JP7125796B1 - Liquid level detection circuit - Google Patents

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Abstract

【課題】液槽の中の液体の液面を検出する際のコストを低減する。【解決手段】液面検出回路１０は、液槽の中の液体の液面を検出する。液面検出回路１０は、直流電圧に基づいて交流の方形波又は交流の台形波を生成する方形波ドライバ１２と、液槽に配置されている複数の電極棒のうちのいずれかの電極棒と、方形波ドライバ１２との間に接続されている電流制限回路１３と、方形波ドライバ１２が複数の電極棒に交流の方形波又は交流の台形波を印加した際に流れる電流を検出する検出回路１４と、検出回路１４が検出する電流に基づいて液体の液面の高さを判定する制御部１５と、を備える。【選択図】図１An object of the present invention is to reduce the cost of detecting the level of liquid in a liquid tank. A liquid level detection circuit (10) detects the level of liquid in a liquid tank. The liquid level detection circuit 10 includes a square wave driver 12 that generates an AC square wave or an AC trapezoidal wave based on a DC voltage, and one of a plurality of electrodes arranged in the liquid tank. , a current limiting circuit 13 connected between the square wave driver 12 and a detection circuit for detecting the current flowing when the square wave driver 12 applies alternating square waves or alternating trapezoidal waves to the plurality of electrode rods. 14 and a control unit 15 that determines the level of the liquid based on the current detected by the detection circuit 14 . [Selection drawing] Fig. 1

Description

本開示は、液面検出回路に関する。 The present disclosure relates to liquid level detection circuits.

従来、受水槽のような液槽の中の液体の液面を、液槽に配置された電極棒を用いて検出する液面検出装置がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a liquid level detection device that detects the liquid level of a liquid in a liquid tank such as a receiving tank using an electrode rod arranged in the liquid tank.

電極棒を用いた液面検出装置は、直流電圧を電極棒に印加し続けると、電子が常に一定方向に流れることによって電気分解が起こり、酸化還元反応によって電極棒に発錆及び腐食が発生するという問題がある。 In liquid level detection devices using electrode rods, when a DC voltage is continuously applied to the electrode rods, the electrons always flow in a fixed direction, causing electrolysis, and the oxidation-reduction reaction causes the electrode rods to rust and corrode. There is a problem.

そこで、電極棒における発錆及び腐食の発生を防ぐため、電極棒に交流電圧を印加する液面検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。 Therefore, in order to prevent rusting and corrosion in the electrode rods, there is known a liquid level detection device that applies an AC voltage to the electrode rods (for example, Patent Document 1).

実開平３－１０９０２１号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-109021

電極棒に交流電圧を印加する場合、商用電源によって供給される高圧の交流電圧をそのまま電極棒に印加すると危険であるため、通常、トランスを用いて降圧してから、低電圧の交流電圧を電極棒に印加する。このような構成の場合トランスを用いることが必須であるが、トランスは高価であるため、液面検出装置のコストが高くなる。 When applying AC voltage to the electrodes, it is dangerous to apply the high AC voltage supplied by the commercial power supply directly to the electrodes. Apply to the bar. In such a configuration, it is essential to use a transformer, but since the transformer is expensive, the cost of the liquid level detection device increases.

また、商用電源の電圧が相違する場合に、交流を作るトランスを使用すると、降圧した電圧も相違するため、それぞれの電圧に合わせた回路定数の制御基板が必要となりコストが高くなる。 In addition, if a transformer that generates alternating current is used when the voltage of the commercial power supply is different, the stepped-down voltage will also be different, so a control board with circuit constants matching each voltage will be required, increasing the cost.

また、商用電源の電圧に影響されない直流電源からトランスを使用し必要な交流電圧を作ることも可能だが、トランスを含めた変換回路は複雑でありコストが高くなる。 It is also possible to use a transformer to generate the necessary AC voltage from a DC power supply that is not affected by the voltage of the commercial power supply, but the conversion circuit including the transformer is complicated and the cost is high.

本開示の目的は、液槽の中の液体の液面を検出する際のコストを低減することができる液面検出回路を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a liquid level detection circuit that can reduce the cost of detecting the liquid level in a liquid tank.

