JPH1194630A - レベルセンサ - Google Patents
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- JPH1194630A JPH1194630A JP25191597A JP25191597A JPH1194630A JP H1194630 A JPH1194630 A JP H1194630A JP 25191597 A JP25191597 A JP 25191597A JP 25191597 A JP25191597 A JP 25191597A JP H1194630 A JPH1194630 A JP H1194630A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 上下二層の液体の界面位置を検出することが
できるレベルセンサを提供することを課題とする。 【解決手段】 フロート７と、前記フロート７に設けら
れ且つ二本の平行配置された直線状の電極棒1a，1bから
成る静電容量式の可変コンデンサＣV とを具備し、前記
フロート７を液面に浮かせるようにして可変コンデンサ
ＣV を二層の液体中に浸漬する態様で、上下二層の液体
の界面位置を検出するレベルセンサであって、前記可変
コンデンサＣV に固定抵抗Ｒ1 を接続して積分回路を形
成し、前記積分回路に周波数及びデューティが一定のク
ロックCLK を入力すると共に前記積分回路からの出力を
ロジックＩＣに入力し、可変コンデンサＣV の上層側の
液体への浸漬量が変わることによって生じる可変コンデ
ンサＣV の〔静電容量＋浮遊容量〕の変化と対応してロ
ジックＩＣのデューティ出力が変化するようにしてあ
る。
できるレベルセンサを提供することを課題とする。 【解決手段】 フロート７と、前記フロート７に設けら
れ且つ二本の平行配置された直線状の電極棒1a，1bから
成る静電容量式の可変コンデンサＣV とを具備し、前記
フロート７を液面に浮かせるようにして可変コンデンサ
ＣV を二層の液体中に浸漬する態様で、上下二層の液体
の界面位置を検出するレベルセンサであって、前記可変
コンデンサＣV に固定抵抗Ｒ1 を接続して積分回路を形
成し、前記積分回路に周波数及びデューティが一定のク
ロックCLK を入力すると共に前記積分回路からの出力を
ロジックＩＣに入力し、可変コンデンサＣV の上層側の
液体への浸漬量が変わることによって生じる可変コンデ
ンサＣV の〔静電容量＋浮遊容量〕の変化と対応してロ
ジックＩＣのデューティ出力が変化するようにしてあ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、上下二層の液体
の界面位置を検出するレベルセンサに関するものであ
る。
の界面位置を検出するレベルセンサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】レベルセンサとしては、例えば図７に示
すようなものがある。このセンサは図13に示すように、
縦配列された複数の近接スイッチ90a を有するパイプ状
体90と、前記パイプ状体90に外挿され且つ内周面側に磁
石91a を配置させたフロート91とから成り、液面（水
位）の上昇・降下に応じて上下動するフロート91の磁石
91a がどの位置の近接スイッチ90a と対向しているかを
検知することにより、液面を判定できるようにしたもの
である。
すようなものがある。このセンサは図13に示すように、
縦配列された複数の近接スイッチ90a を有するパイプ状
体90と、前記パイプ状体90に外挿され且つ内周面側に磁
石91a を配置させたフロート91とから成り、液面（水
位）の上昇・降下に応じて上下動するフロート91の磁石
91a がどの位置の近接スイッチ90a と対向しているかを
検知することにより、液面を判定できるようにしたもの
である。
【０００３】しかしながら、上記レベルセンサでは上下
二層の液体の界面位置を検出することができない。
二層の液体の界面位置を検出することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、上下二層の液体の界面位置を検出することができる
レベルセンサを提供することを課題とする。
は、上下二層の液体の界面位置を検出することができる
レベルセンサを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
フロートと、前記フロートに設けられ且つ二本の平行配
置された直線状の電極線又は電極棒から成る静電容量式
の可変コンデンサとを具備し、前記フロートを液面に浮
かせるようにして可変コンデンサを二層の液体中に浸漬
する態様で、上下二層の液体の界面位置を検出するレベ
ルセンサであって、前記可変コンデンサに固定抵抗を接
続して積分回路を形成し、前記積分回路に周波数及びデ
ューティが一定のクロックを入力すると共に前記積分回
路からの出力をロジックＩＣに入力し、可変コンデンサ
の上層側の液体への浸漬量が変わることによって生じる
可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊容量〕の変化と対応
してロジックＩＣのデューティ出力が変化するようにし
てある。
フロートと、前記フロートに設けられ且つ二本の平行配
置された直線状の電極線又は電極棒から成る静電容量式
の可変コンデンサとを具備し、前記フロートを液面に浮
かせるようにして可変コンデンサを二層の液体中に浸漬
する態様で、上下二層の液体の界面位置を検出するレベ
