JPS6035612B2 - 横置型の円筒形状ガソリンタンクにおける液面指示計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、横置型の円筒形状ガソリンタンクにおける
液面指示計に関するものである。

従来、ガソリンスタンドにおけるガソリンタンク内のガ
ソリン液面指示のための構成は、タンクの形状によって
種々の指示構造があった。

たとえば、タンクが方形状の場合、或は縦瞳型の円筒形
状の場合はタンク内ガソリンの液面高さの変化からタン
ク内収容液容量の変化を容易に知りうるため、簡易な構
造とすればよいが、横贋型の円筒形状のガソリンタンク
においては、液面高さのみから簡易に内収容ガソリン量
を察知することは困難でであり、換算表等を用いて内収
容ガソリン量を知るか、或は液面高さの表示メータに換
算した内収容ガソリン量目盛を予め表示計に表示してい
るものであった。この発明では、横置型の円筒形状ガソ
リンタンク内の液面高さの変化を察知して、発信部で電
気的に発信して電圧信号変換部で電圧信号に変換し、増
中して、ＡＤ変換回路により、液面高さのアナログ債号
たる電圧信号をデジタル信号に変換し、ＡＤ変換回路に
接続して折曲線演算回路としての非直線変換回路で、欠
円関数の表示グラフのカーブに沿った近似折線を得るこ
とができるようにして、液面高さのアナログ信号から液
容量変化をデジタル表示として得るようにし、機置型の
円筒形状ガソリンタンク内の液容量を明確な見やすい、
しかも正確なデジタル表示で行えるようにしたものであ
り、とくにアナログ表示に比較して、表示精度が大幅に
向上し、電圧、温度経年変化等に対しても誤差を可及的
小さくし、円筒形状ガソーリンタンク内の液容量を正確
に把握できる横層型の円筒形状ガソリンタンクにおける
液面指示計を提供せんとするものである。

この発明の実施例を図面に基づき説明すれば次のようで
ある。

すなわち、第１図は、回路ブロック図を示すものであり
、１は積層型の円筒形状ガソリンタンク、２は同タンク
内に位置した液面感知体、３は同液面感知体２に蓮設し
た発信部であり、液面感知体２により感知した液面変化
を電気的に発信する。

４は電圧信号変換部、５はァンメータであり、通常の液
面指示に使用する。

６は入力増中器であり、入力信号を約５倍に増中し、そ
の信号をスイッチ７を介してＡＤ変換回路Ｍに加える。

９はフルスケール調整ボリュームであり、入力増中器６
の増中度を変化せしめる。ここでＡＤ変換回路Ｍについ
て説明すると、同回路Ｍは、要するに液面感知体２によ
り感知した液面変化が電圧信号に変換されいわゆるアナ
ログ信号として発信されると、このアナログ信号をデジ
タル信号に変換するためのものであり、一般にアナログ
信号をデジタル信号に変換する方法としては、計数方式
と比較方式とがあり、計数方式には電圧時間変換型と電
圧周波数変換型とがあり、本発明の実施例においては、
電圧時間変換型に属する二重積分型ＡＤ変換回路を使用
するものであり、かかるＡＤ変換回路をその作用と共に
説明すると以下の通りである。

すなわち、ＡＤ変換回路Ｍは、第１図に図示するように
入力増中器６に接続したスイッチ７、積分器８、ゼロ検
出器１０、スイッチ制御回路１３、クロック発信器１１
、基準カウンター１２により回路構成されており、まず
液面感知体２により円筒形状ガソリンタンク１内の液面
高さを感知して発信部３により電気的に発信して入力端
子に加えられた入力信号を入力増中器６により約５倍に
増中し、その信号をスイッチ７を介して積分器８に加え
る。増中器６を通った未知の入力電圧ｙｘがスイッチ７
を通じて積分器８へ加えられ、一定時間ＴＩ積分すなわ
ち充電され、次いでスイッチ制御回路１３の信号により
、スイッチ７を切り換え、はじめの入力電圧と逆極性の
基準電圧Ｖｓを積分器８に加え、逆方向積分すなわち放
電させ、同放電が完了したことをゼロ検出器１０によっ
て検出する。

