JP3734596B2

JP3734596B2 - 静電容量式レベル計

Info

Publication number: JP3734596B2
Application number: JP13531897A
Authority: JP
Inventors: 房夫森
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2017-05-26
Also published as: JPH10325749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば液化石油ガス等の貯蔵タンクにおいて、そのレベル（液面）を計測するために用いられる静電容量式レベル計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の静電容量式レベル計の従来構成を図３に示す。検知部１１は複数の静電容量式レベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nによって構成され、これらレベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nは図４に示したように設置されるタンクの高さに対応して多段に積み上げられたものとなっている。各レベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nは外筒電極１２と中心電極１３とを有しており、隣接する外筒電極１２が相互に電気的、機械的に接続されてレベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nが一体化されている。外筒電極１２の接続は、図４には示していないが各外筒電極１２の両端部に設けられたフランジを互いにネジ結合することによって行われる。なお、隣接する中心電極１３は互いにわずかに離間されている。
【０００３】
上記のような構成とされた検知部１１はタンクの底面１４に絶縁材よりなる置台１５を介して設置され、その上端はタンク上部に位置される。
各レベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nの一体化された外筒電極１２には図３に示したように、安全保持器１６を介して測定信号発生器１７が接続され、一方各中心電極１３は安全保持器１６及びリレー１８をそれぞれ介して測定回路２１に接続されている。安全保持器１６はタンク内に設置された検知部１１に回路側から過電流、過電圧が加わることがないように設けられている。
【０００４】
タンク内のレベルの計測は、測定信号発生器１７より外筒電極１２に測定信号を与え、各レベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nの検出信号をリレー１８により選択して順次測定回路２１に取り込むことによって行われる。測定回路２１は検出信号を電圧として測定し、容量算出手段２２はこの検出電圧から静電容量を算出する。算出された静電容量は制御・演算手段２３に入力される。制御・演算手段２３はリレー制御信号を出力して各リレー１８を駆動制御し、これにより容量算出手段２２から各レベルセンサＳ₁〜Ｓ_Nの静電容量を得る。そして、それら静電容量からタンク内のレベルを算出して出力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近のタンクの大型化に伴い、上記のような構成を有する静電容量式レベル計においても、その検知部１１の大型化（高層化）が要求され、このためレベルセンサの積み上げ段数Ｎは例えば２５以上となり、従来の２倍以上の数のレベルセンサを使用する必要が生じている。
【０００６】
この場合、上述した従来の静電容量式レベル計においては測定センサの選択手段にリレー１８を用いているため、センサ数の増加に伴い、それと対応してリレー１８を増設しなければならず、その分装置の大型化、消費電力の増大を招き、また部品点数の増加による信頼性の低下を招くものとなっていた。
【０００７】
この発明の目的は上記した問題点に鑑み、装置の大型化や消費電力の増大さらには部品点数の増加を伴うことなく、センサ数の増加に対応することができる静電容量式レベル計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、積み上げられた複数の静電容量式レベルセンサを測定センサ選択手段により順次選択して、その静電容量を測定し、それら測定された静電容量からレベルセンサが設置されているタンクのレベルを算出する構造とされた静電容量式レベル計において、測定センサ選択手段にクロスポイントスイッチアレイが用いられ、そのクロスポイントスイッチアレイにおけるクロスポイントの接続数の差に起因する静電容量の測定誤差を補正する手段が設けられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。なお、図３と対応する部分には同一符号を付してある。
図１はこの発明の一実施例を示したものである。この例では測定センサ選択手段として従来のリレ−に代えてクロスポイントスイッチアレイ３１が用いられる。クロスポイントスイッチアレイ３１はこの例では１６×１６スイッチ（合計２５６のクロスポイント）のものが用いられており、図中に示したように、その行を行１〜１６、列を列１〜１６、クロスポイントを行、列で（１，１）〜（１６，１６）と表す。
