JP2933853B2 - 静電容量センサ - Google Patents
静電容量センサInfo
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- JP2933853B2 JP2933853B2 JP7203786A JP20378695A JP2933853B2 JP 2933853 B2 JP2933853 B2 JP 2933853B2 JP 7203786 A JP7203786 A JP 7203786A JP 20378695 A JP20378695 A JP 20378695A JP 2933853 B2 JP2933853 B2 JP 2933853B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、タンクのような容器
内に貯蔵された粉体からなる被測定物の収納（現在）量
や特性などを検出する静電容量センサに関する。
内に貯蔵された粉体からなる被測定物の収納（現在）量
や特性などを検出する静電容量センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、タンクのような容器内に貯蔵さ
れている被測定物（例えば、小麦，石灰，水などの粉
体，液体）の収納（現在）量を連続的に、自動計測する
ものとして、静電容量式のレベルセンサが知られてい
る。このセンサは、図５の従来例に示すタンクＴ内の被
測定物Ｍ中に挿入する細長いセンサ電極１２と、このセ
ンサ電極１２から出力信号を取り出す電源・増幅部４を
備えている。
れている被測定物（例えば、小麦，石灰，水などの粉
体，液体）の収納（現在）量を連続的に、自動計測する
ものとして、静電容量式のレベルセンサが知られてい
る。このセンサは、図５の従来例に示すタンクＴ内の被
測定物Ｍ中に挿入する細長いセンサ電極１２と、このセ
ンサ電極１２から出力信号を取り出す電源・増幅部４を
備えている。
【０００３】この図において、例えば、被測定物Ｍの現
在量は、センサ電極１２とアースされたタンクＴ間の静
電容量に基づいて、以下のように検出される。まず、タ
ンクＴ壁と同軸になるように、センサ電極１２を入れる
と、タンクＴとセンサ電極１２間に静電容量Ｃx が形成
される。ここで、簡略化のために円筒形のタンクＴと同
軸になるように丸棒状のセンサ電極１２を入れた場合を
考える。ｒをセンサ電極１２の半径、ＲをタンクＴの半
径、Ｌ1 を被測定物Ｍの高さ、ε2 を被測定物Ｍの比誘
電率、ε1 を空気の比誘電率、Ｋを定数、Ｃo をタンク
Ｔが空の時の静電容量とし、△Ｃを被測定物Ｍが入った
時に増加する静電容量とすると、 △Ｃ＝Ｋ（ε2 −ε1 ）Ｌ1 ／ｌｏｇ10（Ｒ／ｒ） （１） となり、静電容量Ｃx は、次式（２）で表される。 Ｃx ＝Ｃo ＋△Ｃ （２）
在量は、センサ電極１２とアースされたタンクＴ間の静
電容量に基づいて、以下のように検出される。まず、タ
ンクＴ壁と同軸になるように、センサ電極１２を入れる
と、タンクＴとセンサ電極１２間に静電容量Ｃx が形成
される。ここで、簡略化のために円筒形のタンクＴと同
軸になるように丸棒状のセンサ電極１２を入れた場合を
考える。ｒをセンサ電極１２の半径、ＲをタンクＴの半
径、Ｌ1 を被測定物Ｍの高さ、ε2 を被測定物Ｍの比誘
電率、ε1 を空気の比誘電率、Ｋを定数、Ｃo をタンク
Ｔが空の時の静電容量とし、△Ｃを被測定物Ｍが入った
時に増加する静電容量とすると、 △Ｃ＝Ｋ（ε2 −ε1 ）Ｌ1 ／ｌｏｇ10（Ｒ／ｒ） （１） となり、静電容量Ｃx は、次式（２）で表される。 Ｃx ＝Ｃo ＋△Ｃ （２）
【０００４】（２）式において、電源・増幅部４に内蔵
された高周波インピーダンスブリッジ回路２４の可変コ
ンデンサＴ1 の調整により、タンクＴが空のときの静電
容量Ｃo を零点になるようにしてブリッジバランスをと
れば、△Ｃすなわち被測定物Ｍの高さＬ1 に比例した出
力電気信号を得ることができる。この場合、端子Ｅ1は
センサ電極１２側に、端子Ｅ3 はタンクＴのアース側に
それぞれ接続される。なお、この静電容量Ｃo は、通
常、タンクＴが空である工場出荷時やタンク据え付け時
に計測される。
された高周波インピーダンスブリッジ回路２４の可変コ
ンデンサＴ1 の調整により、タンクＴが空のときの静電
容量Ｃo を零点になるようにしてブリッジバランスをと
れば、△Ｃすなわち被測定物Ｍの高さＬ1 に比例した出