本開示に係る液面検出回路は、
液槽の中の液体の液面を検出する液面検出回路であって、
直流電圧に基づいて交流の方形波又は交流の台形波を生成する方形波ドライバと、
前記液槽に配置されている複数の電極棒のうちのいずれかの電極棒と、前記方形波ドライバとの間に接続されている電流制限回路と、
前記方形波ドライバが前記複数の電極棒に前記交流の方形波又は前記交流の台形波を印加した際に流れる電流を検出する検出回路と、
前記検出回路が検出する前記電流に基づいて前記液体の液面の高さを判定する制御部と、
を備える。 A liquid level detection circuit according to the present disclosure includes:
A liquid level detection circuit for detecting the liquid level of the liquid in the liquid tank,
a square wave driver that generates an alternating square wave or an alternating trapezoidal wave based on a direct voltage;
a current limiting circuit connected between any one of the plurality of electrodes arranged in the liquid tank and the square wave driver;
a detection circuit for detecting a current that flows when the square wave driver applies the alternating square wave or the alternating trapezoidal wave to the plurality of electrode rods;
a control unit that determines the level of the liquid based on the current detected by the detection circuit;
Prepare.

本開示に係る液面検出回路において、
前記制御部は、前記交流の方形波又は前記交流の台形波の極性が反転してから所定時間が経過したときの前記電流に基づいて、前記液体の液面の高さを判定してもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
The control unit may determine the liquid level of the liquid based on the current when a predetermined time has elapsed after the polarity of the alternating current square wave or the alternating current trapezoidal wave is reversed. .

本開示に係る液面検出回路において、
前記所定時間は、前記方形波ドライバと前記複数の電極棒とを接続する配線間の浮遊容量の値と、前記電流制限回路とに基づいて決定される時間であってもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
The predetermined time may be a time determined based on a value of stray capacitance between wires connecting the square wave driver and the plurality of electrode bars and the current limiting circuit.

本開示に係る液面検出回路において、
前記電流制限回路は制限抵抗であり、
前記所定時間は、前記浮遊容量の値と前記制限抵抗の抵抗値との積によって算出される時定数の０．７倍以上の時間であってもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
wherein the current limiting circuit is a limiting resistor;
The predetermined time may be a time equal to or greater than 0.7 times the time constant calculated by multiplying the value of the stray capacitance and the resistance value of the limiting resistor.

本開示に係る液面検出回路において、
前記電流制限回路は制限抵抗であり、
前記所定時間は、前記浮遊容量の値と前記制限抵抗の抵抗値との積によって算出される時定数の３倍以上の時間であってもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
wherein the current limiting circuit is a limiting resistor;
The predetermined time may be three or more times the time constant calculated by multiplying the value of the stray capacitance and the resistance value of the limiting resistor.

本開示に係る液面検出回路において、
前記検出回路と前記制御部との間に接続されたローパスフィルタをさらに備えていてもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
A low-pass filter connected between the detection circuit and the control unit may be further provided.

本開示に係る液面検出回路において、
前記方形波ドライバは、前記交流の方形波又は前記交流の台形波として、電圧が０Ｖの期間を含む交流の方形波又は交流の台形波を生成してもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
The square wave driver may generate an alternating square wave or an alternating trapezoidal wave including a voltage period of 0V as the alternating square wave or the alternating trapezoidal wave.

本開示に係る液面検出回路は、
電源から前記直流電圧を生成する電源回路をさらに備えていてもよい。 A liquid level detection circuit according to the present disclosure includes:
A power supply circuit that generates the DC voltage from a power supply may be further provided.

本開示に係る液面検出回路において、
前記電源回路は、交流電圧から前記直流電圧を生成してもよい。 In the liquid level detection circuit according to the present disclosure,
The power supply circuit may generate the DC voltage from an AC voltage.

本開示によれば、液槽の中の液体の液面を検出する際のコストを低減することができる液面検出回路を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a liquid level detection circuit capable of reducing the cost of detecting the liquid level in the liquid tank.

