JPS63191027A - 水位検知装置 - Google Patents
水位検知装置Info
- Publication number
- JPS63191027A JPS63191027A JP62022735A JP2273587A JPS63191027A JP S63191027 A JPS63191027 A JP S63191027A JP 62022735 A JP62022735 A JP 62022735A JP 2273587 A JP2273587 A JP 2273587A JP S63191027 A JPS63191027 A JP S63191027A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- capacitor
- circuit
- output
- piezo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 240000005109 Cryptomeria japonica Species 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
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。
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
本発明は機器の水位を設定・検知するだめの水位検知装
置て関するものである。
置て関するものである。
従来の技術
従来、水位を検知する方法として、圧電振動子を水位セ
ンサとして利用し、空中と水中での音響インピーダンス
の変化を検知する方法が知られている。実用上は、その
音響インピーダンスの変化を変換回路を用いて電圧の変
化もしくは周波数の変化にかえて検出している。
ンサとして利用し、空中と水中での音響インピーダンス
の変化を検知する方法が知られている。実用上は、その
音響インピーダンスの変化を変換回路を用いて電圧の変
化もしくは周波数の変化にかえて検出している。
発明が解決しようとする問題点
しかし上記従来の技術で用いられている変換回路は、い
ずれも回路構成が複雑であり、価格的にも高価なもので
あった。
ずれも回路構成が複雑であり、価格的にも高価なもので
あった。
そこで本発明は簡単な回路構成で水位センサの空中と水
中での音響インピーダンスの変化を検知することのでき
る水位検知装置を提供することを目的としている。
中での音響インピーダンスの変化を検知することのでき
る水位検知装置を提供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
上記目的を達成するために、抵抗とコンデンサで決まる
時定数を利用した発振回路と、その出力を波形整形する
波形整形回路と、この出力を受ける第１の受動素子とこ
れに直列に接続された圧電振動子とを有する音響インピ
ーダンス検知回路と、前記第１の受動素子と圧電振動子
の接続点から前記発振回路に電圧帰還をかける第２の受
動素子を有する帰還回路とを備えた構成の水位検知装置
とした。
時定数を利用した発振回路と、その出力を波形整形する
波形整形回路と、この出力を受ける第１の受動素子とこ
れに直列に接続された圧電振動子とを有する音響インピ
ーダンス検知回路と、前記第１の受動素子と圧電振動子
の接続点から前記発振回路に電圧帰還をかける第２の受
動素子を有する帰還回路とを備えた構成の水位検知装置
とした。
作 用
上記構成により、圧電振動子の水中と空中とでの音響イ
ンピーダンスの変化を周波数変化として簡単な回路構成
で検知することが可能となる。
ンピーダンスの変化を周波数変化として簡単な回路構成
で検知することが可能となる。
実施例
第１図に本発明の一実施例の回路を示す。１は発振回路
、２は発振回路１の出力を波形整形する波形整形回路、
３は第１の受動素子である抵抗４と水位センサである圧
電振動子５を直列に接続した音響インピーダンス検知回
路、６は圧電振動子５の音響インピーダンスの変化を発
振回路１へ帰還する帰還回路である。発振回路１は、可
変抵抗７とコンデンサ８と第１のＣ−ＭＯＳインバータ
（以下ＩＮＶと称する）９と第２のＸＮｖｌｏより構成
され、可変抵抗７の一端は第１のＩＮＶ９の出力と第２
のＩＮＶｌｏの入力に接続されている。可変抵抗７の他
端は第１のＩＮＶｓの入力とコンデンサ８の一端に接続
され、コンデンサ８の他端は第２のＩＮＶｌｏの出力に
接続されている。
、２は発振回路１の出力を波形整形する波形整形回路、
３は第１の受動素子である抵抗４と水位センサである圧
電振動子５を直列に接続した音響インピーダンス検知回
路、６は圧電振動子５の音響インピーダンスの変化を発
振回路１へ帰還する帰還回路である。発振回路１は、可
変抵抗７とコンデンサ８と第１のＣ−ＭＯＳインバータ
