JP3627161B2 - Liquid level measuring instrument - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大形タンク内等の液面の測定に好適な巻取り式の液面測定器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、大形タンク内の液面を測定する液面測定器として、定張力スプリングによる巻取り式の液面測定器が知られている。この液面測定器は、ワイヤ(又はテープ)の先端にフロートを取付け、本体内に、ワイヤを定張力で巻取るためのスプリングとスプロケットを設けると共に、スプロケットにカウンタ表示部を直結させて構成される。この液面測定器は、フロートの真上にあるワイヤの重量だけスプリングの張力が変化するようにして、液面の上下に対しフロートを追従させ、フロートから上のワイヤの長さを液面レベルとしてカウンタ表示部に表示するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の液面測定器は、電気や空気圧等の補助動力を必要とせずに、大形タンク内の液面を比較的正確に測定することができるものの、上方からフロートを液面上に落して測定する際、或は液面レベルが大きく変動した場合、ワイヤドラムやスプロケットの慣性により、ワイヤがスプロケットやドラムから外れやすく、また、ワイヤに緩みが生じやすいため、高精度の液面測定ができにくいという問題があった。
【0004】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、大形タンク等の液面を高精度に測定することができる巻取り式の液面測定器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液面測定器は、測定器本体内にワイヤを巻装した巻取りドラムを有し、液面に対し上方から該ワイヤを繰出し下降させて液面までの距離を測定する液面測定器において、ワイヤの繰出し長さを示す信号を発生するワイヤ繰出し長信号発生手段と、ワイヤの先端に連結され、液面に到達したとき液面検出信号を発生する液面検出器と、液面検出器が上昇端にあることを検出する上昇端検出器と、液面検出器に設けられ、該液面検出信号を測定器本体側に向けて空間光送信を行う液面検出光信号送信手段と、測定器本体側に設けられ、該液面検出光信号送信手段から送られた液面検出光信号を受信する液面検出光信号受信手段と、該上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態からワイヤが繰出され前記液面検出器が液面に到達するまでの間、前記ワイヤ繰出し長信号発生手段からのワイヤ繰出し長信号を取り込み、該ワイヤ繰出し長データに基づいて該測定器本体から液面までの距離を演算する演算制御手段と、を備え、液面検出器内の電源に充電可能な蓄電手段が設けられ、液面検出器が上昇端に位置するとき、測定器本体側から同調コイルを介して誘導給電により蓄電手段へ充電を行うことを特徴とする。
【0006】
ここで、測定器本体の下部に主電極と補助電極を設け、主電極は測定器本体の円錐形底部の先端に突設し、補助電極は円筒形或は複数の棒状とし、主電極の周囲に主電極より下方に突出して設けるとよい。
【0007】
【作用・効果】
このような構成の液面測定器では、液面測定を行う場合、巻取りドラムからワイヤを繰出し、ワイヤ先端の液面検出器を液面に向けて下降させていく。このとき、ワイヤ繰出し長信号発生手段はワイヤの繰出し長さを示す信号を発生し、演算制御手段は、上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態から、ワイヤの繰出し長さを示す信号を取り込んでいく。そして、液面検出器が液面に到達したとき、液面検出器の液面検出光信号送信手段から本体側の液面検出光信号受信手段に液面検出光信号が送信され、ワイヤの繰出しが停止される。
【0008】
演算制御手段は、上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態からワイヤが繰出され液面検出器が液面に到達するまでの間、ワイヤ繰出し長信号発生手段からのワイヤ繰出し長信号を取り込み、ワイヤ繰出し長データに基づいて測定器本体から液面までの距離を演算する。
【0009】
このように、フロートが液面に到着したときのワイヤの緩みを検知するのではなく、液面検出器が液面に到達したことを電気的に検出してワイヤの繰出しを止めるため、ワイヤに緩みが生じにくく、高精度に液面までの距離を測定することができる。
【0010】
