JP6550171B2 - 対象物検出センサ - Google Patents
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Description
前記周波数設定手段は、前記初期設定の際に、i)検出信号がしきい値を超えなければ第1の速度で発振信号の周波数を変化させ、検出信号がしきい値を越えると前記第1の速度よりも遅い第2の速度で発振信号の周波数を変化させて、検出信号の振幅が最大となるように発振信号の周波数を選択し、またはii)検出信号がしきい値を下まわらなければ第1の速度で発振信号の周波数を変化させ、検出信号がしきい値を下まわると前記第1の速度よりも遅い第2の速度で発振信号の周波数を変化させて、検出信号の振幅が最小となるように発振信号の周波数を選択することを特徴としている。
1.1機能構成
図1に、この発明の一実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。カウンタ20は、高周波クロックを計数して分周し、矩形発振信号を出力する。共振回路26は、対象物28が有る状態と無い状態において、静電容量やインダクタンスなどが変化し、その共振周波数を変化させる。また、共振回路26は、矩形発振信号に結合されている。
図2に、この発明の一実施形態による対象物検出センサの断面図を示す。この実施形態では、静電容量式レベルセンサとして構成した例を示している。
図5に、制御プログラム68の初期設定処理のフローチャートを示す。上述のように、静電容量式レベルセンサ1を使用する際には、液体82が無い状態(静電容量式レベルセンサ1に達していない状態)にて、共振回路の共振周波数と矩形発振信号の発振周波数とを合致させる必要がある。これを初期設定と呼んでいる。
図8に、制御プログラム68の実動作処理(動作モード)のフローチャートを示す。
(1)上記実施形態では、検出対象物として液体82を例として説明したが、検出可能な比誘電率や導電率を持つ物質であれば、液体の他、粉体、流体、これらの混合物等についても適用することができる。
2.1機能構成
図11に、第2の実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。基本的な構成は、第1の実施形態と同様である。ただし、この実施形態では、周波数設定手段22が周波数を変化させる速度を、状況によって変更するようにしている。
対象物検出センサを、静電容量式レベルセンサとして構成した場合の外観およびハードウエア構成は、図2、図3と同様である。カウンタ部56の詳細は、図6に示すものと同様である。
図12に、制御プログラム68の初期設定処理のフローチャートを示す。第1の実施形態における図5と同じ処理には、同一のステップ番号を付している。
動作時の処理は、第1の実施形態と同様である。
(1)上記実施形態では、分周比のみを変化させてスイープを行うようにしている。しかし、図10に示すように、分周比によって得られる隣接する周波数f1、f2の信号を時間的に混在させることによって、その中間的な周波数を実現するようにしてもよい。
3.1機能構成
図16に、第3の実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。初期設定時の処理は、第1の実施形態または第2の実施形態と同様である。ただし、この実施形態では、動作時の周囲環境の温度変化による共振周波数の変動を補償する構成を採用している。
対象物検出センサを、静電容量式レベルセンサとして構成した場合の外観は、図2と同様である。図17に、そのハードウエア構成を示す。電極間の静電容量C0に並列に、補償コンデンサCcを設けている。また、小信号用ダイオードDをコイルL1の近傍に設け、その順方向電圧にて周囲温度を計測するようにしている。順方向電圧は、A/D変換器63によってディジタル信号にされ、CPU60のI/Oポート64に入力される。CPU60は、この順方向電圧の大きさにより、温度を計測する。なお、小信号用ダイオードDに代えて温度センサを設けるようにしてもよい。また、CPU60に内蔵された温度センサを用いるようにしてもい。
図18に制御プログラム68の初期設定処理のフローチャートを示す。図18においては、初期設定のうちの温度補償に関するパラメータの設定に関する部分のみを示している。矩形発振信号の周波数設定などは、第1の実施形態、第2の実施形態と同様である。
図20に、制御プログラム68の温度補償処理のフローチャートを示す。この温度補償処理は、実動作時の処理と並行して行われる。CPU60は、ダイオードDの電圧を取得し、予め記録された関係に基づいて周囲温度を決定する(ステップS41)。
