JP2020008343A - Liquid level sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の液体の液位を静電容量値を利用して計測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 measures liquid levels of various liquids by using a capacitance value.
水位センサには、様々な方式があるが、その一つとして、液体の非導電性や導電性を問わずに使用可能な静電容量方式があげられる。この静電容量方式の水位センサは、図示しないが、水位を検出する複数の検出電極と、この複数の検出電極に接続される検出手段とを備え、複数の検出電極がスライダーのように配置された構造に構成されている(特許文献1参照)。 There are various types of water level sensors, and one of them is a capacitance type that can be used regardless of the non-conductivity or conductivity of the liquid. Although not shown, the capacitance type water level sensor includes a plurality of detection electrodes for detecting a water level, and detection means connected to the plurality of detection electrodes, and the plurality of detection electrodes are arranged like a slider. (See Patent Document 1).
従来における水位センサは、以上のように構成され、電力の抑制等が期待できるものの、複数の検出電極の検出値を取り込む構成なので、検出手段の端子数が増加し、その結果、検出手段の構成が複雑になるという問題がある。 The conventional water level sensor is configured as described above, and although suppression of power and the like can be expected, since it is a configuration that captures the detection values of a plurality of detection electrodes, the number of terminals of the detection means increases, and as a result, the configuration of the detection means Is complicated.
本発明は上記に鑑みなされたもので、静電容量を検出する手段の簡素化を図ることのできる液位センサを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a liquid level sensor that can simplify means for detecting capacitance.
本発明においては上記課題を解決するため、液体貯留体中で増減する液体との間に静電容量を形成する導電検出部材と、静電容量の変化に応じて検出値を出力する静電容量検出手段とを含み、
導電検出部材は、複数の検出部を一体的に並べ備えて静電容量検出手段に接続され、複数の検出部が高さ方向に配列されることを特徴としている。
In the present invention, in order to solve the above problems, a conductive detection member that forms a capacitance between a liquid that increases and decreases in a liquid reservoir, and a capacitance that outputs a detection value according to a change in the capacitance Detection means,
The conduction detecting member is characterized in that a plurality of detecting sections are integrally arranged and connected to the capacitance detecting means, and the plurality of detecting sections are arranged in the height direction.
なお、導電検出部材は、液体貯留体の壁に対向して静電容量検出手段に接続される導電線を含み、
導電線は、液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列される複数の屈曲検出部と、この複数の屈曲検出部間を接続する接続検出部とを含み、
各屈曲検出部は、液体貯留体に導電線が略コイル巻きされて近接することにより形成されるようにすることができる。
Note that the conductivity detection member includes a conductive wire connected to the capacitance detection means facing the wall of the liquid storage body,
The conductive wire includes a plurality of bending detection units arranged at predetermined intervals in the height direction of the liquid storage body, and includes a connection detection unit that connects the plurality of bending detection units,
Each of the bend detecting portions can be formed by a conductive wire being wound around a liquid storage body and approaching the same.
また、導電検出部材は、液体貯留体の壁に対向して静電容量検出手段に接続される導電線を含み、
導電線は、液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列される複数の屈曲検出部と、この複数の屈曲検出部間を接続する接続検出部とを含み、
各屈曲検出部は、接続検出部の端から横方向に伸びる伸長部分と、この伸長部分の端から接続検出部方向に略蛇腹形に折り返される折り返し部分とを含むようにすることができる。
In addition, the conductivity detection member includes a conductive wire connected to the capacitance detection unit facing the wall of the liquid storage body,
The conductive wire includes a plurality of bending detection units arranged at predetermined intervals in the height direction of the liquid storage body, and includes a connection detection unit that connects the plurality of bending detection units,
Each of the bending detecting portions may include an extended portion extending laterally from an end of the connection detecting portion, and a folded portion that is folded substantially in a bellows shape from the end of the extended portion toward the connection detecting portion.
また、導電検出部材は、液体貯留体の壁に対向して静電容量検出手段に接続される導電パターンを含み、
導電パターンは、液体貯留体の高さ方向に指向して静電容量検出手段に接続される検出幹片と、この検出幹片の一側部から横方向に伸びる複数の検出片とを含み、この複数の検出片が液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列されるようにすることができる。
Further, the conductivity detection member includes a conductive pattern connected to the capacitance detection unit facing the wall of the liquid storage body,
The conductive pattern includes a detection trunk piece that is connected to the capacitance detection means in the height direction of the liquid storage body, and includes a plurality of detection pieces extending laterally from one side of the detection trunk piece, The plurality of detection pieces can be arranged at predetermined intervals in the height direction of the liquid storage body.