本開示の第１実施形態に係る液面検出回路を備える液面検出装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a liquid level detection device including a liquid level detection circuit according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 交流の方形波の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an alternating square wave. 浮遊容量が小さく、且つ、電極棒間が液体に浸っていない場合の電流の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of current when the stray capacitance is small and the space between the electrode rods is not immersed in liquid; 浮遊容量が小さく、且つ、電極棒間が液体に浸っている場合の電流の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a current when the stray capacitance is small and the space between the electrode rods is immersed in liquid; 浮遊容量が大きく、且つ、電極棒間が液体に浸っていない場合の電流の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of current when the stray capacitance is large and the space between the electrode rods is not immersed in liquid; 浮遊容量が大きく、且つ、電極棒間が液体に浸っている場合の電流の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a current when the stray capacitance is large and the space between the electrode rods is immersed in liquid; 液面の高さを判定するタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing which determines the height of a liquid surface. 方形波ドライバの回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit configuration of a square wave driver. 制御部が方形波ドライバに出力する信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the signal which a control part outputs to a square wave driver. ２分周器の入出力信号の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of input/output signals of a 2-divider; 検出回路の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a detection circuit. 交流の方形波の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of an AC square wave; 本開示の第２実施形態に係る液面検出回路を備える液面検出装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a liquid level detection device including a liquid level detection circuit according to a second embodiment of the present disclosure;

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態に係る液面検出回路１０を備える液面検出装置１の構成を示す図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a liquid level detection device 1 including a liquid level detection circuit 10 according to the first embodiment of the present disclosure.

液面検出装置１は、液面検出回路１０と、電極棒２０Ａと、電極棒２０Ｂと、ポンプ３０とを備える。以後、電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂについては、特に区別する必要がない場合、単に電極棒２０と称して説明する場合がある。 The liquid level detection device 1 includes a liquid level detection circuit 10 , an electrode rod 20</b>A, an electrode rod 20</b>B, and a pump 30 . Hereinafter, the electrode rod 20A and the electrode rod 20B may be simply referred to as the electrode rod 20 in some cases when there is no particular need to distinguish between them.

液面検出回路１０は、液槽２１の中の液体２２の液面を検出する回路である。 The liquid level detection circuit 10 is a circuit for detecting the liquid level of the liquid 22 in the liquid tank 21 .

液槽２１は、液体２２を収容可能な容器である。液槽２１は、例えば、建物に設置された受水槽などであってよい。 The liquid tank 21 is a container capable of containing the liquid 22 . The liquid tank 21 may be, for example, a water receiving tank installed in a building.

液体２２は、導電性の液体である。液体２２は、例えば水であってよい。図１においては、液体２２の液面が、液面２３Ａの状態の場合と、液面２３Ｂの状態の場合とを示している。 Liquid 22 is a conductive liquid. Liquid 22 may be, for example, water. FIG. 1 shows a case where the liquid surface of the liquid 22 is in a liquid surface 23A state and a liquid surface 23B state.

電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂは、液槽２１の内側に配置されている。電極棒２０Ａの先端と、電極棒２０Ｂの先端とは異なる高さに配置される。図１に示す例においては、電極棒２０Ａの先端の位置は、電極棒２０Ｂの先端の位置よりも低い。これは一例であって、電極棒２０Ａの先端の位置は、電極棒２０Ｂの先端の位置より高くてもよい。 The electrode rods 20A and 20B are arranged inside the liquid tank 21 . The tip of the electrode rod 20A and the tip of the electrode rod 20B are arranged at different heights. In the example shown in FIG. 1, the position of the tip of the electrode rod 20A is lower than the position of the tip of the electrode rod 20B. This is just an example, and the position of the tip of the electrode rod 20A may be higher than the position of the tip of the electrode rod 20B.

液体２２の液面が液面２３Ａの状態の場合、電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂはいずれも液体２２に浸っている。この状態で電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に電圧が印加された場合、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に液体２２を介して電流が流れる。なお、電極棒２０が液体２２に浸っているとは、電極棒２０の少なくとも一部が液体２２に浸っていることを意味する。 When the liquid surface of the liquid 22 is the liquid surface 23A, both the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22 . When a voltage is applied between the electrode rods 20A and 20B in this state, a current flows through the liquid 22 between the electrode rods 20A and 20B. Note that the statement that the electrode rod 20 is immersed in the liquid 22 means that at least part of the electrode rod 20 is immersed in the liquid 22 .

液体２２の液面が液面２３Ｂの状態の場合、電極棒２０Ａは液体２２に浸っているが、電極棒２０Ｂは液体２２に浸っていない。この状態で電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に電圧が印加された場合、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に電流は流れない。 When the liquid surface of the liquid 22 is the liquid surface 23B, the electrode rod 20A is immersed in the liquid 22, but the electrode rod 20B is not immersed in the liquid 22. When a voltage is applied between the electrode rods 20A and 20B in this state, no current flows between the electrode rods 20A and 20B.