（以下ＩＮＶと称する）９と第２のＸＮｖｌｏより構成
され、可変抵抗７の一端は第１のＩＮＶ９の出力と第２
のＩＮＶｌｏの入力に接続されている。可変抵抗７の他
端は第１のＩＮＶｓの入力とコンデンサ８の一端に接続
され、コンデンサ８の他端は第２のＩＮＶｌｏの出力に
接続されている。
第１のＩＮＶ９の出力が発振回路１の出力となり、波形
整形回路２を構成している第３のＩＮＶｌｌの入力に接
続され、第３のＩＮＶｌｌの出力は、抵抗４の一端に接
続され、抵抗４の他端は圧電振動子６の一端と帰還回路
６を構成している第２の受動素子であるコンデンサ１２
の一端に接続され、コンデンサ１２の他端は、可変抵抗
７とコンデンサ８の接続点に接続されている。圧電振動
子６の他端は接地されている。
整形回路２を構成している第３のＩＮＶｌｌの入力に接
続され、第３のＩＮＶｌｌの出力は、抵抗４の一端に接
続され、抵抗４の他端は圧電振動子６の一端と帰還回路
６を構成している第２の受動素子であるコンデンサ１２
の一端に接続され、コンデンサ１２の他端は、可変抵抗
７とコンデンサ８の接続点に接続されている。圧電振動
子６の他端は接地されている。
次に圧電式振動子６の空中と水中での音響インピーダン
スの変化について説明する。第２図に圧電式水位センサ
の１周波数−位相“特性、第３図に６周波数−インピー
ダンス“特性を示す。第２図で判るように共振周波数ｆ
ｏは空中においての位相は一９０°付近から一２°〜−
３°位になる（ｆＯは共振周波数ｆｏがズした場合を示
し詳細は後記する）。それが水中に入ると、すなわち圧
電振動子の振動面が水に接すると、位相は一９０’付近
となる。また、第３図から判るようにインピーダンスは
共振周波数ｆｏ付近に、共振点と反共振点かあり、また
インピーダンスの絶対値も大きく変化する。それが水中
に入ると、インピーダンス変化が極めて小さくなる。つ
まり共振周波数ｆ。
スの変化について説明する。第２図に圧電式水位センサ
の１周波数−位相“特性、第３図に６周波数−インピー
ダンス“特性を示す。第２図で判るように共振周波数ｆ
ｏは空中においての位相は一９０°付近から一２°〜−
３°位になる（ｆＯは共振周波数ｆｏがズした場合を示
し詳細は後記する）。それが水中に入ると、すなわち圧
電振動子の振動面が水に接すると、位相は一９０’付近
となる。また、第３図から判るようにインピーダンスは
共振周波数ｆｏ付近に、共振点と反共振点かあり、また
インピーダンスの絶対値も大きく変化する。それが水中
に入ると、インピーダンス変化が極めて小さくなる。つ
まり共振周波数ｆ。
付近では、空中では圧電水位センサは純抵抗のようにな
るが、水中ではコンデンサに変わることを意味し、その
時にインピーダンスも変化すると理解される。これが圧
電振動子の空中と水中での電気的変化である。
るが、水中ではコンデンサに変わることを意味し、その
時にインピーダンスも変化すると理解される。これが圧
電振動子の空中と水中での電気的変化である。
第１図の回路の動作を説明する。可変抵抗器７を調節し
て第３のＩＮＶｌｌの出力の周波数を圧電振動子６の共
振点ｆｏ付近に調節する。すると第３のＩＮｖｌｌの出
力に直列に接続された抵抗４と圧電振動子６の接続点に
は、抵抗４と圧電撮動子６の共振点のインピーダンスの
分圧比で決まる電圧が生じる。その電圧をコンデンサ１
２を介して発振回路１の可変抵抗７とコンデンサ８の接
続点へ帰還する。
て第３のＩＮＶｌｌの出力の周波数を圧電振動子６の共
振点ｆｏ付近に調節する。すると第３のＩＮｖｌｌの出
力に直列に接続された抵抗４と圧電振動子６の接続点に
は、抵抗４と圧電撮動子６の共振点のインピーダンスの
分圧比で決まる電圧が生じる。その電圧をコンデンサ１
２を介して発振回路１の可変抵抗７とコンデンサ８の接
続点へ帰還する。
その具体的動作を第１図〜第４図にもとづいて説明する
。今、ｆｔ（、共振周波数）からｆａ ＜反共振周波数
）内にある周波数ｉｏが、回路の温度特性によりｆｃ
（やや高い周波数）へずれた場合を考える。第４図に第
１図の回路のＡ、Ｂ、Ｃ。
。今、ｆｔ（、共振周波数）からｆａ ＜反共振周波数
）内にある周波数ｉｏが、回路の温度特性によりｆｃ
（やや高い周波数）へずれた場合を考える。第４図に第
１図の回路のＡ、Ｂ、Ｃ。
Ｄ点の各部の対アース間の電圧波形を示す。実線は周波
数がｆ Ｏｓ破線は周波数がｆ、の場合を示す。つまり
周波数がｆｏからｆｃになるということは、Ａ点の時定
数が短くなることを意味する。
数がｆ Ｏｓ破線は周波数がｆ、の場合を示す。つまり
周波数がｆｏからｆｃになるということは、Ａ点の時定
数が短くなることを意味する。
Ａ点の時定数は回路上、抵抗７とコンデンサ８゜１２及
び圧電振動子６によって決まる。第４図のｔ０〜ｔ２
間実線波形（周波数がｆｏである場合）を考えると、
Ａ点の電位は、コンデンサ８，１２に蓄えられた電荷が
放電している期間である。周波数がｉｏからｆｃになる