また、液面検出器内の電源に充電可能な蓄電手段を設け、液面検出器が上昇端に位置するとき、測定器本体側から同調コイルを介して誘導給電により蓄電手段へ充電を行うため、液面検出器の電源となる蓄電手段に自動的に且つ確実に充電することができ、無接点で充電を行うため、接触不良の恐れがなく、液面検出器内の電池等の管理を簡単化することができる。蓄電手段としてコンデンサを使用すれば、電池交換等のメインテナンスが不要となる。
【0011】
さらに、測定器本体の下部に主電極と補助電極を設け、主電極は測定器本体の円錐形底部の先端に突設し、補助電極は主電極の周囲に主電極より下方に突出して設ける構成とすれば、測定しようとする液面に液面検出器が達する際の液面の波立ちを最小に抑え、測定精度を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は液面測定器の縦断面図を示し、図2はその横断面図を示している。1は測定器本体のケースであり、ケース1の底部には、液面検出器10を受け入れるための開口部1aが形成される。
【0014】
ケース1内には、ワイヤ2を巻取るための巻取りドラム3が取付けられ、巻取りドラム3は減速機4aを介して巻取りモータ4により回転駆動される。さらに、プーリ5が巻取りドラム3の隣に回転自在に取付けられ、巻取りドラム3から引き出されたワイヤ2がプーリ5に掛けられる。ワイヤ2の先端には液面検出器10が連結される。なお、ワイヤ2はテープ状の線材としてもよい。
【0015】
プーリ5には、ワイヤ繰出し長信号発生手段として、プーリ5の回転角に応じた周波数信号を出力するロータリエンコーダ24が設けられる。ロータリエンコーダ24としては、磁気センサ、光センサ等を用いたものが使用され、プーリ5の周縁部にはそれらのセンサに対応して磁極部、開口部、反射部等が所定間隔で設けられる。
【0016】
ケース底部の開口部1aの上方に、液面検出器10を収納するための収納部6が設けられ、収納部6の周囲には、誘導給電用の一次コイル7が巻装される。この一次コイル7は、図4に示すように、検出器側の電源に充電を行う誘導給電回路の発振回路8の出力側に接続される。発振回路8は例えば1MHzの高周波信号を発振し、一次コイル7に供給する。収納部6の上方にプーリ5から引き出されるワイヤ2をガイドするガイドプーリ9が配設される。
【0017】
このガイドプーリ9は、絶縁された導電性金属からなり、ワイヤ2とガイドプーリ9間に電圧が印加され、その間の導通状態を判定することにより、ワイヤ2に緩みが発生したか否かを検出するワイヤ緩み検出器26を構成する。また、収納部6の上部には液面検出器10が上昇端つまり収納部6内にあることを検出するためのリミットスイッチ等が上昇端検出器25として設けられる。
【0018】
ケース1内には、給電回路、検出回路等の電源としてバッテリ30が内蔵される。さらに、ケース1の底部には、液面検出器10から出力される液面検出時の光信号を受信するための受光素子19が下向きに設けられる。この受光素子19は液面検出光信号受信手段を構成する。
【0019】
ワイヤ2の先端に連結された液面検出器10は、図3に示すように、円筒状に形成され、底部先端には主電極13が突設され、下部には、円筒形の補助電極11が設けられる。この主電極13の先端は補助電極11の先端より少し上、つまり補助電極11の先端が主電極13より少し下に突出するように形成され、液面検出器10底部が液面に到達する際、最初に周囲の補助電極11がタッチし、次に中央の主電極13が液面にタッチするように構成される。補助電極11には空気逃がし用の孔11aが設けられる。
【0020】
主電極13と補助電極11間の抵抗値の変化を検出して液面の検出が行われる。液面検出器10の上部には液面検出光信号送信手段として、検出時に光信号を出力する発光素子14が上向きに取付けられる。
【0021】
液面検出器10内には、図4のブロック図に示すように、主電極13と補助電極11間の抵抗値の変化を捕えて液面を検出する液面検出回路15、液面検出回路15からの検出信号を受けて発振動作する発振回路16、発振回路16からの出力を受けて投光素子14を発光動作させる発光回路17、及び各回路の電源となる電源回路18を含む回路基板が内蔵される。これらの回路と投光素子14から液面検出光信号送信手段が構成される。
【0022】
電源回路18は、液面検出器10の上部内に配設され、上記一次コイル7に同調する同調コイル12、同調コイル12を介して誘導された高周波電流を整流する整流回路、及び蓄電可能なコンデンサ或は二次電池を有する。液面検出器10は、その上昇端の測定器本体内にあるとき、一次コイル7、同調コイル12を介して高周波電力を受け、それを整流してコンデンサ(又は二次電池)に充電する。
【0023】