ポンプ３０は、液槽２１に収容されている液体２２の量を調整可能なポンプである。ポンプ３０は、液面検出回路１０によって制御される。例えば、液面検出回路１０は、液槽２１に収容されている液体２２の高さが所定の高さ以下である場合、ポンプ３０をオンして、液槽２１の中の液体２２の量を増やす。また、例えば、液面検出回路１０は、液槽２１に収容されている液体２２の高さが所定の高さより高い場合、ポンプ３０をオフして、液槽２１の中の液体２２の量をそのままの量で維持する。 Pump 30 is a pump capable of adjusting the amount of liquid 22 contained in liquid tank 21 . Pump 30 is controlled by liquid level detection circuit 10 . For example, when the height of the liquid 22 contained in the liquid tank 21 is below a predetermined height, the liquid level detection circuit 10 turns on the pump 30 to detect the amount of the liquid 22 in the liquid tank 21. increase. Further, for example, when the height of the liquid 22 contained in the liquid tank 21 is higher than a predetermined height, the liquid level detection circuit 10 turns off the pump 30 to detect the amount of the liquid 22 in the liquid tank 21. Keep the same amount.

商用電源４０は、液面検出回路１０に交流電圧を供給する。商用電源４０が供給する交流電圧は、様々な種類の交流電圧であってよい。商用電源４０が供給する交流電圧は、例えば、単相１００Ｖ、単相２００Ｖ、三相２００Ｖなどの交流電圧であってよい。 A commercial power supply 40 supplies an AC voltage to the liquid level detection circuit 10 . The alternating voltage supplied by the commercial power source 40 may be various types of alternating voltage. The AC voltage supplied by the commercial power supply 40 may be, for example, AC voltages such as single-phase 100V, single-phase 200V, and three-phase 200V.

液面検出回路１０は、電源回路１１と、方形波ドライバ１２と、電流制限回路１３と、検出回路１４と、制御部１５とを備える。 The liquid level detection circuit 10 includes a power supply circuit 11 , a square wave driver 12 , a current limiting circuit 13 , a detection circuit 14 and a control section 15 .

電源回路１１は、商用電源４０によって交流電圧を供給される。電源回路１１は、商用電源４０によって供給される交流電圧から、直流電圧を生成する。電源回路１１は、供給される交流電圧の種類に関わらず、所定の電圧の直流電圧を生成する。電源回路１１は、例えば、単相１００Ｖ、単相２００Ｖ及び三相２００Ｖのいずれの交流電圧が供給されたかに関わらず、所定の電圧の直流電圧を生成する。電源回路１１は、例えば、スイッチング電源であってよい。 The power supply circuit 11 is supplied with an AC voltage from a commercial power supply 40 . The power supply circuit 11 generates a DC voltage from the AC voltage supplied by the commercial power supply 40 . The power supply circuit 11 generates a predetermined DC voltage regardless of the type of AC voltage supplied. The power supply circuit 11 generates a DC voltage of a predetermined voltage regardless of whether the AC voltage of single-phase 100V, single-phase 200V, or three-phase 200V is supplied, for example. The power supply circuit 11 may be, for example, a switching power supply.

電源回路１１は、所定の電圧として大きさの異なる２つの直流電圧を生成してよい。図１においては、電源回路１１が、ＶＤＤとＶＰＰという２つの直流電圧を生成している例を示している。 The power supply circuit 11 may generate two DC voltages of different magnitudes as predetermined voltages. FIG. 1 shows an example in which the power supply circuit 11 generates two DC voltages, VDD and VPP.

電源回路１１が生成するＶＤＤは、制御部１５などの動作用に供給される直流電圧であってよい。ＶＤＤは、例えば、５Ｖの直流電圧であってよい。図１に示す例においては、ＶＤＤは、制御部１５にのみ供給されているが、ＶＤＤは、液面検出回路１０の他の構成要素にも供給されてよい。 VDD generated by the power supply circuit 11 may be a DC voltage supplied for operation of the control unit 15 or the like. VDD may be, for example, a DC voltage of 5V. In the example shown in FIG. 1, VDD is supplied only to the control unit 15, but VDD may be supplied to other components of the liquid level detection circuit 10 as well.

電源回路１１が生成するＶＰＰは、方形波ドライバ１２に供給される。電源回路１１が生成するＶＰＰは、電極棒２０に印加される電圧の基となる直流電圧であってよい。ＶＰＰは、例えば、１５Ｖの直流電圧であってよい。 VPP generated by the power supply circuit 11 is supplied to the square wave driver 12 . The VPP generated by the power supply circuit 11 may be a DC voltage that is the basis of the voltage applied to the electrode rods 20 . VPP may be, for example, a DC voltage of 15V.