(1)上記実施形態では、分周率を変えること(さらに2つの周波数の時間的な混合比率を変えること)によって矩形発振信号の周波数を変えるようにしている。しかし、発振回路のLやCを変化させて矩形発振信号の周波数を変えるようにしてもよい。
4.1機能構成
図24に、第3の実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。発振回路20は、共振回路26に対して発振信号を与える。対象物28が存在すると、共振回路26の共振周波数が変化するので、検出回路24はこの共振回路26の出力変化によって対象物28の有無を判断し、検出出力を出す。
対象物検出センサを、静電容量式レベルセンサとして構成した場合の外観およびハードウエア構成は、図2、図3と同様である。カウンタ部56の詳細は、図6または図10に示すものと同様である。
初期設定時には、使用者は図2に示す蓋40を開けて、表示部38に設けられた入力ボタンや入力つまみを操作する。図25に、表示部38の詳細を示す。発光部P1、P2・・・P10であるLED58a、58b・・・58jが設けられている。LED58a、58b・・・58jの左横には、レベルを表示するための「1」〜「10」までの数字が表示されている。右横には、モードを表示するための表示が示されている。
(1)上記実施形態では、遅延時間の設定値と時間経過とを区別するために発光形態(一方は点滅、他方は点灯)を変えるようにしている。しかし、発光色を変えるようにしてもよい。しきい値と検出信号のレベルについても同様である。
Claims (6)
- 所望の周波数の発振信号を出力する発振回路と、
前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、
前記発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、当該出力信号の振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路と、
を備えた静電容量センサであって、
検出信号のレベルを表示するための連続して配置された発光部によって動作モードの少なくとも一部を表示し、
前記検出信号のレベルに応じて、連続点灯させる発光部の数を変化させ、
検出回路の出力をオンとするしきい値に対応する一つの発光部を点滅させることを特徴とする対象物検出センサ。 - 請求項1の対象物検出センサにおいて、
温度変化による前記共振回路の共振周波数の変動に追従するように、前記共振回路近傍の温度を検出する温度検出器による検出温度に対応して、前記発振回路の発振信号の周波数を変化させる補償手段を有することを特徴とする対象物検出センサ。 - 請求項2の対象物検出センサにおいて、
前記検出回路は、温度補償用のコンデンサを有しており、
前記補償手段は、温度補償用コンデンサによる温度補償のずれを補うために、温度変化に対して所定の関係にて発振信号の周波数を変化させ、
前記所定の関係は、共振周波数に応じて設定されることを特徴とする対象物検出センサ。 - 所望の周波数の発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路に前記発振信号を与えた時の出力信号を、直接または間接的に取り出し、当該出力信号の振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路とをCPUによって制御して対象物検出センサを実現するためのセンサプログラムであって、CPUを、
検出信号のレベルを表示するための連続して配置された発光部によって動作モードの少なくとも一部を表示し、前記検出信号のレベルに応じて、連続点灯させる発光部の数を変化させ、検出回路の出力をオンとするしきい値に対応する一つの発光部を点滅させる手段として機能させるためのセンサプログラム。 - 請求項1センサプログラムにおいて、CPUをさらに、
温度変化による前記共振回路の共振周波数の変動に追従するように、前記共振回路近傍の温度を検出する温度検出器による検出温度に対応して、前記発振回路の発振信号の周波数を変化させる補償手段として機能させることを特徴とするセンサプログラム。 - 請求項5のセンサプログラムにおいて、
前記検出回路は、温度補償用のコンデンサを有しており、
前記補償手段は、温度補償用コンデンサによる温度補償のずれを補うために、温度変化に対して所定の関係にて発振信号の周波数を変化させ、
前記所定の関係は、共振周波数に応じて設定されることを特徴とするセンサプログラム。
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