JP2642460B2 - 放熱式レベルセンサ - Google Patents
放熱式レベルセンサInfo
- Publication number
- JP2642460B2 JP2642460B2 JP31192788A JP31192788A JP2642460B2 JP 2642460 B2 JP2642460 B2 JP 2642460B2 JP 31192788 A JP31192788 A JP 31192788A JP 31192788 A JP31192788 A JP 31192788A JP 2642460 B2 JP2642460 B2 JP 2642460B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistor
- level
- temperature
- liquid
- operational amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液面のレベルを電気信号として検出するよ
うにした放熱式レベルセンサに関する。
うにした放熱式レベルセンサに関する。
一般に物体の抵抗値は第６図の如く物体の温度に比例
して大きくなり、その傾斜は物質により定まる。例えば
第７図（ｂ）の如くNi線等の抵抗体Roに定電流源Ｉより
電流を流し、加熱することによってその抵抗値が大きく
なる。そしてこの加熱した抵抗体Roを液体に浸すと、液
体と抵抗体Roの熱抵抗は、気体と抵抗体Roの熱抵抗より
小であるため、抵抗体Roの抵抗値は小さくなり、第７図
（ａ）の如く抵抗体Roが液体中に浸漬している割合が大
きくなるほど抵抗体Roの前抵抗は小さくなり、該抵抗体
Roの端子間電圧は低下してくる。そこでこの電圧変化に
よって液面レベルを測定することができる。抵抗体Roの
端子間電圧Ｖ′(x)は、 L:抵抗体Roの全長 X:抵抗体Roの浸漬部分の長さ K:測温効果を左右する物理量 Ｒ′o:抵抗体Roの単位長さ当たりの抵抗値 aK:液体中での測温効果を左右する物理量 となる。一方、抵抗体Roは周囲温度によっても抵抗値が
変化するので、この周囲温度による抵抗体Roの抵抗値を
温度補償する必要がある。第４図はかかる温度補償を施
した従来の放熱式レベルセンサを示し、図において、Ro
はニッケル線などの線材でできたレベル測定用抵抗体、
Rtは同様の温度補償用抵抗体、Rt′は温度係数極小の帰
還抵抗を示す。
して大きくなり、その傾斜は物質により定まる。例えば
第７図（ｂ）の如くNi線等の抵抗体Roに定電流源Ｉより
電流を流し、加熱することによってその抵抗値が大きく
なる。そしてこの加熱した抵抗体Roを液体に浸すと、液
体と抵抗体Roの熱抵抗は、気体と抵抗体Roの熱抵抗より
小であるため、抵抗体Roの抵抗値は小さくなり、第７図
（ａ）の如く抵抗体Roが液体中に浸漬している割合が大
きくなるほど抵抗体Roの前抵抗は小さくなり、該抵抗体
Roの端子間電圧は低下してくる。そこでこの電圧変化に
よって液面レベルを測定することができる。抵抗体Roの
端子間電圧Ｖ′(x)は、 L:抵抗体Roの全長 X:抵抗体Roの浸漬部分の長さ K:測温効果を左右する物理量 Ｒ′o:抵抗体Roの単位長さ当たりの抵抗値 aK:液体中での測温効果を左右する物理量 となる。一方、抵抗体Roは周囲温度によっても抵抗値が
変化するので、この周囲温度による抵抗体Roの抵抗値を
温度補償する必要がある。第４図はかかる温度補償を施
した従来の放熱式レベルセンサを示し、図において、Ro
はニッケル線などの線材でできたレベル測定用抵抗体、
Rtは同様の温度補償用抵抗体、Rt′は温度係数極小の帰
還抵抗を示す。
レベル測定用抵抗体Roの一端は接地されるとともに低
電流Ｉが流されて加熱されるようになっており、このレ
ベル測定用抵抗体Roの検出電圧はバッファアンプＡと温
度補償用抵抗体Rtを通して演算増幅器opの反転入力に印
加される。該増幅器opには帰還抵抗Rt′が接続されてい
る。
電流Ｉが流されて加熱されるようになっており、このレ
ベル測定用抵抗体Roの検出電圧はバッファアンプＡと温
度補償用抵抗体Rtを通して演算増幅器opの反転入力に印
加される。該増幅器opには帰還抵抗Rt′が接続されてい
る。
そして、液面のレベルに応じて変化するレベル測定用
抵抗体Roの抵抗値の変化が、温度補償抵抗体Rtとの接続
点ａの電圧変化として現れ、バッファアンプＡを通して
この電圧変化が演算増幅器opで増幅されてその出力端ｂ
には液面のレベルに応じた電圧が出力される。
抵抗体Roの抵抗値の変化が、温度補償抵抗体Rtとの接続
点ａの電圧変化として現れ、バッファアンプＡを通して
この電圧変化が演算増幅器opで増幅されてその出力端ｂ
には液面のレベルに応じた電圧が出力される。