上記構成の測定器本体は、大形タンクの内側上部に取付けられ、その液面検出器10をタンク内の液面に向けて上方から下降させるように設置される。一方、液面検出光信号受信手段である受光素子19、エンコーダ24などからの信号を受けて測定値を演算し表示する測定器の制御盤は、別に設置される。
【0024】
その制御盤の制御回路は、図5のブロック図に示すように、マイクロコンピュータを主要部にして構成され、CPU20、ROM21、RAM22、及び入出力回路29を備える。上記巻取りモータ4、ロータリエンコーダ24、上端検出器25、ワイヤ緩み検出器26、操作スイッチ27、受光素子19、誘導給電回路の発振回路8が、入出力回路29に接続される。
【0025】
CPU20は、予めROM21に記憶されたプログラムデータに基づき、液面検出信号、エンコーダ24の出力信号を取り込み、液面までの距離を算出し、表示器23に測定値を表示するなどの処理を実行する。また、ROM21内には、演算された距離データを補正するために、距離データに対応して補正係数がテーブルデータなどとして予め記憶される。補正係数は、例えばプーリとワイヤの滑り、ワイヤの伸びに応じて、実測値から予め算出され、記憶される。
【0026】
次に、上記構成の液面測定器の動作を説明する。
【0027】
タンク内の液面までの距離を測定する際、所定の操作スイッチ27をオンすると、CPU20は、図6の液面測定の処理に入り、先ず、ステップ100で、液面検出器10が上昇端にあるか否かを判定する。上昇端検出器25がその上昇端を検出している場合、次に、ステップ110にて、巻取りモータ4を下降側に駆動し、ステップ120で、エンコーダ24からのデータの取り込みを開始する。
【0028】
これにより、巻取りドラム3がワイヤ繰出し方向に回転駆動され、ワイヤ2の先端の液面検出器10は、その自重によりタンク内を下降していく。このとき、ワイヤ2の繰出しに応じてプーリ5が従動回転し、その回転角を示す信号がエンコーダ24から出力され、その信号はCPU20に取り込まれ、ステップ130で、現在のワイヤの長さつまり液面検出器10までの距離が演算され、ステップ140で、その距離が表示器23に表示される。このような処理は所定時間(数百ミリ秒)毎に繰り返され、表示距離はインクリメントされていく。
【0029】
一方、液面検出器10の下降中に、ワイヤ2に緩みが生じた場合、ワイヤ緩み検出器26でそれが検出され、CPU20に送られると、ステップ150からステップ230に進み、非常停止をかけて巻取りドラム3の駆動を停止させる。
【0030】
そして、液面検出器10の下部が液面に達すると、液体により主電極13と補助電極11間の抵抗値が変化し、液面検出回路15において液面到着が検出され、発振回路16と発光回路17が動作して、検出器上部に設けた投光素子14が投光動作する。
【0031】
液面検出器10が液面に到達した時、まず、円筒状の補助電極11が液面にタッチし、次に中央の円錐部が液面にタッチするため、液面の乱れは最小に抑えられ、主電極13と補助電極11による液面の検出信号を安定して得ることができる。
【0032】
このとき、測定器本体側の受光素子19は、投光素子14からの液面検出を示す光信号を受光し、その受光信号(液面検出信号)をCPU20に送る。CPU20は、この液面検出信号を入力すると、液面検出と判断し、ステップ160からステップ170に進み、巻取りモータ4を直ちに停止させ、液面検出器10の下降を停止させる。そして、次に、ステップ180で、その時点の距離データに補正を加えて、最終的な液面までの距離データを算出し、ステップ190でその距離データつまりタンクの上端から液面までの距離を表示器23に表示する。
【0033】
この後、CPU20は、ステップ200で、巻取りモータ4を巻取り側に駆動させ、巻取りドラム3にワイヤ2を巻取り、液面検出器10を上昇させ、ステップ210で、液面検出器10が測定器本体の収納部6まで上昇し、上昇端検出器25がその上昇端を検出したとき、ステップ210からステップ220に進み、巻取りモータ4による上昇動作を停止させ、この回の液面測定を完了する。
【0034】
液面検出器10が収納部6内に収納された状態において、その上部の同調コイル12は収納部6内の一次コイル7と相対して位置し、一次コイル7と同調コイル12が電磁的にカップリングされ、一次コイル7には発振回路8から例えば1KHzの高周波電流が供給される。このため、液面検出器10側の同調コイル12には、同様の周波数の高周波電圧が誘起され、電源回路18においてその高周波電力が整流され、コンデンサに電力が充電される。このコンデンサに充電された電力は次回の液面測定時に使用される。
【0035】
