JPS61230030A

JPS61230030A - 液面検出装置

Info

Publication number: JPS61230030A
Application number: JP7176685A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Saito; 泰男斉藤; Koichi Shimizu; 宏一清水; Yuji Seki; 関　勇二
Original assignee: Kanto Seiki Co Ltd
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1986-10-14
Also published as: JPH0421129B2

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】（産業上の利用分野）この発明は電磁誘導を利用して液面位を検出する液面検
出装置に関する。

（従来の技術）従来の液面検出装置としては、例えば第１３図に示すよ
うなものがある。これは、いわゆるバーチカルタイプの
もので、図に示すように、抵抗基板１の表面に印刷成形
された抵抗パターン２とアースパターン３に、液面位に
応じて上下動するフロート４に取付けられた接片５が摺
接する構成の可変抵抗型液面センサ６を備え、液面位の
変化をフロート４を介して液面センサ６の抵抗値の変化
としてとらえ、その液面センサ６からなる可変抵抗器と
固定抵抗器７とで電源８の出力電圧を分圧することによ
り、液面センサ６の抵抗値を電圧値に変換し、その値を
電圧検出回路９によシ検出すると共に、表示回路１０に
よシ適宜モードで表示する構成のものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の液面検出装置にあって
は、フロート４の位置の変動に連動して接片５が抵抗パ
ターン２及びアースパターン３上を摺動するようになっ
ているため、印刷パターン２＃３又は接片５の摺動摩耗
によって液面センサ６の抵抗値が経時的に変化したり、
その印刷パターンが断線したシする問題点があシ、さら
に１抵抗パターン２のパターン形状上液面センサ６の出
力特性すなわち、液面位に対する抵抗値変化が階段状に
なるため、液面位の検出精度を高くすることができない
という問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
九もので、液面位を電磁誘導を利用して非接触で検出し
うる構成とすることにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。

（問題点を解決するための手段）そこで、この発明にかかる液面検出装置は、液面位の変
化方向に沿って上方から中間点に向って巻回密度が密か
ら疎になるように形成された上部コイルと前記中間点か
ら下方に向って巻回密度が疎から密になりかつ前記上部
コイルとは逆方向の磁束を発生するように形成された下
部コイルとの直列体又は並列体からなる第１のコイルと
、該第１のコイルに磁気結合されかつ液面位の変化方向
に沿って略均一な巻回密度に形成された第２のコイルと
、前記第１又は第２のコイルのコイル軸に対して同軸的
に配設されかつ液面位に応じて上下動するショートリン
グとからなる誘導型液面センナを備え、前記第１又は第
２のコイルのいずれか一方に交流信号源を接続すること
により該第１又は第２のコイルのいずれか他方から誘導
起電力を得、該誘導起電力を前記交流信号源の半サイク
ル毎に検波することにより得られる波形の実効値を検出
出力としてなる構成としたものである。

（作　用）このように構成することにより、第１又は第２のコイル
のいずれか一方のコイルを交流信号源に接続すると、そ
のいずれか他方のコイルには、その第１及び第２のコイ
ルに対するショートリングの位置関係に応じた波形の誘
導起電力が発生することになり、この誘導起電力を交流
信号源の半サイクル毎に検波して得られる波形の実効値
を測定することにより、液面位を検出するものである。

（実施例）以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第５図は、この発明の第１実施例を示すもの
で、第１図はその回路図、第２図はその誘導型液面セン
ナの概略構造を示す断面図、第３図はその動作原理を説
明するための要部回路図、第４図は第１図回路中の各点
の波形図、第５図はその誘導製液面センナの出力特性図
である。