力電気信号を得ることができる。この場合、端子Ｅ1は
センサ電極１２側に、端子Ｅ3 はタンクＴのアース側に
それぞれ接続される。なお、この静電容量Ｃo は、通
常、タンクＴが空である工場出荷時やタンク据え付け時
に計測される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来セ
ンサにおいては、上記のように、被測定物が空のときに
零点のブリッジバランスをとるが、センサの修理や交換
などで再調整する必要が生じた場合で、かつ、タンクが
空になることがないような場合には、センサの零点をと
ることが困難になり、検出精度を確保できないという問
題があった。
ンサにおいては、上記のように、被測定物が空のときに
零点のブリッジバランスをとるが、センサの修理や交換
などで再調整する必要が生じた場合で、かつ、タンクが
空になることがないような場合には、センサの零点をと
ることが困難になり、検出精度を確保できないという問
題があった。
【０００６】この発明は、上記の問題点を解決して、容
器が空でなくとも、容易に零点を調整して検出精度を向
上することができる静電容量センサを提供することを目
的としている。
器が空でなくとも、容易に零点を調整して検出精度を向
上することができる静電容量センサを提供することを目
的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この請求項１の発明は、容器内の粉体からなる被測
定物中に合成樹脂からなる絶縁物で被覆された細長いセ
ンサ電極を挿入して、被測定物の収納量もしくは特性を
検出する静電容量センサであって、上記センサ電極の側
方に対向して、絶縁物で被覆されたアース電極が配置さ
れ、上記センサ電極とアース電極とが、これら両電極の
絶縁被覆と同一材質で一体形成された絶縁スペーサを介
して連結されている。
に、この請求項１の発明は、容器内の粉体からなる被測
定物中に合成樹脂からなる絶縁物で被覆された細長いセ
ンサ電極を挿入して、被測定物の収納量もしくは特性を
検出する静電容量センサであって、上記センサ電極の側
方に対向して、絶縁物で被覆されたアース電極が配置さ
れ、上記センサ電極とアース電極とが、これら両電極の
絶縁被覆と同一材質で一体形成された絶縁スペーサを介
して連結されている。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、上
記センサ電極，アース電極，および絶縁スペーサが柔軟
性のある材質で形成されている。
記センサ電極，アース電極，および絶縁スペーサが柔軟
性のある材質で形成されている。
【０００９】
【作用】請求項１の発明によれば、センサ電極とセンサ
電極の側方に対向して配置されるアース電極とが絶縁ス
ペーサを介して連結されている。従って、この静電容量
センサは、センサ電極とアース電極とが一定距離だけ離
してセットになっているので、従来のように空の容器に
挿入しアースを取って零点を調整する必要がなく、任意
の場所で零点の調整ができるとともに、その後に、この
センサを被測定物に挿入することにより、その一定距離
を離したセンサ電極とアース電極間で被測定物の収納量
もしくは特性を検出することができる。
電極の側方に対向して配置されるアース電極とが絶縁ス
ペーサを介して連結されている。従って、この静電容量
センサは、センサ電極とアース電極とが一定距離だけ離
してセットになっているので、従来のように空の容器に
挿入しアースを取って零点を調整する必要がなく、任意
の場所で零点の調整ができるとともに、その後に、この
センサを被測定物に挿入することにより、その一定距離
を離したセンサ電極とアース電極間で被測定物の収納量
もしくは特性を検出することができる。
【００１０】請求項２の発明によれば、センサ電極，ア
ース電極，および絶縁スペーサが柔軟性のある材質で形
成されているので、この静電容量センサを巻き込むこと
が可能となり、持ち運びが容易になる。
ース電極，および絶縁スペーサが柔軟性のある材質で形
成されているので、この静電容量センサを巻き込むこと
が可能となり、持ち運びが容易になる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１に、この発明の一実施例に係る被測定物を
貯蔵したタンクの斜視図を示す。静電容量センサ１はタ
ンクＴの上壁に取り付けられており、タンクＴの投入口
