unit 40 is configured by an integrated circuit (IC) having a drive signal generation unit 41 and an output signal processing unit 45. The integrated circuit operates the drive signal generation unit 41, the output signal processing unit 45, and the like according to a command from a control circuit based on a program recorded in the memory. As shown in FIG. 7, the drive signal generator 41 applies the drive signal DS <b> 1 to the first electrode 11 of the first sensor unit 10 by the drive signal generator 42. In addition, the drive signal generation unit 41 applies the drive signal DS2 to the third electrode 21 of the second sensor unit 20 via the inverting means 43. For example, when the voltage waveform of the rectangular pulse is input, the inverting means 43 is a circuit that outputs a voltage waveform in which the rising and falling of the rectangular pulse are switched. The output signal processing unit 45 includes an output signal processing unit 46 and is connected to the second electrode 12 of the first sensor unit 10 and the fourth electrode 22 of the second sensor unit 20. The output signal S 1 of the first sensor unit 10 is input from the second electrode 12 to the output signal processing means 46. Further, the output signal S 2 of the second sensor unit 20 is input from the fourth electrode 22. Output signal processing means 46, an output signal S 1 and the output signal S 2 is converted into a desired output format and output.

液体検出装置2は、第1センシング領域R1と第2センシング領域R2とを有する測定対象エリアに配置される。図8に示すように、第1センシング領域R1が水槽51であり、第2センシング領域R2が水槽51に接続された排水管52である場合、第1センシング領域R1である水槽51の側面に配置された第1センサ部10によって水槽51内に存在する水の量を水位(水面の高さ)として検出することができる。水槽51がガラスや合成樹脂などの絶縁性材料であれば、第1センサ部10を水槽51の外壁に配置することができる。第2センサ部20は、水槽51からの排水弁53より下流側の排水管52に配置され、第2センシング領域R2(排水弁53より下流側)に水が存在するか否かを検出することができる。第1センサ部10の第1電極11及び第2電極12は、それぞれ第1配線11a及び第2配線12aによって、制御部40に接続されている。第2センサ部20の第3電極21及び第4電極22は、それぞれ第3配線21a及び第4配線22aによって、制御部40に接続されている。   The liquid detection device 2 is arranged in a measurement target area having a first sensing region R1 and a second sensing region R2. As shown in FIG. 8, when the first sensing region R1 is a water tank 51 and the second sensing region R2 is a drain pipe 52 connected to the water tank 51, the first sensing region R1 is disposed on the side surface of the water tank 51 that is the first sensing region R1. The amount of water present in the water tank 51 can be detected as the water level (the height of the water surface) by the first sensor unit 10 that has been made. If the water tank 51 is an insulating material such as glass or synthetic resin, the first sensor unit 10 can be disposed on the outer wall of the water tank 51. The second sensor unit 20 is disposed in the drain pipe 52 downstream from the drain valve 53 from the water tank 51 and detects whether water is present in the second sensing region R2 (downstream from the drain valve 53). Can do. The first electrode 11 and the second electrode 12 of the first sensor unit 10 are connected to the control unit 40 by a first wiring 11a and a second wiring 12a, respectively. The 3rd electrode 21 and the 4th electrode 22 of the 2nd sensor part 20 are connected to control part 40 by the 3rd wiring 21a and the 4th wiring 22a, respectively.

第1センシング領域R1である水槽51は、排水完了時に水位をゼロであるとする。また、第1センシング領域R1に液体が存在しないとき(水槽51の水位がゼロ)の第1センサ部10の静電容量を、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)とする。貯水が開始されると、第1センサ部10では、水の誘電率が空気の誘電率より大きいため第1静電容量Cが増加し始める。 The water tank 51 which is the first sensing region R1 is assumed to have a water level of zero when drainage is completed. In addition, the capacitance of the first sensor unit 10 when no liquid is present in the first sensing region R1 (the water level of the water tank 51 is zero) is the initial first capacitance C 1 (0 of the first sensor unit 10). ). When water is started, the first sensor unit 10, the first capacitance C 1 since the dielectric constant of water is greater than the dielectric constant of the air starts to increase.

