JPH01191018A - 液面レベル検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水槽等の液槽の液面レベルを検出する液面
レベル検出装置に関するものである。

〔従　来　の　技　術〕

従来の液面レベル検出装置は、第７図ないし第９図に示
すように、商用電源等の交流電源■に変圧器ＴＲの一次
巻線Ｎ、を接続し、この変圧器ＴＲの第１の二次巻線Ｎ
２．にポンプ等の制御を行うためのリレーＲＹとこのリ
レーＲＹへの給電を断続するサイリスタＳＣＲの直列回
路を接続している。また、変圧器ＴＲの第２の二次巻線
Ｎ２．に液面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの一対
の電源入力端子ＢＲＩ１．ＢＲＩ！を接続し、液面レベ
ル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの一対の信号出力端子Ｂ
Ｒｚ＋、ＢＲｚｚをサイリスタＳＣＲのゲート・カソー
ド間に接続している。

この場合、液面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲは、
液槽ＴＮ内に設置された液面レベル検出用電極Ｅ＋　、
Ｅ２．Ｅ３を含んで構成されている。

Ｈは電極支持体、Ｗは例えば水である。Ｃ＋、Ｃｚはコ
ンデンサ、Ｄ、はダイオードである。

ここで、この液面レベル検出装置の動作を説明する。ま
ず、第７図に示すように、液槽ＴＮ内の液面レベルが液
面レベル検出用電極Ｅ、の下端を超え、かつ交流電源Ｖ
の電圧極性が図示のように下側がプラス、上側がマイナ
スの場合においては、変圧器ＴＲの第１および第２の二
次巻線Ｎ　ｔ　＋　＋Ｎ１の誘起電圧の極性がいずれも
下側がプラス、上側がマイナスとなる。このときにサイ
リスタＳＣＲのアノード・カソード間に順極性の電圧が
印加されることになる。一方、変圧器ＴＲの第２　　・
の二次巻線Ｎ２□の誘起電圧により、電源入力端子ＢＲ
１，がプラス、電源入力端子ＢＲ１１がマイナスの極性
になって第２の二次巻線Ｎ、から液面レベル検出用交流
ブリフジ回路ＢＲに対し矢印Ａ、の方向に電流が流れる
。このとき液面レベル検出用電極Ｅｌ、ＥＸ、Ｅ３のす
べてが水Ｗに浸かっているので、液面レベル検出用交流
ブリッジ回路ＢＲから液面レベル検出用電極Ｅ＋　、Ｅ
ｘ　、　Ｅｘに対し矢印Ａｚ＋＋　Ａｚｚ、　Ａｚｘ＋
　Ａｚ４＋　Ａｔｓの方向に電流が流れ、液面レベル検
出用交流プリフジ回路ＢＲの信号出力端子ＢＲ１，がマ
イナス、信号出力端子ＢＲｚｚがプラスの極性になって
サイリスタＳＣＲは導通しない。

つぎに、第８図に示すように、液槽ＴＮ内の液面レベル
が液面レヘル検出用電極Ｅ、の下端を超え、かつ交流電
源Ｖの電圧極性が図示のように上側がプラス、下側がマ
イナスの場合においては、変圧器ＴＲの第１および第２
の二次巻線Ｎ２．。

Ｎ２□の誘起電圧の極性がいずれも上側がプラス、下側
がマイナスとなる。このときにサイリスタＳＣＲのアノ
ード・カソード間に逆極性の電圧が印加されることにな
る。一方、変圧器ＴＲの第２の二次巻線Ｎ２□の誘起電
圧により、電源入力端子ＢＲ＋＋がマイナス、電源入力
端子ＢＲ，，がプラスの極性になって第２の二次巻線Ｎ
２□から液面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲに対し
矢印Ａ３の方向に電流が流れる。このとき液面レベル検
出用電極Ｅ、、Ｅ、、Ｅ３のすべてが水Ｗに浸かってい
るので、液面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲから液
面レベル検出用電極Ｅ＋　、ＥＸ　、　　Ｅｚに対し矢
印Ａ　４１　、　Ａ　４　ｚ・　Ａ４３・　Ａ　４４・
　Ａａｓの方向に電流が流れ、液面レベル検出用交流ブ
リッジ回路ＢＲの信号出力端子ＢＲｚ＋がプラス、信号
出力端子ＢＲ，，がマイナスの極性になってサイリスタ
ＳＣＲは導通しない。