ルセンサであって、前記可変コンデンサに固定抵抗を接
続して積分回路を形成し、前記積分回路に周波数及びデ
ューティが一定のクロックを入力すると共に前記積分回
路からの出力をロジックＩＣに入力し、可変コンデンサ
の上層側の液体への浸漬量が変わることによって生じる
可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊容量〕の変化と対応
してロジックＩＣのデューティ出力が変化するようにし
てある。
【０００６】請求項２記載の発明は、フロートと、前記
フロートに設けられ且つ等間隔で平行配置された直線状
の電極線又は電極棒から成る複数の可変コンデンサとを
具備し、前記フロートを液面に浮かせるようにして可変
コンデンサを二層の液体中に浸漬する態様で、上下二層
の液体の界面位置を検出するレベルセンサであって、複
数の可変コンデンサにそれぞれ固定抵抗を接続して時定
数の相違する積分回路を形成し、これら積分回路にそれ
ぞれ周波数及びデューティが一定のクロックを入力する
と共に前記積分回路からの出力をロジックＩＣに入力
し、可変コンデンサの上層側の液体への浸漬量が変わる
ことによって生じる可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊
容量〕の変化と対応してロジックＩＣのデューティ出力
が変化するようにしてある。
フロートに設けられ且つ等間隔で平行配置された直線状
の電極線又は電極棒から成る複数の可変コンデンサとを
具備し、前記フロートを液面に浮かせるようにして可変
コンデンサを二層の液体中に浸漬する態様で、上下二層
の液体の界面位置を検出するレベルセンサであって、複
数の可変コンデンサにそれぞれ固定抵抗を接続して時定
数の相違する積分回路を形成し、これら積分回路にそれ
ぞれ周波数及びデューティが一定のクロックを入力する
と共に前記積分回路からの出力をロジックＩＣに入力
し、可変コンデンサの上層側の液体への浸漬量が変わる
ことによって生じる可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊
容量〕の変化と対応してロジックＩＣのデューティ出力
が変化するようにしてある。
【０００７】請求項３記載の発明は、フロートと、直線
状の線体又は棒体より成り且つ前記フロートに設けられ
ている電極とを具備し、前記フロートを液面に浮かせる
ようにして電極を二層の液体中に浸漬する態様で、上下
二層の液体の界面位置を検出するレベルセンサであっ
て、前記電極と固定コンデンサから成る容量部と、固定
抵抗部とを組み合わせて積分回路を形成し、前記積分回
路に周波数及びデューティが一定のクロックを入力する
と共に前記積分回路からの出力をロジックＩＣに入力
し、電極の上層側の液体への浸漬量が変わることによっ
て生じる〔固定コンデンサの静電容量＋電極の浮遊容
量〕の変化と対応してロジックＩＣのデューティ出力が
変化するようにしてある。
状の線体又は棒体より成り且つ前記フロートに設けられ
ている電極とを具備し、前記フロートを液面に浮かせる
ようにして電極を二層の液体中に浸漬する態様で、上下
二層の液体の界面位置を検出するレベルセンサであっ
て、前記電極と固定コンデンサから成る容量部と、固定
抵抗部とを組み合わせて積分回路を形成し、前記積分回
路に周波数及びデューティが一定のクロックを入力する
と共に前記積分回路からの出力をロジックＩＣに入力
し、電極の上層側の液体への浸漬量が変わることによっ
て生じる〔固定コンデンサの静電容量＋電極の浮遊容
量〕の変化と対応してロジックＩＣのデューティ出力が
変化するようにしてある。
【０００８】ここで、請求項１乃至３のいずれかに記載
のレベルセンサに関し、電極線又は電極棒が、樹脂部材
又はゴム部材により被服されていることが好ましい。
のレベルセンサに関し、電極線又は電極棒が、樹脂部材
又はゴム部材により被服されていることが好ましい。
【０００９】なお、このレベルセンサの機能については
以下の発明の実施の形態の欄で詳述する。
以下の発明の実施の形態の欄で詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面に従って説明する。 （実施形態１）この実施形態のレベルセンサでは上下二
層の液体（上層：油，下層：水）の界面位置を検出する
ため、図１や図２に示すように、フロート７と、前記フ
ロート７に取り付けられたセンサ主体１と、前記センサ
主体１の上層側の液体への浸漬量が変わることによって
生じる可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊容量〕の変化
と対応して出力する検出回路DKとを具備するものとして
ある。
図面に従って説明する。 （実施形態１）この実施形態のレベルセンサでは上下二
層の液体（上層：油，下層：水）の界面位置を検出する
ため、図１や図２に示すように、フロート７と、前記フ
ロート７に取り付けられたセンサ主体１と、前記センサ
主体１の上層側の液体への浸漬量が変わることによって
生じる可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊容量〕の変化
と対応して出力する検出回路DKとを具備するものとして
ある。
【００１１】以下に、このレベルセンサの主要構成につ
いて説明する。〔フロート７について〕 フロート７は、図１に示すよう
に、上型70と下型71をビス止めして成るもので、検出回
路DKの出力部に接続したリード線RSを外部に出すための
開孔70a を上型70に、センサ主体１の上端部が挿入され