【００１０】
クロスポイントスイッチアレイ３１の列１６は測定回路２１に接続され、また行１６は内部接続のために使用される。これら接続列及び接続行以外の１５列及び１５行はセンサ接続用とされ、即ちこのクロスポイントスイッチアレイ３１によれば最大３０センサまで選択測定可能となる。
一方検知部１１はこの例ではクロスポイントスイッチアレイ３１を最大限に利用するものとして、３０個の静電容量式レベルセンサＳ₁〜Ｓ₃₀が積み上げられて構成されている。レベルセンサＳ₁〜Ｓ₁₅は、その中心電極１３が安全保持器１６を介してそれぞれクロスポイントスイッチアレイ３１の行１〜１５に接続されており、残りのレベルセンサＳ₁₆〜Ｓ₃₀は同様に、列１〜１５に接続されている。なお、各外筒電極１２は接続一体化されて、安全保持器１６を介し、測定信号発生器１７に接続されている。
【００１１】
クロスポイントスイッチアレイ３１による測定センサの選択は、例えばレベルセンサＳ₁を選択測定する場合にはクロスポイントスイッチ（１，１６）だけをオンにする。また、レベルセンサＳ₃₀を選択測定する場合にはクロスポイントスイッチ（１６，１５）及び（１６，１６）の２つをオンにする。このように、行１〜１５に接続されているレベルセンサＳ₁〜Ｓ₁₅を選択する場合はクロスポイントの接続数は１となり、列１〜１５に接続されているレベルセンサＳ₁₆〜Ｓ₃₀を選択する場合はクロスポイントの接続数は２となる。
【００１２】
補正手段３２は測定センサ選択時のクロスポイントの上述した接続数の差に起因する測定誤差を補正するために設けられている。即ち、クロスポイントの接続数が１の場合と２の場合とでは、クロスポイントの合計導通抵抗値に差が発生し、この差が測定静電容量に誤差を生じさせる。この測定誤差は予め基準静電容量を用いて知ることができるので、その値を補正値として補正手段３２に予め入力しておく。なお、図２はクロスポイントの接続数が２の場合（二重接続の場合）に生じる接続数が１の場合との測定誤差を、測定静電容量（基準静電容量）に対応して例示したものである。
【００１３】
制御・演算手段２３は各レベルセンサＳ₁〜Ｓ₃₀の静電容量からタンク内のレベルを算出すると共に、この例ではクロスポイントスイッチ制御信号を出力する。このクロスポイントスイッチ制御信号により、クロスポイントスイッチアレイ３１は駆動制御され、これによりレベルセンサＳ₁〜Ｓ₃₀の検出信号が順次選択されて測定回路２１に取り込まれる。
【００１４】
容量算出手段２２は測定回路２１が測定した検出電圧から静電容量を算出する。一方、補正手段３２にもクロスポイントスイッチ制御信号が入力されており、補正手段３２はそのクロスポイントスイッチ制御信号からクロスポイントの接続数が１か２かを判断し、２の場合には補正値を容量算出手段２２に出力する。容量算出手段２２はこの補正値が入力されると、算出静電容量にその補正値を加算して制御・演算手段２３に出力する。従って、クロスポイントの接続数の差に起因する測定誤差が補正された正確な各レベルセンサＳ₁〜Ｓ₃₀の静電容量を制御・演算手段２３は得ることができ、レベルを正確に算出することができる。
【００１５】
上述した容量算出手段２２、制御・演算手段２３及び補正手段３２は例えばマイクロコンピュ−タにより構成される。
上記した例ではレベルセンサの数を３０個としているが、使用されるタンクの大きさに応じてその数は適宜設定される。また、１６×１６スイッチ（１６行，１６列）のクロスポイントスイッチアレイ３１を使用しているが、測定センサ数に応じて他の構成のものを用いてもよい。なお、例えばこれより行数の多いクロスポイントスイッチアレイを用い、測定センサを全てその行に接続するようにしてもよく、この場合にはセンサ間においてクロスポイントの接続数に差が生じず、全て１となるため、上述した補正手段３２は不要となる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は測定センサの選択手段にクロスポイントスイッチアレイを用いるものであるため、従来のリレ−を用いているもののように、センサ数の増加に伴い、装置が大型化し、消費電力が増大し、かつ部品点数が増加するといった問題は解消され、よって多数のレベルセンサを備えた小型、低消費電力で、かつ信頼性の高い静電容量式レベル計を得ることができる。
【００１７】
さらに、この発明ではクロスポイントの接続数の差に起因する測定誤差が補正されるため、高精度のレベル測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】クロスポイントスイッチアレイのクロスポイントの接続数の差による測定誤差例を示すグラフ。
【図３】従来の静電容量式レベル計を説明するためのブロック図。
【図４】図３における検知部の概略構成を示す斜視図。

Claims

積み上げられた複数の静電容量式レベルセンサを測定センサ選択手段により順次選択して、その静電容量を測定し、それら測定された静電容量から上記レベルセンサが設置されているタンクのレベルを算出する構造とされた静電容量式レベル計において、
上記測定センサ選択手段にクロスポイントスイッチアレイを用い、そのクロスポイントスイッチアレイにおけるクロスポイントの接続数の差に起因する上記静電容量の測定誤差を補正する手段を具備することを特徴とする静電容量式レベル計。