一方、上記温度補償用抵抗体Rtは実際にはレベル測定
用抵抗体Roと同様に液体に浸されるものであるが、自己
加熱をしていないため抵抗値は液面のレベル変化には影
響されず、周囲の温度変化によってのみ抵抗値が変化す
るようになっている。これによってレベル測定用抵抗体
Roの抵抗値が周囲の温度変化に影響されるのを補償する
ようになっている。
用抵抗体Roと同様に液体に浸されるものであるが、自己
加熱をしていないため抵抗値は液面のレベル変化には影
響されず、周囲の温度変化によってのみ抵抗値が変化す
るようになっている。これによってレベル測定用抵抗体
Roの抵抗値が周囲の温度変化に影響されるのを補償する
ようになっている。
ここで前記両抵抗体Ro,Rtは同一の温度係数であり、
ｂ点出力電圧V(x)は、 となる。
ｂ点出力電圧V(x)は、 となる。
かかる従来の構成では、（２）式に示す如くレベル測
定用抵抗体Roの温度補償はできるが、測温効果を左右す
る物理量K,aKも周囲温度によって変化し、これを補償す
ることができない。また周囲温度により液体が膨張，収
縮するため、同じ液体でも液面レベルが変化し、正確な
測定ができない。
定用抵抗体Roの温度補償はできるが、測温効果を左右す
る物理量K,aKも周囲温度によって変化し、これを補償す
ることができない。また周囲温度により液体が膨張，収
縮するため、同じ液体でも液面レベルが変化し、正確な
測定ができない。
そこで本発明の目的は、測温効果を左右する物理量も
補償するようにした放熱式レベルセンサを提供するもの
である。
補償するようにした放熱式レベルセンサを提供するもの
である。
上記目的を達成するために成された本発明の構成は、
加熱されたレベル測定用抵抗体と、該抵抗体に生じる電
圧を反転入力に印加する演算増幅器と、前記抵抗体と演
算増幅器間に直列接続された温度補償用抵抗体とを備
え、前記両抵抗体を液体の液面まで浸漬させ、演算増幅
器の出力より該液面レベルを検出する放熱式レベルセン
サであって、前記レベル測定用抵抗体の温度係数を温度
補償用抵抗体の温度係数に比して大きく設定したことを
特徴とするものである。
加熱されたレベル測定用抵抗体と、該抵抗体に生じる電
圧を反転入力に印加する演算増幅器と、前記抵抗体と演
算増幅器間に直列接続された温度補償用抵抗体とを備
え、前記両抵抗体を液体の液面まで浸漬させ、演算増幅
器の出力より該液面レベルを検出する放熱式レベルセン
サであって、前記レベル測定用抵抗体の温度係数を温度
補償用抵抗体の温度係数に比して大きく設定したことを
特徴とするものである。
上記構成において、測温効果を左右する物理量を考慮
したときの周囲温度による液面レベルに対する演算増幅
器の出力誤差は液面レベルが高いほど大きくなる。一
方、液体重量が増大して液面レベルが高くなるほど、周
囲温度の上昇に対する液体の熱膨張による量が大きくな
る。従って、液面レベルが高くなり、各抵抗体の液中の
浸漬部が増大し該抵抗体が冷却されて抵抗値が低下す
る。つまり周囲温度による液面変動の出力への影響は液
面レベルが高いほど大きくなる。
したときの周囲温度による液面レベルに対する演算増幅
器の出力誤差は液面レベルが高いほど大きくなる。一
方、液体重量が増大して液面レベルが高くなるほど、周
囲温度の上昇に対する液体の熱膨張による量が大きくな
る。従って、液面レベルが高くなり、各抵抗体の液中の
浸漬部が増大し該抵抗体が冷却されて抵抗値が低下す
る。つまり周囲温度による液面変動の出力への影響は液
面レベルが高いほど大きくなる。
ここで両者の周囲温度による出力誤差は液面レベルに
対して相補的に変化するので、両者が相殺され前記物理
量も考慮した液面レベルの温度補償が成される。
対して相補的に変化するので、両者が相殺され前記物理
量も考慮した液面レベルの温度補償が成される。
以下本発明の実施例を図面と共に説明する。第１図に
おいて、第４図と同一部分は同一符号を付記する。第１
図ではレベル測定用抵抗体Roと温度補償用抵抗体Rtとを
近傍に沿うように配置し、レベル測定用抵抗体Roの周囲
温度を温度補償用抵抗体Rtが検出できるようにしてい
る。またレベル測定用抵抗体Roの温度係数は温度補償用
抵抗体Rtの温度係数に比して大きく設定されている。
おいて、第４図と同一部分は同一符号を付記する。第１
図ではレベル測定用抵抗体Roと温度補償用抵抗体Rtとを
近傍に沿うように配置し、レベル測定用抵抗体Roの周囲
温度を温度補償用抵抗体Rtが検出できるようにしてい
る。またレベル測定用抵抗体Roの温度係数は温度補償用
抵抗体Rtの温度係数に比して大きく設定されている。
次に、動作について説明する。まず従来の如くレベル
測定用抵抗体Roと温度補償用抵抗体Rtの各温度係数が同