以上の通り、液槽ＴＮ内の液面レベルが液面レベル検出
用電極Ｅ、の下端を超えているときは、必ずサイリスタ
ＳＣＲのアノード・カソード間の電圧Ｖ□およびゲート
・カソード間の電圧ＶＧＫの何れか一方が逆極性となり
、サイリスタＳＣＲは遮断状態を保持し、リレーＲＹへ
の通電は行われず、リレー接点ｒｙは常閉側に切り換わ
った状態を保持する。

第１０図は、第７図および第８図における各部の波形図
であり、ｆａｌはサイリスタＳＣＲのアノード・カソー
ド間に印加される電圧■□を示し、０度から１８０度の
位相の範囲ではサイリスタＳＣＨのアノード・カソード
間に順極性（＋）の電圧が印加され、１８０度から３６
０度の範囲ではサイリスタＳＣＨのアノード・カソード
間に逆極性（−）の電圧が印加されている。同図山）は
液面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの一対の信号出
力端子ＢＲｚ＋、ＢＲｚｚ間に現れてサイリスタＳＣＲ
のゲート・カソード間に印加される電圧ＶＧＫを示し、
０度から１８０度の位相の範囲では信号出力端子ＢＲ２
１がマイナスで信号出力端子ＢＲｚｚがプラスの極性で
サイリスタＳＣＨのゲート・カソード間に対して逆極性
になっていて、１８０度から３６０度の範囲では信号出
力端子ＢＲｚ＋がプラスで信号出力端子ＢＲｚｚがマイ
ナスの極性でサイリスタＳＣＨのゲート・カソード間に
対して順極性になっている。同図ｆｃｌは液面レベル検
出用電極Ｅ３に流れる電流を示し、０度から１８０度の
位相の範囲では矢印Ａｔｓの方向に流れ、１８０度から
３６０度の範囲では矢印Ａ　４　Ｓの方向に流れている
。

つぎに、第９図に示すように、液槽ＴＮ内に液面レベル
が液面レベル検出用電極Ｅ２の下端より低くなり、かつ
交流電源Ｖの電圧極性が図示のように下側がプラス、上
側がマイナスの場合においては、変圧器ＴＲの第１およ
び第２の二次巻線Ｎｚ＋、　Ｎｚ□の誘起電圧の極性が
いずれも下側がプラス、上側がマイナスとなる。このと
きにサイリスタＳＣＨのアノード・カソード間に順極性
の電圧が印加されることになる。一方、変圧器ＴＲの第
２の二次巻線Ｎｔ２の誘起電圧により、電源入力端子Ｂ
　Ｒ＋　＋がプラス、電源入力端子Ｂ　Ｒ＋□がマイナ
スの極性になって第２の二次巻線ＮＢから液面レベル検
出用交流ブリフジ回路ＢＲに対し矢印Ａ。

の方向に電流が流れる。このとき液面レベル検出用電極
Ｅ＋、Ｅｚが水Ｗに浸かっていないので、液面レベル検
出用交流ブリフジ回路ＢＲから液面レベル検出用電極Ｅ
＋　、Ｅｘ−、Ｅｘに対して電流は流れず、この結果液
面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの信号出力端子Ｂ
Ｒ□がプラス、信号出力端子ＢＲ，□がマイナスの極性
になってサイリスタＳＣＨのゲート・カソード間に順極
性の電圧が加わり、サイリスタＳＣＲに矢印Ａ、の方向
にゲート電流が流れてサイリスタＳＣＲが導通してリレ
ーＲＹに矢印Ａ７の方向に電流が流れ、リレーＲＹが励
磁されてリレー接点ｒｙが常開側に切り換わる。

