JPH07260550A - 容量性閾値検出器テスト回路 - Google Patents
容量性閾値検出器テスト回路Info
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- JPH07260550A JPH07260550A JP6310382A JP31038294A JPH07260550A JP H07260550 A JPH07260550 A JP H07260550A JP 6310382 A JP6310382 A JP 6310382A JP 31038294 A JP31038294 A JP 31038294A JP H07260550 A JPH07260550 A JP H07260550A
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- G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
- G01F25/24—Testing proper functioning of electronic circuits
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Level Indicators Using A Float (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ユーザが検出器の動作を確認することができる
テスト機能を有する液体レベル監視用検出器を提供す
る。 【構成】液体レベル検出器１０の動作をテストするテス
ト回路である。液体レベル検出器は、テスト部位に接地
されるプローブ２０を有する。制御回路１６は、テスト
部位の液体レベルの変化によるプローブ２０の容量変化
を監視する。テストスイッチ３０は、プローブ２０の入
力を接地することにより、制御回路１６にアラーム状態
を検知させる。テストスイッチ３０を操作しても制御回
路１６がアラームを作動させない場合、検出器１０は正
常に機能しておらず、その修理または交換を要する。
テスト機能を有する液体レベル監視用検出器を提供す
る。 【構成】液体レベル検出器１０の動作をテストするテス
ト回路である。液体レベル検出器は、テスト部位に接地
されるプローブ２０を有する。制御回路１６は、テスト
部位の液体レベルの変化によるプローブ２０の容量変化
を監視する。テストスイッチ３０は、プローブ２０の入
力を接地することにより、制御回路１６にアラーム状態
を検知させる。テストスイッチ３０を操作しても制御回
路１６がアラームを作動させない場合、検出器１０は正
常に機能しておらず、その修理または交換を要する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体レベル監視回路に
係り、特に、その回路の動作を確認することができる監
視回路のテスト機能に関する。
係り、特に、その回路の動作を確認することができる監
視回路のテスト機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の被譲渡人であるロバートショウ
・コントロールズ社（Robertshaw Controls Co.）
は、液体の有無を検出し、警報（アラーム）を作動させ
る出力を発生する液体レベルセンサの販売を行ってい
る。この従来のセンサは、ミニテック８００（MIni-Tek
８００）の商品名で販売されている。このミニテック８
００センサは、プローブを有し、これで液体レベルの変
化によって生じる容量変化を監視することによりプロー
ブ設置部位における液体レベルを決定する。
・コントロールズ社（Robertshaw Controls Co.）
は、液体の有無を検出し、警報（アラーム）を作動させ
る出力を発生する液体レベルセンサの販売を行ってい
る。この従来のセンサは、ミニテック８００（MIni-Tek
８００）の商品名で販売されている。このミニテック８
００センサは、プローブを有し、これで液体レベルの変
化によって生じる容量変化を監視することによりプロー
ブ設置部位における液体レベルを決定する。
【０００３】米国特許第４，２２４，６０６号公報に
は、テスト機能を有する流体レベル制御回路が開示され
ている。テストスイッチを押すと、ＦＥＴゲートの電圧
が低下し、これによりＦＥＴがピンチオフ状態から脱
し、ＦＥＴを介してドレインキャパシタ（ドレインコン
デンサ）を放電させる。その結果、この回路のリレーを
作動させ、アラーム接点を閉じてアラームを作動させ
る。
は、テスト機能を有する流体レベル制御回路が開示され
ている。テストスイッチを押すと、ＦＥＴゲートの電圧
が低下し、これによりＦＥＴがピンチオフ状態から脱
し、ＦＥＴを介してドレインキャパシタ（ドレインコン
デンサ）を放電させる。その結果、この回路のリレーを
作動させ、アラーム接点を閉じてアラームを作動させ
る。
【０００４】米国特許第４，６７６，１００号公報に
は、ＬＣ共振周波数流体レベルインジケータにおい
て、”高”物質レベルをシミュレートするためのテスト
回路が開示されている。スイッチを閉成すると第２のス
イッチが作動し、プローブに３個のキャパシタが並列に
追加される。これによって容量が増加し、閾値検出器
が”高”物質レベルを示す。
は、ＬＣ共振周波数流体レベルインジケータにおい
て、”高”物質レベルをシミュレートするためのテスト
回路が開示されている。スイッチを閉成すると第２のス
イッチが作動し、プローブに３個のキャパシタが並列に
追加される。これによって容量が増加し、閾値検出器
が”高”物質レベルを示す。
【０００５】米国特許第５，１２１，６３２号公報に
は、プローブを比較器につないでプローブの電圧を供給
電圧と比較する自己診断ルーチンを有するセンサが開示
されている。通常の状態では、プローブの可変容量は供
給電圧にまで充電される。プローブが短絡されると、可
変コンデンサは充電されず、比較器の出力が高となりマ
イクロプロセッサコントローラにエラー状態を通知す
る。