また、導電検出部材は、液体貯留体の壁に対向して静電容量検出手段に接続される導電パターンを含み、
導電パターンは、液体貯留体の高さ方向に指向して静電容量検出手段に接続される検出幹片と、この検出幹片の両側部から横方向に伸びる複数の検出片とを含み、この複数の検出片が液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列されるようにすることができる。
Further, the conductivity detection member includes a conductive pattern connected to the capacitance detection means facing the wall of the liquid storage body,
The conductive pattern includes a detection trunk connected to the capacitance detecting means in the height direction of the liquid storage body, and a plurality of detection fragments extending laterally from both sides of the detection trunk. A plurality of detection pieces can be arranged at predetermined intervals in the height direction of the liquid storage body.
さらに、液体貯留体は、液体を貯留する第一の液体貯留体と、この第一の液体貯留体に外側から略隙間なく嵌合する第二の液体貯留体を含み、これら第一、第二の液体貯留体のいずれかの周壁に導電検出部材が取り付けられるようにすることが可能である。 Further, the liquid storage body includes a first liquid storage body that stores liquid, and a second liquid storage body that fits into the first liquid storage body from outside without substantially any gap. The conductive detection member can be attached to any one of the peripheral walls of the liquid reservoir.
ここで、特許請求の範囲における液体貯留体は、透明、不透明、半透明を特に問うものではない。この液体貯留体には、少なくとも各種のタンク、容器、ボトル、袋、浴槽等が含まれる。また、液体には、少なくとも水、純水、体液、塗料、粘液、薬液、溶液等が含まれる。この液体の増減には、液体の増加や減少が含まれる。導電検出部材は、液体貯留体の壁、具体的には、周壁の内面や外面の少なくとも一部に巻回、貼着、接着、粘着等の方法で取り付けられ、液体に接触しても良いし、接触しなくても良い。 Here, the liquid reservoir in the claims is not particularly limited to transparent, opaque, and translucent. The liquid reservoir includes at least various tanks, containers, bottles, bags, bathtubs, and the like. Further, the liquid includes at least water, pure water, body fluid, paint, mucus, drug solution, solution, and the like. This increase or decrease in liquid includes an increase or decrease in liquid. The conductive detection member may be attached to the wall of the liquid storage body, specifically, at least a part of the inner surface or outer surface of the peripheral wall by a method such as winding, sticking, bonding, or sticking, and may be in contact with the liquid. , Need not be in contact.
導電検出部材には、屈曲可能な樹脂シートと、静電容量検出手段に接続される導電線とを含み、これら樹脂シートと導電線のいずれかを液体貯留体の壁に直接取り付けることができる。また、屈曲可能な樹脂シートと、静電容量検出手段に接続される導電パターンとを含み、これら樹脂シートと導電パターンのいずれかを液体貯留体の壁に直接取り付けることもできる。 The conductive detection member includes a bendable resin sheet and a conductive wire connected to the capacitance detecting means, and any one of the resin sheet and the conductive wire can be directly attached to the wall of the liquid storage body. It also includes a bendable resin sheet and a conductive pattern connected to the capacitance detecting means, and any one of the resin sheet and the conductive pattern can be directly attached to the wall of the liquid storage body.
本発明によれば、導電検出部材が静電容量検出手段に接続され、導電検出部材の複数の検出部が別構造ではなく、一体構造なので、検出部を実質的に単一化することができ、静電容量検出手段の端子数を減少させることができる。 According to the present invention, the conductivity detection member is connected to the capacitance detection means, and the plurality of detection units of the conductivity detection member are not separate structures but are integrated structures, so that the detection units can be substantially unitized. In addition, the number of terminals of the capacitance detecting means can be reduced.
本発明によれば、導電検出部材が複数の検出部を一体的に並べ備え、この複数の検出部が高さ方向に配列されるので、静電容量を検出する手段の簡素化を図ることができるという効果がある。 According to the present invention, since the conductive detection member integrally includes the plurality of detection units and the plurality of detection units are arranged in the height direction, it is possible to simplify the means for detecting the capacitance. There is an effect that can be.