つぎに、液槽ＴＮ内の液面レベルが液面レベル検出用電
極Ｅ２の下端より低く、かつ交流電源■の電圧極性が第
９図とは逆に上側がプラス、下側がマイナスの場合にお
いては、各部の電圧極性が第９図とは逆になり、サイリ
スタＳＣＨにゲート電流は流れず、サイリスタＳＣＲは
遮断するが、リレーＲＹに対してはコンデンサＣ５によ
り通電が継続され、リレー接点ｒｙは常開側に切り換わ
った状態が保持される。

つぎに、液槽ＴＮ内の液面レベルが液面レベル検出用電
極Ｅ１の下端より低く液面レベル検出用電極Ｅ２の上端
より高い場合においては、液面レベル検出用交流ブリッ
ジ回路ＢＲのヒステリシス特性により、液面が下がって
上記範囲に入ったときは以前の状態、すなわちサイリス
タＳＣＲを遮断状態に保持し、液面が上昇して上記範囲
に入ったときは以前の状態、すなわちサイリスタＳＣＲ
を導通状態に保持する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の液面レベル検出装置において、交流電
源Ｅの電圧に電圧歪であるスパイク状のノイズが重畳さ
れた場合に、特に交流電源Ｅの電圧極性が下側がプラス
、上側がマイナスでサイリスタＳＣＲに対し順極性の電
圧が印加されている状態（０度〜１８０度の範囲）で電
圧を減少させる方向のスパイク状のノイズが重畳された
場合に、リレーが誤動作するおそれがあった。以下、こ
の点につき詳しく説明する。

いま、上記したスパイク状のノイズの重畳により、第１
１図ｆａｌに示すように、サイリスタＳＣＨのアノード
・カソード間に印加される電圧ＶＡＸにも例えば０度か
ら９０度の範囲の０度近傍にスパイク状のノイズ電圧Ｖ
ＮＩが重畳されたとする。このときに、液面レベル検出
用交流ブリフジ回路ＢＲの一対の信号出力端子Ｂ　Ｒｔ
＋、　　Ｂ　Ｒｚ□間に現れる電圧、すなわちサイリス
タＳＣＲのゲート・カソード間に印加される電圧ｖｅｘ
にも、第１１図（１））に示すようにスパイク状のノイ
ズ電圧■９□が重畳される。このノイズ電圧ＶＳＺは、
輻射ノイズによる誤動作防止用のコンデンサＣ２と液面
レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲとの時定数により、
復帰がノイズ電圧ＶＮＩより一瞬遅れることになる。

一方、０度から９０度の範囲の０度近傍の電圧レベルの
低い位相でレベルの高いノイズ電圧Ｖ　Ｎｌ。

ＶＮｔが重畳すると、電圧■□および■、えの極性が反
転する場合があり、この場合に上記の復帰の遅れに伴い
、電圧ＶＡＸおよびＶＣＸの双方が同時に順極性になり
、サイリスタＳＣＲがその時点から１８０度の位相まで
導通し、リレーＲＹがコンデンサＣＩとリレーＲＹのコ
イルの抵抗分とによる時定数で決まる時間だけ誤動作す
ることになる。

この問題は、０度から９０度の範囲の０度近傍の電圧レ
ベルの低い位相でレベルの高いノイズ電圧Ｖ　Ｍｌ、　
　Ｖ　Ｎｌが重畳したときに最も大きくなる。

この発明の目的は、交流電源の電圧に重畳されるスパイ
ク状のノイズ電圧によるリレーの誤動作を抑制すること
ができる液面レベル検出装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の液面レベル検出装置は、変圧器の一次巻線を
交流電源に接続し、この変圧器の第１の二次巻線にリレ
ーおよびサイリスタの直列回路を接続し、液槽内に設置
される液面レベル検出用電極を構成要素として含む液面
レベル検出用交流ブリッジ回路の一対の電源入力端子を
変圧器の第２の二次巻線に接続するとともに液面レベル
検出用交流ブリフジ回路の一対の信号出力端子をサイリ
スタのゲート・カソード間に接続し、変圧器の第２の二
次巻線と液面レベル検出用交流ブリッジ回路の一対の電
源入力端子との間に入出力特性に不感帯を有する入出力
変換回路を介在させている。