は、プローブを比較器につないでプローブの電圧を供給
電圧と比較する自己診断ルーチンを有するセンサが開示
されている。通常の状態では、プローブの可変容量は供
給電圧にまで充電される。プローブが短絡されると、可
変コンデンサは充電されず、比較器の出力が高となりマ
イクロプロセッサコントローラにエラー状態を通知す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のミニ
テック８００の如きセンサとともに用いるテスト回路に
関するものである。操作者は、テスト入力を用いて、通
常、回路にアラームを作動させるような状態を人為的に
模擬する。このテスト入力を作動させることにより、回
路動作を確認することができる。
テック８００の如きセンサとともに用いるテスト回路に
関するものである。操作者は、テスト入力を用いて、通
常、回路にアラームを作動させるような状態を人為的に
模擬する。このテスト入力を作動させることにより、回
路動作を確認することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の充電回
路を有するレベル検出器を含む。この第１の充電回路
は、液体検出部位に設置でき、その検出部位における液
体レベルに依存した速度で充電されるプローブを有す
る。第２の基準充電回路は、検出部位の液体レベルに依
存しない速度で充電を行う。制御回路は、第１および第
２の充電回路の充電速度を比較し、その比較結果に応じ
た検出器出力信号を発生する。通常の状況では、この出
力によりアラームが作動し、検出部位において液体があ
るレベルに達した事実、あるいは検出部位において液体
が検出されなくなった事実に対する注意を喚起する。テ
スト回路は、第１および第２の充電回路の一方を抑止す
る。これによって、制御回路による比較の結果が常にア
ラーム状態を検知した状態になるので、人為的にアラー
ム出力が生成される。液体を検知したときにプローブが
警告を発する用途では、テスト回路は、制御回路に人為
的に液体を検知した状態にさせる。
路を有するレベル検出器を含む。この第１の充電回路
は、液体検出部位に設置でき、その検出部位における液
体レベルに依存した速度で充電されるプローブを有す
る。第２の基準充電回路は、検出部位の液体レベルに依
存しない速度で充電を行う。制御回路は、第１および第
２の充電回路の充電速度を比較し、その比較結果に応じ
た検出器出力信号を発生する。通常の状況では、この出
力によりアラームが作動し、検出部位において液体があ
るレベルに達した事実、あるいは検出部位において液体
が検出されなくなった事実に対する注意を喚起する。テ
スト回路は、第１および第２の充電回路の一方を抑止す
る。これによって、制御回路による比較の結果が常にア
ラーム状態を検知した状態になるので、人為的にアラー
ム出力が生成される。液体を検知したときにプローブが
警告を発する用途では、テスト回路は、制御回路に人為
的に液体を検知した状態にさせる。
【０００８】好適な充電回路は、正常状態では、制御回
路により起動されたとき導通する、制御回路に接続され
たスイッチを含む。制御回路は、このスイッチ動作を抑
止することにより、正常に機能していればアラームが発
生するような状態を制御回路に検知させる。ユーザが手
動で検出器に対してテスト入力を作動させると、アラー
ムが発生する筈である。そうでない場合には、検出器は
正常に動作していない。
路により起動されたとき導通する、制御回路に接続され
たスイッチを含む。制御回路は、このスイッチ動作を抑
止することにより、正常に機能していればアラームが発
生するような状態を制御回路に検知させる。ユーザが手
動で検出器に対してテスト入力を作動させると、アラー
ムが発生する筈である。そうでない場合には、検出器は
正常に動作していない。
【０００９】好適な検出器は、第１および第２の充電回
路の両方に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む。こ
の電界効果トランジスタは通常、飽和状態にバイアスさ
れ、第１および第２の充電回路が通常の充電動作を行う
ことを可能としている。この電界効果トランジスタの一
方のゲート電極を、テスト入力により選択的に接地す
る。すると、電界効果トランジスタはもはやその通常の
速度では充電を行わなくなる。第２の回路は引き続きそ
の通常の速度で充電を続けるので、制御回路は、アラー
ム状態を検出してアラーム出力を発生する。
路の両方に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む。こ
の電界効果トランジスタは通常、飽和状態にバイアスさ
れ、第１および第２の充電回路が通常の充電動作を行う
ことを可能としている。この電界効果トランジスタの一
方のゲート電極を、テスト入力により選択的に接地す
る。すると、電界効果トランジスタはもはやその通常の
速度では充電を行わなくなる。第２の回路は引き続きそ
の通常の速度で充電を続けるので、制御回路は、アラー
ム状態を検出してアラーム出力を発生する。
【００１０】好適な設計によれば、制御回路は、第１お
よび第２の充電回路を一定周期で導通させる。検出器
は、テスト入力を作動させる短時間の間に、アラームを
作動させ検出器の正常動作を確認できるる出力を生成す
る必要がある。
よび第２の充電回路を一定周期で導通させる。検出器
は、テスト入力を作動させる短時間の間に、アラームを
作動させ検出器の正常動作を確認できるる出力を生成す
る必要がある。
【００１１】以上から、本発明の目的は、ユーザが検出
器の動作を確認することができるテスト機能を有する液
体レベル監視用検出器を提供することにある。本発明の
この目的および他の目的、効果、特徴は、添付の図面と
ともに本発明の詳細な説明を参照することにより、なお
一層よく理解されよう。
器の動作を確認することができるテスト機能を有する液
体レベル監視用検出器を提供することにある。本発明の
この目的および他の目的、効果、特徴は、添付の図面と
ともに本発明の詳細な説明を参照することにより、なお
一層よく理解されよう。
