JP2003057095A - 液面レベル検出器 - Google Patents
液面レベル検出器Info
- Publication number
- JP2003057095A JP2003057095A JP2001249751A JP2001249751A JP2003057095A JP 2003057095 A JP2003057095 A JP 2003057095A JP 2001249751 A JP2001249751 A JP 2001249751A JP 2001249751 A JP2001249751 A JP 2001249751A JP 2003057095 A JP2003057095 A JP 2003057095A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- liquid
- capacitance
- electrode
- level detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構造および回路で、正確でかつ十分な感
度が得られ、しかも低コストなデジタル信号出力の液面
レベル検出器を提供することを目的とする。 【解決手段】被測定対象の液中浸漬の割合に応じて静電
容量が変化する静電容量式電極CSと、前記電極の静電
容量を発振時定数として構成された発振回路3と、発振
回路出力の周期を基準クロックで計数するカウンタ回路
4および基準クロック発生回路2と、カウンタ回路4の
計数値をラッチするラッチ回路5と、計数終了後にラッ
チトリガ信号および、ラッチ後にカウンタ回路をクリア
するためのクリア信号を発生するタイミング発生回路6
で構成する。
度が得られ、しかも低コストなデジタル信号出力の液面
レベル検出器を提供することを目的とする。 【解決手段】被測定対象の液中浸漬の割合に応じて静電
容量が変化する静電容量式電極CSと、前記電極の静電
容量を発振時定数として構成された発振回路3と、発振
回路出力の周期を基準クロックで計数するカウンタ回路
4および基準クロック発生回路2と、カウンタ回路4の
計数値をラッチするラッチ回路5と、計数終了後にラッ
チトリガ信号および、ラッチ後にカウンタ回路をクリア
するためのクリア信号を発生するタイミング発生回路6
で構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電解質溶液を被測定
溶液とし、その液面レベルの変化に対応して静電容量が
変化する電極を用いた液面レベル検出器に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】従来の静電容量式液面レベル検出器で
は、電極から液面までの空中の静電容量変化を検出した
ものや、液そのものの液レベル変化による静電容量変化
を検出するものが多くを占める。この場合、周囲温度変
化や液温度変化に対する補正が必要であり、また液の比
誘電率の違いに対する補正も必要である。そのため検出
回路も複雑になり、電極の構造も基準電極を設けたり、
あるいは可動部分が必要であったりするため、小型省ス
ペース型形状にすることや、低コストにすることができ
ない。またアナログ回路の場合は温度変化や部品のばら
つきによる誤差の発生も避けられない。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述のように従来技術
では電極の構造などが複雑であり、製造コストも高く、
簡便で低価格な液面レベル検出器を構成することができ
ない。 【0004】本発明は被測定対象液が電解質溶液である
場合に、液の導電率の変化や比誘電率の変化に依存する
ことなく簡便で正確かつ低価格な、デジタル信号出力の
液面レベル検出器を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載する本発明の検出器は、被測定対象の
液中浸漬の割合に応じて静電容量を変化させる静電容量
式電極CSと、前記電極の静電容量を発振時定数として
構成された発振回路3と、発振回路周期のハイレベル期
間幅を計測するカウンタ回路4と、カウンタ回路4に入
力する基準クロック発生回路2と、前記カウンタ回路4
の計数値を保持するラッチ回路5と、計数終了後にラッ
チトリガ信号および、ラッチ後にカウンタ回路をクリア
するためのクリア信号を発生するタイミング発生回路6
とで構成されていることを特徴としている。さらに電源
投入時にラッチ回路4とタイミング発生回路に初期化信
号を供給するパワーオンリセット回路7を含む。 【0006】請求項1に記載する液面レベル検出器は、
被測定対象の液中浸漬の割合に応じて静電容量を変化さ
せる電極として、棒状導体に誘電体を被膜した電極を用
いる。誘電体を被膜した電極は中心導体と被測定液の間
に誘電体被膜による静電容量が生じる。一般に静電容量
は電極間の比誘電率と電極面積に比例し、電極間の距離
に反比例する。このため、電極に同一の誘電体材料で一
定厚みの被膜を形成すると、静電容量は電極が液中に浸
漬される長さ(面積)に比例する。液は単なる電極とし
てしか使用しないため液の導電率の変化や比誘電率の変
化に依存しない。上述の電極を用いた請求項1に記載す
る液面レベル検出器は、簡単な構成で液面レベルの変化
をデジタル信号として出力できるため、小型省スペース