この逆方向積分期間をＴ２とすれば、これらの積分期間
Ｔ１，Ｔ２と電圧（Ｖ乙 Ｖｓ）の間に‘まＴＩ‐ＶＸ
＝Ｔ２‐ＶＳ‐‐‐ＶＸ：署・ＶＳの粉成立し、Ｔ１，
Ｔ２，Ｖｓが判明すればＶｘが求められる。そこでまず
回路を、入力にＩＶ（１００仇ｈｖ）加えた時、基準電
圧で１，０００カウント＝１００．０％表示としておく
。

この１，０００カウント（＝１００．０％表示）をＶｓ
とする。そこで、例えば１，０００カウント期眉則ｘで
充電し、その後基準電圧Ｖｓで逆充電（放電）した時５
００カウントで放電完了（ゼロ検知）したとすれば、Ｔ
Ｉ＝１，０００カウント、Ｔ２；５００カウントＶｓ＝
１００．０％表示となり、 ＶＸ＝辛ＶＳの式より ＶＸ＝，巽旨ｏＸ・ｏｏ％！判弊＝５ｏ％表示となる。

これらの一連の動作によって、入力電圧の充電期間Ｔを
決定しているので、クロック発振器１１と基準カウンタ
ー．１２でこのカウンターが１，０００パルスカウント
するまでの期間が入力電圧の充電期間ＴＩであり、前記
一連の動作で入力電圧Ｖｘの充電期間ＴＩと基準電圧Ｖ
ｓの放電期間Ｔ２とを関連づけることができる。

したがって、クロック発信器１１と基準カウンター１２
とで予め充電期間ＴＩをセットしておけば、充電期間Ｔ
Ｉ経過後に充電が完了した時点で、１，０００パルスカ
ウントした信号がスイッチ制御回路１３に入り、スイッ
チ７をｂからａに切換える。そこで基準電源則こ接続さ
れることにより積分器８の放電が始まり、放電期間Ｔ２
経過後に放電が完了し充電電圧が零となるとゼロ検出器
１０で検出され、検出信号がスイッチ回路１３に入り、
スイッチ７をａから再びｂへ切換える。…・・・以下同
操作を繰返す。以上述べたように、ＡＤ変換回路Ｍによ
って液面高さのアナログ信号はデジタル信号に変換され
る。

次いで、液面高さのデジタル信号を液容量を表示するデ
ジタル信号に換算変換する必要があり、かかる液容量へ
の換算を行うのは、タンク中に収納した液面の高さから
同タンク中に収納した液容量を換算することのできる欠
円関数に近似の折曲線を求めるための折曲線演算回路に
よって行う。

すなわち、ＡＤ変換回路Ｍには折曲線演算回路としての
非直線変換回路１５が接続されており、この非直線変換
回路１５においては、タンク中の液面高さから液容量を
換算しうる欠円関数を基礎として、同欠円関数を表示す
るグラフのカーブに沿った近似折線を得るものであり、
ここで欠円関数について説明すると、欠円関数とは、円
筒形状の容器（実施例ではガソリンタンク）中に液体を
収容している場合の液面の高さと液体の容量との相関関
係を示すものであり、たとえば第６図に示すように積層
型円筒形状ガソＩＪンタンク１の長さを１、液面の高さ
をｈとし、タンク半径をＲとして、液容量をＣとすると
、・…“第７図に示すように、 ｈ＝Ｒ−ｌｙ！，ｄｓ＝２ノＲ２−ｙ２ｄｙ，ｙ＝Ｒｓ
ｉｎ８，．・．ｄｙ＝Ｒｃｏｓｄａ，．・．Ｓ＝ノ８Ｒ
２ノＲ２一ｙ２ｄｙ＝Ｒ２Ｊ−を（１十ＣＯＳ２８）ｄ
ａ＝Ｒ２（きｍ２８十８十号〉＜−予≦８≦亨＞ーＣ三
Ｒ２・（きｉｎ２８十８十事）＜−昔≦ｏ≦芸＞ Ｒ−ｈ＝日とおくと、 Ｈ＝ＲＳｉｎａーり＝Ｓｉｎイ昔 また、Ｓｉｎ２８＝２（昔）ゾ・−（昔〉２ーＣ＝Ｒ２
１｛（昔）ゾ・一（昔）２十Ｓｉｎ−１特）十芸｝ （ただしＨ＝Ｒ一ｈ） 故に、液面高さｈが分ると容量Ｃを求めることができる
。