一方、第1センシング領域R1である水槽51への貯水時には、排水弁53を閉じた状態である。このとき、第2センシング領域R2である排水管52の排水弁53より下流側に水が存在しない状態になる。このため、このときの第2センサ部20の静電容量は、液体が存在しないときの第2静電容量C(0)である。 On the other hand, when water is stored in the water tank 51 which is the first sensing region R1, the drain valve 53 is closed. At this time, there is no water on the downstream side of the drain valve 53 of the drain pipe 52 which is the second sensing region R2. For this reason, the capacitance of the second sensor unit 20 at this time is the second capacitance C 2 (0) when no liquid is present.

第1センシング領域R1である水槽51からの排水時には、排水弁53を開けた状態である。排水中は、第2センシング領域R2である排水管52の排水弁53より下流側に水が存在する状態になる。このときの第2センサ部20の静電容量は、水の誘電率が空気の誘電率より大きいため、液体が存在しないとき(初期)の第2静電容量C(0)よりも大きな第2静電容量Cである。すなわち、C=ΔC+C(0)である。ここで、ΔCは静電容量の増加分である。 When draining from the water tank 51 which is the first sensing region R1, the drain valve 53 is opened. During drainage, water is present downstream from the drain valve 53 of the drain pipe 52, which is the second sensing region R2. The electrostatic capacity of the second sensor unit 20 at this time is larger than the second electrostatic capacity C 2 (0) when there is no liquid (initial) because the dielectric constant of water is larger than that of air. 2 is a capacitance C 2. That is, C 2 = ΔC 2 + C 2 (0). Here, ΔC 2 is an increase in capacitance.

本実施形態では、駆動信号発生部41は、反転手段43を介して、第2センサ部20の第3電極21に駆動信号DS2を印加している。これにより、駆動信号発生手段42から第1センサ部10に正位相の駆動信号DS1が印加され、第2センサ部20に逆位相の駆動信号DS2が印加される。このため、第1センサ部10からの出力信号Sに対して第2センサ部20からの出力信号Sも正負が反転したものになっている。したがって、第1センサ部10からの出力信号Sと第2センサ部20からの出力信号Sとを加算することによって、差分信号ΔSが得られる。以下、このときの差分信号処理について説明する。 In the present embodiment, the drive signal generator 41 applies the drive signal DS <b> 2 to the third electrode 21 of the second sensor unit 20 via the inverting means 43. As a result, the drive signal generating unit 42 applies the drive signal DS1 having the normal phase to the first sensor unit 10, and the drive signal DS2 having the opposite phase is applied to the second sensor unit 20. Therefore, the output signal S 2 also positive and negative from the second sensor unit 20 to the output signals S 1 from the first sensor unit 10 is in an inverted. Therefore, by adding the output signals S 1 from the first sensor unit 10 and the output signal S 2 from the second sensor unit 20, the difference signal ΔS is obtained. Hereinafter, the differential signal processing at this time will be described.

図9は、駆動信号発生手段42から印加する駆動信号DS1の電圧波形と、反転手段43を介した駆動信号DS2の電圧波形と、このときの出力信号Sの波形と、出力信号Sの波形と、出力信号Sと出力信号Sとを加算した差分信号ΔSと、を表わした模式図である。駆動信号DS1、DS2として矩形の電圧波形が印加され、出力信号処理部45の出力信号処理手段46が電流信号回路であれば、出力信号S及び出力信号Sは、それぞれの電極間の容量と出力信号処理手段46から見た入力抵抗とに依存した微分波形である。入力抵抗が等しく、C及びCがそれぞれ初期のC(0)及びC(0)であるときには、差分信号ΔSはゼロである。 Figure 9 is a voltage waveform of the drive signal DS1 to be applied from the driving signal generating means 42, and the voltage waveform of the drive signal DS2 via a reversing means 43, the output signals S 1 of the waveform of this time, the output signal S 2 a waveform, and the differential signal ΔS obtained by adding the output signals S 1 and the output signal S 2, which is a schematic diagram showing a. Rectangular voltage waveform is applied as a drive signal DS1, DS2, if the current signal circuit output signal processing unit 46 of the output signal processing unit 45, an output signal S 1 and the output signal S 2, the capacitance between the respective electrodes And the differential waveform depending on the input resistance viewed from the output signal processing means 46. When the input resistances are equal and C 1 and C 2 are initial C 1 (0) and C 2 (0), respectively, the difference signal ΔS is zero.