まず、第１図及び第２図に基づいて構成を説明すると、
図において、１１は交流信号源で、誘導型液面センサ１
２の第１のコイル１２２及び検波制御信号発生回路１３
に、第４図（ａ）Ｋ示す交流信号を出力する。なお、こ
の交流信号ａの周波数は、後述する増幅回路１４１等を
構成するオペアンプの如き回路素子が所期の特性を発揮
できる程度であシ、シかも浮遊容量による共振現象が生
じない程度の低い値であれば任意に設定でき、この実施
例ではＩ　ＫＨｚに設定しである。１３は検波制御信号
発生回路で、前記交流信号ａを入力し、それと同期した
パルス状の検波制御信号（第４図（Ｃ））を出力する。

１４は検波回路で、前記誘導型液面センサ（これについ
ては、後で詳しく説明する。）１２からの出力信号（第
４図（ｂ）を適宜増幅する増幅回路１４１とそのセンサ
出力すを前記検波制御信号発生回路１３からの検波制御
信号ｃＫ基づいて検波するアナログスイッチ１４２とか
らなる。また、１５は平滑回路、１６は電圧検出回路、
１７は表示回路で、前記検波回路１４からの出力信号（
第４図（ｄ）は平滑回路１５によって平滑され、その値
は電圧検出回路１６で検出されたのち表示回路１７によ
って表示される。

次にここで、誘導型液面センサ１２について説明すると
、この誘導型液面センサ１２は、概略的には、コア１２
１に巻回された第１のコイル１２２と、この第１のコイ
ル１２２を収納するプラスチックケース１２３の外周に
巻回された第２のコイル１２４と、液面位に応じて上下
動するフロート１２５に設けられたコイルからなるショ
ートリング１２６とからなるが、さらに詳細に説明する
と、前記第１のコイル１２２は、液面位の変化方向に沿
って上方から中央（液面位検出範囲のｂの中間点）に向
って巻回密度が密から疎になるように形成された上部コ
イル１２２１と、前記中央から下方に向って巻回密度が
疎から密になるように前記上部コイル１２２１とは逆方
向に巻回形成された下部コイル１２２２との直列体から
構成されており、この第１のコイル１２２は交流信号源
１１に接続されている。また、第２のコイル１２４はこ
の第１のコイル１２２を収納するプラスチックケース１
２５の外周に巻回形成されることによシ、この第１のコ
イル１２２に磁気結合されておりかつ液面位の変化方向
に沿って略均一な巻回密度に形成されている。さらに、
ショートリング１２６は前記フロート１２５を介して前
記第１及び第２のコイル１２２，１２４のコイル軸に対
して同軸的に配設されることによシその第１及び第２の
コイル１２２．１２４に磁気結合され、その状態で液面
位に応じて上下動するものである。

このように構成した液面検出装置の作用について説明す
る。

ここで、理解を容易にするために、第３図に示すように
励磁側コイルとなる第１のコイル１２２が、その上部コ
イル１２２１に対応する互に巻数の異なる小コイルＬＸ
＊ＬｓｅＬｓの直列体と、下部コイル１２２２に対応す
る互に巻数の異なる小コイルＬｓ　ｍ　Ｌｓ　ｅＬＢの
直列体とを直列接続した構成のものと考え、各小コイル
Ｌｌ＃Ｌｍ　＊　Ｌｓ　＃　Ｌｓ　ｅ　Ｌ！　＊　Ｌｓ
によυ生じる磁束を夫々φ１．φ８・φ１．−φ１．″
″φ２．−φ３とするＯそこで、いま、例えば第３図に
示すようにショートリング１２６が第１のコイル１２２
の上部コイル１２２１を構成する小コイルＬ８と対向す
る位置にある場合、検出側コイルとなる第２のコイル１
２４を構成する複数の小コイル（同一巻数）には、夫々
以ここで、ｎｏは第２のコイル１２４を構成する各小コ
イルの巻数である。