【００１２】
【実施例】図面は、検出部位における流体の有無を監視
するための、制御回路１６に接続された第１および第２
の充電回路１２，１４（図３）を有するレベル検出器１
０を示している。第１の充電回路１２は、充電回路１
２，１４および制御回路１６を内蔵する基部（ベース）
２２（図１）から突出した細長いプローブ２０を有す
る。基部２２の上部にある４本のピンコネクタ２３によ
り、基部２２と外部との間で電気信号が授受される。ピ
ン接点は図示しないが、コネクタ２３内部の空洞内に位
置している。
するための、制御回路１６に接続された第１および第２
の充電回路１２，１４（図３）を有するレベル検出器１
０を示している。第１の充電回路１２は、充電回路１
２，１４および制御回路１６を内蔵する基部（ベース）
２２（図１）から突出した細長いプローブ２０を有す
る。基部２２の上部にある４本のピンコネクタ２３によ
り、基部２２と外部との間で電気信号が授受される。ピ
ン接点は図示しないが、コネクタ２３内部の空洞内に位
置している。
【００１３】第１の充電回路１２の動作は、２つの充電
回路１２，１４の一方に接続されるテスト回路２４によ
り変化されられる。テスト回路２４は、ユーザ操作スイ
ッチ３０を有する。このスイッチにより、ユーザは、検
出器１０の性能をテストする、具体的には、制御回路１
６に接続された可視アラーム３２を作動させることがで
きる。制御回路１６は、２つの充電回路１２，１４を周
期的に作動させる回路を有する。制御回路１６からの電
荷はキャパシタ４０，４２に蓄積し、これによって、こ
れらのキャパシタの電圧が両キャパシタ４０，４２の容
量に依存した速度で上昇していく。最も好ましくは、制
御回路１６（本実施例では、特定用途向け集積回路ＡＳ
ＩＣで構成されている）内で充電電流を発生させる。第
１および第２の充電回路１２，１４のいずれがより速く
充電するかを見きわめることにより、制御回路１６は、
プローブ２０に接触している液体の有無を判定すること
ができる。
回路１２，１４の一方に接続されるテスト回路２４によ
り変化されられる。テスト回路２４は、ユーザ操作スイ
ッチ３０を有する。このスイッチにより、ユーザは、検
出器１０の性能をテストする、具体的には、制御回路１
６に接続された可視アラーム３２を作動させることがで
きる。制御回路１６は、２つの充電回路１２，１４を周
期的に作動させる回路を有する。制御回路１６からの電
荷はキャパシタ４０，４２に蓄積し、これによって、こ
れらのキャパシタの電圧が両キャパシタ４０，４２の容
量に依存した速度で上昇していく。最も好ましくは、制
御回路１６（本実施例では、特定用途向け集積回路ＡＳ
ＩＣで構成されている）内で充電電流を発生させる。第
１および第２の充電回路１２，１４のいずれがより速く
充電するかを見きわめることにより、制御回路１６は、
プローブ２０に接触している液体の有無を判定すること
ができる。
【００１４】図３から分かるように、制御回路１６への
２つの入力５０，５２は、５ボルトの電源電圧に接続さ
れている。この５ボルトの電圧は、電源入力５６に接続
されたレギュレータ回路５４により維持されている。電
源入力５６は、典型的には、９〜３２ボルトＤＣの範囲
にあるものである。本発明の用途の１つは、自動車の液
体レベルの監視であり、その場合の入力５６はバッテリ
電圧である。
２つの入力５０，５２は、５ボルトの電源電圧に接続さ
れている。この５ボルトの電圧は、電源入力５６に接続
されたレギュレータ回路５４により維持されている。電
源入力５６は、典型的には、９〜３２ボルトＤＣの範囲
にあるものである。本発明の用途の１つは、自動車の液
体レベルの監視であり、その場合の入力５６はバッテリ
電圧である。
【００１５】入力５０，５２の５ボルト電圧は、２つの
定電流源６０，６２（図４）に接続される。定電流源６
０，６２の制御ゲートには、始動（スタータ）回路６６
からの制御出力６４を受ける。一方の定電流源６０は、
第１の充電回路１２の出力７０へ接続され、他方の定電
流源６２は第２の充電回路１４の出力７２に接続されて
いる。始動回路６６による駆動により、電流源６０，６
２は２つのキャパシタ４０，４２を一定電流で充電す
る。両キャパシタに蓄積していく電圧は、それらの容量
に依存するので、制御回路１６内の演算増幅器（オペア
ンプ）８０の２つの入力７４，７６は異なる速度で上昇
していく。容量が小さいほど速く充電されるので、容量
の小さい方のキャパシタの電圧がより速い速度で上昇す
る。
定電流源６０，６２（図４）に接続される。定電流源６
０，６２の制御ゲートには、始動（スタータ）回路６６
からの制御出力６４を受ける。一方の定電流源６０は、
第１の充電回路１２の出力７０へ接続され、他方の定電
流源６２は第２の充電回路１４の出力７２に接続されて
いる。始動回路６６による駆動により、電流源６０，６
２は２つのキャパシタ４０，４２を一定電流で充電す
る。両キャパシタに蓄積していく電圧は、それらの容量
に依存するので、制御回路１６内の演算増幅器（オペア
ンプ）８０の２つの入力７４，７６は異なる速度で上昇
していく。容量が小さいほど速く充電されるので、容量
の小さい方のキャパシタの電圧がより速い速度で上昇す
る。
【００１６】図３から分かるように、制御回路１６から
の電流は、２つの電界効果トランジスタ８２，８４を介
してキャパシタ４０、４２を充電する。通常のレベル検
知では、これらの電界効果トランジスタ８２，８４のゲ
ート８２ｇ，８４ｇは、制御回路入力５０，５２に接続
された５ボルト電源電圧までプルアップされている。こ
れによって、ＦＥＴが飽和状態にバイアスされ、制御回
路１６からの充電電流が、ＦＥＴ８２，８４を介して
（最小限の電圧降下で）、２つのキャパシタ４０，４２
の対応する一方へ流れ込む。
の電流は、２つの電界効果トランジスタ８２，８４を介
してキャパシタ４０、４２を充電する。通常のレベル検
知では、これらの電界効果トランジスタ８２，８４のゲ
ート８２ｇ，８４ｇは、制御回路入力５０，５２に接続
された５ボルト電源電圧までプルアップされている。こ