したがって欠円関数Ｃ＝ナ（ｈ）は、一次函数と三角函
数との合成函数となり、グラフに示すと第８図に示すよ
うに緩からＳ字カーブとなる。横直型円筒形状タンクは
、タンク半径とタンク長さの違いにより種々の形状のも
のがあるが、前記欠円関数によると、どのような形状の
ものでも液面高さを知ることにより液容量を求めること
ができるものである。このような欠円関数のグラフのカ
ーブに沿った近似折線を得るために、非直線変換回路１
５においては、基準カウンターの値によって表示用カウ
ンター１６への入力パルスの数の割合を変化させている
ものであり、第４図におけるｆｏは基準カウンターの値
であり、ｆｌ〜ｆ３は入力パルスの数の割合の変化によ
り欠円関数のカーブに沿って得た近似折線を示しており
、たとえば基準カウンター１２の値が０〜１００までの
間では、表示カウンター１６には基準カウンター１２へ
の入力パルス数の５２％の数のパルスを与えて欠円関数
のカーブに近似した線を得ている。

表示に必要な数値は、基準電圧による逆充電期間Ｔ２の
パルス数であるから、表示カウンター１６の入力はスイ
ッチ１ ７によりそのＴ２期間のみ計数するように制御
される。

表示カウンター１６の出力は各桁ごとに時分割方式で出
力され、数字表示器駆動回路１８へ与えられる。

数字表示器駆動回路１８には２個の回路を設け、一方は
外部へコネクター１９で引出され、別の表示ボックスの
表示器を駆動する。２０はデジタル表示器である。

なお、電源容量の関係から外部表示コネクターが接続さ
れると内部の表示器はすべて消灯する回路となっている
。

警報カウンター２１への入力パルスは表示カウンター１
６と同数の値が入力され、上限又は下限値を検知した時
、上限検知回路２３によって警報ランプ２４は点灯し、
またリレー２５を介して、上限警報接点２７、或は下限
警報後点２８を作動せしめる。２６は警報解除ボタンを
示す。

第３図は、電源部の回路を示しており、トランス２９と
、定電圧回路２９′とにより構成されている。

以上述べたように、本発明においては、その要旨は欠円
関数を利用して、アナログ入力の直線変化を非直線化し
てデジタル表示するものであり、この非直線化の原理は
クロツク発振器１１によるクロック信号を直線的にカウ
ントする基準カウンター１２の積算カウント数に応じて
表示カウンター１６への登算パルスの周波数を変化させ
、表示カウンター１６への登算割合を変化させるもので
あり、本発明では、その実施例に示すようにクロック発
振器は１個用意し、これを外部からのプリセット入力に
より進数を変えることが可能なプリセッタブルＮ進カウ
ンターにより等価的に周波数可変としている。

そこでまず欠円関数の力−ブをもとにして、これを仕様
上の許容差内に納まるような直線の傾きを求め、その周
波数を本発明ではｆｌ〜ｆ３までの３段階に分割した。

（第４図参照）但し、この分割は、細分割すればする程
に欠円関数のカーブにより近似した近似折曲線となる。

ここでは、第４図のグラフの傾き１、即ち、ｙ＝ｘの時
、１Ｑ隼カウンターとして動作するようにプリセット入
力へインプットする。基準カウンター０〜１００カウン
ト（液面高さ０〜１００ｍ／肌の時）は欠円面積表より
１００の／肌時雌し、て‘ま容量５・２％となるので、
傾きは帯ｏとなる。

従って脇ｏの周期パ肌・救抜周波数ｆｌ＝脇ｏ＝１．９
となるので・縦力ウンタ−とし・同様は＝殻＝Ｍま雌力
ウンタ−、ｆ３＝織−０．８では８進カウンターとなる
ようにプリセットする。

Ｎ進カウンター回路は、ＢＣＤカウンター３０２個と４
ビットデジタルコンパレータ３１２個を主体として構成
されている。

（第５図参照）この回路においてはｆｌ＝１９としてプ
リセット入力しておくと、ＢＣＤカウンターの登算値が
１９になると、コンパレータのＡ＝Ｂが出力されるので
信号を表示カウンター１６のカウント入力パルスとする
と同時に、ＢＣＤカウンター３０を解除する。これによ
って、クロツク入力１針風こ対して１個のパルスが出力
され、これを基準カウンター１２が１００になるまでく
り返す。ｆ２，ｆ３についても同様の原理となる。