したがって、第２のコイル１２４からの出力はそとなる
。これは、ショートリング１２６が第１のコイル１２２
の上部コイル１２２１を構成する小コイルＬ！に対向し
ている場合は、その小コイルＬ！による磁気エネルギが
ショートリング１２６によシ消費され、その結果この小
コイルＬ３による磁束が発生しないため、その小コイル
Ｌｘと逆向きの小コイルＬ！による誘導起電力ｅ！のみ
が相殺されずに第２のコイル１２４から出力されること
を示すが、この場合の誘導起電力ｅ≦は、第４図（ｂ）
の実線で示すように、交流信号（第４図（ａ））と同一
位相でかつ中央からみた液面位に応じた波高値の誘導起
電力となる。

なお、第４図（ｂ）に示す一点鎖線や破線の波形はショ
ートリング１２６が第１のコイル１２２の上部コイル１
２２１側に位置する場合でも、そのショートリング１２
６が上部コイル１２２１のいかなる部分の磁束をショー
トしているかくよって、第２のコイル１２４から出力さ
れる誘導起電力の波高値に差が生じることを表わしたも
のである。

さらに１第４図（ｂ）に示す二点鎖線の波形は、ショー
トリング１２６が第１のコイル１２２の下部コイル１２
２２側に位置する場合における第２のコイル１２４から
出力される誘導起電力を表わしたもので、ショートリン
グ１２６が第１のコイル１２２の上部コイル１２２１側
に位置する場合に対して位相が反転したものとなる。

これから明らかなように、ショートリング１２６の位置
、すなわち液面位により、第２のコイル１２４から出力
される電圧波形の交流消号ａに対する位相関係とその電
圧波形の波高値が変化することがわかる。

しかして、この第２のコイル１２４から出力される誘導
起電力は第４図（ｃ）に示すようなタイミングで検波制
御信号発生回路１３から構成される装置信号Ｃに基づい
て検波回路１４で検波されることになり、検波回路１４
からは、第４図（ｄ）に示す波形の電圧信号ｄが出力さ
れる。この出力信号ｄは平滑回路１５に供給されて平滑
される（第４図（ｄ）中の＋Ｖ、＋Ｖ又は−■参照）。

この平滑によって得られる直流電圧は、励磁側コイルの
第１のコイル１２２が液面位の変化方向に沿って密から
疎にさらに疎から密になるように巻回されていることに
よシ、液面位の変化に応じて第５図に示すように変化す
ることになるが、その時々のかがる直流電圧の値は、電
圧検出回路１６によって読み取られたのち、表示回路１
７によってその時々の液面位として表示されることにな
る。

次に１第６図に第２実施例を示す。この実施例は、励磁
側コイルとなる第１のコイル１２２を上部コイル１２２
１と下部コイル１２２２との並列体で構成したもので、
図中前述の第１実施例と同一構成部分には同一符号を付
してその説明を省略する。

また、第７図に示す第３実施例は、励磁側コイルを均一
な巻回密度の第２のコイル１２４で構成すると共に、検
出側コイルを上部コイル１２２１と下部コイル１２２２
の直列体からなる第１のコイル１２２で構成したもので
あシ、図中前述の第１実施例と同一構成部分には同一符
号を付してその説明を省略する。

また、第８図に示す第４実施例は、この発明のショート
リングとしてアルミ等の金属からなるリング状円板１２
６′を用いたもので、このショートリング１２６′は磁
気エネルギーを渦損で消費させる働きをする。

なお、ショートリングとしてはフロート形成用合成樹脂
内に磁性粉末を混入せしめて成形したものも考えられる
。

さらに、第９図に示す第５実施例は、液面センサ１２の
下部を折シ曲げ、第１０図に示すようにその出力特性の
低液面位側、すなわち出力電圧の変化が少なくなる部分
が液面位検出範囲から外れるようにすることにより、液
体が少量時の検出精度を上げることができるようにした
ものである。

さらにまた、第１１図に示す第６実施例は矩形状コア１
２１′の対向する一方の辺に励磁側コイルである第１の
コイル１２２を、他方の辺に検出側コイルである第２の
コイル１２４を巻回し、閉磁路を形成したものである。

