WO2018043118A1 - 液面検出装置 - Google Patents

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英楠 張
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/56—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using elements rigidly fixed to, and rectilinearly moving with, the floats as transmission elements
    • G01F23/62—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using elements rigidly fixed to, and rectilinearly moving with, the floats as transmission elements using magnetically actuated indicating means
    • G—PHYSICS
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    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
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    • G01F23/72—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats of the free float type without mechanical transmission elements using magnetically actuated indicating means

Definitions

  • the present invention relates to a liquid level detection device, and more specifically, a liquid level that is mounted on a tank that stores a liquid such as gasoline, engine oil, or urea water in an automobile and that detects the position of the liquid level using a magnet.
  • the present invention relates to a detection device.
  • liquid level detection device including a magnet and a magnetic sensor
  • liquid level detection that includes a float having a magnet that moves up and down in response to a change in the position of the liquid level and a magnetic sensor that detects the magnetic flux density of the magnet, and detects the position of the liquid level from the output signal of the magnetic sensor The device is known.
  • Patent Document 1 discloses a liquid level sensing element 21, a liquid tank 18 in which the liquid level sensing element 21 is disposed, a displacement magnet 24 provided at the upper end of the detection rod 23, and double detection.
  • a liquid level detection device is disclosed that includes a detector body 25 that includes a plurality of Hall elements 5 and 5 and is attached to the unit housing 20 (see FIGS. 1 to 4 and FIGS. 12 to 13).
  • the detector main body 25 has a structure in which a plurality of Hall elements 5 are provided on the printed circuit board 6 on the same straight line at a required arrangement interval so as to be parallel to the moving direction of the displacement magnet 24. Each Hall element is provided such that the magnetosensitive surface 5 a is parallel to the magnetization direction of the displacement magnet 24.
  • the liquid level sensor 21 is suspended in the tank via a detection rod 23 by a tension spring 22 having an upper end attached to the lower surface of the detection unit housing 20, and the upper end of the detection rod 23 faces the detection unit housing 20. It is out.
  • the liquid level detection device detects the displacement of the upper end portion of the detection rod 23 in the detection unit housing 20 by the detector main body 25 as the displacement of the displacement magnet 24 and measures the liquid level.
  • the detector main body 25 calculates the position of the magnet from the output voltage of each Hall element via the control circuit 7 and further converts it into a liquid level value, and the liquid level value from the calculation circuit is displayed on the screen or the like. It is connected to an output device 9 for outputting.
  • the detection rod 23 and the displacement magnet 24 protrude from the through hole provided on the top surface of the liquid tank 18 to the outside of the liquid tank 18. For this reason, similarly to the liquid level detection device described in Patent Document 1, it is difficult to reduce the size, and it may be difficult to mount depending on the device.
  • Patent Document 2 includes a magnet 3, a tank 2 in which the magnet 3 is disposed, a rod 4, a plurality of magnetic intensity sensors S [1] to S [4], and a control unit 10.
  • a liquid level detecting device that detects the position of the liquid level based on the position of the magnet 3 is disclosed (see FIGS. 1, 4, and 5).
  • the rod 4 has a long cylindrical shape and is disposed in the tank 2 so that the axial direction is parallel to the vertical direction (vertical direction).
  • the magnet 3 has an annular shape and is configured to float on the liquid level of the liquid stored in the tank 2.
  • the rod 4 is inserted through the magnet 3, and the magnet 3 is guided by the rod 4 in the state where it floats on the liquid surface of the liquid stored in the tank 2 and moves in the vertical direction.
  • the plurality of magnetic intensity sensors S [1] to S [4] are each embedded in the rod 4, and are arranged so as to be sequentially arranged at intervals from above to below.
  • the control unit 10 includes a difference value calculation unit 11 having a changeover switch 12 and a subtractor 13, and a microcomputer 20.
  • the changeover switch 12 has input terminals I11, I12, I13, I21, I22, I23, and output terminals O1, O2. Any one of the input terminals I11, I12, and I13 is connected to the output terminal O1 by switching the switch according to a control signal from the microcomputer 20. Any one of the input terminals I21, I22, and I23 is connected to the output terminal O2 by switch switching.
  • the input terminal I11 is connected to the magnetic intensity sensor S [1].
  • the input terminal I12 is connected to the magnetic intensity sensor S [2].
  • the input terminal I13 is connected to the magnetic intensity sensor S [3].
  • the input terminal I21 is connected to the magnetic intensity sensor S [2].
  • the input terminal I22 is connected to the magnetic intensity sensor S [3].
  • the input terminal I23 is connected to the magnetic intensity sensor S [4].
  • the changeover switch 12 (1) when the voltage signal of the magnetic intensity sensor S [1] is output from the output terminal O1, the voltage signal of the magnetic intensity sensor S [2] is output from the output terminal O2.
  • (2) When the voltage signal of the magnetic intensity sensor S [2] is output from the output terminal O1, the voltage signal of the magnetic intensity sensor S [3] is output from the output terminal O2, and (3) the magnetism is output from the output terminal O1.
  • the voltage signal of the intensity sensor S [3] is output, the voltage signal of the magnetic intensity sensor S [4] is output from the output terminal O2.
  • the subtractor 13 includes one input terminal to which the output terminal O1 is connected, the other input terminal to which the output terminal O2 is connected, and an output terminal that outputs a differential voltage signal.
  • the microcomputer 20 is connected to the changeover switch 12 and the subtractor 13.
  • the microcomputer 20 is a high level indicating the relationship between the difference value of the voltage signal (output value) of the magnetic strength sensor arranged adjacent to the position of the magnet 3 (that is, the liquid level of the liquid stored in the tank 2).
  • Precision liquid level detection reference information G [1] to G [3] standard precision liquid level detection reference information H [1] to H [3]
  • a ROM in which high-precision detection conditions for determining which of G [1] to G [3] and standard precision liquid level detection reference information H [1] to H [3] is used is stored in advance. ing.
  • the microcomputer 20 further includes a CPU.
  • the CPU includes a differential voltage signal from the subtractor 13, high-precision liquid level detection reference information G [1] to G [3], and standard precision liquid level detection reference information H [ 1] to H [3] and signal processing using high-precision detection conditions are performed to detect the position of the magnet 3, that is, the liquid level of the liquid stored in the tank 2.
  • an object of the present invention is to provide a liquid level detection device capable of simplifying and downsizing the circuit configuration.
  • a liquid level detection device includes a float that moves up and down following the liquid level, a float magnet that is attached to the float, a guide member that guides the raising and lowering of the float, and a guide member that is attached to the lift position of the float magnet.
  • a plurality of magnetic sensors that detect the magnetic flux density that changes according to the magnetic flux density and output an electrical signal corresponding to the magnetic flux density, and a detection circuit that detects the position of the float based on the electrical signals output from the plurality of magnetic sensors, respectively.
  • the length of the float magnet and the magnetic sensor in the horizontal direction perpendicular to the ascending / descending direction is set to a first length, and the distance between adjacent magnetic sensors in the ascending / descending direction is set to a second length.
  • the length is longer than the second length, and the detection circuit detects the position of the float based on an electrical signal output from two adjacent magnetic sensors among the plurality of magnetic sensors.
  • a plurality of float magnets attached to the float are provided, and the plurality of float magnets are provided with the same poles facing each other.
  • each magnetic sensor has a bias magnet that applies a bias magnetic field in the horizontal direction.
  • each magnetic sensor outputs an electric signal based on the magnetic vector of the magnetic field lines generated by the float magnet.
  • the detection circuit extracts an electrical signal output from two adjacent magnetic sensors based on a comparison with a predetermined voltage among electrical signals output from the plurality of magnetic sensors.
  • the detection circuit calculates angle information when one of the two extracted electric signals is a sine wave and the other is a cosine wave, and detects the position of the float based on the calculated angle information.
  • each magnetic sensor includes first to fourth magnetoresistive elements to which a bias magnetic field vector generated by a bias magnet is applied, and resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements based on a change in the bias magnetic field vector. And an output circuit that outputs an electrical signal corresponding to the change.
  • a correction unit that corrects the electrical signal output from the output circuit is further provided.
  • the correction unit includes a correction unit that powers or roots the output electric signal with a predetermined coefficient.
  • the liquid level detection device of the present invention can be simply and miniaturized in circuit configuration.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a liquid level detection device 1 based on Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a figure explaining the pattern of the magnetoresistive element of the magnetic sensor 5 based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the detection principle of the magnetic sensor 5 based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining arrangement
  • FIG. 10 is an enlarged image view of a predetermined area in FIG. 9. It is a figure which illustrates typically the relationship between the magnetic sensor 5 and magnetic vector P based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the precision of angle information theta based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart explaining the detection system of the liquid level detection apparatus 1 based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the external magnetic field concerning a bias magnetic field vector by shift of float 20.
  • FIG. It is a figure explaining the layout of the magnets 2A and 2B attached to the float 20 based on the modification of Embodiment 1, and the some magnetic sensor 5.
  • FIG. It is a figure explaining the output signal waveform of the several magnetic sensor according to the raising / lowering operation
  • FIG. FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a liquid level detection device 1 based on a modification of the first embodiment.
  • FIG. 1 It is a figure explaining the signal before correction
  • FIG. 2 It is a figure explaining the layout of the magnet attached to the float 20 based on Embodiment 2, and magnetic sensor 5PA, 5PB, 5PC. It is a figure explaining the relationship with the magnetic sensor when the float 20 based on Embodiment 2 changes the position by raising / lowering operation
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a detection method of the liquid level detection apparatus 1 based on the second embodiment. It is a figure explaining the signal before correction of magnetic sensors 5PA and 5PB, and after correction. It is a figure explaining the precision of angle information theta based on the modification of Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure explaining the layout of the magnet 2B attached to the float 20 according to Embodiment 3, and the several magnetic sensor 5.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of a liquid level detection device based on the first embodiment.
  • the liquid level detection device 1 includes a float 20 that moves up and down following the liquid level, a guide (guide member) 10, and a detection circuit 50.
  • the detection circuit 50 detects the position of the float 20 based on output signals (also referred to as AMR outputs) detected from a plurality of magnetic sensors (AMR (Anisotropic Magneto Resistance) elements) attached to the guide member 10.
  • AMR Anagonal Magneto Resistance
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a plurality of magnetic sensors 5 attached to the guide 10 based on the first embodiment.
  • the plurality of magnetic sensors 5 are arranged at predetermined intervals along the ascending / descending direction.
  • the float 20 is provided with a float magnet 2 (hereinafter also simply referred to as a magnet 2). Specifically, magnets 2A and 2B are attached as magnet units. A magnet unit is composed of the magnets 2A and 2B.
  • the plurality of magnetic sensors 5 detect the magnetic flux density according to the lifting / lowering operation of the magnet 2 attached to the float 20 and output an electric signal corresponding to the magnetic flux density.
  • the configuration of the 4-pin magnetic sensor 5 will be described as an example.
  • the number of pins is not particularly limited to this, and those skilled in the art can appropriately change the design.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the liquid level detection device 1 based on the first embodiment.
  • liquid level detection device 1 based on Embodiment 1 includes a plurality of magnetic sensors (AMR elements) 5 and a detection circuit 50. In this example, a case where n magnetic sensors are provided is shown.
  • the detection circuit 50 includes an A / D circuit 60 that is an analog / digital conversion circuit, a P / S conversion circuit 30 that is a parallel / serial conversion circuit, and an MPU (Micro-processing unit) 40 that executes arithmetic processing. .
  • a / D circuit 60 that is an analog / digital conversion circuit
  • P / S conversion circuit 30 that is a parallel / serial conversion circuit
  • MPU Micro-processing unit
  • the A / D circuit 60 is connected to a plurality (n) of magnetic sensors 5 and converts an input analog signal into a digital signal.
  • the P / S conversion circuit 30 converts the digital signal input from the A / D circuit 60 input in parallel in synchronization with the clock CLK input from the MPU 40 in series and outputs it to the MPU 40.
  • the MPU 40 detects the position of the float 20 by performing arithmetic processing on signals from a plurality (n) of magnetic sensors 5 input from the P / S conversion circuit 30.
  • the MPU 40 in this example will be described with respect to the signal from the A / D circuit 60 that receives the output of the P / S conversion circuit 30 synchronized with the clock CLK. It is also possible to change to a configuration that receives a digital signal input from the / D circuit 60.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the pattern of the magnetoresistive element of the magnetic sensor 5 based on the first embodiment.
  • magnetic sensor 5 has a bridge structure composed of four magnetoresistive elements MR1 to MR4 (also collectively referred to as magnetoresistive elements MR).
  • the magnetic sensor 5 When the magnetic field is applied, the magnetic sensor 5 outputs signals V + and V ⁇ according to the resistance value change by the resistance value changes of the magnetoresistive elements MR1 to MR4. The magnetic sensor 5 outputs a difference ⁇ V between the signals V + and V ⁇ .
  • the magnetoresistive element MR of the magnetic sensor 5 is an anisotropic magnetoresistive element and has a folded pattern structure.
  • the resistance value of the magnetoresistive element MR when a magnetic field is applied is minimized when a saturation magnetic field (90 °) perpendicular to the length direction (current direction) of the element is applied, and a parallel saturation magnetic field (0 °) is generated. It has the maximum characteristics when applied.
  • the magnetic sensor 5 is provided with bias magnets 3A and 3B.
  • the bias magnets 3A and 3B are arranged so that a bias magnetic field is applied to the magnetoresistive elements MR1 to MR4 from the upper left to the lower right.