３から投入されて貯蔵された小麦，石灰，または水など
の被測定物Ｍの収納（現在）量測定に用いられる。
明する。図１に、この発明の一実施例に係る被測定物を
貯蔵したタンクの斜視図を示す。静電容量センサ１はタ
ンクＴの上壁に取り付けられており、タンクＴの投入口
３から投入されて貯蔵された小麦，石灰，または水など
の被測定物Ｍの収納（現在）量測定に用いられる。
【００１２】図２に、図１の静電容量センサ１の断面図
を示す。このセンサ１は、電極部２と電源増幅部４とを
備えている。なお、電源増幅部４は、電極部２から出力
信号を取り出し、被測定物Ｍの現在量を検出するが、図
６の従来例と同様の構成であるので、その詳しい説明を
省略する。以下、この電極部２の構成を詳細に説明す
る。
を示す。このセンサ１は、電極部２と電源増幅部４とを
備えている。なお、電源増幅部４は、電極部２から出力
信号を取り出し、被測定物Ｍの現在量を検出するが、図
６の従来例と同様の構成であるので、その詳しい説明を
省略する。以下、この電極部２の構成を詳細に説明す
る。
【００１３】まず、電極部２は、細長い（例えば１０ｍ
以上）センサ電極１２と、このセンサ電極１２の両側に
それぞれ対向して配置されるアース電極１４とを備えて
いる。図３の平面図に示すように、両電極１２，１４
は、それぞれ所定径（例えば、φ８ｍｍ）の導電性ワイ
ヤＷを絶縁物Ｓ1 で被覆したものである。両電極１２，
１４間は、一定距離Ｄだけ離して、絶縁物Ｓ1 と同一材
質の絶縁スペーサＳで連結されている。この実施例で
は、被覆絶縁物Ｓ１と絶縁スペーサＳは一体形成されて
いる。
以上）センサ電極１２と、このセンサ電極１２の両側に
それぞれ対向して配置されるアース電極１４とを備えて
いる。図３の平面図に示すように、両電極１２，１４
は、それぞれ所定径（例えば、φ８ｍｍ）の導電性ワイ
ヤＷを絶縁物Ｓ1 で被覆したものである。両電極１２，
１４間は、一定距離Ｄだけ離して、絶縁物Ｓ1 と同一材
質の絶縁スペーサＳで連結されている。この実施例で
は、被覆絶縁物Ｓ１と絶縁スペーサＳは一体形成されて
いる。
【００１４】この構成のセンサ１では、式（１）のタン
クＴの半径Ｒが距離Ｄに置き換えられる。ここで、セン
サ電極１２とアース電極１４とを絶縁スペーサＳで連結
しているのは、両電極１２，１４間に被測定物Ｍが存在
する場合に、存在しない場合（つまり、零点設定の場
合）と同じ距離Ｄを保つようにして検出精度を確保する
ためである。なお、アース電極１４の基端（上端）は、
アース線１５により、図２のタンクＴの上部のボルトＢ
に接続されている。ただし、上記アース線１５は省略し
てもよい。
クＴの半径Ｒが距離Ｄに置き換えられる。ここで、セン
サ電極１２とアース電極１４とを絶縁スペーサＳで連結
しているのは、両電極１２，１４間に被測定物Ｍが存在
する場合に、存在しない場合（つまり、零点設定の場
合）と同じ距離Ｄを保つようにして検出精度を確保する
ためである。なお、アース電極１４の基端（上端）は、
アース線１５により、図２のタンクＴの上部のボルトＢ
に接続されている。ただし、上記アース線１５は省略し
てもよい。
【００１５】さらに、両電極１２，１４の上部にはゴム
のシール部材１６が嵌め込まれ、アース電極１４の先端
（下端）には、おもり（例えば、材料が鉄）１８が固定
されている。ゴムシール部１６は、貫通させた電極部２
を保持する一方、ベース３６とシール押え３４間で挟み
込まれた状態で、ボルトＢにより、カバー３２とともに
タンクＴに固定される。このゴムシール部１６によりタ
ンクＴとセンサ１間がシールされ、タンクＴ内への水分
や異物などの混入が防止される。おもり１８は、両電極
１２，１４を長手方向に伸ばして、被測定物Ｍ中に挿入
しやすくするために設けられている。なお、センサ電極
１２の先端は絶縁物で覆われて、周囲から絶縁されてい
る。
のシール部材１６が嵌め込まれ、アース電極１４の先端
（下端）には、おもり（例えば、材料が鉄）１８が固定
されている。ゴムシール部１６は、貫通させた電極部２
を保持する一方、ベース３６とシール押え３４間で挟み
込まれた状態で、ボルトＢにより、カバー３２とともに
タンクＴに固定される。このゴムシール部１６によりタ
ンクＴとセンサ１間がシールされ、タンクＴ内への水分
や異物などの混入が防止される。おもり１８は、両電極
１２，１４を長手方向に伸ばして、被測定物Ｍ中に挿入
しやすくするために設けられている。なお、センサ電極