る挿入孔71a を下型71に、それぞれ設けてある。〔センサ主体１について〕 センサ主体１は、図１に示す
ように、周囲の浮遊容量の影響を受けやすくした電極棒
1a，1b，1cを平行配置すると共にこれらを合成樹脂10
（又は合成ゴム）で被覆することにより二個の可変コン
デンサＣV1，ＣV2を形成させたものである。
いて説明する。〔フロート７について〕 フロート７は、図１に示すよう
に、上型70と下型71をビス止めして成るもので、検出回
路DKの出力部に接続したリード線RSを外部に出すための
開孔70a を上型70に、センサ主体１の上端部が挿入され
る挿入孔71a を下型71に、それぞれ設けてある。〔センサ主体１について〕 センサ主体１は、図１に示す
ように、周囲の浮遊容量の影響を受けやすくした電極棒
1a，1b，1cを平行配置すると共にこれらを合成樹脂10
（又は合成ゴム）で被覆することにより二個の可変コン
デンサＣV1，ＣV2を形成させたものである。
【００１２】ここで、上記導電線1a，1cに電圧を印加す
ると共に導電線1bをグラウンド電位に接続すると、導電
線1a,1b 及び導電線1b,1c により形成された可変コンデ
ンサＣV1，ＣV2には静電容量が発生するが、油の誘電率
と水の誘電率とが相違することから、油と水の層の厚み
により可変コンデンサＣV1，ＣV2の周囲に発生する浮遊
容量が異なるものとなる。
ると共に導電線1bをグラウンド電位に接続すると、導電
線1a,1b 及び導電線1b,1c により形成された可変コンデ
ンサＣV1，ＣV2には静電容量が発生するが、油の誘電率
と水の誘電率とが相違することから、油と水の層の厚み
により可変コンデンサＣV1，ＣV2の周囲に発生する浮遊
容量が異なるものとなる。
【００１３】 (1)可変コンデンサＣV1の全体に生じる総容量：Ｃab 可変コンデンサＣV1の静電容量：ＣabO 可変コンデンサＣV1の周囲が水である部分の浮遊容量：
Ｃab1 可変コンデンサＣV1の周囲が油である部分の浮遊容量：
Ｃab2 (2)可変コンデンサＣV2の全体に生じる総容量：Ｃbc 可変コンデンサＣV2の静電容量：ＣbcO 可変コンデンサＣV2の周囲が水である部分の浮遊容量：
Ｃbc1 可変コンデンサＣV2の周囲が油である部分の浮遊容量：
Ｃbc2 (3)水の誘電率ε1 、油の誘電率ε2 （ε1 ＞ε2 ） とすると、電極棒1a，1bにより発生する総容量ＣabはＣ
abO ＋Ｃab1 ＋Ｃab2 となり、電極棒1b，1cにより発生
する総容量ＣbcはＣbcO ＋Ｃbc1 ＋Ｃbc2 となる。
Ｃab1 可変コンデンサＣV1の周囲が油である部分の浮遊容量：
Ｃab2 (2)可変コンデンサＣV2の全体に生じる総容量：Ｃbc 可変コンデンサＣV2の静電容量：ＣbcO 可変コンデンサＣV2の周囲が水である部分の浮遊容量：
Ｃbc1 可変コンデンサＣV2の周囲が油である部分の浮遊容量：
Ｃbc2 (3)水の誘電率ε1 、油の誘電率ε2 （ε1 ＞ε2 ） とすると、電極棒1a，1bにより発生する総容量ＣabはＣ
abO ＋Ｃab1 ＋Ｃab2 となり、電極棒1b，1cにより発生
する総容量ＣbcはＣbcO ＋Ｃbc1 ＋Ｃbc2 となる。
【００１４】なお、上記した電極棒1a，1b，1cを電極線
としてもよい。〔検出回路DKについて〕 検出回路DKは、図２に示す如
く、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ1 の抵抗値ｒ 1 ＜Ｒ
2 の抵抗値ｒ2 ） と、上記可変コンデンサＣV1，ＣV2
と、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔符号IC1 〕とを具備して
おり、抵抗Ｒ1 と可変コンデンサＣV1により積分回路
（時定数Ｔ2 ：Ｃab・ｒ1 ）を、抵抗Ｒ2 と可変コンデ
ンサＣV2により積分回路（時定数Ｔ3 ：Ｃbc・ｒ2 ）
を、それぞれ構成したものとしている。なお、図２中の
P1には周波数及びデューティが一定のクロックCLK が入
力されるようになっている。
としてもよい。〔検出回路DKについて〕 検出回路DKは、図２に示す如
く、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ1 の抵抗値ｒ 1 ＜Ｒ
2 の抵抗値ｒ2 ） と、上記可変コンデンサＣV1，ＣV2
と、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔符号IC1 〕とを具備して
おり、抵抗Ｒ1 と可変コンデンサＣV1により積分回路
（時定数Ｔ2 ：Ｃab・ｒ1 ）を、抵抗Ｒ2 と可変コンデ
ンサＣV2により積分回路（時定数Ｔ3 ：Ｃbc・ｒ2 ）
を、それぞれ構成したものとしている。なお、図２中の
P1には周波数及びデューティが一定のクロックCLK が入
力されるようになっている。
【００１５】ここで、この検出回路DKは図１に示したプ
リント基板PTに形成してあり、上記センサ主体１はプリ
ント基板PTから垂下配設されている。〔このレベルセンサの機能について〕 このレベルセンサ
を液面に浮かすと、図１に示すように、センサ主体１は
常に液体内に長さＬだけ挿入されることになる。したが
って、油の層の厚さが減少すると、水と油の層の厚さは
Ｌ1 ，Ｌ2 からＬ1'，Ｌ2'（図示せず）に変化する。 このように水と油の層の厚さが変化すると、可変コン
デンサＣV1，ＣV2の総容量はＣab，ＣbcからＣab' , Ｃ
bc' に変化することとなるが、ε1 ＞ε2 であるからＣ