れによって、ＦＥＴが飽和状態にバイアスされ、制御回
路１６からの充電電流が、ＦＥＴ８２，８４を介して
（最小限の電圧降下で）、２つのキャパシタ４０，４２
の対応する一方へ流れ込む。
【００１７】電流源６０，６２は、キャパシタ４０，４
２の一方の充電電圧が２ボルトの閾値に達するまで充電
回路７０，７２を充電させ、その後、放電回路９０が両
者をグランドに放電する。キャパシタの充放電のサイク
ルは、電圧入力５６がレベル検出器に印加されている限
り、典型的には２００ＫＨｚのレートに維持される。こ
の充放電サイクルレートは、２つの充電回路７０，７２
の小さい方の容量の関数である。
２の一方の充電電圧が２ボルトの閾値に達するまで充電
回路７０，７２を充電させ、その後、放電回路９０が両
者をグランドに放電する。キャパシタの充放電のサイク
ルは、電圧入力５６がレベル検出器に印加されている限
り、典型的には２００ＫＨｚのレートに維持される。こ
の充放電サイクルレートは、２つの充電回路７０，７２
の小さい方の容量の関数である。
【００１８】＜動作理論＞図１に示した検出器１０は、
導電性の液体の有無を監視するためのものである。液体
レベルの検出は、プローブ２０に接する液体のレベルを
プローブの容量変化に関連づけることにより行われる。
このことは、平行プレートキャパシタになぞらえること
により理論的に確かめられる。すなわち、平行プレート
キャパシタの一方のプレートおよびプレート間の誘電体
層をそのままにした状態で、他方のプレートのサイズを
大きくした場合に相当する。プローブ２０の液体面から
外に出た長さが変わると、理論的なキャパシタのプレー
トサイズが増減する。プローブ２０が液体に完全に浸か
るとその容量は最大になり、その結果、キャパシタ４０
の充電速度は低下する。よって、制御回路１６が液体の
欠乏を監視するような場合、プローブ２０を覆う液体の
量が減少すると、プローブの容量が減少し、キャパシタ
４０が要する充電時間が減少する。キャパシタ４２は、
固定値であり、液体のレベルによっては変化しない。こ
れは、キャパシタ４０の変化レートと比較するための基
準として用いられる。
導電性の液体の有無を監視するためのものである。液体
レベルの検出は、プローブ２０に接する液体のレベルを
プローブの容量変化に関連づけることにより行われる。
このことは、平行プレートキャパシタになぞらえること
により理論的に確かめられる。すなわち、平行プレート
キャパシタの一方のプレートおよびプレート間の誘電体
層をそのままにした状態で、他方のプレートのサイズを
大きくした場合に相当する。プローブ２０の液体面から
外に出た長さが変わると、理論的なキャパシタのプレー
トサイズが増減する。プローブ２０が液体に完全に浸か
るとその容量は最大になり、その結果、キャパシタ４０
の充電速度は低下する。よって、制御回路１６が液体の
欠乏を監視するような場合、プローブ２０を覆う液体の
量が減少すると、プローブの容量が減少し、キャパシタ
４０が要する充電時間が減少する。キャパシタ４２は、
固定値であり、液体のレベルによっては変化しない。こ
れは、キャパシタ４０の変化レートと比較するための基
準として用いられる。
【００１９】＜レベル検知＞制御回路１６は、演算増幅
器８０により２つの接続点７０，７２の電圧を検知す
る。演算増幅器８０は、差動増幅器として構成され、入
力７６の信号が入力７４より大きいとき出力９２が高に
なり、逆のとき低になるよう動作する。増幅器８０の出
力９２は、各充電サイクルの最後に、放電回路９０の出
力をクロック入力としてラッチ１００内に取り込まれ
る。比較器８０の出力は、制御回路１６の外にある２つ
の相補出力１０２ａ，１０２ｂへ、ラッチ回路１００を
介して伝達される。ダイオード１０４（図３）へ与えら
れる２出力１０２ａ，１０２ｂの一方の低信号はダイオ
ード１０４を順バイアスして、比較器１０６の非反転入
力を低下させる。これは、比較器１０６の出力を低にす
る。この比較器出力は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１１０
のゲート入力に入力される。低ゲート信号はＭＯＳＦＥ
Ｔ１１０をオフにし、アラーム３２を非作動状態にす
る。出力１０２ａ，１０２ｂの他方の高信号はダイオー
ド１０４を逆バイアスして、比較器１０６の非反転入力
を高へ引っ張る。これにより、比較器１０６の出力が高
となり、ＭＯＳＦＥＴ１１０をＯＮさせ、アラーム３２
を作動状態にする。
器８０により２つの接続点７０，７２の電圧を検知す
る。演算増幅器８０は、差動増幅器として構成され、入
力７６の信号が入力７４より大きいとき出力９２が高に
なり、逆のとき低になるよう動作する。増幅器８０の出
力９２は、各充電サイクルの最後に、放電回路９０の出
力をクロック入力としてラッチ１００内に取り込まれ
る。比較器８０の出力は、制御回路１６の外にある２つ
の相補出力１０２ａ，１０２ｂへ、ラッチ回路１００を
介して伝達される。ダイオード１０４（図３）へ与えら
れる２出力１０２ａ，１０２ｂの一方の低信号はダイオ
ード１０４を順バイアスして、比較器１０６の非反転入
力を低下させる。これは、比較器１０６の出力を低にす
る。この比較器出力は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１１０
のゲート入力に入力される。低ゲート信号はＭＯＳＦＥ
Ｔ１１０をオフにし、アラーム３２を非作動状態にす
る。出力１０２ａ，１０２ｂの他方の高信号はダイオー
ド１０４を逆バイアスして、比較器１０６の非反転入力
を高へ引っ張る。これにより、比較器１０６の出力が高
となり、ＭＯＳＦＥＴ１１０をＯＮさせ、アラーム３２
を作動状態にする。
【００２０】プローブが完全に液体内に没していると
き、キャパシタ４０はキャパシタ４２より大きい容量を
有し、キャパシタ４２の電圧はキャパシタ４０の電圧よ
り速く増加する。再度、制御回路１６の図を参照する
に、この場合、放電回路９０が増幅器８０の出力をラッ
チ１００へ取り込むとき、入力７６の電圧は入力７４の
電圧より大きい状態にある。このとき、ラッチ１００に
