JPS5846689B2 - 液位検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性液体のレベル変化を段階的に検出する液
位検出装置に関するものである。

本発明は１次コイルを一構成要素として有する複数個の
リング発振回路を作り、各１次コイル毎に磁気的に結合
関係を有するように２次コイルを設け、こ０）２次コイ
ルの両端にそれぞれ電極を接続し、この両電極が被測定
液中にあるか否かによって変る２次コイル側のインピー
ダンスにより、前記リング発振回路の発振周波数を変化
させる構成とすることにより、リング発振回路の消費電
流を変化させこれに伴って発生する電圧変化を検出する
ことにより、導電性液体の液位を段階的に検出すること
かできる液位検出装置を提供することを目的とするもの
である。

以下本発明を図に示す一定流例について説明する。

第１図は本発明になる装置の電気結線図である。

この第１図の１００は被測定液体の液位を電圧変化にて
表わす検出回路部で、１４０は前記電圧変化を検出して
液位を表示する表示回路路である。

前記検出回路部１００において、１１０は３個のインバ
ータゲート１１１，１１２．及び１１３と１次コイル１
１４とよりなるリング発振回路、１２０及び１３０は前
記リング発振回路１１０と全く同様の構成よりなるリン
グ発振回路で、これらの１次コイル１１４，１２４及び
１３４には各各磁気的に結合関係にある２次コイル１１
５゜１２５及び１３５が設けてあり、各々の一方の端子
は電源１６０のマイナス端子に結ばれており、これが後
述するところの一方の電極となる。

この２次コイル１１５，１２５，１３５の他方の端子１
０１．１０２及び１０３は液位を段階的に検出する他方
の液面検索電極に接続される。

そして、前記リング発振回路１１０，１２０及び１３０
の電源側端子はリード線１０４から表示回路部１４０の
抵抗１４１を介して電源１６０のプラス側に接続されて
いる。

次に、表示回路１４０において、１４２，１４３，１４
４及び１４５は基準電圧を作る抵抗、１４６，１４７及
び１４８は前記検出回路部１００にて作られる電圧と基
準電圧とを比較する比較回路、１４９，１５０及び１５
１は抵抗、１５２，１５３及び１５４はランプ１駆動用
トランジスタ、１５７，１５８及び１５９は液位を表示
するランプである。

第２図は本装置により液位を検出する方法を略図化した
もので、２１０は導電性液体２３０を納める導電性物質
からなる容器で、この容器は接地されており、第１図の
電源マイナス側と接続されている。

２２０は前記容器２１０の栓、１０１゜１０２及び１０
３は液体に浸る先端部２０１，２０２及び２０３のみ被
覆をはがした電線からなる電極で、各々の電極先端部２
０１，２０２，２０３は所定検出位置に設けられ液体２
３０の液位に応じてこの先端部２０１，２０２，２０３
が液中から露出するものである。

この電極１０１．１０２及び１０３は検出回路部１００
に導ひかれ、第１図に示す２次コイル１１５，１２５，
１３５の他端１０１．１０２及び１０３に結ばれる。

前記検出回路部１００は容器２１０の栓２２０上又は容
器２１０の近くに位置するもので、この検出回路１００
より発生する信号はリード線１０４，１０５により離れ
た所に位置する表示回路部１４０に送られる。

次に、上記構成においてその作動を説明する。

まず、第２図に示すように被測定液体２３０の液位がレ
ベルＬ１の状態においては電極先端２０１゜２０２及び
２０３のいずれも液中より露出するため、２次コイル１
１５，１２５及び１３５の両端は開放状態となる。

このため１次コイル１１４゜１２４及び１３４には自己
誘導起電力が発生し、第４図Ａに示すコイル４０４を含
むリング発振回路は第４図Ｃに示すごとくインバータゲ
ート４０１の入力とインバータゲ゛−）４０３の出力を
遅延回路４１０を介して接続した回路と等価となり、こ
の時の発振周波数ｆ１はｆ１＃１／（３τ＋ｔ）となる
。