１２の先端は絶縁物で覆われて、周囲から絶縁されてい
る。
【００１６】なお、従来において、この種の静電容量セ
ンサは、電極の長さが長く運搬が困難であったが、この
実施例の静電容量センサ１は、センサ電極１２，アース
電極１４，および絶縁スペーサＳを柔軟性のある材質、
例えば、導電性ワイヤＷをステンレス（例えばＳＵＳ３
０４）の細線を束ねたワイヤで、絶縁スペーサＳやワイ
ヤＷの被覆絶縁物Ｓ１を、フッ化樹脂のような合成樹脂
でそれぞれ形成することにより、巻き込むことを可能に
したので、持ち運びが容易になる。
ンサは、電極の長さが長く運搬が困難であったが、この
実施例の静電容量センサ１は、センサ電極１２，アース
電極１４，および絶縁スペーサＳを柔軟性のある材質、
例えば、導電性ワイヤＷをステンレス（例えばＳＵＳ３
０４）の細線を束ねたワイヤで、絶縁スペーサＳやワイ
ヤＷの被覆絶縁物Ｓ１を、フッ化樹脂のような合成樹脂
でそれぞれ形成することにより、巻き込むことを可能に
したので、持ち運びが容易になる。
【００１７】勿論、静電容量センサ１は柔軟性に乏しい
ものでもよく、特に、長尺でない場合には、巻かなくて
も運搬上の問題はない。その場合、絶縁スペーサＳまた
は被覆絶縁物Ｓ１として、柔軟性に乏しいセラミックの
ような材料を使用できる。
ものでもよく、特に、長尺でない場合には、巻かなくて
も運搬上の問題はない。その場合、絶縁スペーサＳまた
は被覆絶縁物Ｓ１として、柔軟性に乏しいセラミックの
ような材料を使用できる。
【００１８】このように、この静電容量センサ１は、セ
ンサ電極１２とアース電極１４とが一定距離Ｄだけ離し
てセットになっているので、従来のように実際に空のタ
ンク内に電極を挿入しタンクのアースを取って零点を調
整する必要がなく、タンク以外の任意の場所で零点の調
整をすることができる。
ンサ電極１２とアース電極１４とが一定距離Ｄだけ離し
てセットになっているので、従来のように実際に空のタ
ンク内に電極を挿入しタンクのアースを取って零点を調
整する必要がなく、タンク以外の任意の場所で零点の調
整をすることができる。
【００１９】そして、零点調整後に、上記任意の場所で
センサ１をタンクＴ内の被測定物Ｍに挿入し、零点調整
の場合と同じ距離Ｄの状態でセンサ電極１２とアース電
極１４との間に存在する被測定物Ｍによる静電容量の変
化量を測定することにより、その現在量を検出する。こ
うして、タンクＴが空でなくとも零点の調整が可能とな
り、タンクＴを空にできないような場合であっても精度
の高い検出が可能になる。
センサ１をタンクＴ内の被測定物Ｍに挿入し、零点調整
の場合と同じ距離Ｄの状態でセンサ電極１２とアース電
極１４との間に存在する被測定物Ｍによる静電容量の変
化量を測定することにより、その現在量を検出する。こ
うして、タンクＴが空でなくとも零点の調整が可能とな
り、タンクＴを空にできないような場合であっても精度
の高い検出が可能になる。
【００２０】なお、この実施例では、アース電極１４を
センサ電極１２の両側に２本設けて、センサ電極１２と
アース電極１４間の静電容量を安定して確保するように
しているが、片側の１本でもよく、あるいは図４に示す
ようにセンサ電極１２の周囲に３本配置してもよく、さ
らに、４本以上配置してもよい。また、図３または図４
に示したセンサ電極１２とアース電極１４の組合せ物を
複数個並置して、測定精度の向上を図ってもよい。
センサ電極１２の両側に２本設けて、センサ電極１２と
アース電極１４間の静電容量を安定して確保するように
しているが、片側の１本でもよく、あるいは図４に示す
ようにセンサ電極１２の周囲に３本配置してもよく、さ
らに、４本以上配置してもよい。また、図３または図４
に示したセンサ電極１２とアース電極１４の組合せ物を
複数個並置して、測定精度の向上を図ってもよい。
【００２１】また、この実施例では、この静電容量セン
サを被測定物の現在量を検出するレベルセンサに用いて
いるが、被測定物の水分，濃度，導電率のような特性を
検出する水分計や濃度計および導電率測定計などに用い
てもよい。
サを被測定物の現在量を検出するレベルセンサに用いて
いるが、被測定物の水分，濃度，導電率のような特性を
検出する水分計や濃度計および導電率測定計などに用い
てもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、センサ電極とアース電極とが一定距離を離してセッ