請求項2記載の発明によれば、導電検出部材の一本の導電線が静電容量検出手段に接続され、しかも、導電線の複数の屈曲検出部と接続検出部とが一体なので、静電容量検出手段の端子数を減少させることができる。したがって、静電容量検出手段の構成の簡素化が期待できる。また、屈曲検出部が、液体貯留体に導電線が略コイル巻きして形成されるので、静電容量の変化を高精度に検出することができ、導電線の上下方向への位置ずれを防止することもできる。 According to the second aspect of the present invention, since one conductive wire of the conductive detecting member is connected to the capacitance detecting means, and the plurality of bending detecting portions and the connection detecting portion of the conductive wire are integrated, The number of terminals of the capacitance detecting means can be reduced. Therefore, simplification of the configuration of the capacitance detecting means can be expected. In addition, since the bending detecting section is formed by winding the conductive wire around the liquid reservoir substantially in a coil, the change in capacitance can be detected with high accuracy, and the conductive wire is prevented from being displaced in the vertical direction. You can also.
請求項3記載の発明によれば、静電容量検出手段の構成の簡素化や導電線の形状の多様化を図ることが可能となる。また、液体貯留体の壁の一部に導電線を取り付けて液体の液位を検出することができるので、液体貯留体の壁全周に導電線を取り付ける必要がなく、取扱性を向上させることが可能となる。 According to the third aspect of the invention, it is possible to simplify the configuration of the capacitance detecting means and diversify the shape of the conductive wire. In addition, since the liquid level can be detected by attaching a conductive wire to a part of the wall of the liquid storage body, it is not necessary to attach a conductive wire to the entire circumference of the wall of the liquid storage body, thereby improving the handleability. Becomes possible.
請求項4記載の発明によれば、液体貯留体の壁に導電線を時間をかけて巻き付ける必要がないので、液位センサの製造作業の簡素化、迅速化、容易化が期待できる。
請求項5記載の発明によれば、液体貯留体の壁に導電線を巻き付ける必要性がないので、液位センサの製造作業の簡素化、迅速化、容易化を図ることが可能になる。さらに、導電パターンの検出片数を増加させるので、検出片の液体との対向面積が増大し、液位を高精度に検出することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since it is not necessary to wind the conductive wire around the wall of the liquid storage body over time, simplification, speeding up, and facilitation of the manufacturing operation of the liquid level sensor can be expected.
According to the fifth aspect of the present invention, since it is not necessary to wind a conductive wire around the wall of the liquid storage body, it is possible to simplify, speed up, and facilitate the manufacturing operation of the liquid level sensor. Further, since the number of detection pieces of the conductive pattern is increased, the area of the detection pieces facing the liquid increases, and the liquid level can be detected with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における液位センサは、図1ないし図3に示すように、液体貯留容器1で徐々に増加する水2との間に静電容量を形成する導電検出部材10と、静電容量の変化に応じて検出値であるRawカウントを出力する自己容量方式の静電容量検出手段20とを有し、導電検出部材10が複数の検出部を一体的に並べ備え、この複数の検出部が液体貯留容器1の高さ方向に配列されており、水位の変化を静電容量の変化として検出する。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1 to FIG. A conductive detection member that forms a capacitance between the conductive detection member and a self-capacitance type capacitance detection unit that outputs a RAW count that is a detection value according to a change in the capacitance; Is provided with a plurality of detection units integrally arranged, and the plurality of detection units are arranged in the height direction of the
液体貯留容器1は、図1や図2に示すように、特に限定されるものではないが、例えばフッ素樹脂により略試験管形の有底円筒形や有底筒形等に成形され、液体である水2を貯える。この液体貯留容器1には図示しない給水管が接続され、この給水管の給水作用により、液体貯留容器1中で水2が徐々に増加する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
導電検出部材10は、図1や図2に示すように、液体貯留容器1の周壁に巻回されて静電容量検出手段20に接続される一本の導電線11からなる。この導電線11は、特に限定されるものではないが、例えば塩化ビニル樹脂により被包された被覆銅線やエナメル被覆銅線等からなり、この被覆銅線が液体貯留容器1の周壁外面の下方向から上方向にかけて直接巻回されるとともに、透明の粘着テープ等により被覆され、位置決め固定されており、下端部が静電容量検出手段20に電気的に接続される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