〔作　　　用〕

この発明の構成によれば、変圧器の第２の二次巻線と液
面レベル検出用交流ブリッジ回路の一対の電源入力端子
との間に人出力特性に不感帯を有する入出力変換回路を
介在させたので、交流電源の電圧の零位相近傍にスパイ
ク状のノイズ電圧が重畳して変圧器の第２の二次巻線に
スパイク状のノイズ電圧が重畳した場合にも、液面レベ
ル検出用交流ブリッジ回路の一対の電源入力端子にはス
パイク状のノイズ電圧が伝達されにくくなり、したがっ
てサイリスタのゲート・カソード間の電圧にもスパイク
状のノイズ電圧が現れにくくなり、この結果スパイク状
のノイズ電圧によってサイリスタのゲート・カソード間
に順極性の電圧が加えられることはきわめて少なくなり
、交流電源の電圧に重畳されるスパイク状のノイズ電圧
によるリレーの誤動作を抑制することができる。

〔実　施　例〕

この発明の第１の実施例を第１Ａ図、第１Ｂ図。

第２図、第３図および第４図に基づいて説明する。

すなわち、この液面レベル検出装置は、第１Ａ図に示す
ように、変圧器ＴＲの一次巻線Ｎ１を交流電源Ｅに接続
し、この変圧器ＴＲの第１の二次巻線Ｎ　ｔ　ｌにリレ
ーＲＹおよびサイリスタＳＣＲの直列回路を接続し、液
槽ＴＮ内に設置される液面レベル検出用電極Ｅ＋、　Ｅ
　ｔ、　Ｅ　ｓを構成要素として含む液面レベル検出用
交流ブリッジ回路ＢＲの一対の電源入力端子Ｂ　Ｒ＋＋
、　　Ｂ　Ｒ＋□を変圧器ＴＲの第２の二次巻線Ｎ。に
接続するとともに液面レベル検出用交流ブリッジ回路Ｂ
Ｒの一対の信号出力端子ＢＲ□、ＢＲ，□をサイリスタ
ＳＣＲのゲート・カソード間に接続し、変圧器ＴＲの第
２の二次巻線Ｎｚｔと液面レベル検出用交流ブリッジ回
路ＢＲの一対の電源入力端子ＢＲ＋＋、ＢＲ＋ｚとの間
に第１Ｂ図に示すような入出力特性に不感帯を有する入
出力変換回路ＣＯＮ、を介在させている。

この場合、入出力変換回路ＣＯＮ、は、変圧器ＴＲの第
２の二次巻線Ｎ０と液面レベル検出用交流ブリッジ回路
ＢＲの一対の電源入力端子ＢＲ，，。

ＢＲ，ｔとの間に互いに逆極性に介挿した２個のツェナ
ーダイオードＺ　Ｄ　＋、　Ｚ　Ｄ　ｔからなる。

その他の構成は従来例と同様である。

この液面レベル検出装置においては、変圧器ＴＲの第１
の二次巻’ａ　Ｎ　ｚ　＋から出力されてサイリスタＳ
ＣＲのアノード・カソード間に印加される電圧ｖ、には
、第２図ｔａ＞に示すように従来例の場合と同じ正弦波
形になる。