図10は、駆動信号DS1、DS2の電圧波形と、第1センサ部10の第1静電容量C1が徐々に増加しているときの出力信号Sの波形と、出力信号Sの波形と、出力信号Sと出力信号Sとを加算した差分信号ΔSと、を表わした模式図である。Cが初期のC(0)から徐々に増加していくので、出力信号Sが増加し、一方、C(0)が変化しないので、差分信号ΔSはゼロから徐々に増加している。 Figure 10 is a voltage waveform of the drive signals DS1, DS2, the output signals S 1 of a waveform when the first capacitance C1 of the first sensor unit 10 is increased gradually, the waveform of the output signal S 2 FIG. 6 is a schematic diagram showing a difference signal ΔS obtained by adding the output signal S 1 and the output signal S 2 . Since C 1 gradually increases from the initial C 1 (0), the output signal S 1 increases. On the other hand, since C 2 (0) does not change, the difference signal ΔS gradually increases from zero. Yes.

図11は、駆動信号DS1、DS2の電圧波形と、第1センサ部10の第1静電容量CがC(0)まで減少していくときの出力信号Sの波形と、第2センサ部20の第2静電容量Cが徐々に増加してからC(0)に復帰していくときの出力信号Sの波形と、出力信号Sと出力信号Sとを加算した差分信号ΔSと、を表わした模式図である。 Figure 11 is a voltage waveform of the drive signals DS1, DS2, the output signals S 1 of a waveform when the first capacitance C 1 of the first sensor portion 10 is gradually reduced to C 1 (0), the second The waveform of the output signal S 2 when the second capacitance C 2 of the sensor unit 20 gradually increases and then returns to C 2 (0) is added to the output signal S 1 and the output signal S 2. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the difference signal ΔS.

この差分信号ΔSは、所定の出力形式に変換されて出力信号処理手段46から出力される。図12は、差分信号ΔSを出力値Xに変換したときの模式図である。図8に示す水槽51に時間Tから貯水を開始し、時間Tまで満水状態を保持する。時間Tで排水弁53を開けて排水管52に排水が流れた後、時間Tで水槽51と排水管52に水が存在しない初期状態に復帰しているとする。初期出力値Xの初期状態に対し、時間Tから図10のように出力信号Sが徐々に増加し始めて出力値Xが増加している。時間Tから図11のように、出力信号Sが減少し、一方、出力信号Sがいったん増加した後に初期状態に戻るときは、出力値Xが初期出力値Xより小さくなってから(初期出力値Xをゼロとすれば、負の値になってから)初期出力値Xと同じ出力に収束する。本実施形態では、出力値Xが初期出力値Xより大きいときが第1センシング領域R1を測定する期間であり、出力値Xが初期出力値Xより小さいときが第2センシング領域R2を測定する期間に相当する。 The difference signal ΔS is converted into a predetermined output format and output from the output signal processing means 46. FIG. 12 is a schematic diagram when the difference signal ΔS is converted into an output value X. Start the water from time T 1 to the water tank 51 shown in FIG. 8, to hold the full level until the time T 2. After flowing is drained into the drainage pipe 52 by opening the drain valve 53 at time T 2, and are returned to the initial state to the drain pipe 52 there is no water between the water tub 51 at time T 3. Of the initial state of the initial output value X 0, the output value X output signal S 1 is gradually beginning to increase as shown in Figure 10 from the time T 1 is increasing. As shown in FIG. 11, from time T 2 , the output signal S 1 decreases. On the other hand, when the output signal S 2 increases once and then returns to the initial state, the output value X becomes smaller than the initial output value X 0. (if the initial output value X 0 and zero, from a negative value) to converge to the same output as the initial output value X 0. In the present embodiment, when the output value X is larger than the initial output value X 0 is a period for measuring the first sensing region R1, when the output value X is less than the initial output value X 0 is measured a second sensing area R2 It corresponds to the period to do.