導電線11は、液体貯留容器1の高さ方向、換言すれば、鉛直方向に所定の等間隔で配列される複数の屈曲検出部(本実施形態では4個)12と、この複数の屈曲検出部12間を縦に接続する複数の接続検出部(本実施形態では4本)13とを一体的に備え、これら複数の屈曲検出部12と接続検出部13が検出部として液体貯留容器1中の水2との間に静電容量を形成する。
The
複数の屈曲検出部12の間、及び最上段の屈曲検出部12と液体貯留容器1の上端部との間は、増加する水2の水位を計測する場合、下方向から上方向にかけて、例えばレベル1、レベル2、レベル3、レベル4として使用される(図2参照)。各屈曲検出部12は、液体貯留容器1の下部、中央部付近、上部に導電線11がきつくコイル巻きされ、このコイル巻きされた導電線11が隣接して近接することで形成される。
When measuring the increasing water level between the plurality of
静電容量検出手段20は、例えばマイクロコントローラ等からなり、RAMに所定の履歴等が記憶されるとともに、ROMに所定のプログラムが記憶され、この所定のプログラムが制御コントローラにより、必要に応じて書き換えられる。マイクロコントローラとしては、特に限定されるものではないが、例えばCPU、RAM、ROM、I/Oブロック等を内蔵し、デジタル回路とアナログ回路とをIC内で別々に設計可能なサイプレス社製のPSoC(サイプレス セミコンダクター コーポレーションの登録商標)等が使用される。また、静電容量検出手段20は、導電線11の端部の他、必要に応じ、図示しないコンピュータ機器、モニター、各種報知器等が接続され、計測や監視の便宜が図られる。
The
このような静電容量検出手段20は、CPUがRAM領域を作業領域としてROMに記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、コンピュータとして所定の機能を実現し、水位の計測に資するよう機能する。すなわち、静電容量検出手段20は、水2と導電線11との間の静電容量の変化をRawカウント(検出値)に変換して検出する機能と、この検出したRawカウントを記録する機能とを実現する。
Such a capacitance detecting means 20 functions as a computer when the CPU reads a predetermined program stored in the ROM using the RAM area as a work area, thereby realizing a predetermined function as a computer and contributing to water level measurement. That is, the
次に、液位センサによる水位の計測原理について説明する。例えば図1に示すように、フッ素樹脂により外径12mmの試験管形に成形された液体貯留容器1の周壁外面に、導電検出部材10の導電線11、具体的には線径0.55mmのエナメル被覆銅線を巻着して液位センサを構成し、この液位センサの導電線11の端部を静電容量検出手段20に接続し、空の液体貯留容器1を図2に示すように机30の上空高さ47mmに保持した後、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録する。
Next, the principle of measuring the water level by the liquid level sensor will be described. For example, as shown in FIG. 1, a
次いで、液体貯留容器1に水2を充填してその水位をレベル1に調整し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録する。その後、液体貯留容器1に水2を段階的に充填してその水位をレベル2、レベル3、レベル4に順次調整し、水位の調整毎に静電容量検出手段20でRawカウントを計測・記録する。これらのRawカウントをグラフに表すと、図3に示すように、レベル1のRawカウントが約6150、レベル4のRawカウントが約6370、これらの比が+3.57%となるので、Rawカウントを計測すれば、水位の連続的な検出が可能となる。
Next, the
次に、液位センサの動作原理について説明すると、液位センサの動作原理は、自己容量方式の通常のタッチスイッチと同様である。自己容量方式の通常のタッチスイッチは、静電容量検出手段20の入力端子に接続されている導電性の検出電極がその周囲の導電物や誘電体を通して静電容量検出手段20のGNDとの間に静電容量を形成する。PSoC使用の静電容量検出手段20は、係る静電容量を検出し、この静電容量に比例したRawカウントを出力する。
Next, the operation principle of the liquid level sensor will be described. The operation principle of the liquid level sensor is the same as that of a normal touch switch of the self-capacitance type. In a normal touch switch of the self-capacitance type, a conductive detection electrode connected to an input terminal of the
ここで、検出電極に人体が触れるということは、人体が触れていない場合に、空気が触れていた検出電極に、空気よりも比誘電率の大きい人体が触れるということなので、検出電極とGNDとの間の静電容量が大きくなる。このため、Rawカウントは、人体が触れていない場合に比べると、人体が触れた場合に大きくなるので、カウント値の変化を人体が触れたと解釈することができる。また、検出電極に触れる人体の面積が広いほど、Rawカウントの変化も大きくなる。これは、図4のコンデンサと式(1)に示すように、静電容量が対向面積に比例するからである。 Here, the fact that the human body touches the detection electrode means that, when the human body is not touching, the human body having a higher relative dielectric constant than air touches the detection electrode that air has touched. The capacitance between the two increases. For this reason, the RAW count becomes larger when the human body touches, as compared with the case where the human body does not touch, so that a change in the count value can be interpreted as the human body touching. Also, the larger the area of the human body touching the detection electrode, the larger the change in the Raw count. This is because the capacitance is proportional to the facing area as shown in the equation (1) with the capacitor in FIG.