  • the magnetoresistive element MR of the magnetic sensor 5 of this example will be described as a folded pattern structure as an example.
  • the pattern structure is not limited to a folded shape, and those skilled in the art can improve the detection characteristics of the magnetic sensor 5. If so, the design can be changed as appropriate.
  • the arrangement (orientation) of the bias magnets 3A and 3B in this example, a configuration in which a bias magnetic field vector having an angle of 45 ° is applied from the upper left to the lower right is shown as an example. A person skilled in the art can appropriately change the design of the arrangement or angle so as to enhance the detection characteristics of the magnetic sensor 5.
  • a configuration in which the bias magnetic field vector is applied based on the two bias magnets 3A and 3B will be described, but it is also possible to apply the bias magnetic field vector using one bias magnet instead of the two bias magnets.
  • a bias magnet may be disposed on the substrate on which the magnetoresistive elements MR1 to MR4 are provided, or a bias magnet may be disposed on the back surface of the base.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the detection principle of the magnetic sensor 5 based on the first embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining a bias magnetic field vector that changes in accordance with an external magnetic field.
  • the bias magnetic field vector of the magnetic sensor 5 changes its vector direction according to the external magnetic field with respect to the ascending / descending direction.
  • the bias magnetic field vector V0 in the absence of an external magnetic field is indicated by a solid line.
  • the bias magnet is set so that the magnetic sensor 5 has a magnetic field intensity that reaches the saturation sensitivity region.
  • the bias magnetic field vector V0 changes to a bias magnetic field vector V1 according to an external magnetic field (from right to left).
  • the bias magnetic field vector V0 changes to the bias magnetic field vector V2 according to the external magnetic field (from left to right).
  • the bias magnetic field vector changes according to the change in magnetic flux density of the external magnetic field.
  • the magnetic sensor 5 detects a change in the bias magnetic field vector and outputs an output signal (potential difference ⁇ V) corresponding to the detection result.
  • FIG. 5B shows the change characteristic of the output signal of the magnetic sensor 5 according to the change of the magnetic flux density of the external magnetic field.
  • a predetermined magnetic flux density ST is applied based on the bias magnetic field according to the bias magnets 3A and 3B.
  • the output in this case is set to an intermediate value, and the potential difference ⁇ V changes according to the change in the direction of the magnetic field applied to the magnetic sensor 5.
  • the potential difference ⁇ V shifts to the ⁇ V1 side in accordance with the change in the magnetic flux density of the external magnetic field from right to left.
  • the potential difference ⁇ V shifts to the ⁇ V2 side in accordance with the change in the magnetic flux density of the external magnetic field from the left to the right.
  • the saturation magnetic field strength can be increased by changing the magnetic strength of the bias magnets 3A and 3B.
  • FIG. 6 is a view for explaining the arrangement of the magnets 2 attached to the float 20 based on the first embodiment.
  • FIG. 6 here, a diagram when the float 20 is viewed from above is shown.
  • the magnet units formed of the magnets 2A and 2B are provided to face each other with the guide 10 therebetween.
  • the N poles of the magnets 2A and 2B are provided so as to face each other. It is also possible to arrange the south poles of the magnets 2A and 2B so as to face each other.
  • a magnetic sensor 5 is disposed between the opposing magnets 2A and 2B.
  • the direction of magnetic force is in the direction along the guide 10 (the direction in which the float 20 moves up and down), and the magnetic component in the direction perpendicular to the direction along the guide 10 is canceled out.
  • the magnetic sensor 5 is arranged so that the center of the magnetic sensor 5, in other words, the center of the region where the magnetoresistive element MR is formed is located between the opposing magnets 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B. In this case, even if the float 20 rotates, there is almost no change in the direction of magnetic force and magnetic flux density, and the magnetic sensor 5 can accurately measure the amount of displacement of the magnetic flux density.
  • the magnets 2A and 2B may not be disposed so that the same poles face each other.
  • FIG. 7 is a view for explaining the layout of the magnets 2A and 2B attached to the float 20 and the plurality of magnetic sensors 5 according to the first embodiment.
  • magnets 2A and 2B form a set of magnet units.
  • the magnet units formed by the magnets 2A and 2B are arranged so that the N poles face each other.
  • magnetic sensors 5PA to 5PC are provided as the plurality of magnetic sensors 5 is shown.
  • the horizontal distance between the magnet 2A or the magnet 2B and the magnetic sensor 5 is set longer than the distance between the magnetic sensors 5 in the up and down direction. Specifically, when the distance between adjacent magnetic sensors 5 in the ascending / descending direction is a distance a, the distance in the horizontal direction is set to an interval twice the distance a.
  • the magnetic sensor 5 is attached to the guide 10 along the raising / lowering direction.
  • the case where the three magnetic sensors 5PA to 5PC are arranged to detect the position of the float 20 will be described, but the same applies to the case where a plurality of magnetic sensors are arranged.
  • the center in the ascending / descending direction of the magnet 2A and the magnet 2B is set as a reference position (center point).
  • the magnetic sensor 5PB is located at the position of the reference position (center point) is shown.
  • the three magnetic sensors 5PA to 5PC are arranged so that the bias magnetic field vectors of the magnetic sensors are parallel to the horizontal direction.
  • the direction of the bias magnetic field vector is the same as the horizontal direction from the magnet 2B to the magnet 2A.
  • the present invention is not limited to this and is the same as the horizontal direction from the magnet 2A to the magnet 2B. You may make it become a direction.
  • the white arrows in the horizontal direction of the paper shown in each of the magnetic sensors 5PA to 5PC indicate the maximum magnetic sensing direction of the magnetic sensor. Also, the horizontal arrows on the paper shown in each of the magnetic sensors 5PA to 5PC indicate magnetic fields generated by the bias magnet. However, description up to rotation of the bias magnetic field by the magnetic field of the float magnet is omitted.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship with the magnetic sensor when the position of the float 20 based on the first embodiment is changed by the lifting / lowering operation.
  • FIG. 8A shows a case where the float 20 moves up and approaches the magnetic sensor 5PA (state S0).
  • the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2A and 2B of the float 20. Specifically, the magnetic sensor 5PA is affected by a magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes to the bias magnetic field vector V1 side. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector changes.
  • the other magnetic sensors 5PB and 5PC are also affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • FIG. 8B shows the case where the float 20 has further increased by the distance a (state S1) from FIG. 8A.
  • the magnetic sensor 5PA is in a state of being positioned on the center line between the float 20 and the magnets 2A and 2B. In this example, this state is the initial state.
  • the magnetic sensor 5PB is affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PB changes to the bias magnetic field vector V1 side. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector changes.
  • the other magnetic sensor 5PC is also affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • FIG. 8C shows a case where the float 20 has further increased by the distance a (state S2) from FIG. 8B.
  • the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2A and 2B. Specifically, the magnetic sensor 5PA is affected by a magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes toward the bias magnetic field vector V2. The potential difference V increases as the bias magnetic field vector V2 changes.
  • the magnetic sensor 5PB is in a state of being located on the center line between the magnets 2A and 2B. Therefore, it is an initial state.
  • the magnetic sensor 5PC is affected by the magnetic field generated by the magnets 2A and 2B. Specifically, the magnetic sensor 5PC is affected by a magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B.
  • the potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • FIG. 8D shows the case where the float 20 has further increased the distance a from FIG. 8C (state S3).
  • the magnetic sensor 5PB is affected by the magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2A and 2B. Specifically, the magnetic sensor 5PB is affected by a magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PB changes to the bias magnetic field vector V2. The potential difference ⁇ V increases as the bias magnetic field vector V2 changes.
  • the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Since the influence of the magnetic field is small, the change toward the bias magnetic field vector V2 is small.
  • the magnetic sensor 5PC is in a state located on the center line between the magnets 2A and 2B. Therefore, it is an initial state.
  • FIG. 8 (E) shows a case where the float 20 has further increased by the distance a (state S4) from FIG. 8 (D).
  • the magnetic sensor 5PC is affected by the magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2A and 2B. Specifically, the magnetic sensor 5PC is affected by a magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B.
  • the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PC changes to the bias magnetic field vector V2.
  • the potential difference ⁇ V increases as the bias magnetic field vector V2 changes.
  • the magnetic sensors 5PA and 5PB a case where a magnetic field is applied in the up-and-down direction by the magnetic field generated by the magnets 2A and 2B is shown. Specifically, the magnetic sensors 5PA and 5PB are affected by a magnetic field from left to right as a magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2A and 2B. Since the influence of the magnetic field is reduced according to the distance, the change to the bias magnetic field vector V2 side is reduced.
  • FIG. 8 (F) shows a case where the float 20 has further increased by the distance a (state S5) from FIG. 8 (E).
  • a magnetic field is applied in the up and down direction by the magnetic field generated by the magnets 2A and 2B.
  • the magnetic sensors 5PA, 5PB, and 5PC are affected by a magnetic field from left to right as a magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2A and 2B. Since the influence of the magnetic field is reduced according to the distance, the change to the bias magnetic field vector V2 side is reduced. The same applies thereafter.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining output signal waveforms of a plurality of magnetic sensors following the lifting / lowering operation of the float 20 based on the first embodiment.
  • the positional relationship between the states S0 to S5 and the output signal relationship are shown. For example, focusing on the magnetic sensor 5PA, a signal corresponding to the magnetic flux density of the external magnetic field received by the magnetic sensor 5PA is output.
  • the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes to the bias magnetic field vector V1 side. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • the other magnetic sensors 5PB and 5PC are also affected by the magnetic field from the right to the left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B, so that the potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • the magnetic sensor 5PA In the state S1, the magnetic sensor 5PA is in an initial state located on the center line between the magnets 2A and 2B.
  • the voltage of the output signal (potential difference ⁇ V) in the initial state is an intermediate value. (Intermediate voltage).
  • the magnetic sensor 5PA shows a case where the output signal (potential difference ⁇ V) decreases.
  • a waveform is shown in which the output signal of the magnetic sensor 5PA is shifted by a distance a (90 ° as a phase).
  • Focusing on the magnetic sensor 5PC a waveform is shown in which the output signal of the magnetic sensor 5PB is shifted by a distance a (90 ° as a phase).
  • FIG. 10 is an image view in which the predetermined area of FIG. 9 is enlarged. Referring to FIG. 10, here, output signal waveforms of a plurality of magnetic sensors 5PA to 5PC in the hatching area of FIG. 9 are shown as the predetermined area.
  • the output signal waveforms of the magnetic sensors 5PA and 5PB are modeled (approximated) to a horizontal component (component in the up-and-down direction) of the magnetic vector P of an external magnetic field that changes along a circular shape, which will be described later, when the intermediate voltage is used as a reference. It is possible.
  • one output signal (electric signal) can be represented by a sine wave (sin ⁇ ) and the other output signal (electric signal) can be represented by a cosine wave (cos ⁇ ). Then, the angle ⁇ of the magnetic vector P of the external magnetic field is calculated based on the two output signals (electric signals).
  • the output signal of the magnetic sensor 5PA is represented as Psin ⁇
  • the output signal of the magnetic sensor 5PB is represented as ⁇ Pcos ⁇
  • the angle ⁇ is calculated from the following equation.
  • ⁇ arctan (Psin ⁇ /
  • an electrical signal output from two adjacent magnetic sensors among the output signals of a plurality of magnetic sensors is detected to calculate the angle of the magnetic vector of the external magnetic field, and the calculated angle of the magnetic vector
  • the position of the float is detected based on the above.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating the relationship between the magnetic sensor 5 and the magnetic vector P based on the first embodiment.
  • FIG. 11 shows magnetic vectors with respect to the lifting / lowering direction of the float 20 with respect to the magnetic sensors 5PA and 5PB when the state S1 is shifted to the state S2.
  • the raising / lowering direction is a direction along the X-axis.
  • the magnetic vector P indicates the direction of the magnetic field lines of the magnetic field generated by the N pole of the magnet 2A.
  • the magnetic field lines of the magnetic field generated by the N pole of the magnet 2B are omitted, but the component perpendicular to the ascending / descending direction of the magnetic vector P is the magnetic field generated by the N pole of the magnet 2B. It is canceled out by the magnetic vector of the magnetic field lines. Therefore, the external magnetic field for the magnetic sensors 5PA and 5PB has only the up-down direction component. As described above, the bias magnetic field vector in each magnetic sensor 5 changes according to the external magnetic field.
  • the output signal detected by the magnetic sensor 5PA in the up-and-down direction is Psin ⁇
  • the output signal detected by the magnetic sensor 5PB is ⁇ Pcos ⁇ .
  • it calculates as angle (theta) of the magnetic vector P based on two output signals (electrical signal).
  • tan ⁇ (Psin ⁇ /
  • the above process is a process executed by the detection circuit 50. Specifically, the calculation process is executed in the MPU 40.
  • the position of the float 20 changes by a distance a corresponding to a change of 0 ° to 90 ° as the angle information ⁇ of the magnetic vector.
  • the center in the ascending / descending direction of the magnets 2A and 2B is set as a reference position (center point) as an example.
  • the reference position (center point) of the float 20 shown in the state S1 in FIG. 8B is the same position as the position of the magnetic sensor 5PA.
  • the angle information ⁇ of the magnetic vector is calculated using the electrical signals of the magnetic sensor 5PA and the magnetic sensor 5PB, and the positional relationship is determined. For example, when the angle information ⁇ is calculated as 45 °, it is detected that the reference position (center point) of the float is a position moved by a / 2 distance from the position of the magnetic sensor 5PA toward the magnetic sensor 5PB. Is possible.