以上の説明は、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)と、を等しくするように設定された状態を前提にしている。より正確には、制御部40で処理する第1センサ部10からの出力信号S及び第2センサ部20からの出力信号Sは、図8に示すような第1配線11a、第2配線12a、第3配線21a、及び第4配線22aにおける浮遊容量(配線容量)が含まれたものである。また、第1電極11、第2電極12、第3電極21、及び、第4電極22にシールドを設けることができる。シールドは、第1電極11と第2電極12との間の静電容量は測定可能で、且つ、外部の浮遊容量変化を生じないように絶縁材を介して金属等の導電材料で覆ったものである。シールドを設けることによってシールドと電極との静電容量を生じているが、この静電容量増加分は変化しない容量であるので、このシールド容量や配線容量も含めた初期状態を設定すればよい。 In the above description, the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 are made equal. It assumes a set state. More precisely, the output signal S 2 from the output signal S 1 and the second sensor unit 20 from the first sensor unit 10 to be processed by the controller 40, the first wiring 11a as shown in FIG. 8, the second wiring This includes stray capacitance (wiring capacitance) in 12a, the third wiring 21a, and the fourth wiring 22a. In addition, shields can be provided on the first electrode 11, the second electrode 12, the third electrode 21, and the fourth electrode 22. The shield can measure the electrostatic capacitance between the first electrode 11 and the second electrode 12, and is covered with a conductive material such as a metal via an insulating material so as not to cause an external stray capacitance change. It is. Although the capacitance between the shield and the electrode is generated by providing the shield, the increase in capacitance is a capacitance that does not change, so an initial state including the shield capacitance and wiring capacitance may be set.

出力信号処理手段46は、出力信号Sと出力信号Sとの差分信号ΔSを検出するようにしているので、C(0)に対してCの変化分が小さい場合であっても、大きな値のC(0)をキャンセルして小さな変化分だけを検出できる。すなわち、第1センサ部10の参照用電極を別に設けなくても、C(0)をキャンセルしてCの変化分だけを検出することができるので、液体の検出精度を、参照用電極が別に設けられた場合と同程度に維持することができる。同様に、第2センサ部20の参照用電極を別に設けなくても、C(0)をキャンセルしてCの変化分だけを検出することができるので、液体の検出精度を、参照用電極が別に設けられた場合と同程度に維持することができる。 Since the output signal processing means 46 detects the difference signal ΔS between the output signal S 1 and the output signal S 2 , even if the change amount of C 1 is smaller than C 1 (0). By canceling a large value C 1 (0), only a small change can be detected. That is, even if the reference electrode of the first sensor unit 10 is not provided separately, C 1 (0) can be canceled and only the change in C 1 can be detected, so that the liquid detection accuracy can be improved. Can be maintained at the same level as that provided separately. Similarly, C 2 (0) can be canceled and only the amount of change in C 2 can be detected without providing a reference electrode for the second sensor unit 20 separately. It can be maintained at the same level as when the electrodes are provided separately.

さらに、浮遊容量等の影響で、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)と、が等しくできなかったときは、制御部40の出力信号処理手段46において、オフセット容量を付加して調整してもよい。例えば、出力信号処理手段46に可変コンデンサを配置してオフセット容量を付加すればよい。このオフセット容量によってオフセット信号が付加可能であり、出力信号処理手段46はオフセット信号が付加されて出力信号を処理することも可能である。 Furthermore, the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 are affected by stray capacitance and the like. If they are not equal, the output signal processing means 46 of the control unit 40 may adjust by adding an offset capacity. For example, a variable capacitor may be disposed in the output signal processing means 46 to add an offset capacitance. An offset signal can be added by this offset capacity, and the output signal processing means 46 can also process the output signal by adding the offset signal.

こうすれば、制御部40においてオフセット容量を含めて差分信号を処理することができる。この構成によれば、第1センサ部10の初期の第1静電容量C(0)と、第2センサ部20の初期の第2静電容量C(0)との差をオフセット容量で調整して、差分信号を検出するようにしているので、小さな変化分だけを検出することができる。よって、検出のダイナミックレンジを広げられるか、又は分解能を上げることができ、高精度な検出を行なうことができる。 In this way, the control unit 40 can process the differential signal including the offset capacity. According to this configuration, the difference between the initial first capacitance C 1 (0) of the first sensor unit 10 and the initial second capacitance C 2 (0) of the second sensor unit 20 is determined as the offset capacitance. Since the difference signal is detected by adjusting the signal, only a small change can be detected. Therefore, the dynamic range of detection can be expanded or the resolution can be increased, and highly accurate detection can be performed.