図4において、コンデンサの静電容量Cは、コンデンサの静電容量をC[F]、誘電体の誘電率をε[F/m]、相対向する電極板の面積をS[m2]、相対向する電極板間の間隔をd[m]とすると、
C=εrε0S/d …(式1)
ここで、εr=比誘電率
ε0=8.85418781762×10−12(真空中の誘電率)
In FIG. 4, the capacitance C of the capacitor is C [F], the dielectric constant of the dielectric is ε [F / m], the area of the opposing electrode plates is S [m 2 ], Assuming that the distance between the opposing electrode plates is d [m],
C = ε r ε 0 S / d (Equation 1)
Where ε r = dielectric constant
ε 0 = 8.85418781762 × 10 −12 (dielectric constant in vacuum)
以上を踏まえて本実施形態における液位センサを説明すると、液体貯留容器1に水2が充填され、この水2が導電線11に対向すると、この導電線11、具体的には屈曲検出部12と接続検出部13は、タッチスイッチの検出電極と同様、検出電極として機能する。この際、液体貯留容器1中の水2は、タッチスイッチの人体同様、被検出物となるので、Rawカウントの変化を惹起する。
The liquid level sensor according to the present embodiment will be described based on the above description. When the
液体貯留容器1中に水2がさらに充填され、水量が増加すると、液体貯留容器1中の水2と導電線11の屈曲検出部12と接続検出部13の対向面積が拡大し、この拡大に応じ、Rawカウントの変化量が大きくなる。すなわち、Rawカウントは、液体貯留容器1が空よりも、液体貯留容器1に水2が充填され、水量が増加するに伴い、大きくなる。以上が液位センサの動作原理である。
When the
上記構成によれば、導電検出部材10の一本の導電線11が静電容量検出手段20に接続され、しかも、導電線11が複数の屈曲検出部12と接続検出部13とに加工され、これら複数の屈曲検出部12と接続検出部13とが一体なので、静電容量検出手段20の端子数を1個とすることができる。したがって、静電容量検出手段20の構成の簡素化が大いに期待できる。
According to the above configuration, one
また、屈曲検出部12が、液体貯留容器1に導電線11がコイル巻きされることで形成されるので、静電容量の変化を高精度に検出することができる。また、液体貯留容器1に導電線11がきつくコイル巻きされるので、導電線11の上下方向への位置ずれを有効に防止することができる。さらに、静電容量で計測するので、液位センサ表面の汚れ付着に対して誤作動が減少し、塵埃、雨等の影響を受けにくくすることが可能となる。さらに、導電検出部材10の周囲の誘電率を低下させれば、導電検出部材10の検出能力を向上させることが可能となる。
Further, since the
次に、図5は本発明の第2の実施形態を示すもので、この場合には、液体貯留容器1の下方に位置する机30上に金属部材31を配置して静電容量検出手段20のGNDに接続するようにしている。
Next, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In this case, a
金属部材31は、特に限定されるものではないが、例えば薄膜のアルミ箔等が使用され、液体貯留容器1の下端部までの高さが上記実施形態と同様の高さ(例えば、47mm)に設定される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
Although the
上記構成において、空の液体貯留容器1を図5に示すように金属部材31の上空に保持し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録した後、液体貯留容器1に水2を充填してその水位をレベル1に調整し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録する。そしてその後、液体貯留容器1に水2を段階的に充填してその水位をレベル2、レベル3、レベル4に順次調整し、水位の調整毎に静電容量検出手段20でRawカウントを計測・記録する。
In the above configuration, the empty
これらのRawカウントをグラフに表すと、図6に示すように、レベル1のRawカウントが約6250、レベル4のRawカウントが約6470、これらの比が+3.52%となるので、Rawカウントの計測により、水位の検出が可能となる。また、金属部材31の配置により、Rawカウントを大きくすることができる。
When these raw counts are represented in a graph, as shown in FIG. 6, the raw count of
次に、図7は本発明の第3の実施形態を示すもので、この場合には、液体貯留容器1の下方に位置する机30上に金属部材31を配置して静電容量検出手段20のGNDに接続し、金属部材31から液体貯留容器1の下端部までの高さを上記実施形態よりも低く(例えば、16mm)設定するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
Next, FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In this case, a
上記構成において、空の液体貯留容器1を図7に示すように金属部材31の上空に保持し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録した後、液体貯留容器1に水2を充填してその水位をレベル1に調整し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録する。そしてその後、液体貯留容器1に水2を段階的に充填してその水位をレベル2、レベル3、レベル4に順次調整し、水位の調整毎に静電容量検出手段20でRawカウントを計測・記録する。