  • the positional information from the magnetic sensor 5PA is determined by calculating the angle information ⁇ of the magnetic vector using the electrical signals of the magnetic sensors 5PA and 5PB has been described. It is also possible to determine the positional relationship from Of course, it is possible to determine the positional relationship from the magnetic sensor 5PB by calculating the angle information ⁇ of the magnetic vector using the electrical signals of the magnetic sensors 5PB and 5PC according to the same method. The same applies to other systems.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the accuracy of the angle information ⁇ based on the first embodiment.
  • FIG. 12A shows arctan ⁇ when one output signal (electrical signal) is set to Pcos ⁇ and the other output signal (electrical signal) is set to Psin ⁇ when the angle ⁇ is changed from 0 ° to 90 °. And a comparison with the reference value is shown.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the detection method of the liquid level detection apparatus 1 based on the first embodiment.
  • two signals based on a predetermined combination of signal relationships are extracted (step SP2).
  • two output signals are extracted: an output signal from a magnetic sensor that exceeds the intermediate voltage, and a signal from a magnetic sensor that is adjacent to the magnetic sensor and that is equal to or lower than the intermediate voltage.
  • the intermediate voltage is set to the voltage of the output signal in the initial state as an example.
  • the magnetic sensor 5PA is located on the center line between the magnets 2A and 2B, and the intermediate voltage can be set by measuring the voltage in advance. It is.
  • the intermediate voltage may be set to an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the peak value.
  • the angle ⁇ of the magnetic vector is calculated based on the extracted two signals (step SP4). Specifically, one output signal (electric signal) of the two electric signals is set to Pcos ⁇ , and the other output signal (electric signal) is set to Psin ⁇ , and magnetism is performed based on the two output signals (electric signals). The angle ⁇ of the vector is calculated. Then, tan ⁇ is calculated based on the two output signals (electrical signals), and the angle information ⁇ is calculated by calculating arctan ⁇ .
  • the position of the float 20 is calculated based on the angle ⁇ of the magnetic vector (step SP6).
  • the reference position (center point) of the float 20 is calculated from the position of the magnetic sensor. For example, if the angle information ⁇ is calculated as 45 ° as described above, the reference position (center point) of the float is a distance a / 2 from the position of the magnetic sensor 5PA, on the magnetic sensor 5PB side. It is possible to detect that it is in the moved position.
  • the liquid level detection device 1 enables highly accurate position detection of the float 20 based on two output signals (electrical signals). With this method, there is no need to provide a switching circuit for switching signals, the circuit configuration can be simplified, and the size can be reduced.
  • the output signal may change due to changes in the characteristics of the magnet or the magnetic sensor following the change in the environmental temperature.
  • tan ⁇ (Psin ⁇ / Pcos ⁇ ) of the two output signals is calculated. Therefore, the fluctuation amount according to the environmental temperature is canceled out, so that the error due to the influence of the environmental temperature is reduced, and the position detection with high accuracy is possible.
  • the case where the horizontal distance between the magnet 2A or the magnet 2B and the magnetic sensor 5 is set longer than the distance between the magnetic sensors 5 in the ascending / descending direction has been described.
  • the case where the distance between the adjacent magnetic sensors 5 in the ascending / descending direction is set to the distance a and the distance in the horizontal direction is set to twice the distance a has been described.
  • the thickness direction (N pole and S pole width) of the magnet 2A, etc. the distance between the magnetic sensors 5 or the horizontal distance between the magnets and the magnetic sensor is appropriately designed while improving the detection characteristics of the magnetic sensor 5. It is possible to change.
  • the length of the float 20 can be reduced, and the circuit configuration can be simplified and miniaturized. In addition, the cost of the liquid level detection device can be reduced.
  • the magnetic sensor 5 based on Embodiment 1 can respond also to the shift
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the external magnetic field applied to the bias magnetic field vector due to the shift of the float 20.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining the states of the magnetic sensors 5PA to 5PC based on the first embodiment.
  • the bias magnetic field vectors of the adjacent magnetic sensors 5PA and 5PB among the magnetic sensors 5PA to 5PC are not only the external magnetic field including only the vertical direction component by the magnet 2B but also the external magnetic field including the horizontal direction component.
  • the external magnetic field applied to the bias magnetic field vector of the magnetic sensor 5PA and the external magnetic field applied to the bias magnetic field vector of the magnetic sensor 5PB are substantially proportional to each other.
  • the two output signals of the magnetic sensors 5PA and 5PB are both affected by the shift of the float 20.
  • the amplitude value changes due to the above effect. That is, a fluctuation occurs in the amplitude value when setting one output signal (electric signal) of the two electric signals to Pcos ⁇ and the other output signal (electric signal) to Psin ⁇ . Since the offset is based on the above-described formula, the calculation of the angle information ⁇ is hardly affected.
  • FIG. 14B is a diagram for explaining the states of the magnetic sensors 5PA # to 5PC # as comparative examples.
  • the bias magnetic field vectors of the magnetic sensors 5PA # to 5PC # are not parallel to the vertical direction and the horizontal direction but are inclined in a predetermined direction. As an example, the case where it is inclined 45 ° with respect to the horizontal direction is shown.
  • the bias magnetic field vectors of the adjacent magnetic sensors 5PA # and 5PB # among the magnetic sensors 5PA # to 5PC # include not only an external magnetic field only in the vertical direction component by the magnet 2B but also an external magnetic field including a horizontal direction component. Take it.
  • the bias magnetic field vector of the magnetic sensor 5PB # changes greatly.
  • the magnetic sensor 5PA # and the float 20 are hardly affected by the deviation of the float 20, while the magnetic sensor 5PB # is greatly influenced by the deviation of the float 20. Due to the above influence, the calculation of the angle information ⁇ is greatly affected, and the accuracy is deteriorated.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a layout of the magnets 2A and 2B attached to the float 20 and a plurality of magnetic sensors 5 based on the modification of the first embodiment.
  • the magnets 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B form a set of magnet units.
  • the magnet units formed by the magnets 2A and 2B are arranged so that the N poles face each other.
  • the horizontal distance between the magnet 2A or the magnet 2B and the magnetic sensor 5 is set longer than the distance between the magnetic sensors 5 in the up and down direction. Specifically, when the distance between adjacent magnetic sensors 5 in the up-and-down direction is a distance a, the horizontal distance is set to an interval 5/3 times the distance a.
  • the magnetic sensor 5 is attached to the guide 10 along the raising / lowering direction.
  • the case where the three magnetic sensors 5PA to 5PC are arranged to detect the position of the float 20 will be described, but the same applies to the case where a plurality of magnetic sensors are arranged.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining output signal waveforms of a plurality of magnetic sensors according to the lifting / lowering operation of the float 20 based on the modification of the first embodiment.
  • a signal corresponding to the magnetic flux density of the external magnetic field received by the magnetic sensor 5PA is output.
  • the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes to the bias magnetic field vector V1 side. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • the other magnetic sensors 5PB and 5PC are also affected by the magnetic field from the right to the left as the magnetic lines of force of the magnets 2A and 2B, so that the potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • the magnetic sensor 5PA In the state S1, the magnetic sensor 5PA is in an initial state located on the center line between the magnets 2A and 2B.
  • the voltage of the output signal (potential difference ⁇ V) in the initial state is an intermediate value. (Intermediate voltage).
  • the magnetic sensor 5PA shows a case where the output signal (potential difference ⁇ V) decreases.
  • a waveform is shown in which the output signal of the magnetic sensor 5PA is shifted by a distance a (90 ° as a phase).
  • Focusing on the magnetic sensor 5PC a waveform is shown in which the output signal of the magnetic sensor 5PB is shifted by a distance a (90 ° as a phase).
  • the signal waveform is different from the output signal waveform of the magnetic sensor in FIG. 9, and the signal waveform deviates from the ideal sin wave and cos wave. Thereby, the precision of the position of the float 20 may deteriorate.
  • FIG. 17 is a circuit configuration diagram of the liquid level detection device 1 based on a modification of the first embodiment.
  • liquid level detection device 1 based on a modification of the first embodiment includes a plurality of magnetic sensors (AMR elements) 5 and a detection circuit 50 #. In this example, a case where n magnetic sensors are provided is shown.
  • the detection circuit 50 # includes an A / D circuit 60 that is an analog / digital conversion circuit, a P / S conversion circuit 30 that is a parallel / serial conversion circuit, and an MPU (Micro-processing unit) 40 # that executes arithmetic processing. including.
  • the MPU 40 # detects the position of the float 20 by performing arithmetic processing on signals from a plurality (n) of magnetic sensors 5 input from the P / S conversion circuit 30. Specifically, MPU 40 # further includes a correction unit 45.
  • the correction unit 45 corrects the signal from the magnetic sensor 5.
  • two signals are extracted: a magnetic sensor signal that exceeds the intermediate voltage among the corrected output signals of the plurality of magnetic sensors, and a magnetic sensor signal that is adjacent to the magnetic sensor and that is equal to or lower than the intermediate voltage.
  • the electrical signals output from the two extracted magnetic sensors are detected to calculate the angle of the magnetic vector of the external magnetic field, and the position of the float is detected based on the calculated angle of the magnetic vector.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining signals before and after correction of the magnetic sensors 5PA and 5PB based on the modification of the first embodiment.
  • FIG. 18 (A) shows output signals detected by the magnetic sensors 5PA and 5PB before correction.
  • the output signal of the magnetic sensor (AMR) 5PA is represented by Psin ⁇
  • the output signal of the magnetic sensor (AMR) 5PB is represented by -Pcos ⁇ .
  • a signal obtained by inverting the output signal of the magnetic sensor 5PB is shown.
  • the ratio of the signal waveform of the output signal is the same as the ideal ratio of sin wave and cos wave, it is possible to detect the position without error, but the ratio of the signal waveform of the actual output signal to the ideal Since there is a deviation between the ratio of the sin wave and the cos wave, the angular accuracy varies.
  • the signal waveform can be approximated to an ideal sin waveform and cos waveform by raising the value of the AMR output for each angle by a predetermined coefficient. Then, by using the above-described equation of angle ⁇ , it is possible to derive an angle with improved accuracy.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating the accuracy of the angle information ⁇ based on the modification of the first embodiment.
  • FIG. 19A shows arctan ⁇ when one output signal (electrical signal) is set to Pcos ⁇ and the other output signal (electrical signal) is set to Psin ⁇ when the angle ⁇ is changed from 0 ° to 90 °. And a comparison with the reference value is shown.
  • the accuracy of the angle shows a case where there is almost no deviation from the reference value, and the deviation of less than ⁇ 2 ° is detected and the position of the float 20 is detected with high accuracy. Is possible.
  • the N pole and the S pole of the magnetic poles of the magnet provided in the float 20 may be arranged in the ascending / descending direction.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the layout of the magnets attached to the float 20 and the magnetic sensors 5PA, 5PB, and 5PC based on the second embodiment.
  • magnets 2C and 2D are provided as separate magnet units.
  • the magnets 2C and 2D are arranged in a positional relationship in which the north and south poles of each magnet are arranged in the same direction in the ascending / descending direction. With this configuration, the position of the float 20 can be detected based on the same method as described above.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the relationship with the magnetic sensor when the position of the float 20 based on the second embodiment is changed by the lifting / lowering operation.
  • FIG. 21 (A) shows a case where the float 20 rises and approaches the magnetic sensor 5PA (state S10).
  • the magnetic sensor 5PA is affected by a magnetic field (lines of magnetic force) generated by the magnets 2C and 2D of the float 20. Specifically, the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes to the bias magnetic field vector V1 side. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector changes.
  • the other magnetic sensors 5PB and 5PC are also affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • the magnetic sensor 5PA is less affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D.
  • FIG. 21 (B) shows the case where the float 20 has further increased the distance a from FIG. 21 (A) (state S11).
  • the magnetic sensor 5PA is in a state of being located on the center line between the magnets 2C and 2D. Specifically, the magnetic sensor 5PA is affected by a magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes toward the bias magnetic field vector V2.
  • the potential difference V increases (becomes maximum) in accordance with the change toward the bias magnetic field vector V2.
  • the external magnetic field with respect to the bias magnetic field vector V0 is eliminated as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D, and the case is not changed.
  • the other magnetic sensor 5C is affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D.
  • the potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector V1 changes.
  • FIG. 21 (C) shows a case where the float 20 has further increased by a distance a (state S12) from FIG. 21 (B).
  • the magnetic sensor 5PA is less affected by the magnetic field from the left to the right as the magnetic lines of force in the up-and-down direction of the magnets 2C and 2D.
  • the magnetic sensor 5PB is in a state located on the center line between the magnets 2C and 2D. Specifically, the magnetic sensor 5PB is affected by a magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PB changes to the bias magnetic field vector V2. The potential difference V increases (becomes maximum) in accordance with the change toward the bias magnetic field vector V2.
  • the external magnetic field with respect to the bias magnetic field vector V0 disappears as the magnetic force lines of the magnets 2C and 2D, and the magnetic sensor 5PC does not change.
  • FIG. 21 (D) shows the case where the float 20 has further increased the distance a from FIG. 21 (C) (state S13).
  • the magnetic sensor 5PA is affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PA changes to the bias magnetic field vector V1 side. The potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector changes.
  • the magnetic sensor 5PB shows a case where the external magnetic field with respect to the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PB disappears and does not change.