なお、第1センシング領域R1である水槽51が貯水されていた状態から、排水を開始して第2センシング領域R2である排水管52の水が流れ出るまでの期間を連続して監視する場合は、第1静電容量C、第2静電容量Cが両方とも変化している過渡期間を生じる。こういう場合には、過渡期間をブランキング期間とすればよい。また、例えば、もし排水途中の水位を確認したいという場合には、排水弁53を閉じて出力値Xが安定するのを観察して安定したときの出力値Xを水位測定データとすればよい。一方、出力値Xは排水中変動し続け、水位がゼロに対応するC=C(0)に安定してから排水管52が乾燥するので、第2センシング領域R2は、この状態にあるときのみ測定すればよい。 In addition, when continuously monitoring the period from the state in which the water tank 51 that is the first sensing region R1 is stored until the water in the drain pipe 52 that is the second sensing region R2 flows out from the drainage, A transient period occurs in which both the first capacitance C 1 and the second capacitance C 2 are changing. In such a case, the transition period may be a blanking period. Further, for example, if it is desired to check the water level during drainage, the output value X when the drain valve 53 is closed and the output value X is stabilized and stabilized is used as the water level measurement data. On the other hand, since the drainage pipe 52 dries after the output value X continues to fluctuate during drainage and the water level stabilizes at C 1 = C 1 (0) corresponding to zero, the second sensing region R2 is in this state. It is only necessary to measure when.

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。   Hereinafter, the effect by having set it as this embodiment is demonstrated.

液体検出装置1は、第1センシング領域R1と第2センシング領域R2とを有する測定対象エリアに配置され、第2センシング領域の測定を行うときには、第1センサ部10からの出力信号Sを第1基準信号として用いる。そして、第1基準信号に基づき、第2センシング領域R2に配置された第2センサ部20からの出力信号Sを処理する。こうすれば、第1センシング領域R1を測定する第1センサ部10が第2センサ部20の参照用電極を兼用しているので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。 Liquid detecting device 1 is arranged in the measurement target area having a first sensing region R1 and a second sensing region R2, when the measurement of the second sensing region, the output signals S 1 from the first sensor part 10 first Used as one reference signal. Then, based on the first reference signal, for processing the output signal S 2 from the second sensor unit 20 disposed in the second sensing region R2. In this case, since the first sensor unit 10 that measures the first sensing region R1 also serves as the reference electrode of the second sensor unit 20, there is no need to provide a reference electrode separately. Therefore, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

また、第1センシング領域の測定を行うときには、第2センサ部20からの出力信号Sを第2基準信号として用い、第2基準信号に基づき、第1センサ部10からの出力信号Sを処理する。こうすれば、第2センシング領域R2を測定する第2センサ部20が第1センサ部10の参照用電極を兼用しているので、参照用電極を別に設ける必要がない。したがって、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。 Further, when the measurement of the first sensing region, using the output signal S 2 from the second sensor unit 20 as a second reference signal, based on the second reference signal, the output signals S 1 from the first sensor unit 10 To process. In this case, since the second sensor unit 20 that measures the second sensing region R2 also serves as the reference electrode of the first sensor unit 10, there is no need to provide a reference electrode separately. Therefore, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

なお、第1センシング領域R1が排水管52であり、第2センシング領域R2が水槽51である場合、第1センサ部10は排水管52の乾燥状態を検出し、第2センサ部20は水槽51の水位を検出する。この場合であっても、上述したように、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。   In addition, when 1st sensing area | region R1 is the drain pipe 52 and 2nd sensing area | region R2 is the water tank 51, the 1st sensor part 10 detects the dry state of the drain pipe 52, and the 2nd sensor part 20 is the water tank 51. Detect the water level. Even in this case, as described above, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

以上のように、本発明の第1実施形態及び第2実施形態に係る液体検出装置を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。   As described above, the liquid detection devices according to the first and second embodiments of the present invention have been specifically described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and does not depart from the gist. It is possible to implement with various modifications. For example, the present invention can be modified as follows, and these embodiments also belong to the technical scope of the present invention.

(1)第1実施形態又は第2実施形態において、第1センサ部10が接液するように配置されていてもよい。この場合、第1電極11と第2電極12とが電気的に絶縁された状態を保持するように、第1電極11及び第2電極12をそれぞれ絶縁被覆しておけばよい。同様に、第2センサ部20が接液するように配置されていてもよい。この場合、第3電極21と第4電極22とが電気的に絶縁された状態を保持するように、第3電極21及び第4電極22をそれぞれ絶縁被覆しておけばよい。なお、これらの場合には、第1電極11、第2電極12、第3電極21及び第4電極22に接続される配線についても、必要に応じて絶縁被覆される。こうすれば、例えば、金属製容器や金属製配管のように導電性の材料で覆われている測定対象エリアであっても、液体検出が可能である。   (1) In 1st Embodiment or 2nd Embodiment, you may arrange | position so that the 1st sensor part 10 may contact. In this case, each of the first electrode 11 and the second electrode 12 may be covered with insulation so that the first electrode 11 and the second electrode 12 are kept electrically insulated. Similarly, the second sensor unit 20 may be disposed so as to come into contact with the liquid. In this case, each of the third electrode 21 and the fourth electrode 22 may be covered with an insulation so that the third electrode 21 and the fourth electrode 22 are maintained in an electrically insulated state. In these cases, the wiring connected to the first electrode 11, the second electrode 12, the third electrode 21, and the fourth electrode 22 is also covered with insulation as necessary. In this way, liquid detection is possible even in a measurement target area that is covered with a conductive material such as a metal container or metal pipe.