方形波ドライバ１２は、電源回路１１から供給される直流電圧に基づいて、交流の方形波を生成する。ここで、「交流の方形波」とは、正極性と負極性とを有する方形波である。また、「交流の方形波」において、正極性を有するときの直流電圧の絶対値と、負極性を有するときの直流電圧の絶対値とは等しい。 The square wave driver 12 generates an AC square wave based on the DC voltage supplied from the power supply circuit 11 . Here, the “AC square wave” is a square wave having positive and negative polarities. In addition, in the "AC square wave", the absolute value of the DC voltage when it has positive polarity is equal to the absolute value of the DC voltage when it has negative polarity.

図２に、方形波ドライバ１２が出力する、交流の方形波の一例を示す。図２に示す波形は、図１に示す方形波ドライバ１２の出力ノード２０１Ａの電圧から、方形波ドライバ１２の出力ノード２０１Ｂの電圧を引いた電圧の波形である。すなわち、図２に示す波形は、方形波ドライバ１２の差動出力の電圧を示す波形である。 FIG. 2 shows an example of an AC square wave output by the square wave driver 12 . The waveform shown in FIG. 2 is a voltage waveform obtained by subtracting the voltage at output node 201B of square wave driver 12 from the voltage at output node 201A of square wave driver 12 shown in FIG. That is, the waveforms shown in FIG. 2 are waveforms representing voltages of differential outputs of the square wave driver 12 .

図２に示すように、方形波ドライバ１２が出力する交流の方形波は、正極性の直流電圧と負極性の直流電圧とが、交互に切り替わる電圧波形である。図２に示す例においては、交流の方形波は、正極性のときは電圧がＶ１の直流電圧であり、負極性のときは電圧が－Ｖ１の直流電圧である。また、図２に示す例においては、交流の方形波は、時間ｔｐが経過するごとに正極性の直流電圧と負極性の直流電圧とが切り替わる。 As shown in FIG. 2, the AC square wave output by the square wave driver 12 is a voltage waveform in which a positive DC voltage and a negative DC voltage are alternately switched. In the example shown in FIG. 2, the AC square wave is a DC voltage with a voltage of V1 when it is positive and a DC voltage with a voltage of -V1 when it is negative. In the example shown in FIG. 2, the AC square wave switches between a positive DC voltage and a negative DC voltage every time tp elapses.

方形波ドライバ１２は、制御部１５から供給される信号に基づいて、出力ノード２０１Ａ及び出力ノード２０１Ｂから出力する直流電圧の値を切り替えることにより、交流の方形波を出力してよい。 The square wave driver 12 may output an AC square wave by switching the value of the DC voltage output from the output node 201A and the output node 201B based on the signal supplied from the control section 15 .

電流制限回路１３は、電極棒２０Ｂと方形波ドライバ１２との間に、検出回路１４と直列に接続されている。なお、図１においては、電流制限回路１３は、電極棒２０Ｂと方形波ドライバ１２との間に接続されているが、電流制限回路１３は、電極棒２０Ａと方形波ドライバ１２との間に接続されていてもよい。 Current limiting circuit 13 is connected in series with detection circuit 14 between electrode bar 20B and square wave driver 12 . Although the current limiting circuit 13 is connected between the electrode bar 20B and the square wave driver 12 in FIG. 1, the current limiting circuit 13 is connected between the electrode bar 20A and the square wave driver 12. may have been

電流制限回路１３は、例えば電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとがショートした場合などに、方形波ドライバ１２、検出回路１４、電極棒２０などに流れる電流を制限するための回路である。電流制限回路１３は、例えば、抵抗、定電流ダイオード、定電流回路などを含む。図１においては、電流制限回路１３を抵抗の記号で表し、電流制限回路１３が制限抵抗である場合を示している。電流制限回路１３が制限抵抗であるとは、電流制限回路１３が単体の抵抗であることを意味する。 The current limiting circuit 13 is a circuit for limiting the current flowing through the square wave driver 12, the detection circuit 14, the electrode rod 20, etc. when the electrode rod 20A and the electrode rod 20B are short-circuited, for example. Current limiting circuit 13 includes, for example, a resistor, a constant current diode, a constant current circuit, and the like. In FIG. 1, the current limiting circuit 13 is represented by the symbol of a resistor, showing the case where the current limiting circuit 13 is a limiting resistor. That the current limiting circuit 13 is a limiting resistor means that the current limiting circuit 13 is a single resistor.