じ場合の演算増幅器opの出力V(X)は、（２）式で表すこ
とができる。ここでＫは熱抵抗Ｒθの関数（Ｋ＝Ｃ・Ｒ
θ）であり、Ｒθが周囲温度により変化するとＫも同様
に変化する。従って第５図の如く周囲温度が上昇すると
き、熱抵抗Ｒθが減少するならばＫも減少し、同一の液
面レベルに対し出力電圧V(X)も変化する。このとき、気
体と抵抗体（導体）の熱抵抗Ｒθは液体と抵抗体の熱抵
抗より大きいので、熱抵抗が変化した場合、空気中の方
が出力電圧V(X)に与える影響が大きい。このことは１＞
Ｋ＞aKで、（２）式において熱抵抗が変化すると1/（１
−aK）より1/（1/K）の方が大きく変化することからも
理解できる。即ち（２）式より液面レベルが低い方が周
囲温度による出力電圧V(X)の出力誤差は大きくなる。
測定用抵抗体Roと温度補償用抵抗体Rtの各温度係数が同
じ場合の演算増幅器opの出力V(X)は、（２）式で表すこ
とができる。ここでＫは熱抵抗Ｒθの関数（Ｋ＝Ｃ・Ｒ
θ）であり、Ｒθが周囲温度により変化するとＫも同様
に変化する。従って第５図の如く周囲温度が上昇すると
き、熱抵抗Ｒθが減少するならばＫも減少し、同一の液
面レベルに対し出力電圧V(X)も変化する。このとき、気
体と抵抗体（導体）の熱抵抗Ｒθは液体と抵抗体の熱抵
抗より大きいので、熱抵抗が変化した場合、空気中の方
が出力電圧V(X)に与える影響が大きい。このことは１＞
Ｋ＞aKで、（２）式において熱抵抗が変化すると1/（１
−aK）より1/（1/K）の方が大きく変化することからも
理解できる。即ち（２）式より液面レベルが低い方が周
囲温度による出力電圧V(X)の出力誤差は大きくなる。
一方、本発明の如くレベル測定用抵抗R0に比して温度
補償用抵抗Rtの温度計数を小さく設定すると、出力電圧
V(X)は、 α0:R0の温度係数 αt:Rtの温度係数 となり、第２図の如く液面レベルが高いほど周囲温度に
よる出力電圧V(X)の出力誤差が大きくなる。
補償用抵抗Rtの温度計数を小さく設定すると、出力電圧
V(X)は、 α0:R0の温度係数 αt:Rtの温度係数 となり、第２図の如く液面レベルが高いほど周囲温度に
よる出力電圧V(X)の出力誤差が大きくなる。
次に、液体の熱膨張を考慮したときの出力電圧V(X)に
ついて考察してみる。液面レベルが高いとき（液体重量
が大きいとき）には、周囲温度による液面レベルの変動
が大きくなる。一方、同一の液体重量において、周囲温
度が高くなると液体が熱膨張し液面レベルは高くなるの
で、抵抗体R0,Rtの液中に浸されている浸漬部分が増大
する。従って、抵抗体R0,Rtが冷却された抵抗値が低下
する。即ち、液体の重量が大きいほど（液面レベルが高
いほど）、周囲温度による出力電圧V(X)の出力誤差は大
きくなる。
ついて考察してみる。液面レベルが高いとき（液体重量
が大きいとき）には、周囲温度による液面レベルの変動
が大きくなる。一方、同一の液体重量において、周囲温
度が高くなると液体が熱膨張し液面レベルは高くなるの
で、抵抗体R0,Rtの液中に浸されている浸漬部分が増大
する。従って、抵抗体R0,Rtが冷却された抵抗値が低下
する。即ち、液体の重量が大きいほど（液面レベルが高
いほど）、周囲温度による出力電圧V(X)の出力誤差は大
きくなる。
従って、熱抵抗Ｒθの温度特性と最大時の液面レベル
（液体重量が最も大きいときのレベル）を考慮して、レ
ベル測定用抵抗体R0の温度係数α０を、温度補償用抵抗
体Rtの温度係数αｔより大きく設定することにより、第
２図の特性に係る出力誤差と液体の熱膨張による出力誤
差とが相殺され第３図に示す如く周囲温度による出力電
圧V(X)の誤差を小さくすることができる。
（液体重量が最も大きいときのレベル）を考慮して、レ
ベル測定用抵抗体R0の温度係数α０を、温度補償用抵抗
体Rtの温度係数αｔより大きく設定することにより、第
２図の特性に係る出力誤差と液体の熱膨張による出力誤
差とが相殺され第３図に示す如く周囲温度による出力電
圧V(X)の誤差を小さくすることができる。
以上説明したように本発明の放熱式レベルセンサによ
れば、レベル測定用抵抗体の温度係数を温度補償用抵抗
体の温度係数に比して大きく設定し、温度変化に対する
液体の物理量の変化と体積変化とが互いに相殺されるよ
うにしたので、測温効果を左右する物理量も含めて、液
面レベル測定時の温度補償を良好に行うことができる。
れば、レベル測定用抵抗体の温度係数を温度補償用抵抗
体の温度係数に比して大きく設定し、温度変化に対する
液体の物理量の変化と体積変化とが互いに相殺されるよ
うにしたので、測温効果を左右する物理量も含めて、液
面レベル測定時の温度補償を良好に行うことができる。
第１図は本発明に係る実施例を示す図、 第２図は第１図の動作を説明するための液面レベルに対