ことはｔ。−１２間の実線波形が破線波形となることで
ある。つまり、コンデンサ１２の電荷が抵抗４．圧電振
動子５を経由して放電する時定数も変化していることを
意味する。
び圧電振動子６によって決まる。第４図のｔ０〜ｔ２
間実線波形（周波数がｆｏである場合）を考えると、
Ａ点の電位は、コンデンサ８，１２に蓄えられた電荷が
放電している期間である。周波数がｉｏからｆｃになる
ことはｔ。−１２間の実線波形が破線波形となることで
ある。つまり、コンデンサ１２の電荷が抵抗４．圧電振
動子５を経由して放電する時定数も変化していることを
意味する。
上記、考察は、周波数が１ｏ−ｆｃ へ変化しても、圧
電振動子のインピーダンスが変化しない時である。とこ
ろが第３図に示す様に、ｆｃの時の１Ｚｌｆｃは、ｆｏ
の時のｌ Ｚ １ｆ０ より大きくなる。
電振動子のインピーダンスが変化しない時である。とこ
ろが第３図に示す様に、ｆｃの時の１Ｚｌｆｃは、ｆｏ
の時のｌ Ｚ １ｆ０ より大きくなる。
つまり、ｆＯからｆｃになろうとする時コンデンサ１２
の電荷が抵抗４．圧電振動子５を経由して放電するわけ
であるが、振動子６のインピーダンス＋２１が大きくな
り回路のＤ点は第４図Ｄ−Ｇ波形の様になり、コンデン
サ１２の電荷の放電がしにくくなるため、第４図のＡ点
波形が実線から破線になろうとして、又実線になる。つ
まり、周波数ｆｏは余り変化せず、回路の温度変化に対
し安定な発振を行うことになる。
の電荷が抵抗４．圧電振動子５を経由して放電するわけ
であるが、振動子６のインピーダンス＋２１が大きくな
り回路のＤ点は第４図Ｄ−Ｇ波形の様になり、コンデン
サ１２の電荷の放電がしにくくなるため、第４図のＡ点
波形が実線から破線になろうとして、又実線になる。つ
まり、周波数ｆｏは余り変化せず、回路の温度変化に対
し安定な発振を行うことになる。
つまり、圧電振動子６が共振点ｆｒ から反共振点ｆａ
にある時、即ちインピーダンスが負特性の時圧電振動子
５のｆｘからｆａの範囲にある周波数ｆｏが、温度等の
影響によりｆｏ ±Δｆに周波数にずれても、第３のＩ
ＮＶｌｌの出力は、フィード・バックがかかり、ｆｏへ
戻るようにと修正し、自らの周波数を安定に保持する。
にある時、即ちインピーダンスが負特性の時圧電振動子
５のｆｘからｆａの範囲にある周波数ｆｏが、温度等の
影響によりｆｏ ±Δｆに周波数にずれても、第３のＩ
ＮＶｌｌの出力は、フィード・バックがかかり、ｆｏへ
戻るようにと修正し、自らの周波数を安定に保持する。
また、圧電振動子５の振動面が水面或いは水中で抑えら
れ、第２図、第３図のように電気的特性が変化すれば、
コンデンサ１２による帰還電圧が変化し、第３の工Ｎｖ
１１の出力の周波数がｆ。
れ、第２図、第３図のように電気的特性が変化すれば、
コンデンサ１２による帰還電圧が変化し、第３の工Ｎｖ
１１の出力の周波数がｆ。
から大巾にズレることになる。また、振動面が空中で振
動すれば、共振点特性が戻り、またｆｏの周波数で発振
することになる。 ′ 発明の効果 このように本発明では、空中から水中、また水中から空
中といずれに変化しても、周波数は安定して変化するた
め、圧電振動子が水中にあるか空中にあるかを周波数を
みることにより簡単に検知でき、従って極めて簡単な回
路構成で水位を検知することができる。
動すれば、共振点特性が戻り、またｆｏの周波数で発振
することになる。 ′ 発明の効果 このように本発明では、空中から水中、また水中から空
中といずれに変化しても、周波数は安定して変化するた
め、圧電振動子が水中にあるか空中にあるかを周波数を
みることにより簡単に検知でき、従って極めて簡単な回
路構成で水位を検知することができる。
第１図は本発明の水位検知装置の回路図、第２図は圧電
振動子の空中と水中での１周波数−位相″特性図、第３
図は圧電振動子の空中と水中での“周波数−インピーダ
ンス”特性図、第４図は第１図におけるＡ、Ｄ点の対ア
ース間の電圧波形図である。 １・・・・・・発振回路、２・・・・・・波形整形回路
、３・・・・・・音響インピーダンス検知回路、４・・
・・・・抵抗（第１の受動素子）、５・・・・・・圧電
振動子、６・・・・・・帰還回路、７・・・・・・可変
抵抗、８・・・・・・コンデンサ、１２・・・・・・コ
ンデンサ（第２の受動素子）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
−−兄禄回路 ２− 表彰１【杉回路 ３−−一肯香インヒリシス士（欠口０路４−」氏坑 ５− 氏電振勅子 ６−帰還回路 ７−可変抵抗 ８− コンテ゛ンブ 第 １１！ｉ！！ 第２ｒ５！Ｉ ｃｏ−ン 〈墾中〉 Ｃｂ） 第３図 （’Ｌ） く望市ン （ｂ）
振動子の空中と水中での１周波数−位相″特性図、第３
図は圧電振動子の空中と水中での“周波数−インピーダ
ンス”特性図、第４図は第１図におけるＡ、Ｄ点の対ア