ab＞Ｃab' ，Ｃbc＞Ｃbc' となる。 また、電極棒1a，1b，1cの機械的な対称性からＣab≒
Ｃbc，Ｃab' ≒Ｃbc' である。 したがって、P2での時定数はＴ2'＝Ｃab' ・ｒ1 に変
化し、P3での時定数はＴ 3'＝Ｃbc' に変化する。
リント基板PTに形成してあり、上記センサ主体１はプリ
ント基板PTから垂下配設されている。〔このレベルセンサの機能について〕 このレベルセンサ
を液面に浮かすと、図１に示すように、センサ主体１は
常に液体内に長さＬだけ挿入されることになる。したが
って、油の層の厚さが減少すると、水と油の層の厚さは
Ｌ1 ，Ｌ2 からＬ1'，Ｌ2'（図示せず）に変化する。 このように水と油の層の厚さが変化すると、可変コン
デンサＣV1，ＣV2の総容量はＣab，ＣbcからＣab' , Ｃ
bc' に変化することとなるが、ε1 ＞ε2 であるからＣ
ab＞Ｃab' ，Ｃbc＞Ｃbc' となる。 また、電極棒1a，1b，1cの機械的な対称性からＣab≒
Ｃbc，Ｃab' ≒Ｃbc' である。 したがって、P2での時定数はＴ2'＝Ｃab' ・ｒ1 に変
化し、P3での時定数はＴ 3'＝Ｃbc' に変化する。
【００１６】上記した如くｒ1 ＜ｒ2 、Ｃab≒Ｃbc，Ｃ
ab' ≒Ｃbc' であるから（Ｔ2'−Ｔ 2 ）＜（Ｔ3'−
Ｔ3 ）、すなわち、P2点での時定数の変化よりもP3点で
の時定数の変化の方が大きくなる。
ab' ≒Ｃbc' であるから（Ｔ2'−Ｔ 2 ）＜（Ｔ3'−
Ｔ3 ）、すなわち、P2点での時定数の変化よりもP3点で
の時定数の変化の方が大きくなる。
【００１７】ここで、P2点、P3点、P4点での波形P2、P
3、P4、及びP2点、P3点、P4点での変化後の波形P2' 、P
3' 、P4' は、図３に示すようになり、同図からも明ら
かなようにP4点での出力パルスのデューティは油の層厚
の減少に伴って大きくなる。 よって、誘電率が相違する油と水との層の界面の変化
をＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力パルスのデュ
ーティの変化として検出できる。 なお、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力をロー
パスフィルタ等に通せば、パルス信号をアナログ電圧に
変換することができる。 他方、このレベルセンサでは、図１のセンサ主体１及
び図２の検出回路DKを採用していることから、油の層が
減少し、油の層の減少前に前記油の層に挿入されていた
センサ主体１部分のうち下部分が水の層の中に入り込む
ような場合においてもある程度の精度で水と油の界面の
検出が可能である。何故ならば、センサ主体１が有して
いる可変コンデンサＣV1，ＣV2の総容量は共に実際の油
の層厚における可変コンデンサＣV1，ＣV2の総容量より
も少し小さくなるが、P2，P3点の積分波形は本来より共
に少し小さい時定数となるため、P4点でのクロックは位
相が少しずれるだけでデューティはほとんど変化しない
からである。 （実施形態２）この実施形態２のレベルセンサは、フロ
ート、センサ主体がプリント基板PTを介してフロートに
取り付けられている構造について基本的には実施形態１
のものと同じであるが、センサ主体１の構成及び検出回
路１の構成が少し相違するのでその構成部分だけ説明す
る。〔センサ主体１について〕 センサ主体１は、図４に示す
ように、周囲の浮遊容量の影響を受けやすくした電極棒
1a，1bを平行配置すると共にこれらを合成樹脂10で被覆
することにより可変コンデンサＣV を形成させたもので
ある。
3、P4、及びP2点、P3点、P4点での変化後の波形P2' 、P
3' 、P4' は、図３に示すようになり、同図からも明ら
かなようにP4点での出力パルスのデューティは油の層厚
の減少に伴って大きくなる。 よって、誘電率が相違する油と水との層の界面の変化
をＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力パルスのデュ
ーティの変化として検出できる。 なお、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力をロー
パスフィルタ等に通せば、パルス信号をアナログ電圧に
変換することができる。 他方、このレベルセンサでは、図１のセンサ主体１及
び図２の検出回路DKを採用していることから、油の層が
減少し、油の層の減少前に前記油の層に挿入されていた
センサ主体１部分のうち下部分が水の層の中に入り込む
ような場合においてもある程度の精度で水と油の界面の
検出が可能である。何故ならば、センサ主体１が有して
いる可変コンデンサＣV1，ＣV2の総容量は共に実際の油
の層厚における可変コンデンサＣV1，ＣV2の総容量より
も少し小さくなるが、P2，P3点の積分波形は本来より共
に少し小さい時定数となるため、P4点でのクロックは位
相が少しずれるだけでデューティはほとんど変化しない
からである。 （実施形態２）この実施形態２のレベルセンサは、フロ
ート、センサ主体がプリント基板PTを介してフロートに
取り付けられている構造について基本的には実施形態１
のものと同じであるが、センサ主体１の構成及び検出回
路１の構成が少し相違するのでその構成部分だけ説明す
る。〔センサ主体１について〕 センサ主体１は、図４に示す
ように、周囲の浮遊容量の影響を受けやすくした電極棒
1a，1bを平行配置すると共にこれらを合成樹脂10で被覆
することにより可変コンデンサＣV を形成させたもので
ある。