このように構成することにょシ、液面位検出範囲の両端
における透磁率μによる急激な磁界の変化をなくすこと
ができるため、第１２図に示すように、その出力特性の
液面位検出範囲両端の曲線が実線のようになシ、破線で
示すように出力電圧がＵターンする現象を除去でき、液
面位検出範囲を第１実施例に比べて広くできる。

また、この実施例によれば、同一の透磁率上での磁束を
捕えることができるため、出力特性の解析が簡単になる
。

なお、上記の各実施例では、第１のコイル１２２と第２
のコイル１２４との磁気結合をコア（鉄心）型としたが
、この発明はこれにのみ限定されるものではなく、エア
コアード（空心）型の磁気結合を用いてもよいことは言
うまでもない。また、上記の各実施例では、第１のコイ
ル１２２が中央対称型となるように上部コイル１２２１
及び下部コイル１２２２の夫々を巻回したが、任意の出
力特性が得られるように中央非対称にしてもよく、さら
に上記各実施例では、第１のコイル１２２を構成する２
つのコイル１２２１，１２２２の巻回密度を液面位変化
方向に沿って均一になるようにしたが、液体収納タンク
の形状に合わすため、又は直線若しくは任意の曲線の出
力特性を得るために、不均一にするようにしてもよい。

さらにまた、上記各実施例では、液面位情報を表示回路
１７で表示するようにしたが、他の情報と共にある物理
量を算出する基礎データとして利用してもよいことは言
うまでもない。

（発明の効果）以上説明してきたように、この発明によれば、液面位を
非接触で検出できるため、耐久性に優れた液面検出装置
が提供できる。また、この発明によれば、そのセンサ出
力が液面位に対して連続的に変化するため、液体の満量
時又は少量時の分解能が上がり、液面位の検出精度を高
くできるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる液面検出装置の第１実施例を
示す回路図、第２図は同じくその誘導型液面センサの縦
断面図、第３図は同じくその動作原理を説明するための
要部回路図、第４図は第１図回路中の各点の波形図、第
５図は同じくその誘導型液面センサの出力特性図、第６
図は第２実施例を示す要部回路図、第７図は第３実施例
を示す要部回路図、第８図は第４実施例における誘導を
液面センナを示す縦断面図、第９図及び第１０図は第５
実施例を示す要部回路図及び出力特性図、第１１図及び
第１２図は第６実施例を示す要部回路図及び出力特性図
、第１３図は従来の液面検出装置を示す概略構成図であ
る。１１・・・交流信号源、１２・・・誘導型液面センサ、
１２２・・・第１のコイル、１２４・・・第２のコイル
、１２６゜１２６′・・・ショートリング、１２２１・
・・上部コイル、１２２２・・・下部コイル。第２図第４図第５図第６図第７図第８図第９図第１０図第１１図第１２図第１３図

Claims

【特許請求の範囲】

液面位の変化方向に沿つて上方から中間点に向つて巻回
密度が密から疎になるように形成された上部コイル（１
２２１）と前記中間点から下方に向つて巻回密度が疎か
ら密になりかつ前記上部コイル（１２２１）とは逆方向
の磁束を発生するように形成された下部コイル（１２２
２）との直列体又は並列体からなる第１のコイル（１２
２）と、該第１のコイル（１２２）に磁気結合されかつ
液面位の変化方向に沿つて略均一な巻回密度に形成され
た第２のコイル（１２４）と、前記第１又は第２のコイ
ル（１２２、１２４）のコイル軸に対して同軸的に配設
されかつ液面位に応じて上下動するショートリング（１
２６、１２６′）とからなる誘導型液面センサ（１２）
を備え、前記第１又は第２のコイル（１２２、１２４）
のいずれか一方に交流信号源（１１）を接続することに
より該第１又は第２のコイル（１２２、１２４）のいず
れか他方から誘導起電力を得、該誘導起電力を前記交流
信号源（１１）の半サイクル毎に検波することにより得
られる波形の実効値を検出出力としてなることを特徴と
する液面検出装置。