  • the magnetic sensor 5PC is in a state of being located on the center line between the magnets 2C and 2D. Specifically, the magnetic sensor 5PC is affected by a magnetic field from left to right as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensor 5PC changes toward the bias magnetic field vector V2. The potential difference V increases (becomes maximum) in accordance with the change toward the bias magnetic field vector V2.
  • FIG. 21 (E) shows the case where the float 20 has further increased the distance a from FIG. 21 (D) (state S14).
  • the magnetic sensors 5PA and 5PB are affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensors 5PA and 5PB changes to the bias magnetic field vector V1 side.
  • the potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector changes.
  • FIG. 21 (F) shows a case where the float 20 has further increased by the distance a (state S15) from FIG. 21 (E).
  • the magnetic sensors 5PA, 5PB, and 5PC are affected by the magnetic field from right to left as the magnetic lines of force of the magnets 2C and 2D. Therefore, the bias magnetic field vector V0 of the magnetic sensors 5PA, 5PB, and 5PC changes to the bias magnetic field vector V1 side.
  • the potential difference ⁇ V decreases as the bias magnetic field vector changes.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining output signal waveforms of a plurality of magnetic sensors according to the lifting / lowering operation of the float 20 according to the second embodiment.
  • a signal corresponding to the magnetic flux density of the external magnetic field received by the magnetic sensor 5PA is output.
  • the magnetic sensor 5PA does not change according to the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown.
  • the magnetic sensor 5PB For the magnetic sensor 5PB, the case where the magnetic sensor 5PB does not change according to the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown. The case where the output signal of the magnetic sensor 5PB is a predetermined voltage value is shown.
  • the case where the magnetic sensor 5PA does not change according to the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown.
  • the case where the output signal of the magnetic sensor 5PA is a predetermined voltage value is shown.
  • the case where the output signal of the magnetic sensor 5PB is maximized when it changes to the bias magnetic field vector V2 side in accordance with the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown.
  • the case where the magnetic sensor 5PC does not change according to the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown for the magnetic sensor 5PC.
  • the case where the output signal of the magnetic sensor 5PC is a predetermined voltage value is shown.
  • the magnetic sensor 5PB does not change according to the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown.
  • the magnetic sensor 5PC the case where the output signal of the magnetic sensor 5PC becomes maximum when it changes to the bias magnetic field vector V2 side in accordance with the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown.
  • the magnetic sensor 5PA does not change according to the external magnetic field of the magnets 2C and 2D is shown for the magnetic sensor 5PA.
  • Focusing on the magnetic sensor 5PB a waveform obtained by shifting the output signal of the magnetic sensor 5PA by a distance a (90 ° as a phase) is shown. Focusing on the magnetic sensor 5PC, a waveform is shown in which the output signal of the magnetic sensor 5PB is shifted by a distance a (90 ° as a phase).
  • FIG. 23 is an enlarged image of the predetermined area in FIG. Referring to FIG. 23, here, output signal waveforms of a plurality of magnetic sensors 5PA and 5PB in the hatching area of FIG. 22 as a predetermined area are shown.
  • the output signal waveforms of the magnetic sensors 5PA and 5PB are modeled (approximated) to a horizontal component (component in the ascending / descending direction) of the magnetic vector P of an external magnetic field that changes along a circular shape to be described later when a predetermined voltage is used as a reference. It is possible.
  • one output signal (electric signal) can be represented by a sine wave (sin ⁇ ) and the other output signal (electric signal) can be represented by a cosine wave (cos ⁇ ). Then, the angle ⁇ of the magnetic vector P of the external magnetic field is calculated based on the two output signals (electric signals).
  • an electrical signal output from two adjacent magnetic sensors among the output signals of a plurality of magnetic sensors is detected to calculate the angle of the magnetic vector of the external magnetic field, and the calculated angle of the magnetic vector
  • the position of the float is detected based on the above.
  • FIG. 24 is a diagram schematically illustrating the relationship between the magnetic sensor 5 and the magnetic vector P based on the second embodiment.
  • FIG. 24 shows magnetic vectors with respect to the lifting / lowering direction of the float 20 with respect to the magnetic sensors 5PA and 5PB in the case of transition from the state S11 to the state S12.
  • the raising / lowering direction is a direction along the X-axis.
  • the magnetic vector P indicates the direction of the magnetic field lines of the magnetic field generated by the N pole of the magnet 2C.
  • the magnetic field lines of the magnetic field generated by the N pole of the magnet 2D are omitted, but the component perpendicular to the ascending / descending direction of the magnetic vector P is the magnetic field generated by the N pole of the magnet 2D. It is canceled out by the magnetic vector of the magnetic field lines. Therefore, the external magnetic field for the magnetic sensors 5PA and 5PB has only the up-down direction component. As described above, the bias magnetic field vector in each magnetic sensor 5 changes according to the external magnetic field.
  • the output signal detected by the magnetic sensor 5PA in the up-and-down direction is represented by Pcos ⁇
  • the output signal detected by the magnetic sensor 5PB is represented by Psin ⁇ . It is possible. And it calculates as angle (theta) of the magnetic vector P based on two output signals (electrical signal).
  • tan ⁇ (Psin ⁇ / P cos ⁇ ) is calculated based on two output signals (electrical signals), and angle information ⁇ is calculated by calculating arctan ⁇ .
  • the above process is a process executed by the detection circuit 50. Specifically, the calculation process is executed in the MPU 40.
  • the position of the float 20 changes by a distance a corresponding to a change of 0 ° to 90 ° as the angle information ⁇ of the magnetic vector.
  • the center in the ascending / descending direction of the magnets 2C and 2D is set as a reference position (center point) as an example.
  • the reference position (center point) of the float 20 shown in the state S11 in FIG. 21B is the same position as the position of the magnetic sensor 5PA.
  • the angle information ⁇ of the magnetic vector is calculated using the electrical signals of the magnetic sensor 5PA and the magnetic sensor 5PB, and the positional relationship is determined. For example, when the angle information ⁇ is calculated as 45 °, it is detected that the reference position (center point) of the float is a position moved by a / 2 distance from the position of the magnetic sensor 5PA toward the magnetic sensor 5PB. Is possible.
  • the positional information from the magnetic sensor 5PA is determined by calculating the angle information ⁇ of the magnetic vector using the electrical signals of the magnetic sensors 5PA and 5PB has been described. It is also possible to determine the positional relationship from Of course, it is possible to determine the positional relationship from the magnetic sensor 5PB by calculating the angle information ⁇ of the magnetic vector using the electrical signals of the magnetic sensors 5PB and 5PC according to the same method. The same applies to other systems.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining the accuracy of the angle information ⁇ based on the second embodiment.
  • FIG. 25A shows arctan ⁇ when one output signal (electrical signal) is set to Pcos ⁇ and the other output signal (electrical signal) is set to Psin ⁇ when the angle ⁇ is changed from 0 ° to 90 °. And a comparison with the reference value is shown.
  • the accuracy of the angle shows a case where there is only a deviation of ⁇ 6 ° from the reference value, and the position of the float 20 can be detected with high accuracy.
  • FIG. 26 is a flowchart illustrating a detection method of the liquid level detection apparatus 1 based on the second embodiment.
  • two adjacent signals exceeding both predetermined voltages are extracted (step SP12).
  • the predetermined voltage is set to the voltage of the output signal in the initial state as an example.
  • the bias magnetic field vector of the magnetic sensor 5PA does not change, and the predetermined voltage can be set by measuring the voltage in advance.
  • step SP14 two electrical signals in the region surrounded by the dotted line described in FIG. 22 are extracted.
  • the magnetic vector angle ⁇ is calculated based on the two extracted signals (step SP14). Specifically, one output signal (electric signal) of the two electric signals is set to Pcos ⁇ , and the other output signal (electric signal) is set to Psin ⁇ , and magnetism is performed based on the two output signals (electric signals). The angle ⁇ of the vector is calculated. Then, tan ⁇ is calculated based on the two output signals (electrical signals), and the angle information ⁇ is calculated by calculating arctan ⁇ .
  • the position of the float 20 is calculated based on the angle ⁇ of the magnetic vector (step SP16).
  • the reference position (center point) of the float 20 is calculated from the position of the magnetic sensor. For example, when the angle information ⁇ is calculated as 45 ° as described above, the reference position (center point) of the float is a distance of a / 2 from the position of the magnetic sensor 5A, on the magnetic sensor 5B side. It is possible to detect that it is in the moved position.
  • the liquid level detection apparatus 1 can detect the position of the float 20 with high accuracy based on two electrical signals. With this method, there is no need to provide a switching circuit for switching signals, the circuit configuration can be simplified, and the size can be reduced.
  • the correction unit 45 may correct the signal from the magnetic sensor 5.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating signals before and after correction of the magnetic sensors 5PA and 5PB.
  • FIG. 27 (A) shows output signals detected by the magnetic sensors 5PA and 5PB before correction.
  • the output signal of the magnetic sensor (AMR) 5PA is represented by Pcos ⁇
  • the output signal of the magnetic sensor (AMR) 5PB is represented by Psin ⁇ .
  • the signal waveform of the output signal is an ideal sine wave and cos wave, it is possible to detect the position without error. As a result, the angular accuracy varies.
  • FIG. 27B shows the output signals of the corrected magnetic sensors (AMR) 5PA and 5PB.
  • the angle of the magnetic vector of the external magnetic field is calculated based on the corrected signal, and the position of the float is detected based on the calculated angle of the magnetic vector.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating the accuracy of the angle information ⁇ based on the modification of the second embodiment.
  • FIG. 28A shows arctan ⁇ when one output signal (electrical signal) is set to Pcos ⁇ and the other output signal (electrical signal) is set to Psin ⁇ when the angle ⁇ is changed from 0 ° to 90 °. And a comparison with the reference value is shown.
  • the position of the float 20 can be detected with high accuracy, and the circuit configuration is simplified. It is possible to reduce the size.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a layout of the magnet 2B attached to the float 20 according to the third embodiment and the plurality of magnetic sensors 5.
  • the magnet 2A is removed to form a magnet unit including only the magnet 2B.
  • the configuration of the third embodiment it is possible to detect the position of the float 20 with high accuracy based on the two electrical signals in the same manner as the liquid level detection device 1 based on the first embodiment. With this method, there is no need to provide a switching circuit for switching signals, the circuit configuration can be simplified, and the size can be reduced.
  • 1 liquid level detection device 2 magnets, 5, 5 PA to 5 PC magnetic sensor, 10 guide, 20 float, 30 P / S conversion circuit, 40, 40 # MPU, 45 correction unit, 50, 50 # detection circuit, 60 A / D circuit.