但し、τはインパークゲート１個の信号伝搬速度の遅れ
時間、ｔはコイルの自己誘導作用による遅れ時間である
。

本実施例で使用したインバータゲートは米国ＲＣＡ（ラ
ジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ）社製の公知
のＣ０８７Ｍ０８ＩＣＣＤ４０６９Ｂであり、前記発振
回路１１０．１２０，１３０の発振周波数ｆ１は約３０
０ ＫＨｚである（以後これを低発振と呼ぶ）。

次に、被測定液体２３０のレベルがレベルＬ２にある状
態においては電極先端２０３のみ液中に浸っているため
、２次コイル１３５の両端は導電性液体２３０のインピ
ーダンスを負荷として接続された状態となる。

このため１次コイル１３４に発生する自己誘導起電力を
２次コイル１３５が吸収して、第４図Ａに示すコイル４
０４を含むリング発振回路は第４図Ｂに示すごとくイン
バータゲ−）４０１の入力と４０３の入力を短絡した通
常のリング発振回路と等価となり、この時の発振周波数
ｆ２はｆ２＝１／３τとなる。

本実施例での発振周波数ｆ２は約６，０００ＫＨｚであ
る（以後これを高発振と呼ぶ）。

他のリング発振回路１１０及び１２０の２次コイル１１
５，１２５の両端は開放状態にあるため、前述したよう
に低発振を行う。

そして液レベルがレベルＬ３にある状態では電極先端２
０２及び２０３が液中に浸るため、リング発振回路１２
０及び１３０が高発振を、リング発振回路１１０が低発
振を行い、液レベルがレベルＬ４になるとリング発振回
路１１０，１２０及び１３０全てが高発振を行うことは
明らかであろつＯ ここでＣ０８７Ｍ０８ＩＣの消費電流と入力周波数の関
係は、第５図に示すごとく電源電圧ＶＤＤおよび負荷Ｃ
６に依存すると共に対数的に比例する特性をもつことは
公知であり、本実施例のように発振周波数が大きく変化
するリング発振回路の消費電流も大きく変化することは
明らかである。

なお、本図の特性は１９７５年度版ＲＣＡ ｒｃｏｓ／
ｍｏｓ ＩＣ５ｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅ／Ｄａｔ
ａ／ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＮｏｔｅｓＪによる。

本実施例では前記電極先端部２０１．２０２．２０３の
各々が液中に浸る時と露出する時のリング発振回路の消
費電流１１と１２の比はｉｌ： １２＝１０ ： １で
ある。

このことは電極先端部が液中に浸る時のリング発振回路
の電源から見たインピーダンスが〔２９ｇであるとする
と、電極先端部が液中より露出する時の発振回路のイン
ピーダンス（ＩＯＺ、ｌ、ＩＱとなることを意味する。

以上の結果液体２３０の液位がレベルＬ１にある状態に
おいては、検出回路部１００は第３図Ａに示すよう（と
各リング発振回路１１０，１２０及び１３０のインピー
ダンスを（１０Ｚ、Ｍ’とした等何回路として書き表わ
せる。

この時の点１０４の電圧Ｖ１はＶｌ−（１０Ｚ／（３Ｒ
＋１０Ｚ））■となる。

ここでＲは抵抗１４１の抵抗値、■は電源１６０の電圧
である。

そして液レベルがＬ２にある状態では前述したようにリ
ング発振回路１３０のインピーダンスのみ〔Ｚ）８とな
り、第３図Ｂに示される等何回路で表わされる。

この時の点１０４の電圧Ｖ２は Ｖ２−（１０Ｚ／（１２Ｒ＋１０Ｚ）Ｉとなる。

さらに液レベルがレベルＬ３にある状態ではリング発振
回路１２０と１３０のインピーダンスが〔Ｚ）８となり
、この時の点１０４の電圧Ｖ３はＶ３−（１０Ｚ／（２
１Ｒ＋１０Ｚ））Ｖとなり、液レベルがレベルＬ４の時
の点１０４の電圧Ｖ４はＶ４＝（Ｚ／（３Ｒ十Ｚ））Ｖ
となる。