で、低コストで製造できることを特徴としている。 【0007】また全てがデジタル信号で処理されるた
め、アナログ回路に見られるような部品精度による誤差
や、温度変化による誤差の発生が無いのも特徴としてい
る。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に依る液面レベル検出器の実施形態を説明する。図1は
棒状導体に誘電体を被膜した静電容量式電極の概念的な
斜視図である。図2は請求項1に記載する液面レベル検
出器の構成を示すブロック図である。図3は請求項1に
記載する液面レベル検出器の回路図である。図4は請求
項1に記載する液面レベル検出器の動作タイミング図で
ある。 【0009】請求項1に記載する液面レベル検出器は、
静電容量式電極CSの静電容量が液面レベルの変化に応
じて変化するため、その静電容量を発信時定数として得
た発信周期のハイレベル期間を基準クロックで計数する
ことにより、液面レベルの変化に応じたデジタル信号を
出力することを特徴としている。以下各部の動作につい
て詳細を説明する。 【0010】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、発振回路3はオペアンプOP1、可変抵抗R1、
抵抗R2,R3及び静電容量式電極CSで構成され、C
Sの静電容量およびR1を発振時定数とするCR発振回
路である。オペアンプOP2および抵抗R4,R5で構
成される回路は発信回路3を単一電源で動作させるため
にR4=R5としてVCCの2分の1の電圧を得てい
る。この発振回路3の発振周波数はR2=R3とするこ
とにより概略1/(2.2・CS・R1)である。さら
に可変抵抗R1を調整して発振周波数を変更すること
で、最終的なデジタル出力値を調整することが出来る。
液の浸漬レベルが低いときは、静電容量が少ないため高
い周波数で発振し、液の浸漬レベルが高い時は発振周波
数が低くなる。すなわち、液の浸漬レベルと発振周波数
は反比例する。発振回路2の出力発振周期Tにおけるハ
イレベル期間THとローレベル期間TLの比は発振周波
数が変化しても一定であるため、ハイレベル期間THの
みの情報でも発信周期情報とすることができる。 【0011】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、基準クロック発生回路2はインバータINV1と
水晶発振子X1およびC1,C2,R6で構成され、水
晶発振子の持つ基準周波数の矩形波を出力する。基準ク
ロック発生回路2の発振周波数は、前述の発振回路3が
液面レベルの測定範囲中の最低レベル時に出力する周波
数より高い周波数に設定され、これを基準クロックとし
てカウンタ回路4と、タイミング発生回路6に供給す
る。 【0012】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、カウンタ回路4は基準クロック発生回路2の出力
をクロック入力とし、発信回路3の出力をイネーブル入
力ENに入力する。これにより発信回路3の出力周期T
におけるハイレベル期間TH時のみ基準クロックが計数
される。発信回路3の出力周期Tのローレベル期間TL
はカウンタ回路4の計数は禁止される。 【0013】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、タイミング信号発生回路6は発信回路3の出力を
シフトレジスタSF1に入力し、基準クロックで遅延さ
せる。シフトレジスタSF1の出力QA〜QIは基準ク
ロックにより1クロックずつ遅延した信号となる。1ク
ロック遅延させた信号QAをインバータINV2で反転
させ、ラッチ回路5のトリガ入力とすることにより、発
信周期Tにおけるハイレベル期間TH終了時の1クロッ
ク遅延後に、カウンタ回路4の出力D0〜D7をラッチ
し保持する。 【0014】さらにシフトレジスタSF1出力QBをI
NV3で反転した信号と、シフトレジスタSF1出力Q
CをAND回路AND1に入力し、上述のラッチトリガ
信号より1クロック遅延したパルス信号を得る。この信
号をカウンタ回路4のCLRに入力することによりカウ
ンタ回路4はクリアされ、0012からの動作を繰り返
す。このことによりラッチ回路5の出力Q0〜Q7はカ
ウンタ回路6のクリアされる直前の値を保持することを
繰り返す。 【0015】カウンタ回路4で計数するビット数は、図
3では例示的に8ビットとしたが、液面レベルの測定範
囲と、必要とする精度から他のビット数にすることがで
きることは当然本発明の技術的範囲である。 【0016】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の液面レベ
ル検出器は、0006で記述する電極と、0010以下
で説明する簡単な回路で液面レベルに対応したデジタル
信号を出力する液面レベル検出器を構成できるため、従
来の液面レベル検出器に比較して低コストで製造できる
上、小型省スペースである。
溶液とし、その液面レベルの変化に対応して静電容量が
変化する電極を用いた液面レベル検出器に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】従来の静電容量式液面レベル検出器で
は、電極から液面までの空中の静電容量変化を検出した
ものや、液そのものの液レベル変化による静電容量変化