トになっているので、従来のように空の容器に挿入しア
ースを取って零点を調整する必要がなく、任意の場所で
零点の調整ができるとともに、その後に、このセンサを
被測定物に挿入することにより、その一定距離を離した
センサ電極とアース電極間で被測定物の収納量もしくは
特性を検出することができる。これにより、容器が空で
なくとも、容易に零点を調整して検出精度を向上するこ
とができる静電容量センサを提供することができる。
ば、センサ電極とアース電極とが一定距離を離してセッ
トになっているので、従来のように空の容器に挿入しア
ースを取って零点を調整する必要がなく、任意の場所で
零点の調整ができるとともに、その後に、このセンサを
被測定物に挿入することにより、その一定距離を離した
センサ電極とアース電極間で被測定物の収納量もしくは
特性を検出することができる。これにより、容器が空で
なくとも、容易に零点を調整して検出精度を向上するこ
とができる静電容量センサを提供することができる。
【００２３】請求項２の発明によれば、センサ電極，ア
ース電極，および絶縁スペーサが柔軟性のある材質で形
成されているので、この静電容量センサを巻き込むこと
が可能となり、持ち運びが容易になる。
ース電極，および絶縁スペーサが柔軟性のある材質で形
成されているので、この静電容量センサを巻き込むこと
が可能となり、持ち運びが容易になる。
【図１】この発明の一実施例に係る静電容量センサが設
置された被測定物を貯蔵するタンクを示す斜視図であ
る。
置された被測定物を貯蔵するタンクを示す斜視図であ
る。
【図２】上記静電容量センサを示す断面図である。
【図３】上記静電容量センサを示す平面図である。
【図４】他の実施例による静電容量センサを示す平面図
である。
である。
【図５】従来の静電容量センサを示す回路図および模式
図である。
図である。
１…静電容量センサ、１２…センサ電極、１４…アース
電極、Ｍ…被測定物、Ｓ…絶縁スペーサ、Ｔ…容器（タ
ンク）。
電極、Ｍ…被測定物、Ｓ…絶縁スペーサ、Ｔ…容器（タ
ンク）。
Claims (2)
- 【請求項１】 容器内の粉体からなる被測定物中に合
成樹脂からなる絶縁物で被覆された細長いセンサ電極を
挿入して、被測定物の収納量もしくは特性を検出する静
電容量センサであって、 上記センサ電極の側方に対向して、絶縁物で被覆された
アース電極が配置され、 上記センサ電極とアース電極とが、これら両電極の絶縁
被覆と同一材質で一体形成された絶縁スペーサを介して
連結されている静電容量センサ。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記センサ電極，アース電極，および絶縁スペーサが柔
軟性のある材質で形成されている静電容量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7203786A JP2933853B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 静電容量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7203786A JP2933853B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 静電容量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933317A JPH0933317A (ja) | 1997-02-07 |
| JP2933853B2 true JP2933853B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=16479742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7203786A Expired - Fee Related JP2933853B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 静電容量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933853B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763767C1 (ru) * | 2020-12-31 | 2022-01-10 | Осаюхинг Омникомм | Корпус, относящийся к емкостному датчику уровня границы раздела сред |