つながる比較器８０の出力は高出力信号となり、この高
信号状態は次のクロック入力によりラッチ１００がリセ
ットされるまで維持される。
き、キャパシタ４０はキャパシタ４２より大きい容量を
有し、キャパシタ４２の電圧はキャパシタ４０の電圧よ
り速く増加する。再度、制御回路１６の図を参照する
に、この場合、放電回路９０が増幅器８０の出力をラッ
チ１００へ取り込むとき、入力７６の電圧は入力７４の
電圧より大きい状態にある。このとき、ラッチ１００に
つながる比較器８０の出力は高出力信号となり、この高
信号状態は次のクロック入力によりラッチ１００がリセ
ットされるまで維持される。
【００２１】同じ制御回路１６を用いて、非導電性の液
体の有無を監視することもできる。本実施例では、キャ
パシタ４０の第２のプレートを構成する導電性の螺旋コ
イル２１によりプローブ２０’（図２）が包囲される。
液体レベルが上昇すると、螺旋コイル２１とプローブ２
０’の隙間を液体が埋める。これにより容量が増加し、
その結果、キャパシタ４０の充電速度が低下する。回路
の残りの部分は、図１の導電性液体レベル検知の実施例
について説明したと同じ作用をする。
体の有無を監視することもできる。本実施例では、キャ
パシタ４０の第２のプレートを構成する導電性の螺旋コ
イル２１によりプローブ２０’（図２）が包囲される。
液体レベルが上昇すると、螺旋コイル２１とプローブ２
０’の隙間を液体が埋める。これにより容量が増加し、
その結果、キャパシタ４０の充電速度が低下する。回路
の残りの部分は、図１の導電性液体レベル検知の実施例
について説明したと同じ作用をする。
【００２２】出力１０２ａ，１０２ｂとダイオード１０
４との間に２つの抵抗１２０，１２２が接続されてい
る。ある１つのレベル検出器については、これらの抵抗
の一方のみが装備される。検出器１０が高い液体レベル
（プローブが覆われる）でアラームを作動させるよう構
成されている場合に、第１の抵抗１２０が装備される。
抵抗１２２は、検出器が液体の欠乏を検知したときアラ
ームを作動させる場合に装備される。
４との間に２つの抵抗１２０，１２２が接続されてい
る。ある１つのレベル検出器については、これらの抵抗
の一方のみが装備される。検出器１０が高い液体レベル
（プローブが覆われる）でアラームを作動させるよう構
成されている場合に、第１の抵抗１２０が装備される。
抵抗１２２は、検出器が液体の欠乏を検知したときアラ
ームを作動させる場合に装備される。
【００２３】＜テスト回路２４＞レベル検出器１０の動
作をテストするには、ユーザがスイッチ３０を操作し、
図３に示す回路への入力を接地する。このスイッチ３０
を閉じることにより、ダイオード１３０が導通し、比較
器１３４の非反転入力１３２を低に引っ張る。比較器１
３４の反転入力１３５は、２つの抵抗１３７ａ，１３７
ｂにより構成される分圧器により２．５ボルトの基準電
圧に保持されている。抵抗１３７ａ，１３７ｂは、比較
器１０６の反転入力へもバイアスを供給する。入力１３
２が反転入力１３５より低くなると、比較器増幅器１３
４の出力１３６も低となり、第１および第２充電回路１
２，１４の一方の動作を変更する。
作をテストするには、ユーザがスイッチ３０を操作し、
図３に示す回路への入力を接地する。このスイッチ３０
を閉じることにより、ダイオード１３０が導通し、比較
器１３４の非反転入力１３２を低に引っ張る。比較器１
３４の反転入力１３５は、２つの抵抗１３７ａ，１３７
ｂにより構成される分圧器により２．５ボルトの基準電
圧に保持されている。抵抗１３７ａ，１３７ｂは、比較
器１０６の反転入力へもバイアスを供給する。入力１３
２が反転入力１３５より低くなると、比較器増幅器１３
４の出力１３６も低となり、第１および第２充電回路１
２，１４の一方の動作を変更する。
【００２４】図３の回路は、２つの装備可能なジャンパ
ー線Ｊ１，Ｊ２を含んでいるが、これらの一方のみが装
備される。ジャンパーＪ１が装備される場合、レベル検
出器１０は、液体の欠乏を検知したときにアラームを作
動させ、ジャンパーＪ２が装備される場合、レベル検出
器１０は、液体の存在を検知したときにアラームを作動
させる。
ー線Ｊ１，Ｊ２を含んでいるが、これらの一方のみが装
備される。ジャンパーＪ１が装備される場合、レベル検
出器１０は、液体の欠乏を検知したときにアラームを作
動させ、ジャンパーＪ２が装備される場合、レベル検出
器１０は、液体の存在を検知したときにアラームを作動
させる。
【００２５】ジャンパーＪ１が装備される場合、テスト
入力３０を接地すると、電界効果トランジスタ８２の導
電状態が変化する。この変化の結果を説明するために、
電界効果トランジスタ８２，８４を２つの異なる構成で
示した図５および図６を参照する。図５において、電界
効果トランジスタ８４のゲート入力８４ｇには、電圧レ
ギュレータ５４により５ボルト電圧が印加されている。
これにより、電界効果トランジスタ８４は飽和状態にな
り、最小限のＩＲ電圧降下でそのチャネルに充電電流を
流しキャパシタを充電する。コントローラ１６から見え
る電圧は、実質的には、キャパシタ（すなわち２７ピコ
ファラド）自身に現れる電圧である。放電の際に、この
キャパシタは、通常、約０．７ボルトに逆バイアスされ
たダイオード８５を介して放電される。
入力３０を接地すると、電界効果トランジスタ８２の導
電状態が変化する。この変化の結果を説明するために、
電界効果トランジスタ８２，８４を２つの異なる構成で
示した図５および図６を参照する。図５において、電界
効果トランジスタ８４のゲート入力８４ｇには、電圧レ
ギュレータ５４により５ボルト電圧が印加されている。
これにより、電界効果トランジスタ８４は飽和状態にな
り、最小限のＩＲ電圧降下でそのチャネルに充電電流を
流しキャパシタを充電する。コントローラ１６から見え
る電圧は、実質的には、キャパシタ（すなわち２７ピコ
ファラド）自身に現れる電圧である。放電の際に、この
キャパシタは、通常、約０．７ボルトに逆バイアスされ
たダイオード８５を介して放電される。
【００２６】図６において、電界効果トランジスタ８２