ース間の電圧波形図である。 １・・・・・・発振回路、２・・・・・・波形整形回路
、３・・・・・・音響インピーダンス検知回路、４・・
・・・・抵抗（第１の受動素子）、５・・・・・・圧電
振動子、６・・・・・・帰還回路、７・・・・・・可変
抵抗、８・・・・・・コンデンサ、１２・・・・・・コ
ンデンサ（第２の受動素子）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
−−兄禄回路 ２− 表彰１【杉回路 ３−−一肯香インヒリシス士（欠口０路４−」氏坑 ５− 氏電振勅子 ６−帰還回路 ７−可変抵抗 ８− コンテ゛ンブ 第 １１！ｉ！！ 第２ｒ５！Ｉ ｃｏ−ン 〈墾中〉 Ｃｂ） 第３図 （’Ｌ） く望市ン （ｂ）
Claims (1)
- 抵抗とコンデンサで決まる時定数を利用した発振回路と
、この出力を波形整形する波形整形回路と、この出力を
受ける第１の受動素子とこれに直列に接続された圧電振
動子とを有する音響インピーダンス検知回路と、前記第
１の受動素子と圧電振動子の接続点から前記発振回路に
電圧帰還をかける第２の受動素子を有する帰還回路とを
備えた水位検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022735A JPS63191027A (ja) | 1987-02-03 | 1987-02-03 | 水位検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022735A JPS63191027A (ja) | 1987-02-03 | 1987-02-03 | 水位検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63191027A true JPS63191027A (ja) | 1988-08-08 |
Family
ID=12090987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62022735A Pending JPS63191027A (ja) | 1987-02-03 | 1987-02-03 | 水位検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63191027A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124097A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Tohoku Ricoh Co Ltd | 搬送部材解除装置及びそれを備えた画像形成装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107125A (en) * | 1980-01-31 | 1981-08-25 | Omron Tateisi Electronics Co | Electrode-type liquid-level detector |
| JPS5818125A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-02 | Tdk Corp | 物体検知装置 |
| JPS60218036A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Kayaba Ind Co Ltd | 液体感知装置 |
-
1987
- 1987-02-03 JP JP62022735A patent/JPS63191027A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107125A (en) * | 1980-01-31 | 1981-08-25 | Omron Tateisi Electronics Co | Electrode-type liquid-level detector |
| JPS5818125A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-02 | Tdk Corp | 物体検知装置 |
| JPS60218036A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Kayaba Ind Co Ltd | 液体感知装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124097A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Tohoku Ricoh Co Ltd | 搬送部材解除装置及びそれを備えた画像形成装置 |
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