また、変圧器ＴＲの第２の二次巻ＮＩＡ　Ｎ　ｚ　ｔか
ら出力される電圧は、第２図（ｂｌに示すように正弦波
形となり、この電圧が２個のツェナーダイオードＺＤ、
、ＺＤ、からなる入出力変換回路ＣＯＮ、を通して液面
レベル検出用交流ブリフジ回路ＢＲの一対の電源入力端
子ＢＲ＋＋、ＢＲ＋ｚ間に印加されるが、第２図（ｂ）
の電圧のうち絶対値がツェナーダイオードＺＤ、、ＺＤ
ｔの同一のツェナー電圧Ｖ２Ｄより低い範囲は液面レベ
ル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの一対の電源入力端子Ｂ
Ｒ，，，，ＢＲ，，間が零電圧で、第２図（ｂｌの電圧
の絶対値がツェナーダイオードＺ　Ｄ　＋、　Ｚ　Ｄ　
ｔのツェナー電圧ＶＺｆｌを超えて初めて液面レベル検
出用交流ブリッジ回路ＢＲの一対の電源入力端子ＢＲｔ
＋、ＢＲ，□間に電圧印加されることになり、そのとき
の一対の電源入力端子ＢＲ＋＋、ＢＲ＋□間の電圧は第
２図ｔｃ＋に示す波形となる。

そして、液槽Ｗの液面レベルが第１図の状態のように液
面レベル検出用電極Ｅ１を超えた場合において、液面レ
ベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの一対の信号出力端子
ＢＲ＋＋、ＢＲ，□間から出力されてサイリスタＳＣＲ
のゲート・カソード間に印加される電圧ＶＧＫは第２図
Ｆｄｌに示すような波形（第２図（Ｃ）の波形と相似）
となり、このときに液面レベルキ★出用電極Ｅ、に流れ
る電流は第２図＋ｅ＋に実線で示すような波形になる。

なお、第３図の実線は、実施例と比較するために、変圧
器ＴＲの第２の二次巻線Ｎｔ□の巻数を減少させてその
出力電圧を下げたときの液面レベル検出用電極Ｅ、に流
れる電流の波形を示している。

また、第２図［ｅｌおよび第３図の破線はそれぞれ従来
例における回部の電流波形を示している。

このように、入出力変換回路ＣＯＮ、を変圧器ＴＲの第
２の二次巻線Ｎ２□と液面レベル検出用交流ブリフジ回
路ＢＲの一対の電圧入力端子ＢＲ＋＋。

ＢＲ，□との間に介在させると、交流電１ｖの電圧にス
パイク状のノイズ電圧が重畳してサイリスタＳＣＲのア
ノード・カソード間の電圧■Ａに（第４図（ａ））およ
び変圧器ＴＲの第２の二次巻線Ｎ２□からの出力電圧（
第４図（ｂ））にスパイク状のノイズ電圧ＶＰ１．　Ｖ
Ｐｔが現れたときに、変圧器ＴＲの第２の二次巻線Ｎ２
□からの出力電圧（第４図（ｂ））のうち絶対値が■２
゜以下では、液面レベル検出用交流ブリッジ回路ＢＲの
一対の信号出力端子ＢＲ，，。

ＢＲ１２間には伝達されず、その間の電圧は第４図ｆｃ
ｌに示すようになる。

この結果、交流電源■の電圧の零位相近傍（従来例と同
様の位相）にスパイク状のノイズ電圧が重畳して変圧器
ＴＲの第２の二次巻線Ｎ！！にスパイク状のノイズ電圧
■、！が重畳した場合にも、液面レベル検出用交流ブリ
フジ回路ＢＲの一対の電源入力端子ＢＲ＋＋、ＢＲ，，
□にはスパイク状のノイズ電圧が伝達されにくくなり、
したがってサイリスタＳＣＨのゲート・カソード間の電
圧Ｖ□にもスパイク状のノイズ電圧が現れにくくなり、
この結果交流電源■の電圧に重畳されるスパイク状のノ
イズ電圧によってサイリスタＳＣＨのゲート・カソード
間に順極性の電圧が加えられることはきわめて少なくな
り、交流電源Ｖの電圧に重畳されるスパイク状のノイズ
電圧によるリレーＲＹの誤動作を抑制することができる
。

また、液面レベル検出用電極Ｅ、に流れる電流を従来例
や第３図の場合に比べて少なくでき（残りの液面レベル
検出用電極Ｅ、、Ｅ２についても同様）、液面レベル検
出用電極Ｅ　＋、　Ｅ　ｚ、　Ｅ　３を構成する金属棒
の電蝕を大幅に抑制することができる。