このように、フロートが液面に到着したときのワイヤの緩みを検知するのではなく、液面検出器10が液面に到達したことを電気的に検出して巻取りモータ4を止めるため、ワイヤ2に緩みが生じにくく、高精度に液面までの距離を測定することができる。また、仮にワイヤ2に緩みが発生したとしても、ワイヤ緩み検出器26によりワイヤの緩みを検出できるため、緩み検出時には、巻取りモータ4に非常停止をかけることにより、ワイヤの外れや絡みを防止することができる。
【0036】
なお、液面検出器10の下部に設けた補助電極は、円筒形に代えて複数の棒状電極とすることもでき、この複数の棒状電極を、主電極13より下に突出した形状とすれば、上記と同様に、液面到達時に液面を余り乱さず、安定して且つ正確に液面位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す測定器本体の縦断面図である。
【図2】同測定器本体の横断面図である。
【図3】液面検出器の断面図である。
【図4】液面検出器の回路のブロック図である。
【図5】液面測定器の制御回路のブロック図である。
【図6】液面測定の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
2−ワイヤ
3−巻取りドラム
4−巻取りモータ
5−プーリ
6−収納部
7−一次コイル
10−液面検出器
11−補助電極
12−同調コイル
13−主電極
14−投光素子
19−受光素子
20−CPU
24−ロータリエンコーダ
25−上昇端検出器
26−ワイヤ緩み検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a take-up type liquid level measuring device suitable for measuring a liquid level in a large tank or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a winding type liquid level measuring device using a constant tension spring is known as a liquid level measuring device for measuring the liquid level in a large tank. This liquid level measuring device is configured by attaching a float to the tip of a wire (or tape), providing a spring and sprocket for winding the wire at a constant tension in the body, and directly connecting a counter display to the sprocket. The This level gauge makes the spring tension change by the weight of the wire just above the float so that the float follows the top and bottom of the liquid level, and the length of the wire above the float is adjusted to the liquid level. Is displayed on the counter display section.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, this type of liquid level measuring device can measure the liquid level in a large tank relatively accurately without the need for auxiliary power such as electricity or air pressure. When measuring with a drop, or when the liquid level fluctuates significantly, the wire is easily detached from the sprocket or drum due to the inertia of the wire drum or sprocket, and the wire is likely to loosen. There was a problem that it was difficult to measure.