すなわち被測定液体２３０の液レベルの変化に応じて、
Ｖ １ ＞ Ｖ ２ ＞ Ｖ ｓ ＞ Ｖ’ ４となる
電圧信号が第１図のライン１０４に現われる。

この電圧信号は第１図の表示回路部１４０の比較回路１
４６，１４７及び１４８の反転入力に到来する。

この比較回路１４６，１４７及び１４８の非反転入力に
は前記電圧信号を検出すべく抵抗１４２．１４３，１４
４及び１４５により作られる基準電圧Ｖ１．Ｖ２及びｖ
３の信号が到来する。

この基準電圧Ｖ１ｔＶ２及び■３と前記液レベルの変化
に応じて発生する電圧Ｖｌ、Ｖ２．Ｖｓ及び■４との関
係はＶｌ＞Ｖｌ＞Ｖ２＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ３＞Ｖ４となっ
ている。

よって液体２３０の液位がレベルＬ１にある状態では前
述したようにライン１０４の電圧は■１であるため、比
較回路１４６，１４７及び１４８のいずれの出力もｒＯ
Ｊ信号となり、トランジスタ１５２，１５３及び１５４
は全て遮断され表示ランプ１５７，１５８及び１５９は
消灯している。

そして液体２３０のレベルがＬ２になるとライン゛１０
４の電圧がｖ２となるため、比較回路１４６の出力のみ
「１」信号となり、トランジスタ１５２を導通させ表示
ランプ１５７が点灯する。

さらに液体２３０のレベルがＬ３になると比較回路１４
６と１４７の出力が「１」信号となり、表示ランプ１５
７と１５８が点灯し、液体２３０のレベルがＬ４になる
と表示ランプ１５７゜１５８及び１５９の全てが点灯す
る。

このようにして被測定液体２３０の液位を段階的に検出
することができる。

なお、本実施例におけるリング発振回路１１０゜１２０
．１３０は３個のインパークゲートにより構成している
が、これは奇数個あればよく、かつ使用するＩＣはＣ０
８７Ｍ０８ＩＣに限られたものでなく、入力周波数に消
費電流が依存するものであれはよい。

さらに本実施例では導電性液体の液レベルを３段階にて
検出しているが、これはコイルを含むリング発振回路を
増設することにより、多段階の検出を行うことができる
。

なお本実施例での電極の構造及び取り付は方法は実施例
にて限られるものではない。

以上述べたように本発明装置においては、１次コイルを
一構成要素として有する複数個のリング発振回路を作り
、各１次コイル毎に磁気的に結合関係を有するように２
次コイルを設け、この２次コイルの両端にそれぞれ電極
を接続し、この両電極が被測定液中にあるか否かによっ
て変る２次コイル側のインピーダンスにより、前記リン
グ発振回路の発振周波数を変化させる構成としているか
ら、リング発振回路の消費電流を変化させ、複数個の発
振回路の総消費電流変化あるいはこれに伴って発生する
電圧変化を検出することにより導電性液体の液位を段階
的に検出することができるという優れた効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる液位検出装置の一実施例を示す電
気結線図、第２図は本発明装置の一具体例を示す構成図
、第３図、第４図及び第５図は本発明装置の作動説明に
供する図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１次コイルを一構成要素として有する複数個のリング
   発振回路と、各１次コイル毎に磁気的結合関係になるよ
   うに設けた複数個の２次コイルと、この各２次コイルの
   両端にそれぞれ接続されかつ少なくとも各一端には所定
   液面検出位置に配置される検索電極を有し導電性の被測
   定液体に浸るか否かにより前記液体を介して導通・遮断
   する複数個の対電極と、これら複数個の対電極の導通・
   遮断による前記複数個のリング発振回路の発振周波数変
   化に基づく総消費電流変化でもって前記被測定液体の液
   位を段階的に検出する手段とを具備したことを特徴とす
   る液位検出装置。