のゲート入力は、増幅器１３４の低出力により接地され
ている。これにより電界効果トランジスタ８２は閾値下
(sub-threthold)にバイアスされ、ドレイン／ソース容
量およびソース／ゲート容量を直列接続したものと、ゲ
ート／ドレイン容量との並列接続に等価な特性容量を構
成する。接地されたゲート入力に対するこれらの容量の
典型的な値は、およそ１０ピコファラドであり、コント
ローラ１６の内部にある定電流源から見たその容量はキ
ャパシタ４２の通常の容量に比べて十分に小さい。”オ
フ”状態すなわち閾値下のＭＯＳＦＥＴは、出力容量
（Ｃｏｓｓ），入力容量（Ｃｉｓｓ），および逆伝達
（reverse transfer）容量（Ｃｒｓｓ）により特徴づけ
られる。Ｃｏｓｓは、ドレイン・ソース間容量にゲート
・ドレイン間容量を加えた容量（Ｃｏｓｓ＝Ｃｄｓ＋Ｃ
ｇｄ）で定まる。Ｃｉｓｓは、ゲート・ソース間容量に
ゲート・ドレイン間容量を加えた容量（Ｃｉｓｓ＝Ｃｇ
ｓ＋Ｃｇｄ）で定まる。Ｃｒｓｓは、ゲート・ドレイン
間容量（Ｃｒｓｓ＝Ｃｇｄ）により定まる。
のゲート入力は、増幅器１３４の低出力により接地され
ている。これにより電界効果トランジスタ８２は閾値下
(sub-threthold)にバイアスされ、ドレイン／ソース容
量およびソース／ゲート容量を直列接続したものと、ゲ
ート／ドレイン容量との並列接続に等価な特性容量を構
成する。接地されたゲート入力に対するこれらの容量の
典型的な値は、およそ１０ピコファラドであり、コント
ローラ１６の内部にある定電流源から見たその容量はキ
ャパシタ４２の通常の容量に比べて十分に小さい。”オ
フ”状態すなわち閾値下のＭＯＳＦＥＴは、出力容量
（Ｃｏｓｓ），入力容量（Ｃｉｓｓ），および逆伝達
（reverse transfer）容量（Ｃｒｓｓ）により特徴づけ
られる。Ｃｏｓｓは、ドレイン・ソース間容量にゲート
・ドレイン間容量を加えた容量（Ｃｏｓｓ＝Ｃｄｓ＋Ｃ
ｇｄ）で定まる。Ｃｉｓｓは、ゲート・ソース間容量に
ゲート・ドレイン間容量を加えた容量（Ｃｉｓｓ＝Ｃｇ
ｓ＋Ｃｇｄ）で定まる。Ｃｒｓｓは、ゲート・ドレイン
間容量（Ｃｒｓｓ＝Ｃｇｄ）により定まる。
【００２７】図６は、アクティブテスト機能、およびト
ータル容量に対するその効果を示す。キャパシタ（基準
のまたは未知の）は、直列容量すなわちＣｏｓｓ・Ｃｒ
ｓｓにより与えられる。この値は、例えば、５ピコファ
ラド（ｐＦ）である。この容量に並列に他の容量Ｃｒｓ
ｓが存在する。この値は例えば５ｐＦである。本例にお
けるトータル容量は約９．２９ｐＦであり、これは比較
対象の容量、２７ｐＦより十分小さい。この容量変化は
ＡＳＩＣを”だまし”て、その出力状態を変化させ、ア
ラーム３２を作動させる。
ータル容量に対するその効果を示す。キャパシタ（基準
のまたは未知の）は、直列容量すなわちＣｏｓｓ・Ｃｒ
ｓｓにより与えられる。この値は、例えば、５ピコファ
ラド（ｐＦ）である。この容量に並列に他の容量Ｃｒｓ
ｓが存在する。この値は例えば５ｐＦである。本例にお
けるトータル容量は約９．２９ｐＦであり、これは比較
対象の容量、２７ｐＦより十分小さい。この容量変化は
ＡＳＩＣを”だまし”て、その出力状態を変化させ、ア
ラーム３２を作動させる。
【００２８】本発明の動作の一具体例として、図１のプ
ローブ２０に液体が接触していないことを検知した場合
にレベル検出器１０がアラーム３２が作動する場合を考
える。この例では、１０００オームの抵抗１２２（抵抗
１２０はなし）が図３の回路の出力１０２ｂとダイオー
ド１０４との間に設けられる。この回路をテストするた
めにテスト入力を接地すると、制御回路は低容量に対応
する低液体レベルを検知する。そのためには、ジャンパ
ーＪ１（図３）が装備されている必要がある。プローブ
が液体内に浸かった通常の（非テスト）状態では、キャ
パシタ４０はキャパシタ４２より大きい。放電回路９０
が出力９２に生じた高信号をクロックしてラッチすると
き、出力１０２ｂは低のままであり、アラームは作動し
ない。この回路をテストするために、スイッチ３０を閉
じて入力１３２を接地する。これによって、ゲート８２
ｂへの入力が接地され、制御回路１６をだまし、放電回
路９０がラッチ１００に低入力を取り込むとき出力１０
２ｂが高になりアラーム３２を作動させる。
ローブ２０に液体が接触していないことを検知した場合
にレベル検出器１０がアラーム３２が作動する場合を考
える。この例では、１０００オームの抵抗１２２（抵抗
１２０はなし）が図３の回路の出力１０２ｂとダイオー
ド１０４との間に設けられる。この回路をテストするた
めにテスト入力を接地すると、制御回路は低容量に対応
する低液体レベルを検知する。そのためには、ジャンパ
ーＪ１（図３）が装備されている必要がある。プローブ
が液体内に浸かった通常の（非テスト）状態では、キャ
パシタ４０はキャパシタ４２より大きい。放電回路９０
が出力９２に生じた高信号をクロックしてラッチすると
き、出力１０２ｂは低のままであり、アラームは作動し
ない。この回路をテストするために、スイッチ３０を閉
じて入力１３２を接地する。これによって、ゲート８２
ｂへの入力が接地され、制御回路１６をだまし、放電回
路９０がラッチ１００に低入力を取り込むとき出力１０
２ｂが高になりアラーム３２を作動させる。
【００２９】比較器１０６への非反転入力（＋）は、制
御回路１６が接地側へ引っ張らない限り、通常はプルア
ップ抵抗１５０により５ボルトに保持されている。プル
アップ抵抗１５０として１．４７メガオームの大抵抗を
用いることにより、アラームがレベル検出器１０に応答
するまでに１０秒間の時間遅延が得られる。この遅延を
利用することによって、容器内での液体の”揺れ（slos
hing）”によるアラームの誤トリガを回避することがで
きる。このような状態は一時的であり、遅延の利用によ
りレベル検出器１０は当該状態を継続して検知して始め
てアラームを作動させる。
御回路１６が接地側へ引っ張らない限り、通常はプルア
ップ抵抗１５０により５ボルトに保持されている。プル