(2)本実施形態において、第1電極11、第2電極12、第3電極21及び第4電極22は、平板状に限定されず、種々の形状が可能である。例えば、第3電極21と第4電極とを櫛歯状に並べて、電極間隔を狭めるとともに対向する実効電極幅を大きくして、初期容量を大きくすれば、同じ容量値を得るために必要な電極面積を小さくできるので、第2センサ部20を小型化できる。また、第1電極11と第2電極12とを、平行平板となるように配置して、平行平板電極間の液体を検出するようにしてもよい。   (2) In this embodiment, the 1st electrode 11, the 2nd electrode 12, the 3rd electrode 21, and the 4th electrode 22 are not limited to flat form, A various shape is possible. For example, if the third electrode 21 and the fourth electrode are arranged in a comb-like shape, the electrode spacing is reduced and the opposing effective electrode width is increased to increase the initial capacitance, the electrode required to obtain the same capacitance value Since the area can be reduced, the second sensor unit 20 can be reduced in size. Further, the first electrode 11 and the second electrode 12 may be arranged so as to be parallel plates, and the liquid between the parallel plate electrodes may be detected.

(3)本実施形態において、第1センサ部10又は第2センサ部20のいずれか一方が液体検出装置であって、他方は液体検出以外の静電容量センサを組み合わせたものであってもよい。例えば、乾燥機の扉が閉まっていることを確認するための静電容量センサを、扉が閉まっていないときに静電容量が増加するように配置すれば、扉が閉まっているときに排水管の乾燥状態を検出する液体検出装置と、扉が開いているときの誤操作を防止する装置において、液体の検出精度をある程度維持しつつ、検出構造の単純化を図ることができる。   (3) In the present embodiment, either the first sensor unit 10 or the second sensor unit 20 may be a liquid detection device, and the other may be a combination of capacitance sensors other than liquid detection. . For example, if a capacitance sensor for confirming that the door of the dryer is closed is arranged so that the capacitance increases when the door is not closed, the drain pipe can be used when the door is closed. In the liquid detection device that detects the dry state of the liquid and the device that prevents erroneous operation when the door is open, the detection structure can be simplified while maintaining the liquid detection accuracy to some extent.

1、2 液体検出装置
10 第1センサ部
11 第1電極
11a 第1配線
12 第2電極
12a 第2配線
20 第2センサ部
21 第3電極
21a 第3配線
22 第4電極
22a 第4配線
30、40 制御部
31、41 駆動信号発生部
32、42 駆動信号発生手段
35、45 出力信号処理部
36、46 出力信号処理手段
43 反転手段
51 水槽
52 排水管
53 排水弁
R1 第1センシング領域
R2 第2センシング領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Liquid detection apparatus 10 1st sensor part 11 1st electrode 11a 1st wiring 12 2nd electrode 12a 2nd wiring 20 2nd sensor part 21 3rd electrode 21a 3rd wiring 22 4th electrode 22a 4th wiring 30 40 Control unit 31, 41 Drive signal generation unit 32, 42 Drive signal generation unit 35, 45 Output signal processing unit 36, 46 Output signal processing unit 43 Inversion unit 51 Water tank 52 Drain pipe 53 Drain valve R1 First sensing region R2 Second Sensing area

Claims (6)