を検出するものが多くを占める。この場合、周囲温度変
化や液温度変化に対する補正が必要であり、また液の比
誘電率の違いに対する補正も必要である。そのため検出
回路も複雑になり、電極の構造も基準電極を設けたり、
あるいは可動部分が必要であったりするため、小型省ス
ペース型形状にすることや、低コストにすることができ
ない。またアナログ回路の場合は温度変化や部品のばら
つきによる誤差の発生も避けられない。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述のように従来技術
では電極の構造などが複雑であり、製造コストも高く、
簡便で低価格な液面レベル検出器を構成することができ
ない。 【0004】本発明は被測定対象液が電解質溶液である
場合に、液の導電率の変化や比誘電率の変化に依存する
ことなく簡便で正確かつ低価格な、デジタル信号出力の
液面レベル検出器を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載する本発明の検出器は、被測定対象の
液中浸漬の割合に応じて静電容量を変化させる静電容量
式電極CSと、前記電極の静電容量を発振時定数として
構成された発振回路3と、発振回路周期のハイレベル期
間幅を計測するカウンタ回路4と、カウンタ回路4に入
力する基準クロック発生回路2と、前記カウンタ回路4
の計数値を保持するラッチ回路5と、計数終了後にラッ
チトリガ信号および、ラッチ後にカウンタ回路をクリア
するためのクリア信号を発生するタイミング発生回路6
とで構成されていることを特徴としている。さらに電源
投入時にラッチ回路4とタイミング発生回路に初期化信
号を供給するパワーオンリセット回路7を含む。 【0006】請求項1に記載する液面レベル検出器は、
被測定対象の液中浸漬の割合に応じて静電容量を変化さ
せる電極として、棒状導体に誘電体を被膜した電極を用
いる。誘電体を被膜した電極は中心導体と被測定液の間
に誘電体被膜による静電容量が生じる。一般に静電容量
は電極間の比誘電率と電極面積に比例し、電極間の距離
に反比例する。このため、電極に同一の誘電体材料で一
定厚みの被膜を形成すると、静電容量は電極が液中に浸
漬される長さ(面積)に比例する。液は単なる電極とし
てしか使用しないため液の導電率の変化や比誘電率の変
化に依存しない。上述の電極を用いた請求項1に記載す
る液面レベル検出器は、簡単な構成で液面レベルの変化
をデジタル信号として出力できるため、小型省スペース
で、低コストで製造できることを特徴としている。 【0007】また全てがデジタル信号で処理されるた
め、アナログ回路に見られるような部品精度による誤差
や、温度変化による誤差の発生が無いのも特徴としてい
る。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に依る液面レベル検出器の実施形態を説明する。図1は
棒状導体に誘電体を被膜した静電容量式電極の概念的な
斜視図である。図2は請求項1に記載する液面レベル検
出器の構成を示すブロック図である。図3は請求項1に
記載する液面レベル検出器の回路図である。図4は請求
項1に記載する液面レベル検出器の動作タイミング図で
ある。 【0009】請求項1に記載する液面レベル検出器は、
静電容量式電極CSの静電容量が液面レベルの変化に応
じて変化するため、その静電容量を発信時定数として得
た発信周期のハイレベル期間を基準クロックで計数する
ことにより、液面レベルの変化に応じたデジタル信号を
出力することを特徴としている。以下各部の動作につい
て詳細を説明する。 【0010】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、発振回路3はオペアンプOP1、可変抵抗R1、
抵抗R2,R3及び静電容量式電極CSで構成され、C
Sの静電容量およびR1を発振時定数とするCR発振回
路である。オペアンプOP2および抵抗R4,R5で構
成される回路は発信回路3を単一電源で動作させるため
にR4=R5としてVCCの2分の1の電圧を得てい
る。この発振回路3の発振周波数はR2=R3とするこ
とにより概略1/(2.2・CS・R1)である。さら
に可変抵抗R1を調整して発振周波数を変更すること
で、最終的なデジタル出力値を調整することが出来る。
液の浸漬レベルが低いときは、静電容量が少ないため高
い周波数で発振し、液の浸漬レベルが高い時は発振周波
数が低くなる。すなわち、液の浸漬レベルと発振周波数
は反比例する。発振回路2の出力発振周期Tにおけるハ
イレベル期間THとローレベル期間TLの比は発振周波
数が変化しても一定であるため、ハイレベル期間THの
みの情報でも発信周期情報とすることができる。 【0011】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、基準クロック発生回路2はインバータINV1と
水晶発振子X1およびC1,C2,R6で構成され、水
晶発振子の持つ基準周波数の矩形波を出力する。基準ク
ロック発生回路2の発振周波数は、前述の発振回路3が
液面レベルの測定範囲中の最低レベル時に出力する周波
数より高い周波数に設定され、これを基準クロックとし
てカウンタ回路4と、タイミング発生回路6に供給す
る。 【0012】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、カウンタ回路4は基準クロック発生回路2の出力