アップ抵抗１５０として１．４７メガオームの大抵抗を
用いることにより、アラームがレベル検出器１０に応答
するまでに１０秒間の時間遅延が得られる。この遅延を
利用することによって、容器内での液体の”揺れ（slos
hing）”によるアラームの誤トリガを回避することがで
きる。このような状態は一時的であり、遅延の利用によ
りレベル検出器１０は当該状態を継続して検知して始め
てアラームを作動させる。
【００３０】２つのプローブ２０，２０’は、レベル検
出器１０のネジ部分１５２の下側に伸びる細長い真鍮
（しんちゅう）ロッドである。プローブ２０は、キャパ
シタ４０の誘電体を構成する誘電体材料の層で被覆され
ている。好ましくは、この被服は、デュポン社からＴｅ
ｆｚｅｌ−２００という商品名で販売されているテフロ
ンベースの誘電体、またはヘキスト・セラニーズ社（Ho
echst-Celanese）からＶｅｃｔｒａ Ａ４３０という商
品名で販売されている液晶ベースの材料の層である。プ
ローブ２０’は、電気メッキを施されているが、誘電体
での被服はされていない。これは、プローブ２０’が浸
かる液体が誘電体の役目をするからである。プラスチッ
ク製エンドキャップ１５４はプローブ２０’の端部に被
さるとともにコイル２１の内側にはまりこみ、プローブ
２０’をコイル２１内の中心に位置させる。
出器１０のネジ部分１５２の下側に伸びる細長い真鍮
（しんちゅう）ロッドである。プローブ２０は、キャパ
シタ４０の誘電体を構成する誘電体材料の層で被覆され
ている。好ましくは、この被服は、デュポン社からＴｅ
ｆｚｅｌ−２００という商品名で販売されているテフロ
ンベースの誘電体、またはヘキスト・セラニーズ社（Ho
echst-Celanese）からＶｅｃｔｒａ Ａ４３０という商
品名で販売されている液晶ベースの材料の層である。プ
ローブ２０’は、電気メッキを施されているが、誘電体
での被服はされていない。これは、プローブ２０’が浸
かる液体が誘電体の役目をするからである。プラスチッ
ク製エンドキャップ１５４はプローブ２０’の端部に被
さるとともにコイル２１の内側にはまりこみ、プローブ
２０’をコイル２１内の中心に位置させる。
【００３１】本発明の代替実施例として、アラーム３２
の一端を接地し、ＦＥＴ１１０をアラームの正側に接続
するようにしてもよい。この場合、ＦＥＴ１１０のドレ
イン電極は、上記実施例ではＦＥＴソースを負のバッテ
リ端子に接続していた並列ダイオード１６０により、回
路の正入力端に接続される。また、この代替実施例で
は、ツェナーダイオード１６２は、正のバッテリ端子と
ＦＥＴゲート電極との間に接続される。
の一端を接地し、ＦＥＴ１１０をアラームの正側に接続
するようにしてもよい。この場合、ＦＥＴ１１０のドレ
イン電極は、上記実施例ではＦＥＴソースを負のバッテ
リ端子に接続していた並列ダイオード１６０により、回
路の正入力端に接続される。また、この代替実施例で
は、ツェナーダイオード１６２は、正のバッテリ端子と
ＦＥＴゲート電極との間に接続される。
【００３２】以上、本発明をある程度、具体的に説明し
たが、特許請求の範囲に記載の精神および範囲の中で、
本発明は、上述したもののあらゆる変更・変形を包含す
るものである。
たが、特許請求の範囲に記載の精神および範囲の中で、
本発明は、上述したもののあらゆる変更・変形を包含す
るものである。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、ユーザが検出器の動作
を確認することができるテスト機能を有する液体レベル
監視用検出器が得られる。
を確認することができるテスト機能を有する液体レベル
監視用検出器が得られる。
【図１】センサの動作を確認するためのテスト入力を有
するレベルセンサの正面図である。
するレベルセンサの正面図である。
【図２】センサの動作を確認するためのテスト入力を有
するレベルセンサの正面図である。
するレベルセンサの正面図である。
【図３】液体レベル試験部位におけるプローブに接続さ
れる、本発明による回路の概略図である。
れる、本発明による回路の概略図である。
【図４】第１および第２の充電回路を低電流で充電し、
この充電により生成される出力信号を監視する制御回路
を示す概略図である。
この充電により生成される出力信号を監視する制御回路
を示す概略図である。
【図５】抵抗を介して電圧源に接続されたゲートを有す
るＦＥＴを示す、プローブ充電回路の一部を表す図であ
る。
るＦＥＴを示す、プローブ充電回路の一部を表す図であ
る。
【図６】レベルセンサのテストを開始するためにゲート
入力を接地した、図５に示したプローブ充電回路の一部
を表す図である。
入力を接地した、図５に示したプローブ充電回路の一部
を表す図である。
１０…検出器、１２，１４…充電回路、１６…制御回
路、２０…プローブ、２１…螺旋コイル、２２…基部、
２４…テスト回路、３０…スイッチ、３２…アラーム、
４０，４２…キャパシタ、５４…レギュレータ回路、６
０，６２…定電流源、８０…演算増幅器、８２，８４…
電界効果トランジスタ、１０６，１３４…比較器、１１
０…ＭＯＳＦＥＴ、Ｊ１，Ｊ２…ジャンパー線。
路、２０…プローブ、２１…螺旋コイル、２２…基部、
２４…テスト回路、３０…スイッチ、３２…アラーム、
４０，４２…キャパシタ、５４…レギュレータ回路、６
０，６２…定電流源、８０…演算増幅器、８２，８４…
電界効果トランジスタ、１０６，１３４…比較器、１１
０…ＭＯＳＦＥＴ、Ｊ１，Ｊ２…ジャンパー線。
Claims (6)
- 【請求項１】ａ）液体検出部位に設置しうるプローブを
有し、該液体検出部位における液体のレベルに基づく速
度で充電を行う第１の充電回路と、 ｂ）前記検出部位の液体レベルに依存しない速度で充電
を行う第２の充電回路と、 ｃ）前記第１および第２の充電回路の充電速度を比較
し、該比較に基づき検出出力信号を生成する制御手段
と、 ｄ）前記第１および第２の充電回路の一方を抑止するこ
とにより、前記制御手段の出力信号を制御して、検出器
の機能をテストするテスト手段と、 を備えたレベル検出器。 - 【請求項２】請求項１記載の検出器において、前記プロ