[0004]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a take-up type liquid level measuring device capable of measuring the liquid level of a large tank or the like with high accuracy.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid level measuring device of the present invention has a winding drum in which a wire is wound in the measuring device main body, and the wire is drawn out from above to the liquid level to reach the liquid level. In the liquid level measuring device for measuring the distance of the wire, a wire feeding length signal generating means for generating a signal indicating the feeding length of the wire, and a liquid level detection signal are generated when connected to the tip of the wire and reach the liquid level. A liquid level detector, a rising end detector for detecting that the liquid level detector is at the rising end, and a liquid level detector, and transmitting the spatial light by directing the liquid level detection signal toward the measuring instrument main body side. A liquid level detection optical signal transmission means for performing, a liquid level detection optical signal reception means for receiving a liquid level detection optical signal sent from the liquid level detection optical signal transmission means, and the rising end Before the wire is unwound from the state where the detector detects the rising edge of the liquid level detector The wire feed length signal from the wire feed length signal generating means is captured until the liquid level detector reaches the liquid level, and the distance from the measuring device main body to the liquid level is calculated based on the wire feed length data. And a power storage means that can be charged to the power supply in the liquid level detector, and when the liquid level detector is located at the rising end, inductive power feeding from the measuring instrument main body via the tuning coil To charge the power storage means.
[0006]
Here, a main electrode and an auxiliary electrode are provided at the lower part of the measuring instrument main body, the main electrode protrudes from the tip of the conical bottom of the measuring instrument main body, and the auxiliary electrode has a cylindrical shape or a plurality of rods. It is good to project in the downward direction from the main electrode.
[0007]
[Action / Effect]
In the liquid level measuring device having such a configuration, when the liquid level is measured, the wire is fed from the winding drum, and the liquid level detector at the tip of the wire is lowered toward the liquid level. At this time, the wire feeding length signal generating means generates a signal indicating the feeding length of the wire, and the calculation control means starts the wire feeding length from the state where the rising edge detector detects the rising edge of the liquid level detector. The signal indicating is taken in. When the liquid level detector reaches the liquid level, the liquid level detection optical signal is transmitted from the liquid level detection optical signal transmission unit of the liquid level detector to the liquid level detection optical signal reception unit on the main body side, and the wire is fed out. Is stopped.
[0008]
The arithmetic control means is configured to feed the wire from the wire feeding length signal generating means until the wire is fed from the state where the rising edge detector detects the rising edge of the liquid level detector until the liquid level detector reaches the liquid level. The long signal is taken in, and the distance from the measuring instrument body to the liquid level is calculated based on the wire feed length data.
[0009]
In this way, instead of detecting loosening of the wire when the float arrives at the liquid level, the wire level detector is electrically detected when the liquid level detector has reached the liquid level and stops feeding the wire. It is difficult to loosen, and the distance to the liquid level can be measured with high accuracy.
[0010]
In addition, chargeable power storage means is provided for the power supply in the liquid level detector, and when the liquid level detector is located at the rising end, the power storage means is charged by induction power feeding from the measuring instrument main body side through the tuning coil. The battery can be charged automatically and reliably as the power source of the liquid level detector, and it is charged without contact, so there is no risk of contact failure and the battery etc. in the liquid level detector can be managed. It can be simplified. If a capacitor is used as the power storage means, maintenance such as battery replacement becomes unnecessary.
[0011]
Furthermore, a main electrode and an auxiliary electrode are provided at the lower part of the measuring instrument main body, the main electrode is provided at the tip of the conical bottom of the measuring instrument main body, and the auxiliary electrode is provided around the main electrode so as to protrude below the main electrode. If so, it is possible to minimize the ripple of the liquid level when the liquid level detector reaches the liquid level to be measured, and to improve the measurement accuracy.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of the liquid level measuring device, and FIG. 2 shows a transverse sectional view thereof. Reference numeral 1 denotes a case of the measuring instrument main body, and an
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
A storage unit 6 for storing the
[0017]
The guide pulley 9 is made of an insulated conductive metal, and a voltage is applied between the
[0018]
A
[0019]
As shown in FIG. 3, the
[0020]
The liquid level is detected by detecting a change in the resistance value between the
[0021]
In the
[0022]
The
[0023]
The measuring instrument main body having the above-described configuration is attached to the inner upper part of the large tank, and is installed so that the
[0024]
As shown in the block diagram of FIG. 5, the control circuit of the control panel is configured with a microcomputer as a main part, and includes a
[0025]
The
[0026]
Next, the operation of the liquid level measuring device having the above configuration will be described.