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Abstract

液面検出装置は、液面に追従して昇降するフロートと、フロートに取り付けられるフロート磁石と、フロートの昇降を案内する案内部材と、案内部材に取り付けられ、フロート磁石の昇降位置に応じて変化する磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する複数の磁気センサと、複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する検出回路とを備える。昇降方向と垂直な水平方向におけるフロート磁石と磁気センサとの長さは第１の長さに設定され、昇降方向における互いに隣接する磁気センサ間は第２の長さに設定され、第１の長さは、第２の長さよりも長く、検出回路は、複数の磁気センサのうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する。

Description

液面検出装置
　本発明は、液面検出装置に関し、具体的には、自動車等のガソリンやエンジンオイルや尿素水などの液体を貯蔵するタンクに搭載され、磁石を利用して液面の位置を検出する液面検出装置に関する。
　従来より、磁石と磁気センサとを備える液面検出装置が知られている。例えば、液面の位置の変化に対応して昇降し、磁石を有する浮きと、磁石の磁束密度を検知する磁気センサとを備え、磁気センサの出力信号から液面の位置を検出する液面検出装置が知られている。
　この点で、特許文献１には、液面感得体２１と、液面感得体２１が内部に配置されている液タンク１８と、検出ロッド２３の上端に設けられた変位磁石２４と、複検出部ハウジング２０に取り付けられており、複数のホール素子５、５を含む検出器本体２５とを備える、液面検出装置が開示されている（図１～図４，図１２～図１３参照）。
　検出器本体２５は、変位磁石２４の移動方向と平行となるように複数のホール素子５を同一直線上に所要の配設間隔でプリント基板６上に設けた構造を有する。各ホール素子は感磁面５ａが変位磁石２４の着磁方向と平行になるよう設けられている。液面感得体２１は、検出部ハウジング２０の下面に上端を取り付けた引張ばね２２により検出ロッド２３を介してタンク内に吊り下げられていて、検出ロッド２３の上端は検出部ハウジング２０内に臨んでいる。液面検出装置は、検出部ハウジング２０内における検出ロッド２３の上端部の変位を変位磁石２４の変位として検出器本体２５にて検出して液位を測定する。検出器本体２５は制御回路７を介して、各ホール素子の出力電圧から磁石の位置を演算してさらに液位値に換算する演算回路８と、同演算回路からの液位値を画面等に出力する出力装置９に接続されている。
　特許文献１に記載の液面検出装置では、検出ロッド２３及び変位磁石２４は、液タンク１８の天面に設けられた貫通孔から液タンク１８の外部に突出している。このため、特許文献１に記載の液面検出装置と同様に、小型化が困難であるとともに、機器によっては搭載が困難となる可能性がある。
　一方で、タンク内に磁石を配置してなる液面検出装置も考案されている。
　特許文献２には、マグネット３と、マグネット３が内部に配置されているタンク２と、ロッド４と、複数の磁気強度センサＳ［１］～Ｓ［４］と、制御部１０とを備え、マグネット３の位置により液面の位置を検出する、液面検出装置が開示されている（図１、図４、図５参照）。
　ロッド４は、長尺の円柱状であり、軸方向が上下方向（鉛直方向）と平行になるようにタンク２内に配置されている。マグネット３は、円環状であり、タンク２内に貯蔵された液体の液面に浮かぶように構成されている。ロッド４はマグネット３に挿通されており、マグネット３はタンク２に貯蔵された液体の液面に浮かべられた状態において、ロッド４によって移動がガイドされて上下方向に移動する。複数の磁気強度センサＳ［１］～Ｓ［４］は、それぞれがロッド４に埋め込まれており、上方から下方に向けて互いに間隔をあけて順次並ぶように配置されている。
　制御部１０は、切替スイッチ１２及び減算器１３を有する差分値算出部１１と、マイクロコンピュータ２０とを有する。切替スイッチ１２は、入力端子Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３、Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３、出力端子Ｏ１、Ｏ２を有する。マイクロコンピュータ２０からの制御信号によるスイッチ切替により入力端子Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３のいずれかが出力端子Ｏ１に接続される。入力端子Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３のいずれかがスイッチ切替により出力端子Ｏ２に接続される。入力端子Ｉ１１は磁気強度センサＳ［１］と接続されている。入力端子Ｉ１２は磁気強度センサＳ［２］と接続されている。入力端子Ｉ１３は磁気強度センサＳ［３］と接続されている。入力端子Ｉ２１は磁気強度センサＳ［２］と接続されている。入力端子Ｉ２２は磁気強度センサＳ［３］と接続されている。入力端子Ｉ２３は磁気強度センサＳ［４］と接続されている。これにより、切替スイッチ１２は、（１）出力端子Ｏ１から磁気強度センサＳ［１］の電圧信号が出力されているとき、出力端子Ｏ２から磁気強度センサＳ［２］の電圧信号が出力され、（２）出力端子Ｏ１から磁気強度センサＳ［２］の電圧信号が出力されているとき、出力端子Ｏ２から磁気強度センサＳ［３］の電圧信号が出力され、（３）出力端子Ｏ１から磁気強度センサＳ［３］の電圧信号が出力されているとき、出力端子Ｏ２から磁気強度センサＳ［４］の電圧信号が出力される。減算器１３は、出力端子Ｏ１が接続される一方の入力端子と、出力端子Ｏ２が接続される他方の入力端子と、差分電圧信号を出力する出力端子とを備える。
　マイクロコンピュータ２０は、切替スイッチ１２及び減算器１３と接続されている。マイクロコンピュータ２０は、隣接して配置された磁気強度センサの電圧信号（出力値）の差分値とマグネット３の位置（即ち、タンク２に貯蔵された液体の液面レベル）との関係を示す高精度液面レベル検出基準情報Ｇ［１］～Ｇ［３］と、標準精度液面レベル検出基準情報Ｈ［１］～Ｈ［３］、液面レベルの検出において高精度液面レベル検出基準情報Ｇ［１］～Ｇ［３］及び標準精度液面レベル検出基準情報Ｈ［１］～Ｈ［３］のいずれを用いるかを判定するための高精度検出条件が予め記憶されているＲＯＭを備えている。
　マイクロコンピュータ２０はＣＰＵをさらに備え、ＣＰＵは、減算器１３の差分電圧信号と、高精度液面レベル検出基準情報Ｇ［１］～Ｇ［３］と、標準精度液面レベル検出基準情報Ｈ［１］～Ｈ［３］と、高精度検出条件を用いた信号処理を行い、マグネット３の位置、即ち、タンク２に貯蔵された液体の液面レベルを検出する。
特開２００２－２２４０３号公報 特開２０１４－１４５７１４号公報
　しかしながら、特許文献２に記載の液面検出装置では、切替スイッチ１２、減算器１３、マイクロコンピュータ２０のＲＯＭが必要であるため、回路構成が複雑化するとともに小型化が困難である。
　したがって、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、回路構成を簡易かつ小型化が可能な液面検出装置を提供することを目的とする。
　ある局面に従う液面検出装置は、液面に追従して昇降するフロートと、フロートに取り付けられるフロート磁石と、フロートの昇降を案内する案内部材と、案内部材に取り付けられ、フロート磁石の昇降位置に応じて変化する磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する複数の磁気センサと、複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する検出回路とを備える。昇降方向と垂直な水平方向におけるフロート磁石と磁気センサとの長さは第１の長さに設定され、昇降方向における互いに隣接する磁気センサ間は第２の長さに設定され、第１の長さは、第２の長さよりも長く、検出回路は、複数の磁気センサのうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号に基づいてフロートの位置を検出する。
　好ましくは、フロートに取り付けられる複数のフロート磁石を設け、複数のフロート磁石は、同極が互いに対向して設けられる。
　好ましくは、各磁気センサは、水平方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁石を有する。
　好ましくは、各磁気センサは、フロート磁石により生じる磁力線の磁気ベクトルに基づく電気信号を出力する。
　好ましくは、検出回路は、複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号のうち所定電圧との比較に基づいて隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を抽出する。
　好ましくは、検出回路は、抽出した２つの電気信号の一方を正弦波、他方を余弦波とした場合の角度情報を算出し、算出した角度情報に基づいてフロートの位置を検出する。
　好ましくは、各磁気センサは、バイアス磁石により生じるバイアス磁界ベクトルが印加される第１～第４の磁気抵抗素子と、バイアス磁界ベクトルの変化に基づく第１～第４の磁気抵抗素子の抵抗値の変化に応じた電気信号を出力する出力回路とを含む。
　好ましくは、出力回路から出力された電気信号を補正する補正部をさらに備える。
　好ましくは、補正部は、出力された電気信号に対して所定の係数で累乗あるいは累乗根する補正手段を有する。
　本発明の液面検出装置は、回路構成を簡易かつ小型化が可能である。
実施形態１に基づく液面検出装置の外観構成を説明する図である。 実施形態１に基づくガイド１０に取り付けられた複数の磁気センサ５を説明する図である。 実施形態１に基づく液面検出装置１の回路構成図である。 実施形態１に基づく磁気センサ５の磁気抵抗素子のパターンを説明する図である。 実施形態１に基づく磁気センサ５の検出原理を説明する図である。 実施形態１に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２の配置を説明する図である。 実施形態１に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２Ａ，２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。 実施形態１に基づくフロート２０が昇降動作によりその位置が変化した場合の磁気センサとの関係を説明する図である。 実施形態１に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形を説明する図である。 図９の所定領域を拡大したイメージ図である。 実施形態１に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図である。 実施形態１に基づく角度情報θの精度を説明する図である。 実施形態１に基づく液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。 フロート２０のずれによるバイアス磁界ベクトルにかかる外部磁界を説明する図である。 実施形態１の変形例に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２Ａ，２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。 実施形態１の変形例に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形を説明する図である。 実施形態１の変形例に基づく液面検出装置１の回路構成図である。 実施形態１の変形例に基づく磁気センサ５ＰＡおよび５ＰＢの補正前および補正後の信号を説明する図である。 実施形態１の変形例に基づく角度情報θの精度を説明する図である。 実施形態２に基づくフロート２０に取り付けられた磁石と磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣとのレイアウトを説明する図である。 実施形態２に基づくフロート２０が昇降動作によりその位置が変化した場合の磁気センサとの関係を説明する図である。 実施形態２に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形を説明する図である。 図２２の所定領域を拡大したイメージ図である。 実施形態２に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図である。 実施形態２に基づく角度情報θの精度を説明する図である。 実施形態２に基づく液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。 磁気センサ５ＰＡおよび５ＰＢの補正前および補正後の信号を説明する図である。 実施形態２の変形例に基づく角度情報θの精度を説明する図である。 実施形態３に従うフロート２０に取り付けられた磁石２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。
　この実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
　（実施形態１）
　図１は、実施形態１に基づく液面検出装置の外観構成を説明する図である。
　図１を参照して、液面検出装置１は、液面に追従して昇降するフロート２０と、ガイド（案内部材）１０と、検出回路５０とを含む。
　検出回路５０は、案内部材１０に取り付けられた複数の磁気センサ（ＡＭＲ（Anisotropic　Magneto　Resistance）素子）から検出される出力信号（ＡＭＲ出力とも称する）に基づいてフロート２０の位置を検出する。
　図２は、実施形態１に基づくガイド１０に取り付けられた複数の磁気センサ５を説明する図である。
　図２を参照して、複数の磁気センサ５は、昇降方向に沿って所定間隔に配置されている
。
　フロート２０には、フロート磁石２（以下、単に磁石２とも称する）が設けられている。具体的には、磁石ユニットとして磁石２Ａ，２Ｂが取り付けられている。磁石２Ａ，２Ｂで磁石ユニットを構成する。
　複数の磁気センサ５は、フロート２０に取り付けられた磁石２の昇降動作に従う磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する。なお、本例においては、４ピンの磁気センサ５の構成について一例として説明するが、特にピン数はこれに限られず当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。
　図３は、実施形態１に基づく液面検出装置１の回路構成図である。
　図３を参照して、実施形態１に基づく液面検出装置１は、複数の磁気センサ（ＡＭＲ素子）５と、検出回路５０とを含む。本例においては、ｎ個の磁気センサが設けられている場合が示されている。
　検出回路５０は、アナログ／デジタル変換回路であるＡ／Ｄ回路６０と、パラレル／シリアル変換回路であるＰ／Ｓ変換回路３０と、演算処理を実行するＭＰＵ（Micro-processing　unit）４０とを含む。
　Ａ／Ｄ回路６０は、複数（ｎ個）の磁気センサ５と接続されて、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
　Ｐ／Ｓ変換回路３０は、ＭＰＵ４０から入力されるクロックＣＬＫに同期して並列的に入力されるＡ／Ｄ回路６０から入力されたデジタル信号を直列的に信号変換してＭＰＵ４０に出力する。
　ＭＰＵ４０は、Ｐ／Ｓ変換回路３０から入力される複数（ｎ個）の磁気センサ５からの信号を演算処理してフロート２０の位置を検出する。
　なお、本例におけるＭＰＵ４０は、Ａ／Ｄ回路６０からの信号に関して、クロックＣＬＫに同期したＰ／Ｓ変換回路３０の出力を受ける構成について説明するが、特に当該構成に限られずマルチプレクサを介してＡ／Ｄ回路６０からデジタル信号の入力を受ける構成に変更することも可能である。
　図４は、実施形態１に基づく磁気センサ５の磁気抵抗素子のパターンを説明する図である。
　図４を参照して、ここでは、磁気センサ５は、４つの磁気抵抗素子ＭＲ１～ＭＲ４（総称して磁気抵抗素子ＭＲとも称する）からなるブリッジ構造からなる。
　磁気センサ５は、磁界が印加されると、磁気抵抗素子ＭＲ１～ＭＲ４の抵抗値変化により抵抗値変化に応じた信号Ｖ＋，Ｖ－を出力する。磁気センサ５は、信号Ｖ＋，Ｖ－の差分ΔＶを出力する。
　磁気センサ５の磁気抵抗素子ＭＲは異方性磁気抵抗素子であり、折り返し形状のパターン構造である。
　磁気抵抗素子ＭＲの磁界印加時の抵抗値は、素子の長さ方向（電流方向）に対して垂直の飽和磁界（９０°）が印加された時に最小となり、平行な飽和磁界（０°）が印加されたときに最大となる特性を有する。
　また、磁気センサ５には、バイアス磁石３Ａ，３Ｂが設けられている。バイアス磁石３Ａ，３Ｂは、磁気抵抗素子ＭＲ１～ＭＲ４に対して左上から右下の方向にバイアス磁界がかかるように配置されている。
　なお、本例の磁気センサ５の磁気抵抗素子ＭＲは、一例として折り返し形状のパターン構造として説明するが、特に折り返し形状に限られずそのパターン構造は、磁気センサ５の検出特性を高めるように当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。また、バイアス磁石３Ａ，３Ｂの配置（向き）に関しても本例においては一例として左上から右下の方向に４５°の角度のバイアス磁界ベクトルがかかるように配置した構成が示されているが、当該配置あるいは角度も磁気センサ５の検出特性を高めるように当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。
　また、本例においては、２つのバイアス磁石３Ａ，３Ｂに基づいてバイアス磁界ベクトルをかける構成について説明するが、２つのバイアス磁石ではなく１つのバイアス磁石を用いてバイアス磁界ベクトルをかけることも可能である。たとえば、磁気抵抗素子ＭＲ１～ＭＲ４が設けられている基板上にバイアス磁石を配置しても良いし、基盤の裏面にバイアス磁石を配置する構成とするようにしても良い。
　図５は、実施形態１に基づく磁気センサ５の検出原理を説明する図である。
　図５（Ａ）は、外部磁界に従って変化するバイアス磁界ベクトルを説明する図である。
　図５（Ａ）に示されるように、磁気センサ５のバイアス磁界ベクトルは、昇降方向に対する外部磁界に従ってそのベクトル方向を変化させる。本例においては、外部磁界が無い状態のバイアス磁界ベクトルＶ０が実線で示されている。なお、バイアス磁石は、磁気センサ５が飽和感度領域に達する磁界強度となるように設定する。