ーブを有する第１の充電回路および基準充電回路である
第２の充電回路は、前記制御手段から供給される電荷を
導通させるスイッチ手段を有し、前記テスト手段は前記
第１および第２の充電回路の一方のスイッチ手段の導電
状態を調整するレベル検出器。 - 【請求項３】請求項２記載の検出器において、前記制御
手段は、前記第１および第２の充電回路のスイッチ手段
に接続された、調整された電流源を有するレベル検出
器。 - 【請求項４】テスト部位における液体の存在を監視する
ためのセンサの動作を確認する方法であって、 ａ）テスト部位において検知される液体レベルに依存し
た速度で充電を行う第１の充電回路を設け、 ｂ）前記テスト部位における検知される液体レベルに依
存しない基準速度で充電を行う第２の充電回路を設け、 ｃ）前記第１および第２の充電回路の一方を抑止し、 ｄ）前記第１および第２の充電回路の充電を比較し、該
比較に基づいた出力信号を生成することにより、前記セ
ンサの動作を確認することを特徴とするセンサ動作確認
方法。 - 【請求項５】請求項４記載の方法において、前記第１お
よび第２の充電回路の各々は、接続された容量に依存し
た速度で充電を行う電界効果トランジスタを有し、前記
抑止するステップは、前記電界効果トランジスタの一方
を動作不能にするステップからなるセンサ動作確認方
法。 - 【請求項６】請求項５記載の方法において、前記電界効
果トランジスタを動作不能にするステップは、前記電界
効果トランジスタのゲート入力を接地することにより行
うセンサ動作確認方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/169,340 | 1993-12-17 | ||
| US08/169,340 US5446444A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Capacitive threshold detector test circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260550A true JPH07260550A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=22615261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6310382A Pending JPH07260550A (ja) | 1993-12-17 | 1994-12-14 | 容量性閾値検出器テスト回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5446444A (ja) |
| EP (1) | EP0658748B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07260550A (ja) |
| CA (1) | CA2137531A1 (ja) |
| DE (1) | DE69423078T2 (ja) |
| RU (1) | RU94044338A (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585733A (en) * | 1992-09-10 | 1996-12-17 | David Sarnoff Research Center | Capacitive sensor and method of measuring changes in capacitance |
| US5461321A (en) * | 1993-09-17 | 1995-10-24 | Penberthy, Inc. | Apparatus and method for measuring capacitance from the duration of a charge-discharge charge cycle |
| US5719556A (en) * | 1995-05-22 | 1998-02-17 | Albin; Robert | Liquid level sensor utilizing AC and resistance |
| EP0891535B1 (en) * | 1996-04-03 | 2003-09-10 | Robertshaw Controls Company | Fluid sensor |
| US5838241A (en) * | 1996-12-18 | 1998-11-17 | Robertshaw Controls Company | Liquid level transmitter |
| US5945831A (en) * | 1997-06-10 | 1999-08-31 | Sargent; John S. | Volume charge density measuring system |
| TW422215U (en) * | 1998-10-22 | 2001-02-11 | Ohu Hee Bum | Water dispenser for upright stand type water bottles |
| US7243540B2 (en) * | 2001-05-24 | 2007-07-17 | Potter Electric Signal Company | Low-water cut-off system |
| US6904800B2 (en) * | 2001-05-24 | 2005-06-14 | Potter Electric Signal Company | Low-water cut-off system |
| KR200272968Y1 (ko) * | 2002-01-30 | 2002-04-20 | 김홍배 | 가정용 두유,순두부,두부 제조장치의 물없음 감지경보장치 |
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