JPH04310823A - 液面検知装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液面検知装置、特に抵抗
体と電極とを交互に設置した構成を有する液面検知レベ
ルセンサの抵抗値の変化を検出することによって電解液
を含む被測定溶液の液面を検知する液面検知装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来から使用されている電解質
を含む被測定溶液の液面レベルを検知する液面検知装置
の構成の一例を示したものである。

【０００３】図において、抵抗センサ１１（液面検知レ
ベルセンサ）には交流電圧信号源１３から交流電圧が印
加されており、抵抗センサ１１の出力である検知信号Ｖ
Ｋが信号処理回路１５に入力されると、差動増幅回路１
７で増幅されて端子１９から増幅された信号が出力され
る。

【０００４】一方、この液面検知装置において用いられ
ている抵抗センサ１１の構成が図５に示されている。

【０００５】この抵抗センサ１１は、良導体の電極２０
と抵抗体２２を含んでおり、電解質を含む被測定溶液の
液面２４が上昇して電極どうしが埋没していくと、これ
ら埋没した電極２０ｍどうしが短絡するようになる。し
たがって、被測定溶液の液面２４のレベルが変化して液
面２４下に埋没する電極の数の変化に応じて端子１１ａ
，１１ｂ間の抵抗値が変化するようになる。そこで、端
子１１ａ，１１ｂ間に電圧を印加して、端子１１ａ，１
１ｂ間の抵抗値を検出するようにすると、被測定溶液の
液面レベルを検出することが可能となる。ここで、端子
１１ａ，１１ｂには交流電圧信号が印加されているため
に、被測定溶液の電気分解によって電極２０が腐蝕する
ことなく、長期間にわたって抵抗センサの性能を維持す
ることが可能となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような液面検知装置においては、抵抗センサ１１が回路
内に一体形成されているため、有効な信号と共にノイズ
が同時に増幅されてしまい、有効な情報を得ることがで
きないという問題があった。

【０００７】すなわち、抵抗センサ１１の抵抗が差動増
幅回路１７の増幅率を決定する一要因となっているため
、ここに加えられるレベルによって増幅率が変化してし
まうのである。

【０００８】一方、このようなノイズは、電圧の急激な
変化に基づくものが大多数（蛍光灯のスイッチのオン・
オフ，他の装置のスイッチのオン・オフ等）であるため
、抵抗センサ１１を駆動させるのも電圧、取り出される
有効な情報も電圧、しかも生じるノイズも電圧に基づく
ものとなってしまい、ノイズのみを除去して有効な情報
を得ることが困難となっていた。

【０００９】本発明は以上のような問題を鑑みてなされ
たものであり、その目的は、液面検知レベルセンサから
得られる信号の安定化を図ることにより、測定精度と信
頼性の高い液面検知装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明に係る液面検知装置においては、セ
ンサとセンサ駆動回路と演算増幅回路のそれぞれの特性
を独立させかつセンサの駆動用信号として定電流を用い
ることにより、安定したセンサ出力を得られるようなも
のとした。

【００１１】すなわち、平行に設置された一対の抵抗被
膜の長さ方向に沿って間欠的に検出電極を配置して形成
した液面検知レベルセンサの抵抗値の変化を検出するこ
とによって、電解質を含む被測定溶液の液面を検知する
液面検知装置において、定電流を供給する定電流源と、
前記定電流源から供給された電流を周期的に反転させて
前記レベルセンサへ供給する切替え手段と、前記液面検
知レベルセンサから出力された出力信号を増幅するアン
プと、このアンプから出力された信号のレベルを検出す
るレベル検出手段とを含み、前記液面検知レベルセンサ
から出力された信号のレベルを検出することによって被
測定溶液の液面レベルを検知することを特徴とする。

【００１２】

【作用】以上のような構成を有する本発明の液面検知装
置においては、定電流源から供給される電流は、切替え
手段によって、周期的に反転する電流となってレベルセ
ンサに流される。

【００１３】そして、電解質を含む被測定溶液の液面レ
ベルが変化して液面下に埋没する電極の数が変化すると
、これに追従して液面検知レベルセンサから出力される
出力信号のレベルが変化するので、液面検知レベルセン
サから出力される出力信号のレベルを増幅して検出する
ことにより被測定溶液の液面レベルを検出することがで
きる。

【００１４】なお、液面検知レベルセンサに供給される
電流の向きが周期的に反転されて供給されているために
、被測定溶液の電気分解による電極の腐蝕を受けること
がない。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に係る液面検知装置の構成を
示したブロック図である。

【００１６】このブロック図において、液面検知レベル
センサＡは検査の対象となる容器に設置されており、こ
のセンサＡには定電流回路Ｂから定電流が供給される。 ここで、定電流回路ＢからセンサＡに供給される定電流
は、信号切替え回路Ｃによって、電流の方向が変化する
信号に変換される。

【００１７】そして、容器に満たされている電解液の量
に応じてセンサＡから出力される出力信号のレベルに変
化が生じ、このレベルがアナログ信号演算増幅回路Ｄに
よって増幅される。そして、これがサンプルホールド回
路Ｅにおいてサンプリングされて検出されることによっ
て液面レベルを検出することができる。なお、サンプル
ホールド回路Ｅのサンプリングと信号切替え回路Ｃのタ
イミングはタイミング発生回路Ｆによって行われるもの
である。

【００１８】図２は、本発明に係る液面検知装置におけ
る信号処理回路の具体的な一実施例を示したものである
。図から明らかなように、この回路は抵抗センサ１１と
定電流源３３と切替え回路３５と差動増幅回路１７とサ
ンプルホールド回路３９とコントローラ４１とを有して
おり、抵抗センサ１１から得られた情報は出力端子４３
から得ることが可能となっている。