【００１８】ここで、上記導電線1aに電圧を印加すると
共に導電線1bをグラウンド電位に接続すると、導電線1
a,1b により形成された可変コンデンサＣV1には静電容
量が発生するが、油の誘電率と水の誘電率とが相違する
ことから、油と水の層の厚みにより可変コンデンサＣV1
の周囲に発生する浮遊容量が異なるものとなる。
共に導電線1bをグラウンド電位に接続すると、導電線1
a,1b により形成された可変コンデンサＣV1には静電容
量が発生するが、油の誘電率と水の誘電率とが相違する
ことから、油と水の層の厚みにより可変コンデンサＣV1
の周囲に発生する浮遊容量が異なるものとなる。
【００１９】 (1)可変コンデンサＣV1の全体に生じる総容量：Ｃab 可変コンデンサＣV1の静電容量：ＣabO 可変コンデンサＣV1の周囲が水である部分の浮遊容量：
Ｃab1 可変コンデンサＣV1の周囲が油である部分の浮遊容量：
Ｃab2 (2)水の誘電率ε1 、油の誘電率ε2 （ε1 ＞ε2 ） とすると、電極棒1a，1bにより発生する総容量ＣabはＣ
abO ＋Ｃab1 ＋Ｃab2 となる。また、前記総容量Ｃab
は、それぞれ電極棒1a，1bの長さＬ1 ，Ｌ2 に比例す
る。したがって、総容量は油の層厚に応じて直線的に変
化する。〔検出回路DKについて〕 検出回路DKは、図４に示す如
く、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ1 の抵抗値ｒ 1 ＜Ｒ
2 の抵抗値ｒ2 ） と、上記可変コンデンサＣV と、Ｅ
Ｘ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕とを具備しており、抵抗
Ｒ1 と可変コンデンサＣV により積分回路（時定数
Ｔ2 ：総容量Ｃab×抵抗値ｒ1 ）を、抵抗Ｒ2 とＥＸ−
ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕により積分回路（時定数：Ｅ
Ｘ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の入力容量Ｃin2 ×抵抗
Ｒ2 の抵抗値ｒ2 ）を、それぞれ構成するものとしてい
る。なお、この検出回路DK1 では、抵抗Ｒ1 もＥＸ−Ｏ
ＲロジックＩＣ〔IC1 〕の入力容量Ｃin1 の影響を受け
るがＣab≫Ｃin1 なので、ここではＣin1 の影響は無視
することにする。〔このレベルセンサの機能について〕 このレベルセンサ
を液面に浮かすと、図１に示すものと同様に、センサ主
体１は常に液体内に長さＬだけ挿入されることになる。
したがって、油の層の厚さが減少すると、水と油の層の
厚さはＬ1 ，Ｌ2 からＬ1'，Ｌ2'（図示せず）に変化す
る。 P1にクロックCLK が入力されると、P2，P3点では一定
の時定数Ｃab・ｒ1 及び時定数Ｃin2 ・ｒ2 に従い、図
５のような積分波形P2，P3となっている。 油の層厚が減少すると、水の誘電率ε1 ＞油の誘電率
ε2 であるから総容量Ｃabが増加し、これに伴って時定
数Ｃab・ｒ1 は増加する。したがって、P2点での波形P2
は図５に示すように傾斜が小さなものになり、クロック
CLK の変化時間からスレッシホールド電圧Ｖthと一致す
るまでの時間Ｔthは長くなる。その結果、ＥＸ−ＯＲロ
ジックＩＣ〔IC1 〕の出力、即ちP4点での出力は波形P4
から波形P4’のように大きくなる。つまり、油の層厚の
変化がＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力のデュー
ティ変化として現れるのである。 なお、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕のP4での出力
はローパスフィルタを通せばアナログ電圧となり、その
大きさはデューティに比例する。すなわち、油の層厚の
減少に対応して出力電圧を上昇する。また、上記した油
の層厚の変化とＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力
のデューティの変化は正確には比例していないが、回路
定数を適当にすれば、実用上十分な直線性は得られる。 （実施形態３）この実施形態２のレベルセンサは、フロ
ート、センサ主体がプリント基板PTを介してフロートに
取り付けられている構造について基本的には実施形態
１，２のものと同じであるが、センサ主体１の構成及び
検出回路１の構成が少し相違する のでその構成部分だけ説明する。〔センサ主体１について〕 センサ主体１は、図６に示す
ように、周囲の浮遊容量の影響を受けやすくした電極棒
1cを合成樹脂10で被覆するようにして構成されている。
Ｃab1 可変コンデンサＣV1の周囲が油である部分の浮遊容量：
Ｃab2 (2)水の誘電率ε1 、油の誘電率ε2 （ε1 ＞ε2 ） とすると、電極棒1a，1bにより発生する総容量ＣabはＣ
abO ＋Ｃab1 ＋Ｃab2 となる。また、前記総容量Ｃab
は、それぞれ電極棒1a，1bの長さＬ1 ，Ｌ2 に比例す
る。したがって、総容量は油の層厚に応じて直線的に変
化する。〔検出回路DKについて〕 検出回路DKは、図４に示す如
く、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ1 の抵抗値ｒ 1 ＜Ｒ
2 の抵抗値ｒ2 ） と、上記可変コンデンサＣV と、Ｅ
Ｘ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕とを具備しており、抵抗