[0027]
When the
[0028]
Thereby, the winding
[0029]
On the other hand, if the
[0030]
When the lower part of the
[0031]
When the
[0032]
At this time, the
[0033]
Thereafter, in
[0034]
In a state where the
[0035]
Thus, in order not to detect the looseness of the wire when the float arrives at the liquid level, but to electrically detect that the
[0036]
The auxiliary electrode provided in the lower part of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a measuring device main body showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the measuring instrument main body.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid level detector.
FIG. 4 is a block diagram of a circuit of the liquid level detector.
FIG. 5 is a block diagram of a control circuit of the liquid level measuring device.
FIG. 6 is a flowchart showing a liquid level measurement operation.
[Explanation of symbols]
2-wire 3-winding drum 4-winding motor 5-pulley 6-housing 7-primary coil 10-liquid level detector 11-auxiliary electrode 12-tuning coil 13-main electrode 14-light projecting element 19-light receiving Element 20-CPU
24-Rotary encoder 25-Up end detector 26-Wire looseness detector
Claims (4)
前記ワイヤの繰出し長さを示す信号を発生するワイヤ繰出し長信号発生手段と、
該ワイヤの先端に連結され、液面に到達したとき液面検出信号を発生する液面検出器と、
該液面検出器が上昇端にあることを検出する上昇端検出器と、
該液面検出器に設けられ、該液面検出光信号を測定器本体側に向けて空間光送信する液面検出光信号送信手段と、
該測定器本体側に設けられ、該液面検出光信号送信手段から送られた液面検出信号を受信する液面検出光信号受信手段と、
該上昇端検出器が液面検出器の上昇端を検出した状態からワイヤが繰出され前記液面検出器が液面に到達するまでの間、前記ワイヤ繰出し長信号発生手段からのワイヤ繰出し長信号を取り込み、該ワイヤ繰出し長データに基づいて該測定器本体から液面までの距離を演算する演算制御手段と、
を備え、
前記液面検出器内の電源に充電可能な蓄電手段が設けられ、該液面検出器が上昇端に位置するとき、測定器本体側から同調コイルを介して誘導給電により該蓄電手段へ充電を行う構造としたことを特徴とする液面測定器。In a liquid level measuring instrument that has a winding drum in which a wire is wound in the measuring instrument main body and measures the distance to the liquid level by feeding and lowering the wire from above with respect to the liquid level,
Wire feeding length signal generating means for generating a signal indicating the feeding length of the wire;
A liquid level detector connected to the tip of the wire and generating a liquid level detection signal when reaching the liquid level;
A rising edge detector for detecting that the liquid level detector is at the rising edge;
A liquid level detection optical signal transmitting means provided in the liquid level detector, for transmitting the liquid level detection optical signal toward the measuring device main body in a spatial light;
A liquid level detection optical signal receiving means provided on the measuring instrument main body side for receiving a liquid level detection signal sent from the liquid level detection optical signal transmission means;
From the state where the rising end detector detects the rising end of the liquid level detector until the wire is drawn and the liquid level detector reaches the liquid level, the wire feeding length signal from the wire feeding length signal generating means Calculation control means for calculating the distance from the measuring instrument body to the liquid level based on the wire feed length data;
With
When the power source in the liquid level detector is provided with a chargeable storage means, and the liquid level detector is located at the rising end, the storage means is charged by inductive power feeding from the measuring instrument main body side through the tuning coil. A liquid level measuring device characterized by having a structure to perform.
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