　バイアス磁界ベクトルＶ０は、外部磁界（右から左方向）に従ってバイアス磁界ベクトルＶ１に変化する。
　一方で、バイアス磁界ベクトルＶ０は、外部磁界（左から右方向）に従ってバイアス磁界ベクトルＶ２に変化する。
　外部磁界の磁束密度の変化に従いバイアス磁界ベクトルが変化する。磁気センサ５は、バイアス磁界ベクトルの変化を検出して、当該検出結果に応じた出力信号（電位差ΔＶ）を出力する。
　図５（Ｂ）には、外部磁界の磁束密度の変化に従う磁気センサ５の出力信号の変化特性が示されている。
　図５（Ｂ）に示されるように、バイアス磁石３Ａ，３Ｂに従うバイアス磁界に基づいて所定の磁束密度ＳＴがかかっている。この場合の出力は中間値に設定されており、磁気センサ５に印加される磁界の方向の変化に従い電位差ΔＶが変化する。
　外部磁界として、右から左方向の外部磁界の磁束密度の変化に従い電位差ΔＶは、ΔＶ１側にシフトする。
　一方、外部磁界として、左から右方向の外部磁界の磁束密度の変化に従い電位差ΔＶは、ΔＶ２側にシフトする。
　中間値からの電位差ΔＶの増減に従って磁気センサ５に印加される磁界の極性（どの向きからの磁界か）を検知することが可能である。また、バイアス磁石３Ａ，３Ｂの磁力強度を変更することにより飽和磁界強度も高めることが可能である。
　後述するが外部磁界の磁束密度の変化に応じた信号波形（電位差ΔＶ）に基づいてフロート２０の位置を検出することが可能である。
　図６は、実施形態１に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２の配置を説明する図である。
　図６を参照して、ここでは、フロート２０を上視した場合の図が示されている。また、磁石２Ａ，２Ｂで形成される磁石ユニットは、ガイド１０を介して互いに向き合うように対向して設けられている。本例においては、磁石２Ａ，２ＢのＮ極が互いに向き合うように対向して設けられている。なお、磁石２Ａ，２ＢのＳ極を互いに向き合うように対向して配置することも可能である。対抗する磁石２Ａ，２Ｂの中間に磁気センサ５が配置される。
　当該配置により、磁力方向は、ガイド１０に沿う方向（フロート２０の昇降方向）となり、ガイド１０に沿う方向と垂直な方向の磁力成分は打ち消される。好ましくは、磁気センサ５の中心が、言い換えれば、磁気抵抗素子ＭＲが形成されている領域の中心が、対向する磁石２Ａ、２Ｂの中間に位置する様に、磁気センサ５が配置される。この場合、また、フロート２０が回転した場合であっても磁力方向や磁束密度にほとんど変化はなく、磁気センサ５は磁束密度の変位量を精度よく測定することが可能である。
　なお、磁気センサ５が配列された線上に平行な磁界が印加できれば、磁石２Ａ，２Ｂは、同極を対向する配置としなくても良い。
　図７は、実施形態１に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２Ａ，２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。
　図７に示されるように、磁石２Ａ，２Ｂは、１組の磁石ユニットを形成する。
　磁石２Ａ，２Ｂで形成される磁石ユニットは、互いにＮ極が向き合うように配置されている。
　本例においては、複数の磁気センサ５として、３つの磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣ（総称して磁気センサ５と称する）が設けられる場合が示されている。
　本例においては、昇降方向における磁気センサ５間の距離よりも磁石２Ａあるいは磁石２Ｂと磁気センサ５との水平方向の距離を長く設定する。具体的には、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、水平方向の距離を距離ａの２倍の間隔に設定する。
　また、磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向に沿う長さを、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、距離ｂ（＝４ａ／３）に設定する。
　磁気センサ５は、昇降方向に沿ってガイド１０に取り付けられる。
　なお、本例においては、３つの磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣが配置されて、フロート２０の位置を検出する場合について説明するが、さらに複数の磁気センサが配置される場合についても同様である。
　なお、本例において、例えば、フロート２０の位置として、一例として磁石２Ａと磁石２Ｂの昇降方向における中心を基準位置（中心点）とする。この場合、基準位置（中心点）の位置に磁気センサ５ＰＢが位置している場合が示されている。
　また、３つの磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣは、各磁気センサのバイアス磁界ベクトルが水平方向と平行となるように配置されている。なお、本例においては、バイアス磁界ベクトルの向きは、磁石２Ｂから磁石２Ａに向かう水平方向と同じ方向となる場合について説明するが、特にこれに限られず磁石２Ａから磁石２Ｂに向かう水平方向と同じ方向となるようにしても良い。
　磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣの各々に示される、昇降方向の紙面左右方向の白抜き矢印は、この方向が磁気センサの最大感磁方向を示す。また、磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣの各々に示される、水平方向の紙面向きの矢印は、バイアス磁石による磁界を示す。但し、フロート磁石の磁界によるバイアス磁界の回転までの記載は省略する。
　図８は、実施形態１に基づくフロート２０が昇降動作によりその位置が変化した場合の磁気センサとの関係を説明する図である。
　本例においては、フロート２０が右から左方向（一例として昇方向）に変化した場合について説明する。
　図８（Ａ）においては、フロート２０が上昇して磁気センサ５ＰＡに近づいてきた場合（状態Ｓ０）が示されている。
　磁気センサ５ＰＡは、フロート２０の磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　図８（Ｂ）においては、図８（Ａ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１）が示されている。
　磁気センサ５ＰＡは、フロート２０の磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態である。本例においては、当該状態を初期状態とする。
　磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　図８（Ｃ）においては、図８（Ｂ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ２）が示されている。
　磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差Ｖは増加する。
　磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態である。したがって、初期状態である。
　磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　図８（Ｄ）においては、図８（Ｃ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ３）が示されている。
　磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差ΔＶは増加する。
　磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。
　磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態である。したがって、初期状態である。
　図８（Ｅ）においては、図８（Ｄ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ４）が示されている。
　磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。
　したがって、磁気センサ５ＰＣのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差ΔＶは増加する。
　磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界により昇降方向に磁界がかかる場合が示されている。具体的には、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）として左から右への磁界の影響を受ける。距離に従って磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。
　図８（Ｆ）においては、図８（Ｅ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ５）が示されている。
　磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界により昇降方向に磁界がかかる場合が示されている。具体的には、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣは、磁石２Ａ，２Ｂにより生じる磁界（磁力線）として左から右への磁界の影響を受ける。距離に従って磁界の影響は小さくなるため当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化は小さくなる。以降同様である。
　図９は、実施形態１に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形を説明する図である。
　図９に示されるように、状態Ｓ０～Ｓ５の位置関係と出力信号関係とが示されている。
　例えば、磁気センサ５ＰＡに着目すると、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界の磁束密度に応じた信号が出力されている。
　フロート２０が磁気センサ５ＰＡに近づくに従って磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受けるためバイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　状態Ｓ０においては、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界に従ってバイアス磁界ベクトルが変化して出力信号（電位差ΔＶ）として低下している場合が示されている。
　状態Ｓ１においては、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する初期状態であり、本例においては、初期状態である場合の出力信号（電位差ΔＶ）の電圧を中間値（中間電圧）とする。
　状態Ｓ２においては、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルがバイアス磁界ベクトルＶ２側に変化した場合に出力信号が最大となった場合が示されている。
　状態Ｓ３においては、磁気センサ５ＰＡは、出力信号（電位差ΔＶ）が低下する場合が示されている。
　状態Ｓ４以降においては、距離に応じて変化する外部磁界に基づいて磁気センサ５ＰＡの出力信号が変化する場合が示されている。
　また、磁気センサ５ＰＢに着目すると、磁気センサ５ＰＡの出力信号を距離ａ（位相として９０°）ずらした波形が示されている。磁気センサ５ＰＣに着目すると、磁気センサ５ＰＢの出力信号を距離ａ（位相として９０°）ずらした波形が示されている。
　図１０は、図９の所定領域を拡大したイメージ図である。
　図１０を参照して、ここでは、所定領域として図９のハッチング領域の複数の磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣの出力信号波形が示されている。
　磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号波形は、中間電圧を基準とした場合、後述する円状に沿って変化する外部磁界の磁気ベクトルＰの水平成分（昇降方向の成分）に模式化（近似）することが可能である。
　具体的には、隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号として位相が９０°ずれた信号波形を検出することが可能である。
　本例においては、位相が９０°ずれているため一方の出力信号（電気信号）を正弦波（sinθ）、他方の出力信号（電気信号）を余弦波（cosθ）で表わすことが可能である。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて外部磁界の磁気ベクトルＰの角度θを算出する。
　具体的には、磁気センサ５ＰＡの出力信号をＰsinθ、磁気センサ５ＰＢの出力信号を－Ｐｃｏｓθと表し、角度θを次式から算出する。
　θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐｓｉｎθ／｜－Ｐｃｏｓθ｜）
　本実施形態においては、複数の磁気センサの出力信号のうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を検出して外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
　図１１は、実施形態１に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図である。
　図１１には、状態Ｓ１から状態Ｓ２に移行する場合において磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対するフロート２０の昇降方向に対する磁気ベクトルが示されている。ここでは、昇降方向はＸ軸に沿う方向である。磁気ベクトルＰは、一例として磁石２ＡのＮ極により生じる磁界の磁力線の方向を指す。
　なお、説明を簡易にするために磁石２ＢのＮ極により生じる磁界の磁力線については省略しているが、磁気ベクトルＰの昇降方向と垂直な成分については、当該磁石２ＢのＮ極により生じる磁界の磁力線の磁気ベクトルにより打ち消される。したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対する外部磁界としては、昇降方向成分のみとなる。上記したように当該外部磁界に従って各磁気センサ５におけるバイアス磁界ベクトルが変化する。
　一例として、外部磁界である磁気ベクトルの大きさとＡＭＲ出力とは相関関係にあるため、昇降方向に対する磁気センサ５ＰＡで検出される出力信号はＰsinθ、磁気センサ５ＰＢで検出される出力信号は－Ｐcosθで表わすことが可能である。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルＰの角度θとして算出する。
　具体的には、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθ（Ｐsinθ／｜－Ｐcosθ｜）を算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
　なお、正弦波Ｐsinθ、余弦波Ｐcosθの振幅値はtanθを算出することにより打ち消される。
　上記処理は、検出回路５０で実行される処理である。具体的には、ＭＰＵ４０において上記算出処理が実行される。
　磁気ベクトルの角度情報θとして０°～９０°の変化に対応してフロート２０の位置は距離ａ変化する。
　例えば、フロート２０の位置として、一例として磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向における中心を基準位置（中心点）とする。この場合、図８（Ｂ）の状態Ｓ１に示されるフロート２０の基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置と同じ位置である。
　本例においては、磁気センサ５ＰＡと、磁気センサ５ＰＢとの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、その位置関係を決定する。例えば、角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置から磁気センサ５ＰＢの側にａ／２の距離移動した位置にあると検出することが可能である。
　なお、本例においては、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、磁気センサ５ＰＡからの位置関係を決定する場合について説明したが、磁気センサ５ＰＢからの位置関係を決定することも可能である。同様の方式に従って、磁気センサ５ＰＢ、５ＰＣの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、磁気センサ５ＰＢからの位置関係を決定することも当然に可能である。他の方式についても同様である。
　図１２は、実施形態１に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
　図１２（Ａ）には、角度θを０°～９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
　シミューレーション結果として、基準値とはほとんど相違しない。
　また、角度の精度としても図１２（Ｂ）に示されるように基準値に対してほぼずれのない場合が示されており、精度の高いフロート２０の位置検出が可能である。
　図１３は、実施形態１に基づく液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。
　図１３に示されるように、所定の信号関係の組み合わせに基づく２本の信号を抽出する（ステップＳＰ２）。本例においては、中間電圧を超えた磁気センサの出力信号と、当該磁気センサと隣接する中間電圧以下の磁気センサの信号との２つの出力信号を抽出する。なお、中間電圧は、本例においては、一例として初期状態である場合の出力信号の電圧に設定する。具体的には、図８で説明したように例えば、磁気センサ５ＰＡが磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する状態であり、予め電圧を測定することにより中間電圧を設定することが可能である。なお、当該中間電圧の設定の方式としては種々の方式があり、当該方式に限られず、例えば、ピーク値の最大値と最小値との間の中間値に設定するようにしても良い。
　そして、図９で説明した点線で囲まれた領域における２本の出力信号（電気信号）を抽出する。