In the above configuration, the empty
これらのRawカウントをグラフに表すと、図8に示すように、レベル1のRawカウントが約6380、レベル4のRawカウントが約6590、これらの比が+3.29%となるので、Rawカウントの計測により、水位の検出が可能となる。また、金属部材31から液体貯留容器1の下端部までの高さを低く調整するので、Rawカウントの値をさらに大きくすることができる。
When these Raw counts are represented in a graph, as shown in FIG. 8, the Raw count of
次に、図9は本発明の第4の実施形態を示すもので、この場合には、導電検出部材10を、液体貯留容器1の壁の一部に貼着されて静電容量検出手段20に接続される一本の導電線11とするようにしている。
Next, FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention. In this case, the
導電線11は、液体貯留容器1の高さ方向に所定の間隔で配列される複数の屈曲検出部12Aと、この複数の屈曲検出部12A間を縦に接続する複数の接続検出部13とを一体に備え、液体貯留容器1の周壁の内面あるいは外面に透明の粘着テープ等により被覆され、位置決め固定される。各屈曲検出部12Aは、接続検出部13の端から横方向に水平に伸びる伸長部分14と、この伸長部分14の端から接続検出部13方向に略蛇腹形に複数連続して折り返される折り返し部分15とから一体形成される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、導電線11の形状の多様化を図ることができるのは明らかである。また、液体貯留容器1の周壁の一部に導電線11を貼着することができるので、液体貯留容器1の周壁全周に導電線11を取り付ける必要がなく、導電線11の取扱性を大幅に向上させることができる。
It is apparent that the same effects as those of the above embodiment can be expected in this embodiment, and that the shape of the
次に、図10は本発明の第5の実施形態を示すもので、この場合には、導電検出部材10を、液体貯留容器1の壁に貼着される樹脂シート16と、この樹脂シート16に形成されて液体貯留容器1の壁に対向する導電パターン17とから形成し、導電パターン17を静電容量検出手段20に接続するようにしている。
Next, FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention. In this case, a
樹脂シート16は、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル系、ポリプロピレン系、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂系、ガラス繊維含浸エポキシ樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、あるいはこれらのアロイ製の絶縁シート等からなる。この樹脂シート16は、導電パターン17の形成後、平面略櫛歯形にカットされ、液体貯留容器1の周壁外面に粘着テープ等を介し粘着される。
The
導電パターン17は、液体貯留容器1の高さ方向に直線的に指向して端部が静電容量検出手段20に接続される細長い検出幹片18と、この検出幹片18の一側部から水平横方向にそれぞれ伸びる複数の検出片19とを一体に備え、樹脂シート16に平面略櫛歯形に印刷される。この導電パターン17は、例えば金、銀、銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、真鍮、これらの積層部材や合金、導電ペースト、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、導電性ポリマー等の導電材料を使用してスクリーン印刷される。
The
検出幹片18と複数の検出片19とは、検出部として、液体貯留容器1中の水2との間に静電容量を形成する。複数の検出片19は、液体貯留容器1の高さ方向に所定の間隔で配列され、各検出片19が検出幹片18よりも太い平面長方形に形成される。
The
このような液位センサを製造する場合には、樹脂シート16に導電パターン17用の導電材料を平面略櫛歯形にスクリーン印刷して乾燥硬化させることにより、導電パターン17を形成し、この導電パターン17の周縁部に沿って樹脂シート16をカットし、その後、この樹脂シート16を液体貯留容器1の周壁外面に粘着テープ等を介して粘着すれば良い。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
In the case of manufacturing such a liquid level sensor, a conductive material for the
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、導電パターン17が検出幹片18と複数の検出片19とに分割され、これら検出幹片18と複数の検出片19とが一体なので、検出部分の単一化を図ることができる。したがって、静電容量検出手段20の端子数を1個とすることができ、静電容量検出手段20の構成の簡素化を実現することが可能になる。また、液体貯留容器1の周壁に一本の導電線11を時間をかけて慎重に巻き上げる必要がないので、液位センサの製造作業の簡素化、迅速化、容易化が大いに期待できる。
In this embodiment, the same operation and effect as the above embodiment can be expected, and the