第1電極と第2電極との間の静電容量を測定するための第1センサ部と、第3電極と第4電極との間の静電容量を測定するための第2センサ部と、前記第1センサ部と前記第2センサ部とに接続され、前記第1センサ部及び前記第2センサ部に駆動信号を印加するとともに前記第1センサ部及び前記第2センサ部からの出力信号を処理する制御部と、を備えた液体検出装置であって、
前記第1センサ部が第1センシング領域に配置され、前記第1センシング領域の測定を行い、
前記第1センシング領域とは異なる測定対象エリアである第2センシング領域に前記第2センサ部が配置され、前記第2センシング領域の測定を行うときには、前記制御部は、第1基準信号として前記第1センサ部からの出力信号を用い、前記第1基準信号に基づき前記第2センサ部からの出力信号を処理することを特徴とする液体検出装置。
A first sensor unit for measuring the capacitance between the first electrode and the second electrode; a second sensor unit for measuring the capacitance between the third electrode and the fourth electrode; Connected to the first sensor unit and the second sensor unit, applies a drive signal to the first sensor unit and the second sensor unit, and outputs output signals from the first sensor unit and the second sensor unit. A liquid detection device including a control unit for processing,
The first sensor unit is disposed in a first sensing region, and measures the first sensing region;
When the second sensor unit is arranged in a second sensing region, which is a measurement target area different from the first sensing region, and the measurement of the second sensing region is performed, the control unit uses the first sensor signal as the first reference signal. An output signal from the second sensor unit is processed based on the first reference signal using an output signal from one sensor unit.
前記第1センシング領域の測定を行うときには、前記制御部は、第2基準信号として前記第2センサ部からの出力信号を用い、前記第2基準信号に基づき前記第1センサ部からの出力信号を処理することを特徴とする請求項1に記載の液体検出装置   When measuring the first sensing region, the control unit uses an output signal from the second sensor unit as a second reference signal, and outputs an output signal from the first sensor unit based on the second reference signal. The liquid detection apparatus according to claim 1, wherein the liquid detection apparatus performs processing. 前記制御部は、出力信号を処理する出力信号処理手段を有し、前記出力信号処理手段はオフセット信号を付加可能であり、
前記出力信号処理手段は、前記第2センシング領域の測定を行うときには、前記第2センサ部からの出力信号と前記第1基準信号との差分信号、又は前記第2センサ部からの出力信号と前記第1基準信号との差分に前記オフセット信号が付加された差分信号を処理することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体検出装置。
The control unit has output signal processing means for processing an output signal, and the output signal processing means can add an offset signal;
The output signal processing means, when measuring the second sensing region, the difference signal between the output signal from the second sensor unit and the first reference signal, or the output signal from the second sensor unit and the The liquid detection apparatus according to claim 1, wherein the difference signal obtained by adding the offset signal to the difference from the first reference signal is processed.
前記出力信号処理手段は、前記第1センシング領域の測定を行うときには、前記第1センサ部からの出力信号と前記第2基準信号との差分信号、又は前記第1センサ部からの出力信号と前記第2基準信号との差分に前記オフセット信号が付加された差分信号を処理することを特徴とする請求項3に記載の液体検出装置。   The output signal processing means, when measuring the first sensing region, the difference signal between the output signal from the first sensor unit and the second reference signal, or the output signal from the first sensor unit and the The liquid detection apparatus according to claim 3, wherein the difference signal obtained by adding the offset signal to the difference from the second reference signal is processed. 前記制御部は、前記第1センサ部に正位相の駆動信号を印加するとともに前記第2センサ部に逆位相の駆動信号を印加して、前記第1センサ部及び前記第2センサ部からの出力信号を加算する差分信号処理を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の液体検出装置。   The control unit applies a drive signal having a positive phase to the first sensor unit and a drive signal having a reverse phase to the second sensor unit, and outputs from the first sensor unit and the second sensor unit. 5. The liquid detection apparatus according to claim 1, wherein differential signal processing for adding signals is performed. 前記第1センシング領域が水槽であって、前記前記第1センシング領域の測定は前記水槽の水位を検出する測定であり、前記第2センシング領域が前記水槽に接続された排水管であって、前記第2センシング領域の測定は前記排水管の乾燥状態を検出する測定であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の液体検出装置。
The first sensing area is a water tank, the measurement of the first sensing area is a measurement for detecting a water level of the water tank, and the second sensing area is a drain pipe connected to the water tank, The liquid detection device according to claim 1, wherein the measurement in the second sensing region is a measurement for detecting a dry state of the drain pipe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110436543A (en) * 2019-09-04 2019-11-12 张家港宏昌钢板有限公司 A kind of aquatic monitoring tapping equipment for container discharge ends

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