　次に、抽出した２本の信号に基づいて磁気ベクトルの角度θを計算する（ステップＳＰ４）。具体的には、２本の電気信号のうちの一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定し、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルの角度θを算出する。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθを算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
　次に、磁気ベクトルの角度θに基づいてフロート２０の位置を算出する（ステップＳＰ６）。算出された角度情報θに基づいてフロート２０の基準位置（中心点）を磁気センサの位置から算出する。例えば、上記で説明したように角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置よりもａ／２の距離、磁気センサ５ＰＢ側に移動した位置にあると検出することが可能である。
　そして、処理を終了する（エンド）。
　実施形態１に基づく液面検出装置１により、２つの出力信号（電気信号）に基づいてフロート２０の精度の高い位置検出が可能である。当該方式により、信号を切り替える切替回路等を設ける必要がなく、回路構成を簡易にすることが可能であるとともに、小型化を図ることが可能である。
　また、環境温度の変化に追従して、磁石や磁気センサの特性が変化して出力信号が変化する可能性があるが、角度計算において２つの出力信号のtanθ（Ｐsinθ／Ｐcosθ）を算出しているため環境温度に従う変動量が相殺されるため環境温度の影響による誤差を縮小し、精度の高い位置検出が可能である。
　なお、本例においては、昇降方向における磁気センサ５間の距離よりも磁石２Ａあるいは磁石２Ｂと磁気センサ５との水平方向の距離を長く設定する場合について説明した。具体的には、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、水平方向の距離を距離ａの２倍の間隔に設定する場合について説明した。また、磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向に沿う長さを、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、距離ｂ（＝４ａ／３）に設定する場合について説明したが、磁石２Ａ等の厚さ方向（Ｎ極およびＳ極の幅）を調整することにより、磁気センサ５の検出特性を高めつつ磁気センサ５間あるいは磁石と磁気センサとの水平方向の距離について適宜設計変更することが可能である。
　磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向に沿う長さを短く設定することにより、フロート２０の長さを縮小することが可能となり、回路構成を簡易かつ小型化することが可能である。また、液面検出装置のコストも低減することが可能である。
　また、実施形態１に基づく磁気センサ５は、フロート２０のずれにも対応可能である。
　具体的には、各磁気センサのバイアス磁界ベクトルを昇降方向と垂直の水平方向と平行にすることによりフロート２０のずれによる磁束密度の変化にも対応することが可能である。
　図１４は、フロート２０のずれによるバイアス磁界ベクトルにかかる外部磁界を説明する図である。
　図１４（Ａ）は、実施形態１に基づく磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣの状態を説明する図である。
　フロート２０のずれにより、磁石２Ｂが磁気センサに近づいた場合が示されている。
　この場合、磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣのうちの近接した磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢのバイアス磁界ベクトルには、磁石２Ｂによる昇降方向成分のみの外部磁界ではなく、水平方向成分を含む外部磁界もかかる。この場合、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルにかかる外部磁界と磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルにかかる外部磁界とほぼ比例する影響を受けることになる。
　したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢのそれぞれの２つの出力信号がフロート２０のずれによりともに影響を受けることになる。上記影響により振幅値が変化する。すなわち、２本の電気信号のうちの一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定する際の振幅値に変動が生じるが、変動した振幅値は、上述した式に基づいて相殺されるため角度情報θの算出にはほぼ影響を与えない。
　したがって、フロート２０のずれが生じた場合であっても精度の高い角度情報θを取得することが可能である。
　一方で、図１４（Ｂ）は、比較例となる磁気センサ５ＰＡ＃～５ＰＣ＃の状態を説明する図である。
　磁気センサ５ＰＡ＃～５ＰＣ＃のバイアス磁界ベクトルを昇降方向と垂直の水平方向と平行ではなく、所定方向に傾斜している場合が示されている。一例として水平方向に対して４５°傾斜している場合が示されている。
　この場合、磁気センサ５ＰＡ＃～５ＰＣ＃のうちの近接した磁気センサ５ＰＡ＃，５ＰＢ＃のバイアス磁界ベクトルには、磁石２Ｂによる昇降方向成分のみの外部磁界ではなく、水平方向成分を含む外部磁界もかかる。
　この場合、磁気センサ５ＰＡ＃のバイアス磁界ベクトルには、ほぼ平行の外部磁界が印加されるため、磁気センサ５ＰＡ＃のバイアス磁界ベクトルはほとんど変化しない。
　一方、磁気センサ５ＰＢ＃のバイアス磁界ベクトルには、ほぼ垂直な外部磁界が印加されるため、磁気センサ５ＰＢ＃のバイアス磁界ベクトルは、大きく変化する。
　したがって、磁気センサ５ＰＡ＃、フロート２０のずれにより影響をほとんど受けることなく、一方で、磁気センサ５ＰＢ＃は、フロート２０のずれにより大きく影響を受けることになる。上記影響により、角度情報θの算出に大きく影響が生じるため精度が悪化してしまうことになる。
　それゆえ、実施形態に基づく磁気センサ５のバイアス磁界ベクトルを昇降方向と垂直の水平方向と平行にする方式によりフロート２０のずれが生じた場合であっても、精度の高いフロートの位置検出を実行することが可能である。
　（変形例）
　図１５は、実施形態１の変形例に基づくフロート２０に取り付けられた磁石２Ａ，２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。
　図１５に示されるように、磁石２Ａ，２Ｂは、１組の磁石ユニットを形成する。
　磁石２Ａ，２Ｂで形成される磁石ユニットは、互いにＮ極が向き合うように配置されている。
　本例においては、昇降方向における磁気センサ５間の距離よりも磁石２Ａあるいは磁石２Ｂと磁気センサ５との水平方向の距離を長く設定する。具体的には、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、水平方向の距離を距離ａの５／３倍の間隔に設定する。
　また、磁石２Ａ，２Ｂの昇降方向に沿う長さを、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、距離ｂ（＝ａ）に設定する。
　磁気センサ５は、昇降方向に沿ってガイド１０に取り付けられる。
　なお、本例においては、３つの磁気センサ５ＰＡ～５ＰＣが配置されて、フロート２０の位置を検出する場合について説明するが、さらに複数の磁気センサが配置される場合についても同様である。
　他の構成については、図７で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
　図１６は、実施形態１の変形例に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形を説明する図である。
　図１６に示されるように、図９で説明したのと同様に、例えば、磁気センサ５ＰＡに着目すると、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界の磁束密度に応じた信号が出力されている。
　フロート２０が磁気センサ５ＰＡに近づくに従って磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣについても、磁石２Ａ，２Ｂの磁力線として右から左への磁界の影響を受けるためバイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　状態Ｓ０においては、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界に従ってバイアス磁界ベクトルが変化して出力信号（電位差ΔＶ）として低下している場合が示されている。
　状態Ｓ１においては、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ａ，２Ｂとの間の中心線上に位置する初期状態であり、本例においては、初期状態である場合の出力信号（電位差ΔＶ）の電圧を中間値（中間電圧）とする。
　状態Ｓ２においては、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルがバイアス磁界ベクトルＶ２側に変化した場合に出力信号が最大となった場合が示されている。
　状態Ｓ３においては、磁気センサ５ＰＡは、出力信号（電位差ΔＶ）が低下する場合が示されている。
　状態Ｓ４以降においては、距離に応じて変化する外部磁界に基づいて磁気センサ５ＰＡの出力信号が変化する場合が示されている。
　また、磁気センサ５ＰＢに着目すると、磁気センサ５ＰＡの出力信号を距離ａ（位相として９０°）ずらした波形が示されている。磁気センサ５ＰＣに着目すると、磁気センサ５ＰＢの出力信号を距離ａ（位相として９０°）ずらした波形が示されている。
　一方で、図９における磁気センサの出力信号波形と比較すると信号波形が異なり、理想的なsin波およびcos波からずれた信号波形となる。これによりフロート２０の位置の精度が悪化する可能性がある。
　本実施形態１の変形例においては、当該信号波形を補正することにより、精度の高いフロート２０の位置を検出する液面検出装置１の構成について説明する。
　図１７は、実施形態１の変形例に基づく液面検出装置１の回路構成図である。
　図１７を参照して、実施形態１の変形例に基づく液面検出装置１は、複数の磁気センサ（ＡＭＲ素子）５と、検出回路５０＃とを含む。本例においては、ｎ個の磁気センサが設けられている場合が示されている。
　検出回路５０＃は、アナログ／デジタル変換回路であるＡ／Ｄ回路６０と、パラレル／シリアル変換回路であるＰ／Ｓ変換回路３０と、演算処理を実行するＭＰＵ（Micro-processing　unit）４０＃とを含む。
　ＭＰＵ４０＃は、Ｐ／Ｓ変換回路３０から入力される複数（ｎ個）の磁気センサ５からの信号を演算処理してフロート２０の位置を検出する。具体的には、ＭＰＵ４０＃は、補正部４５をさらに含む。
　補正部４５は、磁気センサ５からの信号を補正処理する。
　本例においては、補正した複数の磁気センサの出力信号のうち中間電圧を超えた磁気センサの信号と、当該磁気センサと隣接する中間電圧以下の磁気センサの信号との２つの信号を抽出する。そして、抽出した２つの磁気センサから出力される電気信号を検出して外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
　図１８は、実施形態１の変形例に基づく磁気センサ５ＰＡおよび５ＰＢの補正前および補正後の信号を説明する図である。
　図１８（Ａ）には、補正前の磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢでそれぞれ検出された出力信号が示されている。上記で説明したように磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＡの出力信号はＰsinθ、磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＢの出力信号は－Ｐcosθで表わされる。ここでは、磁気センサ５ＰＢの出力信号を反転させた信号が示されている。
　出力信号の信号波形の比が理想的なsin波およびcos波の比と同じである場合には誤差なく位置検出することが可能であるが、実際の出力信号の信号波形の比と理想的なsin波およびcos波の比との間にずれが生じているため角度精度にばらつきが生じることになる。
　本例においては、出力信号に対して所定の係数で累乗する補正処理を実行することによりずれを抑制して角度精度を高めることが可能である。
　すなわち、各角度に対するＡＭＲ出力の値を、所定の係数で累乗することにより、信号波形を理想的なｓｉｎ波形およびｃｏｓ波形に近づけることができる。そして、上述した角度θの式を用いることいにより、精度を高めた角度を導出することが可能となる。
　図１９は、実施形態１の変形例に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
　図１９（Ａ）には、角度θを０°～９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
　シミューレーション結果として、基準値とはほとんど相違しない。
　また、角度の精度としても図１９（Ｂ）に示されるように基準値に対してほぼずれのない場合が示されており、±２°未満のずれであり精度の高いフロート２０の位置検出が可能である。
　（実施形態２）
　上記の実施形態においては、フロート２０の１つの磁石のＮ極とＳ極とが水平方向に配置され、２つの磁石が互いに対向する位置関係に配置した構成について説明したが、これに限られず他の構成とすることも可能である。
　例えば、フロート２０に設ける磁石の磁極のＮ極とＳ極とが昇降方向に配置されるようにしても良い。
　図２０は、実施形態２に基づくフロート２０に取り付けられた磁石と磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣとのレイアウトを説明する図である。
　図２０に示されるように、磁石２Ａ，２Ｂとは別の磁石ユニットを設ける。本例においては、別の磁石ユニットとして、磁石２Ｃ，２Ｄを設ける。磁石２Ｃ，２Ｄは、各々の磁石のＮ極とＳ極とが昇降方向に同じ向きに配置され、互いに対向する位置関係に配置される。当該構成についても上記と同様の方式に基づく、フロート２０の位置検出が可能である。
　本例においては、昇降方向における磁気センサ５間の距離よりも磁石２Ａあるいは磁石２Ｂと磁気センサ５との水平方向の距離を長く設定する。具体的には、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、水平方向の距離を距離ｃ（＝１９ａ／１５）の間隔に設定する。
　また、磁石２Ｃ，２Ｄの昇降方向に沿う長さを、昇降方向における隣接する磁気センサ５間の距離を距離ａとした場合に、距離ｂ（＝ａ）に設定する。
　図２１は、実施形態２に基づくフロート２０が昇降動作によりその位置が変化した場合の磁気センサとの関係を説明する図である。
　本例においては、フロート２０が右から左方向（一例として昇方向）に変化した場合について説明する。
　図２１（Ａ）においては、フロート２０が上昇して磁気センサ５ＰＡに近づいてきた場合（状態Ｓ１０）が示されている。
　状態Ｓ１０となる前には、磁気センサ５ＰＡは、フロート２０の磁石２Ｃ，２Ｄにより生じる磁界（磁力線）の影響を受ける。具体的には、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。他の磁気センサ５ＰＢ，５ＰＣについても、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　状態Ｓ１０に近づくにつれて、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響が弱くなる。
　状態Ｓ１０においては、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０に対する外部磁界がなくなり、変化しない場合が示されている。
　図２１（Ｂ）においては、図２１（Ａ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１１）が示されている。磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ｃ，２Ｄとの間の中心線上に位置する状態である。具体的には、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差Ｖは増加する（最大となる）。
　磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線としてバイアス磁界ベクトルＶ０に対する外部磁界がなくなり、変化しない場合が示されている。他の磁気センサ５Ｃについては、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。当該バイアス磁界ベクトルＶ１側への変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　図２１（Ｃ）においては、図２１（Ｂ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１２）が示されている。
　状態Ｓ１２に近づくにつれて、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ｃ，２Ｄの昇降方向の磁力線として左から右への磁界の影響が弱くなる。
　状態Ｓ１２においては、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０に対する外部磁界がなくなり、変化しない場合が示されている。
　磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ｃ，２Ｄとの間の中心線上に位置する状態である。具体的には、磁気センサ５ＰＢは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差Ｖは増加する（最大となる）。
　磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線としてバイアス磁界ベクトルＶ０に対する外部磁界がなくなり、変化しない場合が示されている。
　図２１（Ｄ）においては、図２１（Ｃ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１３）が示されている。