その他の液面レベルの検出動作は従来例と同様である。

この発明の第２の実施例を第５図に基づいて説明する。

この液面レベル検出装置は、入出力変換回路Ｃ０Ｎ１に
代えて、入出力変換回路ＣＯＮ＋を用いている。この入
出力変換回路ＣＯＮ＋　は、双方向ダイオードＤＤで構
成され、人出力特性に第１の実施例と同様の第１Ｂ図の
ような不感帯を有している。

その他の構成および作用効果は第１の実施例と同様であ
る。

この発明の第２の実施例を第５図に基づいて説明する。

この液面レヘル検出装置は、入出力変換回路ＣＯＮ、に
代えて、入出力変換回路ＣＯＮ。

を用いている。この入出力変換回路ＣＯＮ、は、ダイア
ックＤＡで構成され、入出力特性に第１の実施例と同様
の第１Ｂ図に示すような不感帯を有している。

その他の構成および作用効果は第１の実施例と同様であ
る。

〔発　明　の　効　果〕

この発明の液面レベル検出装置によれば、茫圧器の第２
の二次巻線と液面レベル検出用交流ブリッジ回路の一対
の電源入力端子との間に入出力特性に不感帯を有する入
出力変換回路を介在させたので、交流電源の電圧の零位
相近傍にスパイク状のノイズ電圧が重畳して変圧器の第
２の二次巻線にスパイク状のノイズ電圧が重畳した場合
にも、液面レベル検出用交流ブリッジ回路の一対の電源
入力端子にはスパイク状のノイズ電圧が伝達されにくく
なり、したがってサイリスタのゲート・カソード間の電
圧にもスパイク状のノイズ電圧が現れにくくなり、この
結果スパイク状のノイズ電圧によってサイリスタのゲー
ト・カソード間に順極性の電圧が加えられることはきわ
めて少なくなり、交流電源の電圧に重畳されるスパイク
状のノイズ電圧によるリレーの誤動作を抑制することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の第１の実施例の構成を示す回路図
、第１Ｂ図は入出力変換回路の入出力特性図、第２図は
第１図の各部の波形図、第３図は提案例の波形図、第４
図はノイズ重畳時の第１図の各部の波形図、第５図はこ
の発明の第２の実施例の構成を示す回路図、第６図はこ
の発明の第３の実施例の構成を示す回路図、第７図、第
８図および第９図はそれぞれ従来例の構成を示す回路図
、第１０図は従来例の各部の波形図、第１１図はノイズ
電圧が重畳したときの従来例の各部の波形図である。 ■・・・交流電源、ＴＲ・・・変圧器、Ｎ１・・・−次
巻線、Ｎ２．・・・第１の二次巻線、Ｎ２□・・・第２
の二次巻線、ＳＣＲ・・・サイリスタ、ＲＹ・・・リレ
ー、ＣＯＮ＋　・・・入出力変換回路、ＢＲ・・・液面
レベル検出用交流ブリッジ回路、Ｅ　ｌ＋　Ｅ　ｚ、　
Ｅ　ｓ・・・液面レベル検出用電極、ＴＮ・・・液槽 第１８図 第３図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１および第２の二次巻線を有し一次巻線を交流電源に
   接続した変圧器と、この変圧器の第１の二次巻線に接続
   したリレーおよびサイリスタの直列回路と、液槽内に設
   置される液面レベル検出用電極を構成要素として含み前
   記変圧器の第２の二次巻線に一対の電源入力端子を接続
   するとともに前記サイリスタのゲート・カソード間に一
   対の信号出力端子を接続した液面レベル検出用交流ブリ
   ッジ回路と、入出力特性に不感帯を有し前記変圧器の第
   ２の二次巻線と前記液面レベル検出用交流ブリッジ回路
   の一対の電源入力端子との間に介在させた入出力変換回
   路とを備えた液面レベル検出装置。