をクロック入力とし、発信回路3の出力をイネーブル入
力ENに入力する。これにより発信回路3の出力周期T
におけるハイレベル期間TH時のみ基準クロックが計数
される。発信回路3の出力周期Tのローレベル期間TL
はカウンタ回路4の計数は禁止される。 【0013】請求項1に記載する液面レベル検出器にお
ける、タイミング信号発生回路6は発信回路3の出力を
シフトレジスタSF1に入力し、基準クロックで遅延さ
せる。シフトレジスタSF1の出力QA〜QIは基準ク
ロックにより1クロックずつ遅延した信号となる。1ク
ロック遅延させた信号QAをインバータINV2で反転
させ、ラッチ回路5のトリガ入力とすることにより、発
信周期Tにおけるハイレベル期間TH終了時の1クロッ
ク遅延後に、カウンタ回路4の出力D0〜D7をラッチ
し保持する。 【0014】さらにシフトレジスタSF1出力QBをI
NV3で反転した信号と、シフトレジスタSF1出力Q
CをAND回路AND1に入力し、上述のラッチトリガ
信号より1クロック遅延したパルス信号を得る。この信
号をカウンタ回路4のCLRに入力することによりカウ
ンタ回路4はクリアされ、0012からの動作を繰り返
す。このことによりラッチ回路5の出力Q0〜Q7はカ
ウンタ回路6のクリアされる直前の値を保持することを
繰り返す。 【0015】カウンタ回路4で計数するビット数は、図
3では例示的に8ビットとしたが、液面レベルの測定範
囲と、必要とする精度から他のビット数にすることがで
きることは当然本発明の技術的範囲である。 【0016】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の液面レベ
ル検出器は、0006で記述する電極と、0010以下
で説明する簡単な回路で液面レベルに対応したデジタル
信号を出力する液面レベル検出器を構成できるため、従
来の液面レベル検出器に比較して低コストで製造できる
上、小型省スペースである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液面レベル検出器用電極の概念的な斜
視図である。 【図2】本発明の液面レベル検出器の構成を示すブロッ
ク図である。 【図3】本発明の液面レベル検出器の回路図である。 【図4】図3で示した回路を動作させたときの動作タイ
ミング図である。 【符号の説明】 1 液面レベル検出器 2 基準クロック発生回路 3 発信回路 4 カウンタ回路 5 ラッチ回路 6 タイミング発生回路 7 パワーオンリセット回路 CS 静電容量式電極 T 発振回路出力周期 TH 発振回路出力周期ハイレベル期間 TL 発振回路出力周期ローレベル期間
視図である。 【図2】本発明の液面レベル検出器の構成を示すブロッ
ク図である。 【図3】本発明の液面レベル検出器の回路図である。 【図4】図3で示した回路を動作させたときの動作タイ
ミング図である。 【符号の説明】 1 液面レベル検出器 2 基準クロック発生回路 3 発信回路 4 カウンタ回路 5 ラッチ回路 6 タイミング発生回路 7 パワーオンリセット回路 CS 静電容量式電極 T 発振回路出力周期 TH 発振回路出力周期ハイレベル期間 TL 発振回路出力周期ローレベル期間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】被測定液面レベルの変化に応じて静電容量
が変化する静電容量式電極と、静電容量を発振時定数と
して構成された発振回路と、前記発振回路出力周期のハ
イレベル期間幅を計測するカウンタ回路と、前記カウン
タ回路の計数値を保持するラッチ回路と、計数終了後に
ラッチトリガ信号および、ラッチ後にカウンタ回路をク
リアするためのクリア信号を発生するタイミング発生回
路で構成され、液面レベルの変化に応じたデジタル信号
を出力する液面レベル検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001249751A JP2003057095A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 液面レベル検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001249751A JP2003057095A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 液面レベル検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003057095A true JP2003057095A (ja) | 2003-02-26 |
Family
ID=19078708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001249751A Pending JP2003057095A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 液面レベル検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003057095A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006038830A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-02-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 静電容量式液状態検知センサ |