また、導電パターン17をスクリーン印刷するので、複数の検出片19を均一、かつ高精度に形成することができ、しかも、優れた量産性が期待できる。また、スクリーン印刷法によれば、導電材料の「先入れ先出し」の原理で導電材料が供給、印刷されるので、他の印刷工法と比較し、粘度の高い導電材料を連続して使用することが可能となる。さらに、樹脂シート16に複数の導電パターン17をそれぞれスクリーン印刷し、これら複数の導電パターン17を噛合させれば、樹脂シート16に無駄な領域が少なくなり、樹脂シート16を効率的に活用することが可能となる。
Further, since the
次に、図11ないし図13は本発明の第6の実施形態を示すもので、この場合には、導電検出部材10を、液体貯留容器1の壁に貼着される樹脂シート16と、この樹脂シート16にスクリーン印刷等により形成されて液体貯留容器1の壁に対向する導電パターン17とから形成し、導電パターン17のパターンを変更して静電容量検出手段20に接続するようにしている。
Next, FIG. 11 to FIG. 13 show a sixth embodiment of the present invention. In this case, the
導電パターン17は、液体貯留容器1の高さ方向に直線的に指向して端部が静電容量検出手段20に接続される細長い検出幹片18と、この検出幹片18の両側部から水平横方向にそれぞれ伸びる複数の検出片19とを一体に備え、複数のT字が縦一列に配列された形で樹脂シート16に印刷される。
The
検出幹片18と複数の検出片19とは、検出部として、液体貯留容器1中の水2との間に静電容量を形成する。複数の検出片19は、液体貯留容器1の高さ方向に所定の間隔で配列され、各検出片19が検出幹片18よりも太い平面長方形に形成される。複数の検出片19の間は、増加する水2の水位を計測する場合には、下方向から上方向にかけて、例えばレベル1、レベル2、レベル3、レベル4として使用される(図12参照)。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
上記構成において、空の液体貯留容器1を机30の上空に保持し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録した後、液体貯留容器1に水2を充填してその水位をレベル1に調整し、静電容量検出手段20によりRawカウントを計測・記録する。そして、液体貯留容器1に水2を段階的に充填してその水位をレベル2、レベル3、レベル4に順次調整し、水位の調整毎に静電容量検出手段20でRawカウントを計測・記録する。これらのRawカウントをグラフに表すと、図13に示すように、レベル1のRawカウントが約7885、レベル4のRawカウントが約7945、これらの比が+0.76%となるので、Rawカウントの計測により、水位の検出が可能となる。
In the above configuration, the empty
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、導電パターン17が検出幹片18と複数の検出片19とに分割され、これら検出幹片18と複数の検出片19とが一体なので、検出部分の単一化を図ることができ、静電容量検出手段20の端子数を1個とすることができる。したがって、静電容量検出手段20の構成の簡素化を図ることが可能になる。さらに、複数の検出片19の数が上記実施形態よりも多いので、検出片19の水2との対向面積が増大し、水位を高精度に検出することができる。
In this embodiment, the same operation and effect as the above embodiment can be expected, and the
次に、図14は本発明の第7の実施形態を示すもので、この場合には、液体貯留容器1を、水2を貯留する第一の液体貯留容器3と、この第一の液体貯留容器3に外側から隙間なく嵌合して保護する第二の液体貯留容器4とに二分割し、第一の液体貯留容器3の周壁外面、あるいは第二の液体貯留容器4の周壁内面に導電検出部材10を取り付けるようにしている。
Next, FIG. 14 shows a seventh embodiment of the present invention. In this case, the
この場合の導電検出部材10は、特に限定されるものではなく、導電線タイプでも良いし、導電パターンタイプでも良い。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、液体貯留容器1や液位センサの構成の多様化が期待できる。
The
In this embodiment, the same operation and effect as those in the above embodiment can be expected, and furthermore, diversification of the configuration of the
なお、上記実施形態の導電検出部材10は、例え周囲に誘電率の高い物が存在しても、水位の変化を静電容量の変化として検出することが可能であるが、検出能力の向上を図る場合には、誘電率の高い物から距離をおいて取り付けられるのが望ましい。また、上記実施形態では導電線11の複数の屈曲検出部12を4個としたが、何らこれに限定されるものではなく、必要に応じ、適宜増減しても良い。
Note that the
また、導電パターン17の複数の検出片19についても、4本としたが、何らこれに限定されるものではなく、必要に応じ、適宜増減しても良い。また、液体貯留容器1中で徐々に減少する水2との間に静電容量を形成する導電検出部材10と、静電容量の変化に応じて検出値を出力する自己容量方式の静電容量検出手段20とを備えた液位センサでも良い。この場合、Rawカウントは、液体貯留容器1中の水2が減少するに伴い、小さくなる。
In addition, the number of the plurality of
本発明に係る液位センサは、各種液体の液位を計測する分野で使用される。 The liquid level sensor according to the present invention is used in the field of measuring liquid levels of various liquids.