| RU2764570C1 (ru) * | 2020-12-31 | 2022-01-18 | Осаюхинг Омникомм | Корпус для электродов емкостного датчика границы раздела сред |
| RU2790199C2 (ru) * | 2020-12-31 | 2023-02-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Омникомм Онлайн" | Корпус для электродов емкостного датчика границы раздела сред |
| US12523514B2 (en) | 2019-02-21 | 2026-01-13 | Pankov Boris | Capacitive level sensor, sensitive element of the capacitive level sensor, electrode housing for the capacitive level sensor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4828911B2 (ja) * | 2005-10-17 | 2011-11-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 液状態検知センサ |
| JP5505265B2 (ja) * | 2010-11-08 | 2014-05-28 | セイコーエプソン株式会社 | 計測センサー、静電容量センサー、計測システム |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP7203786A patent/JP2933853B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12523514B2 (en) | 2019-02-21 | 2026-01-13 | Pankov Boris | Capacitive level sensor, sensitive element of the capacitive level sensor, electrode housing for the capacitive level sensor |
| RU2763767C1 (ru) * | 2020-12-31 | 2022-01-10 | Осаюхинг Омникомм | Корпус, относящийся к емкостному датчику уровня границы раздела сред |
| RU2764570C1 (ru) * | 2020-12-31 | 2022-01-18 | Осаюхинг Омникомм | Корпус для электродов емкостного датчика границы раздела сред |
| RU2790199C2 (ru) * | 2020-12-31 | 2023-02-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Омникомм Онлайн" | Корпус для электродов емкостного датчика границы раздела сред |
| RU2790426C2 (ru) * | 2020-12-31 | 2023-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Омникомм Онлайн" | Корпус для электродов емкостного датчика границы раздела сред |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0933317A (ja) | 1997-02-07 |
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