Ｒ1 と可変コンデンサＣV により積分回路（時定数
Ｔ2 ：総容量Ｃab×抵抗値ｒ1 ）を、抵抗Ｒ2 とＥＸ−
ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕により積分回路（時定数：Ｅ
Ｘ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の入力容量Ｃin2 ×抵抗
Ｒ2 の抵抗値ｒ2 ）を、それぞれ構成するものとしてい
る。なお、この検出回路DK1 では、抵抗Ｒ1 もＥＸ−Ｏ
ＲロジックＩＣ〔IC1 〕の入力容量Ｃin1 の影響を受け
るがＣab≫Ｃin1 なので、ここではＣin1 の影響は無視
することにする。〔このレベルセンサの機能について〕 このレベルセンサ
を液面に浮かすと、図１に示すものと同様に、センサ主
体１は常に液体内に長さＬだけ挿入されることになる。
したがって、油の層の厚さが減少すると、水と油の層の
厚さはＬ1 ，Ｌ2 からＬ1'，Ｌ2'（図示せず）に変化す
る。 P1にクロックCLK が入力されると、P2，P3点では一定
の時定数Ｃab・ｒ1 及び時定数Ｃin2 ・ｒ2 に従い、図
５のような積分波形P2，P3となっている。 油の層厚が減少すると、水の誘電率ε1 ＞油の誘電率
ε2 であるから総容量Ｃabが増加し、これに伴って時定
数Ｃab・ｒ1 は増加する。したがって、P2点での波形P2
は図５に示すように傾斜が小さなものになり、クロック
CLK の変化時間からスレッシホールド電圧Ｖthと一致す
るまでの時間Ｔthは長くなる。その結果、ＥＸ−ＯＲロ
ジックＩＣ〔IC1 〕の出力、即ちP4点での出力は波形P4
から波形P4’のように大きくなる。つまり、油の層厚の
変化がＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力のデュー
ティ変化として現れるのである。 なお、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕のP4での出力
はローパスフィルタを通せばアナログ電圧となり、その
大きさはデューティに比例する。すなわち、油の層厚の
減少に対応して出力電圧を上昇する。また、上記した油
の層厚の変化とＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力
のデューティの変化は正確には比例していないが、回路
定数を適当にすれば、実用上十分な直線性は得られる。 （実施形態３）この実施形態２のレベルセンサは、フロ
ート、センサ主体がプリント基板PTを介してフロートに
取り付けられている構造について基本的には実施形態
１，２のものと同じであるが、センサ主体１の構成及び
検出回路１の構成が少し相違する のでその構成部分だけ説明する。〔センサ主体１について〕 センサ主体１は、図６に示す
ように、周囲の浮遊容量の影響を受けやすくした電極棒
1cを合成樹脂10で被覆するようにして構成されている。
【００２０】ここで、このセンサ主体１は、周囲が水で
ある部分の誘電率と、周囲が油である部分の誘電率とが
相違することから、油の層厚により浮遊容量が変化する
ものとなる。
ある部分の誘電率と、周囲が油である部分の誘電率とが
相違することから、油の層厚により浮遊容量が変化する
ものとなる。
【００２１】 センサ主体１の周囲の浮遊容量：Ｃs センサ主体１の周囲が水である部分の浮遊容量：Ｃs1 センサ主体１の周囲が油である部分の浮遊容量：Ｃs2 水の誘電率ε1 、油の誘電率ε2 （ε1 ＞ε2 ） とすると、電極棒1cにより発生する総容量Ｃs はＣs1＋
Ｃs2となる。また、Ｃs1とＣs2は、それぞれ電極棒1cの
長さＬ1 ，Ｌ2 （図１参照）に比例する。したがって、
総容量は油の層厚に応じて直線的に変化する。〔検出回路DKについて〕 検出回路DKは、図６に示す如
く、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ1 の抵抗値ｒ 1 ＜Ｒ
2 の抵抗値ｒ2 ） と、固定コンデンサＣと、上記セン
サ主体１と、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕とを具備
しており、抵抗Ｒ1 と（固定コンデンサＣ＋電極棒1c）
により積分回路を、抵抗Ｒ2 とＥＸ−ＯＲロジックＩＣ
〔IC1 〕により積分回路を、それぞれ構成するものとし
ている。なお、この検出回路DKでは、抵抗Ｒ1 もＥＸ−
ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の入力容量の影響を受ける
が、前記入力容量は（固定コンデンサＣ＋電極棒1c）の
容量に比べて極めて小さいので、ここでは前記入力容量
は無視することとにする。〔このレベルセンサの機能について〕 このレベルセンサ
の機能は上記した実施形態２のレベルセンサの機能とほ
ぼ同様である。すなわち、P1点に周波数及びデューティ
が一定のクロックCLK を入力して、抵抗Ｒ1 と（固定コ
ンデンサＣ及び電極1c）とから成る積分回路からの出力
をＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕に入力せしめ、電極
1cの油の層への浸漬量が変わることによって生じる〔固
定コンデンサＣの静電容量＋電極1cの浮遊容量〕の変化
と対応してＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕のデューテ
ィ出力が変化するようにしてある。 （検出回路DKの他の実施形態について）上記した検出回