尚、本発明の要旨である欠円関数に近似した折曲線回路
を利用した横置型の円筒形状ガソリンタンクの液容量指
示を行うために、上記実施例以外にマイコンを使用して
、マイコンに欠円関数を記憶せしめておき同様の結果を
得ることも当然に可能である。

この発明によれば、発信部で液面変化を電気的に発信し
、電圧信号変換部で、液面高さをアナログ信号としての
電圧信号に変換し、それを入力増中器で増中するので、
液面高さを、正確なアナログ信号としての電圧信号とし
て得ることができ、液面高さの誤差を最小限度に少なく
することができ、しかも、これをＡＤ変換回路で、デジ
タル信号に変換して、折曲線演算回路により液容量のデ
ジタル信号として表示カウンターを介してデジタル表示
器にデジタル表示できるので、正確な液容量の表示を見
やすいデジタル表示として把握することができ、更には
、非直線変換回路はＢＣＤカウンターとデジタルコンパ
レータとより構成され、進数Ｎ可変のＮ進カウンター回
路を用いることにより折曲線演算回路として機能するよ
うにして、欠円関数を基礎として、Ｎ進カウンター回路
の出力パルス数が制御されるように構成しているので、
進数Ｎをかえることにより、容易に、かつ、いかなる折
曲線演算も可能となり、円筒形状ガソリンタンク内の液
容量表示精度を飛躍的に向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明液面指示計の回路ブロック図。 第２図は、同回路図。第３図は、電源部回路図。第４図
は、欠円関数と折線との関係を示すグラフ。第５図は、
Ｎ進カウンター回路図。第６図〜第８図までは、欠円関
数の説明図。１：機層型の円筒形状ガソリンタンク、２
：液面感知体、３：発信部、４：電圧信号変換部、５：
アンメータ、６：入力増中器、７：スイッチ、Ｍ：ＡＤ
変換回路、８：積分器、９：フルスケール調整ボリュー
ム、１０：ゼロ検出器、１１：クロック発信器、１２：
基準カウンター、１３：スイッチ制御回路、１４：スイ
ッチ、１５：非直線変換回路、１６：表示カウンター、
１７：スイッチ、１８：数字表示器駆動回路、１９：コ
ネクター、２０：デジタル表示器、２１：警報カウンタ
ー、２２：上限検知回路、２３：下限検知回路：２４：
警報ランプ、２５：リレー、２６：警報解除ボタン、２
７：上限警報接点、２８：下限警報接点、２９：トラン
ス、２９′：定電圧回路。 第２図 第３図 第１図 第７図 第８図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 横置型の円筒形状ガソリンタンク１内にタンク内の
   液面を感知するためにフロート等の液面感知体２を設け
   、同液面感知体２に発信部３を連動連設し、液面感知体
   ２で得た液面変化を発信部３で電気的に発信すべく構成
   すると共に、同発信部３に電圧信号変換部４を接続し、
   液面高さをアナログ信号としての電圧信号に変換し、電
   圧信号変換部４には、入力信号を増巾するための入力増
   巾器６を接続し、入力増巾器６に基準電源Ｅと、スイツ
   チ７と積分器８と、ゼロ検出器１０と、クロツク発信器
   １１と、基準カウンター１２と、スイツチ制御回路１３
   とよりなるＡＤ変換回路Ｍを接続して、このＡＤ変換回
   路Ｍによつて、液面感知体２で感知した液面高さのアナ
   ログ信号たる電圧信号を、デジタル信号に変換し、ＡＤ
   変換回路Ｍに非直線変換回路１５を接続し、非直線変換
   回路１５は、ＢＣＤカウンター３０とデジタルコンパレ
   ーター３１とより構成された進数Ｎ可変のＮ進カウンタ
   ー回路を用いることにより折曲線演算回路として機能す
   べく構成し、該Ｎ進カウンター回路はタンク１中の液面
   高さから液容量を換算しうる欠円関数を基準として、一
   個のクロツク発信器１１によるクロツク信号を直線的に
   カウントする基準カウンター１２の積算カウント数に応
   じて、表示カウンター１６への登算パルス数を進数Ｎを
   変えることによい変化させ、表示カウンター１６への登
   算割合を変化させるべく構成した非直線変換回路１５に
   接続した表示カウンター１６にデジタル表示器２０を接
   続して、電気信号に変換した液面高さから液容量変化を
   デジタル表示できるように構成してなる横置型の円筒形
   状ガソリンタンクにおける液面指示計。