　状態Ｓ１３においては、磁気センサ５ＰＡは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　磁気センサ５ＰＢは、磁気センサ５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０に対する外部磁界がなくなり、変化しない場合が示されている。
　磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ｃ，２Ｄとの間の中心線上に位置する状態である。具体的には、磁気センサ５ＰＣは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として左から右への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＣのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ２側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルＶ２側への変化に従い電位差Ｖは増加する（最大となる）。
　図２１（Ｅ）においては、図２１（Ｄ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１４）が示されている。
　状態Ｓ１４においては、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　磁気センサ５ＰＣは、磁気センサ５ＰＣのバイアス磁界ベクトルＶ０に対する外部磁界がなくなり、変化しない場合が示されている。
　図２１（Ｆ）においては、図２１（Ｅ）からフロート２０がさらに距離ａ上昇した場合（状態Ｓ１５）が示されている。
　状態Ｓ１５においては、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣは、磁石２Ｃ，２Ｄの磁力線として右から左への磁界の影響を受ける。したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢ，５ＰＣのバイアス磁界ベクトルＶ０は、バイアス磁界ベクトルＶ１側に変化する。当該バイアス磁界ベクトルの変化に従い電位差ΔＶは減少する。
　図２２は、実施形態２に基づくフロート２０の昇降動作に従う複数の磁気センサの出力信号波形を説明する図である。
　図２２に示されるように、状態Ｓ１０～Ｓ１４の位置関係と出力信号関係とが示されている。
　例えば、磁気センサ５ＰＡに着目すると、磁気センサ５ＰＡで受けた外部磁界の磁束密度に応じた信号が出力されている。
　状態Ｓ１０より前の状態においては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルが変化して出力信号（電位差ΔＶ）として低下している場合が示されている。
　状態Ｓ１０においては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＡは変化しない場合が示されている。磁気センサ５ＰＡの出力信号は所定電圧値である場合が示されている。
　状態Ｓ１１においては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従ってバイアス磁界ベクトルＶ２側に変化した場合に磁気センサ５ＰＡの出力信号が最大となった場合が示されている。
　また、磁気センサ５ＰＢに対しては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＢは変化しない場合が示されている。磁気センサ５ＰＢの出力信号は所定電圧値である場合が示されている。
　状態Ｓ１２においては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＡは変化しない場合が示されている。磁気センサ５ＰＡの出力信号は所定電圧値である場合が示されている。また、磁気センサ５ＰＢに対しては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従ってバイアス磁界ベクトルＶ２側に変化した場合に磁気センサ５ＰＢの出力信号が最大となった場合が示されている。また、磁気センサ５ＰＣに対しては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＣは変化しない場合が示されている。磁気センサ５ＰＣの出力信号は所定電圧値である場合が示されている。
　状態Ｓ１３においては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＢは変化しない場合が示されている。磁気センサ５ＰＢの出力信号は所定電圧値である場合が示されている。また、磁気センサ５ＰＣに対しては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従ってバイアス磁界ベクトルＶ２側に変化した場合に磁気センサ５ＰＣの出力信号が最大となった場合が示されている。また、磁気センサ５ＰＡに対しては、磁石２Ｃ，２Ｄの外部磁界に従って磁気センサ５ＰＡは変化しない場合が示されている。
　磁気センサ５ＰＢに着目すると、磁気センサ５ＰＡの出力信号を距離ａ（位相として９０°）ずらした波形が示されている。磁気センサ５ＰＣに着目すると、磁気センサ５ＰＢの出力信号を距離ａ（位相として９０°）ずらした波形が示されている。
　図２３は、図２２の所定領域を拡大したイメージ図である。
　図２３を参照して、ここでは、所定領域として図２２のハッチング領域の複数の磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号波形が示されている。磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの出力信号波形は、所定電圧を基準とした場合、後述する円状に沿って変化する外部磁界の磁気ベクトルＰの水平成分（昇降方向の成分）に模式化（近似）することが可能である。
　具体的には、隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号として位相が９０°ずれた信号波形を検出することが可能である。
　本例においては、位相が９０°ずれているため一方の出力信号（電気信号）を正弦波（sinθ）、他方の出力信号（電気信号）を余弦波（cosθ）で表わすことが可能である。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて外部磁界の磁気ベクトルＰの角度θを算出する。
　本実施形態においては、複数の磁気センサの出力信号のうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を検出して外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
　図２４は、実施形態２に基づく磁気センサ５と磁気ベクトルＰとの関係を模式的に説明する図である。
　図２４には、状態Ｓ１１から状態Ｓ１２に移行する場合において磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対するフロート２０の昇降方向に対する磁気ベクトルが示されている。ここでは、昇降方向はＸ軸に沿う方向である。磁気ベクトルＰは、一例として磁石２ＣのＮ極により生じる磁界の磁力線の方向を指す。
　なお、説明を簡易にするために磁石２ＤのＮ極により生じる磁界の磁力線については省略しているが、磁気ベクトルＰの昇降方向と垂直な成分については、当該磁石２ＤのＮ極により生じる磁界の磁力線の磁気ベクトルにより打ち消される。したがって、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢに対する外部磁界としては、昇降方向成分のみとなる。上記したように当該外部磁界に従って各磁気センサ５におけるバイアス磁界ベクトルが変化する。
　一例として、外部磁界である磁気ベクトルの大きさとＡＭＲ出力とは相関関係にあるため、昇降方向に対する磁気センサ５ＰＡで検出される出力信号はＰcosθ、磁気センサ５ＰＢで検出される出力信号はＰsinθで表わすことが可能である。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルＰの角度θとして算出する。
　具体的には、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθ（Ｐsinθ／Ｐcosθ）を算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
　なお、正弦波Ｐsinθ、余弦波Ｐcosθの振幅値Ｐはtanθを算出することにより打ち消される。
　上記処理は、検出回路５０で実行される処理である。具体的には、ＭＰＵ４０において上記算出処理が実行される。
　磁気ベクトルの角度情報θとして０°～９０°の変化に対応してフロート２０の位置は距離ａ変化する。
　例えば、フロート２０の位置として、一例として磁石２Ｃ，２Ｄの昇降方向における中心を基準位置（中心点）とする。この場合、図２１（Ｂ）の状態Ｓ１１に示されるフロート２０の基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置と同じ位置である。
　本例においては、磁気センサ５ＰＡと、磁気センサ５ＰＢとの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、その位置関係を決定する。例えば、角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５ＰＡの位置から磁気センサ５ＰＢの側にａ／２の距離移動した位置にあると検出することが可能である。
　なお、本例においては、磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、磁気センサ５ＰＡからの位置関係を決定する場合について説明したが、磁気センサ５ＰＢからの位置関係を決定することも可能である。同様の方式に従って、磁気センサ５ＰＢ、５ＰＣの電気信号を利用して、磁気ベクトルの角度情報θを算出して、磁気センサ５ＰＢからの位置関係を決定することも当然に可能である。他の方式についても同様である。
　図２５は、実施形態２に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
　図２５（Ａ）には、角度θを０°～９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
　シミューレーション結果として、基準値とはほとんど相違しない。
　また、角度の精度としても図２５（Ｂ）に示されるように基準値に対して±６°のずれしかない場合が示されており、精度の高いフロート２０の位置検出が可能である。
　図２６は、実施形態２に基づく液面検出装置１の検出方式を説明するフロー図である。
　図２６に示されるように、所定電圧をともに超える隣接する２本の信号を抽出する（ステップＳＰ１２）。なお、所定電圧は、本例においては、一例として初期状態である場合の出力信号の電圧に設定する。具体的には、図２１で説明したように例えば、磁気センサ５ＰＡのバイアス磁界ベクトルが変化しない状態であり、予め電圧を測定することにより所定電圧を設定することが可能である。
　そして、図２２で説明した点線で囲まれた領域における２本の電気信号を抽出する。
　次に、抽出した２本の信号に基づいて磁気ベクトルの角度θを計算する（ステップＳＰ１４）。具体的には、２本の電気信号のうちの一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定し、２つの出力信号（電気信号）に基づいて磁気ベクトルの角度θを算出する。そして、２つの出力信号（電気信号）に基づいてtanθを算出し、arctanθを計算することにより角度情報θを算出する。
　次に、磁気ベクトルの角度θに基づいてフロート２０の位置を算出する（ステップＳＰ１６）。算出された角度情報θに基づいてフロート２０の基準位置（中心点）を磁気センサの位置から算出する。例えば、上記で説明したように角度情報θが４５°として算出された場合には、フロートの基準位置（中心点）は、磁気センサ５Ａの位置よりもａ／２の距離、磁気センサ５Ｂ側に移動した位置にあると検出することが可能である。
　そして、処理を終了する（エンド）。
　実施形態２に基づく液面検出装置１により、２つの電気信号に基づいてフロート２０の精度の高い位置検出が可能である。当該方式により、信号を切り替える切替回路等を設ける必要がなく、回路構成を簡易にすることが可能であるとともに、小型化を図ることが可能である。
　（変形例）
　また、実施形態１の変形例で説明したように補正部４５により磁気センサ５からの信号を補正処理するようにしても良い。
　図２７は、磁気センサ５ＰＡおよび５ＰＢの補正前および補正後の信号を説明する図である。
　図２７（Ａ）には、補正前の磁気センサ５ＰＡ，５ＰＢでそれぞれ検出された出力信号が示されている。上記で説明したように磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＡの出力信号はＰcosθ、磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＢの出力信号はＰsinθで表わされる。
　出力信号の信号波形が理想的なsin波およびcos波である場合には誤差なく位置検出することが可能であるが、実際の出力信号の信号波形と理想的なsin波およびcos波との間にずれが生じているため角度精度にばらつきが生じることになる。
　本例においては、出力信号に対して所定の係数で累乗根する補正処理を実行することによりずれを抑制して角度精度を高めることが可能である。
　図２７（Ｂ）には、補正後の磁気センサ（ＡＭＲ）５ＰＡ，５ＰＢの出力信号が示されている。
　当該補正した信号に基づいて外部磁界の磁気ベクトルの角度を算出し、当該算出された磁気ベクトルの角度に基づいてフロートの位置を検出する。
　図２８は、実施形態２の変形例に基づく角度情報θの精度を説明する図である。
　図２８（Ａ）には、角度θを０°～９０°まで変化させた場合における、一方の出力信号（電気信号）をＰcosθ、他方の出力信号（電気信号）をＰsinθに設定した場合におけるarctanθと基準値との比較が示されている。
　シミューレーション結果として、基準値とはほとんど相違しない。
　また、角度の精度としても図２８（Ｂ）に示されるように基準値に対してほとんどずれのない場合が示されており、さらに精度の高いフロート２０の位置検出が可能である。
　実施形態２の変形例に基づく液面検出装置１により、磁気センサ５から出力された出力信号を補正することによりフロート２０の位置について精度の高い検出が可能であり、回路構成を簡易にすることが可能であるとともに、小型化を図ることが可能である。
　（実施形態３）
　上記の実施形態においては、フロート２０に複数の磁石で構成される磁石ユニットを設ける構成について説明したが、複数の磁石に限られず単一の磁石でも同様に実現することが可能である。
　図２９は、実施形態３に従うフロート２０に取り付けられた磁石２Ｂと、複数の磁気センサ５とのレイアウトを説明する図である。
　図２９に示されるように、図７と比較して、磁石２Ａを取り除いて、磁石２Ｂのみの磁石ユニットを形成する。
　その他の構成については図７と同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
　実施形態３の構成においても、実施形態１に基づく液面検出装置１と同様に２つの電気信号に基づいてフロート２０の精度の高い位置検出が可能である。当該方式により、信号を切り替える切替回路等を設ける必要がなく、回路構成を簡易にすることが可能であるとともに、小型化を図ることが可能である。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　液面検出装置、２　磁石、５，５ＰＡ～５ＰＣ　磁気センサ、１０　ガイド、２０　フロート、３０　Ｐ／Ｓ変換回路、４０，４０＃　ＭＰＵ、４５　補正部、５０，５０＃　検出回路、６０　Ａ／Ｄ回路。

Claims (9)

  1. 　液面に追従して昇降するフロートと、
    　前記フロートに取り付けられるフロート磁石と、
    　前記フロートの昇降を案内する案内部材と、
    　前記案内部材に取り付けられ、前記フロート磁石の昇降位置に応じて変化する磁束密度を検知して、その磁束密度に対応する電気信号を出力する複数の磁気センサと、
    　前記複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号に基づいて前記フロートの位置を検出する検出回路とを備え、
    　前記昇降方向と垂直な水平方向における前記フロート磁石と前記磁気センサとの長さは第１の長さに設定され、
    　昇降方向における互いに隣接する磁気センサ間は第２の長さに設定され、
    　　前記第１の長さは、前記第２の長さよりも長く、
    　前記検出回路は、前記複数の磁気センサのうち隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号に基づいて前記フロートの位置を検出する、液面検出装置。
  2. 　前記フロートに取り付けられる複数のフロート磁石を設け、
    　前記複数のフロート磁石は、同極が互いに対向して設けられる、請求項１記載の液面検出装置。
  3. 　各磁気センサは、前記水平方向にバイアス磁界を印加するバイアス磁石を有する、請求項１記載の液面検出装置。
  4. 　各前記磁気センサは、前記フロート磁石により生じる磁力線の磁気ベクトルに基づく電気信号を出力する、請求項１記載の液面検出装置。
  5. 　前記検出回路は、前記複数の磁気センサからそれぞれ出力される電気信号のうち所定電圧との比較に基づいて隣接する２つの磁気センサから出力される電気信号を抽出する、請求項１記載の液面検出装置。
  6. 　前記検出回路は、
    　前記抽出した２つの電気信号の一方を正弦波、他方を余弦波とした場合の角度情報を算出し、
    　算出した角度情報に基づいて前記フロートの位置を検出する、請求項５記載の液面検出装置。
  7. 　各磁気センサは、
    　前記バイアス磁石により生じるバイアス磁界ベクトルが印加される第１～第４の磁気抵抗素子と、
    　前記バイアス磁界ベクトルの変化に基づく前記第１～第４の磁気抵抗素子の抵抗値の変化に応じた電気信号を出力する出力回路とを含む、請求項３記載の液面検出装置。
  8. 　前記出力回路から出力された電気信号を補正する補正部をさらに備える、請求項７記載の液面検出装置。
  9. 　前記補正部は、前記出力された電気信号に対して所定の係数で累乗あるいは累乗根する補正手段を有する、請求項８記載の液面検出装置。
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