路DKは、同様の機能は奏するものであれば上記した構成
のものに限定されるものではない。 （このレベルセンサの対象となる液体について）このレ
ベルセンサの対象となる液体としては、例えば水、アル
コール、石油、海水、食用油等があるが、層が二つに分
離して別層となり（例えば比重が相違）且つ誘電率が相
違する液体の組み合わせであればよい。
Ｃs2となる。また、Ｃs1とＣs2は、それぞれ電極棒1cの
長さＬ1 ，Ｌ2 （図１参照）に比例する。したがって、
総容量は油の層厚に応じて直線的に変化する。〔検出回路DKについて〕 検出回路DKは、図６に示す如
く、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （Ｒ1 の抵抗値ｒ 1 ＜Ｒ
2 の抵抗値ｒ2 ） と、固定コンデンサＣと、上記セン
サ主体１と、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕とを具備
しており、抵抗Ｒ1 と（固定コンデンサＣ＋電極棒1c）
により積分回路を、抵抗Ｒ2 とＥＸ−ＯＲロジックＩＣ
〔IC1 〕により積分回路を、それぞれ構成するものとし
ている。なお、この検出回路DKでは、抵抗Ｒ1 もＥＸ−
ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕の入力容量の影響を受ける
が、前記入力容量は（固定コンデンサＣ＋電極棒1c）の
容量に比べて極めて小さいので、ここでは前記入力容量
は無視することとにする。〔このレベルセンサの機能について〕 このレベルセンサ
の機能は上記した実施形態２のレベルセンサの機能とほ
ぼ同様である。すなわち、P1点に周波数及びデューティ
が一定のクロックCLK を入力して、抵抗Ｒ1 と（固定コ
ンデンサＣ及び電極1c）とから成る積分回路からの出力
をＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕に入力せしめ、電極
1cの油の層への浸漬量が変わることによって生じる〔固
定コンデンサＣの静電容量＋電極1cの浮遊容量〕の変化
と対応してＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕のデューテ
ィ出力が変化するようにしてある。 （検出回路DKの他の実施形態について）上記した検出回
路DKは、同様の機能は奏するものであれば上記した構成
のものに限定されるものではない。 （このレベルセンサの対象となる液体について）このレ
ベルセンサの対象となる液体としては、例えば水、アル
コール、石油、海水、食用油等があるが、層が二つに分
離して別層となり（例えば比重が相違）且つ誘電率が相
違する液体の組み合わせであればよい。
【００２２】
【発明の効果】この発明の構成は上記の通りであるから
以下の効果を奏する。
以下の効果を奏する。
【００２３】課題を解決する手段の欄の内容から明らか
なように、上下二層の液体の界面位置を検出することが
できるレベルセンサを提供できた。
なように、上下二層の液体の界面位置を検出することが
できるレベルセンサを提供できた。
【図１】この発明の実施形態１におけるレベルセンサの
説明図。
説明図。
【図２】前記レベルセンサの検出回路の説明図。
【図３】前記検出回路を使用した場合の入力側のクロッ
ク、出力側のクロック等の関係を示す説明図。
ク、出力側のクロック等の関係を示す説明図。
【図４】この発明の実施形態２におけるレベルセンサの
検出回路の説明図。
検出回路の説明図。
【図５】実施形態２のレベルセンサにおける検出回路を
使用した場合の入力側のクロック、出力側のクロック等
の関係を示す説明図。
使用した場合の入力側のクロック、出力側のクロック等
の関係を示す説明図。
【図６】この発明の実施形態３におけるレベルセンサの
検出回路の説明図。
検出回路の説明図。
【図７】先行技術のレベルセンサの説明図。
CLK クロック Ｃ 固定コンデンサ ＣV 可変コンデンサ ＣV1 可変コンデンサ ＣV2 可変コンデンサ 1a 電極棒 1b 電極棒 1c 電極棒 Ｒ1 抵抗 Ｒ2 抵抗 IC1 ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ PT プリント基板 ７ フロート
Claims (4)
- 【請求項１】 フロートと、前記フロートに設けられ且
つ二本の平行配置された直線状の電極線又は電極棒から
成る静電容量式の可変コンデンサとを具備し、前記フロ
ートを液面に浮かせるようにして可変コンデンサを二層
の液体中に浸漬する態様で、上下二層の液体の界面位置
を検出するレベルセンサであって、前記可変コンデンサ
に固定抵抗を接続して積分回路を形成し、前記積分回路
に周波数及びデューティが一定のクロックを入力すると
共に前記積分回路からの出力をロジックＩＣに入力し、
可変コンデンサの上層側の液体への浸漬量が変わること
によって生じる可変コンデンサの〔静電容量＋浮遊容
量〕の変化と対応してロジックＩＣのデューティ出力が
変化するようにしてあることを特徴とするレベルセン
サ。 - 【請求項２】 フロートと、前記フロートに設けられ且
つ等間隔で平行配置された直線状の電極線又は電極棒か
ら成る複数の可変コンデンサとを具備し、前記フロート
を液面に浮かせるようにして可変コンデンサを二層の液
体中に浸漬する態様で、上下二層の液体の界面位置を検
出するレベルセンサであって、複数の可変コンデンサに
それぞれ固定抵抗を接続して時定数の相違する積分回路