する出力電圧特性を示す図、 第３図は第１図における液面レベルに対する出力電圧特
性を示す図、 第４図は従来の構成を示す図、 第５図は第４図における液面レベルに対する出力電圧特
性を示す図、 第６図は一般の抵抗体の温度特性を示す図、 第７図（ａ），（ｂ）は各々加熱抵抗体による液面レベ
ルに対する抵抗値の特性とその状態を示す図である。 R0……レベル測定用抵抗体、Rt……温度補償用抵抗体、
op……演算増幅器。
する出力電圧特性を示す図、 第３図は第１図における液面レベルに対する出力電圧特
性を示す図、 第４図は従来の構成を示す図、 第５図は第４図における液面レベルに対する出力電圧特
性を示す図、 第６図は一般の抵抗体の温度特性を示す図、 第７図（ａ），（ｂ）は各々加熱抵抗体による液面レベ
ルに対する抵抗値の特性とその状態を示す図である。 R0……レベル測定用抵抗体、Rt……温度補償用抵抗体、
op……演算増幅器。
Claims (2)
- 【請求項１】加熱されたレベル測定用抵抗体と、該抵抗
体に生じる電圧を反転入力に印加する演算増幅器と、前
記抵抗体と演算増幅器間に直列接続された温度補償用抵
抗体とを備え、前記両抵抗体を液体の液面まで浸漬さ
せ、演算増幅器の出力より該液面レベルを検出する放熱
式レベルセンサであって、 前記レベル測定用抵抗体の温度係数を温度補償用抵抗体
の温度係数に比して大きく設定したことを特徴とする放
熱式レベルセンサ。 - 【請求項２】加熱されたレベル測定用抵抗体と、該抵抗
体に生じる電圧を反転入力に印加する演算増幅器と、前
記抵抗体と演算増幅器間に直列接続された温度補償用抵
抗体とを備え、前記両抵抗体を液体の液面まで浸漬さ
せ、演算増幅器の出力より該液面レベルを検出する放熱
式レベルセンサであって、 周囲温度による液面変動の出力への影響を打ち消すため
に、センサ熱抵抗に温度依存性を持たせたことを特徴と
する放熱式レベルセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31192788A JP2642460B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 放熱式レベルセンサ |
| US07/444,341 US5007288A (en) | 1988-12-02 | 1989-12-01 | Heat-radiation type level sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31192788A JP2642460B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 放熱式レベルセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02157622A JPH02157622A (ja) | 1990-06-18 |
| JP2642460B2 true JP2642460B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=18023107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31192788A Expired - Lifetime JP2642460B2 (ja) | 1988-12-02 | 1988-12-12 | 放熱式レベルセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642460B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5321633A (en) * | 1990-04-10 | 1994-06-14 | Yazaki Corporation | Heat radiating type liquid level sensing system and the method therefor |
| CN108254408A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 武汉优城科技有限公司 | 一种程序温控下测定水泥净浆体积自由变化的装置和方法 |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP31192788A patent/JP2642460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02157622A (ja) | 1990-06-18 |
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