1 液体貯留容器(液体貯留体)
2 水(液体)
3 第一の液体貯留容器
4 第一の液体貯留容器
10 導電検出部材
11 導電線
12 屈曲検出部(検出部)
12A 屈曲検出部(検出部)
13 接続検出部(検出部)
14 伸長部分
15 折り返し部分
16 樹脂シート
17 導電パターン
18 検出幹片(検出部)
19 検出片(検出部)
20 静電容量検出手段
1 liquid storage container (liquid storage body)
2 water (liquid)
3 First
12A Bending detector (detector)
13 Connection detection unit (detection unit)
14
19 Detection piece (detection part)
20 Capacitance detection means
Claims (5)
導電検出部材は、複数の検出部を一体的に並べ備えて静電容量検出手段に接続され、複数の検出部が高さ方向に配列されることを特徴とする液位センサ。 A conductive detection member that forms a capacitance between the liquid that increases and decreases in the liquid reservoir, and a capacitance detection unit that outputs a detection value according to a change in the capacitance,
The liquid level sensor, wherein the conductive detection member is provided with a plurality of detection units integrally arranged and connected to a capacitance detection unit, and the plurality of detection units are arranged in a height direction.
導電線は、液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列される複数の屈曲検出部と、この複数の屈曲検出部間を接続する接続検出部とを含み、
各屈曲検出部は、液体貯留体に導電線が略コイル巻きされて近接することにより形成される請求項1記載の液位センサ。 The conductivity detection member includes a conductive wire connected to the capacitance detection means facing the wall of the liquid storage body,
The conductive wire includes a plurality of bend detection units arranged at predetermined intervals in the height direction of the liquid storage body, and a connection detection unit that connects the plurality of bend detection units,
The liquid level sensor according to claim 1, wherein each of the bend detecting units is formed by a conductive wire being substantially coiled and approaching the liquid storage body.
導電線は、液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列される複数の屈曲検出部と、この複数の屈曲検出部間を接続する接続検出部とを含み、
各屈曲検出部は、接続検出部の端から横方向に伸びる伸長部分と、この伸長部分の端から接続検出部方向に略蛇腹形に折り返される折り返し部分とを含んでなる請求項1記載の液位センサ。 The conductivity detection member includes a conductive wire connected to the capacitance detection means facing the wall of the liquid storage body,
The conductive wire includes a plurality of bending detection units arranged at predetermined intervals in the height direction of the liquid storage body, and includes a connection detection unit that connects the plurality of bending detection units,
2. The liquid according to claim 1, wherein each of the bending detecting portions includes an extended portion that extends laterally from an end of the connection detecting portion, and a folded portion that is folded from the end of the extended portion in a substantially bellows shape toward the connection detecting portion. Position sensor.
導電パターンは、液体貯留体の高さ方向に指向して静電容量検出手段に接続される検出幹片と、この検出幹片の一側部から横方向に伸びる複数の検出片とを含み、この複数の検出片が液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列される請求項1記載の液位センサ。 The conductive detection member includes a conductive pattern that is connected to the capacitance detection unit facing the wall of the liquid storage body,
The conductive pattern includes a detection trunk piece that is connected to the capacitance detection means in the height direction of the liquid storage body, and includes a plurality of detection pieces extending laterally from one side of the detection trunk piece, The liquid level sensor according to claim 1, wherein the plurality of detection pieces are arranged at predetermined intervals in a height direction of the liquid storage body.
導電パターンは、液体貯留体の高さ方向に指向して静電容量検出手段に接続される検出幹片と、この検出幹片の両側部から横方向に伸びる複数の検出片とを含み、この複数の検出片が液体貯留体の高さ方向に所定の間隔で配列される請求項1記載の液位センサ。 The conductive detection member includes a conductive pattern that is connected to the capacitance detection unit facing the wall of the liquid storage body,
The conductive pattern includes a detection trunk connected to the capacitance detecting means in the height direction of the liquid storage body, and a plurality of detection fragments extending laterally from both sides of the detection trunk. The liquid level sensor according to claim 1, wherein the plurality of detection pieces are arranged at predetermined intervals in a height direction of the liquid storage body.
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