を形成し、これら積分回路にそれぞれ周波数及びデュー
ティが一定のクロックを入力すると共に前記積分回路か
らの出力をロジックＩＣに入力し、可変コンデンサの上
層側の液体への浸漬量が変わることによって生じる可変
コンデンサの〔静電容量＋浮遊容量〕の変化と対応して
ロジックＩＣのデューティ出力が変化するようにしてあ
ることを特徴とするレベルセンサ。 - 【請求項３】 フロートと、直線状の線体又は棒体より
成り且つ前記フロートに設けられている電極とを具備
し、前記フロートを液面に浮かせるようにして電極を二
層の液体中に浸漬する態様で、上下二層の液体の界面位
置を検出するレベルセンサであって、前記電極と固定コ
ンデンサから成る容量部と、固定抵抗部とを組み合わせ
て積分回路を形成し、前記積分回路に周波数及びデュー
ティが一定のクロックを入力すると共に前記積分回路か
らの出力をロジックＩＣに入力し、電極の上層側の液体
への浸漬量が変わることによって生じる〔固定コンデン
サの静電容量＋電極の浮遊容量〕の変化と対応してロジ
ックＩＣのデューティ出力が変化するようにしてあるこ
とを特徴とするレベルセンサ。 - 【請求項４】 電極線又は電極棒が、樹脂部材又はゴム
部材により被服されていることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載のレベルセンサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25191597A JPH1194630A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | レベルセンサ |
| US09/116,642 US6237412B1 (en) | 1997-07-16 | 1998-07-16 | Level sensor |
| US09/752,991 US6269694B2 (en) | 1997-07-16 | 2001-01-02 | Float-supported dielectric level sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25191597A JPH1194630A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | レベルセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194630A true JPH1194630A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17229862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25191597A Pending JPH1194630A (ja) | 1997-07-16 | 1997-09-17 | レベルセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1194630A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109779738A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-21 | 浙江吉利汽车研究院有限公司 | 一种具有液位报警功能的膨胀水壶 |
| KR102040575B1 (ko) * | 2019-06-17 | 2019-11-06 | 주식회사 대영파워펌프 | 부스터 펌프용 수위센서 |
| CN114046854A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-15 | 四川泛华航空仪表电器有限公司 | 一种基于占空比检测的飞机燃油测量系统温度补偿方法 |
-
1997
- 1997-09-17 JP JP25191597A patent/JPH1194630A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109779738A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-21 | 浙江吉利汽车研究院有限公司 | 一种具有液位报警功能的膨胀水壶 |
| KR102040575B1 (ko) * | 2019-06-17 | 2019-11-06 | 주식회사 대영파워펌프 | 부스터 펌프용 수위센서 |
| CN114046854A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-15 | 四川泛华航空仪表电器有限公司 | 一种基于占空比检测的飞机燃油测量系统温度补偿方法 |
| CN114046854B (zh) * | 2021-11-10 | 2024-05-10 | 四川泛华航空仪表电器有限公司 | 一种基于占空比检测的飞机燃油测量系统温度补偿方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040427 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050930 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060614 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061016 |