【００１９】また、切替え回路３５は集積回路からなる
アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を含み、これらはＯＳ
Ｃ３８からの信号に基づいて開閉するようになっており
、一方、サンプルホールド回路３９中のＳＷ５はＯＳＣ
４０からの信号に基づいて開閉を行うようになっている
。そして、コントローラ４１はＯＳＣ３８及びＯＳＣ４
０の制御を行っている。すなわち、コントローラ４１は
マイクロコンピュータであり、所定のプログラムにした
がってＯＳＣ３８とＯＳＣ４０が出力する信号のタイミ
ングを定めている。

【００２０】ここで、図２から明らかなように、スイッ
チ１とスイッチ４とが連動し、一方、スイッチ３とＳＷ
スイッチ２とが連動している。そして、インバータ３５
ｃが含まれているために、スイッチ１とスイッチ４が閉
じている時はスイッチ２とスイッチ３が開かれ、スイッ
チ１とスイッチ４が開かれている時はスイッチ２とスイ
ッチ３は閉じられることになり、実施例においては、ス
イッチ１とスイッチ４とが同時に閉じられると矢印Ｘの
方向に電流が通じられ、スイッチ３とスイッチ４とが同
時に閉じられると矢印Ｙの方向に電流が通じられる。

【００２１】このようにして、向きが周期的に反転する
電流が電極に加えられることによって、センサ１１に用
いられている電極が被測定溶液の電気分解によって腐蝕
する事態を防止している。しかしながら、このときの周
波数は１００Ｈｚから数ｋＨｚであることが好ましい。 なぜならば、１００Ｈｚ以下では、導体とする電解液の
反応速度に比し、電極の腐蝕が生じてしまい、１０ｋＨ
ｚ以上では周波数の変化が余りにも激しすぎて有効な信
号処理を行うことができなくなってしまうからである。

【００２２】一方、このようにして生じた向きが周期的
に反転する電流がセンサ１１に流され、そしてセンサ１
１からの出力は差動増幅回路１７において増幅されるが
、このうち必要なのは、前述の矢印Ｘの方向に流れた電
流かまたは矢印Ｙの方向に流れた電流のうちのどちらか
の一方である。このため、本実施例においては、矢印Ｘ
の方向に流れているときの電圧を検出し、この信号のレ
ベルをサンプルホールド回路３９においてサンプリング
することによって検出を行っている。

【００２３】従って、本装置におけるタイミングチャー
トを表す図３に示されているように、サンプルホールド
回路３９内のスイッチ５においては、スイッチ１及びス
イッチ４が開閉状態に呼応して制御されている。すなわ
ち、スイッチ１及びスイッチ４が閉じられると微小時間
ずらしてスイッチ５が閉じられ、一方、スイッチ１及び
スイッチ４が開かれる少し前にスイッチ５が開かれてサ
ンプリングが行われるようになっている。これは、電流
切替えの悪さなどによる測定値への悪影響を防止するた
めであり、このようにスイッチ５を操作することによっ
て定常状態の信号を捕獲することができる。このため、
安定したパルス値をとることができ、有効な情報処理を
行うことが可能となっている。

【００２４】以上のようにして、検出された出力のレベ
ルの大きさを測ることによって、抵抗センサ１１が浸さ
れている電解液の液面のレベルを精度良く検出すること
が可能となっている。

【００２５】なお、本実施例においては切替え回路の切
替えスイッチとして全てアナログスイッチを用いていた
が、スイッチはこれに限られるものではなく、リレー、
ＦＥＴやトランジスタを用いた切替え回路等あらゆる切
替えスイッチが用いられるものである。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにして構成された本発明の液
面検知レベルセンサにおいては、その再現性が約１％の
精度分布に入っており、この種の測定が通常５％程度あ
ることを考えるとかなり良好なデータであるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液面検知装置の機能構
成を示したブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る液面検知装置の処理回
路の機能構成を示したブロック図である。

【図３】図２において用いた本実施例の回路のスイッチ
の動作を示したタイミングチャートである。

【図４】従来の液面検知装置の信号処理回路の機能構成
を示したブロック図である。

【図５】液面検知装置に用いられる抵抗センサ（液面検
知レベルセンサ）の構成を示した図である。

【符号の説明】

１１　　抵抗センサ（液面検知レベルセンサ）１７　　
差動増幅回路 ３３　　定電流源 ３５　　切替え回路 ３９　　サンプルホールド回路 ４１　　コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電解質を含む被測定溶液の液面を検知する
   液面検知装置であって、絶縁基板上に一対の抵抗体被膜
   を平行に設け、該抵抗被膜上にその長さ方向に沿って間
   欠的に検出電極が設けられた液面検知レベルセンサを用
   いて、この液面検知レベルセンサの長さ方向を垂直に被
   測定電解液中に浸漬させ、被測定溶液に平行配置された
   抵抗体被膜が検出電極を介し被測定溶液を通じて短絡す
   ることによる抵抗値の変化を検出することによって、被
   測定電解液の液面を検知する液面検知装置において、前
   記液面検知レベルセンサに定電流を供給する定電流源と
   、前記定電流源から供給された電流を周期的に反転させ
   て前記レベルセンサへ供給する切替え手段と、前記液面
   検知レベルセンサから出力された出力信号を増幅するア
   ンプと、このアンプから出力された信号のレベルを検出
   するレベル検出手段と、を含み、前記液面検知レベルセ
   ンサから出力された出力信号のレベルを検出することに
   よって被測定溶液の液面レベルを検知することを特徴と
   する液面検知装置。