JP2013062574A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | New Japan Radio Co Ltd | Pll回路およびそのキャリブレーション方法 |
JP6144398B1 (ja) * | 2016-09-26 | 2017-06-07 | 株式会社タカラトミー | 液体霧化装置 |
-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001249751A patent/JP2003057095A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006038830A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-02-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 静電容量式液状態検知センサ |
JP2013062574A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | New Japan Radio Co Ltd | Pll回路およびそのキャリブレーション方法 |
JP6144398B1 (ja) * | 2016-09-26 | 2017-06-07 | 株式会社タカラトミー | 液体霧化装置 |
JP2018050688A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 株式会社タカラトミー | 液体霧化装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2423673C2 (ru) | Ультразвуковой измеритель потока с низким энергопотреблением | |
KR101398151B1 (ko) | 용량성 구성요소의 용량을 측정하기 위한 방법 및 장치 | |
US4537515A (en) | Resonator temperature compensated time base and watch using said time base | |
US5554937A (en) | Apparatus and method for sensing material level by capacitance measurement | |
US5767747A (en) | Electronic low power clock circuit and method | |
US6161420A (en) | High frequency measuring circuit | |
EP0183454B1 (en) | Tilt angle detection device | |
CN107769774B (zh) | 具有提高的精度的振荡器装置及相关方法 | |
JP3174910B2 (ja) | 周波数発生方法及び回路 | |
JP2003057095A (ja) | 液面レベル検出器 | |
JP2928273B2 (ja) | 粉体センサ | |
RU2214610C2 (ru) | Устройство для измерения неэлектрических величин конденсаторными датчиками | |
RU2670724C9 (ru) | Микроконтроллерное устройство для измерения емкости | |
JP2001304945A (ja) | 高周波数水晶振動子を用いた超微量質量の検出装置及びその校正方法 | |
WO2007020378A1 (en) | Low power ultrasonic flow measurement | |
JPS59225323A (ja) | 電子温度計 | |
JP2003057094A (ja) | 液面レベル検出器 | |
JP3359042B2 (ja) | 時間間隔を高分解能で測定するための方法 | |
WO2001038839A1 (en) | Apparatus for performing a temperature measurement | |
JPH11298317A (ja) | 計数装置、静電容量型センサ及び周波数差測定装置 | |
JPH07140014A (ja) | 温度測定装置 | |
CN117053935A (zh) | 测温电路及温度传感器 | |
RU2129284C1 (ru) | Устройство для измерения параметров пьезоэлементов в технологическом процессе изготовления | |
JPH09257682A (ja) | 粘度センサ | |
CN117978168A (zh) | 频率转换模块及温度传感器 |