検出回路１４は、方形波ドライバ１２が電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂに交流の方形波を印加した際に、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ｂとの間に流れる電流を検出する回路である。検出回路１４は、電極棒２０Ｂと方形波ドライバ１２との間に、電流制限回路１３と直列に接続されている。検出回路１４は、電流を検出可能な任意の回路であってよい。 The detection circuit 14 is a circuit that detects current flowing between the square wave driver 12 and the electrode rod 20B when the square wave driver 12 applies an alternating square wave to the electrode rods 20A and 20B. A detection circuit 14 is connected in series with the current limiting circuit 13 between the electrode bar 20B and the square wave driver 12 . Detector circuit 14 may be any circuit capable of detecting current.

検出回路１４は、検出した電流に対応する電圧を制御部１５に出力する。 The detection circuit 14 outputs a voltage corresponding to the detected current to the control section 15 .

制御部１５は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路、又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＣＵ（Micro Controller Unit）などの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。制御部１５は、液面検出回路１０の各部を制御しながら、液面検出回路１０の動作に関わる処理を実行する。 Control unit 15 includes at least one processor, at least one dedicated circuit, or a combination thereof. The processor is a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit) or MCU (Micro Controller Unit), or a dedicated processor specialized for specific processing. The dedicated circuit is, for example, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The control unit 15 executes processing related to the operation of the liquid level detection circuit 10 while controlling each part of the liquid level detection circuit 10 .

制御部１５は、方形波ドライバ１２を制御して、方形波ドライバ１２に交流の方形波を出力させる。制御部１５は、検出回路１４が検出した電流に対応する電圧を、検出回路１４から取得する。制御部１５は、検出回路１４が検出した電流に基づいて、液槽２１の中の液体２２の高さを判定する。制御部１５は、液槽２１の中の液体２２の高さに応じて、ポンプ３０のオン／オフを制御する。 The control unit 15 controls the square wave driver 12 to output an AC square wave. The control unit 15 acquires from the detection circuit 14 the voltage corresponding to the current detected by the detection circuit 14 . The control unit 15 determines the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 based on the current detected by the detection circuit 14 . The controller 15 controls on/off of the pump 30 according to the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 .

続いて、液面検出回路１０が、液槽２１の中の液体２２の高さを判定する動作について詳細に説明する。 Next, the operation of the liquid level detection circuit 10 to determine the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 will be described in detail.

方形波ドライバ１２は、検出回路１４及び電流制限回路１３を介して、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に交流の方形波を印加する。 The square wave driver 12 applies an AC square wave between the electrode rods 20A and 20B via the detection circuit 14 and the current limiting circuit 13 .

このように、方形波ドライバ１２は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に交流の方形波を印加しているため、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に流れる電流は周期的に切り替わる。したがって、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に一定方向の電流が流れ続けることを防ぐことができ、電極棒２０に発錆及び腐食が発生することを抑制することができる。 Thus, since the square wave driver 12 applies an alternating square wave between the electrode rods 20A and 20B, the current flowing between the electrode rods 20A and 20B is periodically switched. . Therefore, it is possible to prevent current from continuing to flow in one direction between the electrode rods 20A and 20B, and to suppress the electrode rods 20 from being rusted and corroded.

検出回路１４は、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ｂとの間に流れる電流を検出する。検出回路１４は、検出した電流に対応する電圧を制御部１５に出力する。 A detection circuit 14 detects the current flowing between the square wave driver 12 and the electrode bar 20B. The detection circuit 14 outputs a voltage corresponding to the detected current to the control section 15 .

制御部１５は、検出回路１４が検出した電流に基づいて、液槽２１の中の液体２２の高さを判定する。制御部１５は、実際には、検出回路１４が検出した電流に対応する電圧に基づいて、液槽２１の中の液体２２の高さを判定してよい。 The control unit 15 determines the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 based on the current detected by the detection circuit 14 . The controller 15 may actually determine the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 based on the voltage corresponding to the current detected by the detection circuit 14 .

制御部１５は、検出回路１４が検出した電流の大きさが、所定の閾値以上であるか否かに基づいて、液槽２１の中の液体２２の高さを判定する。ここで、「電流の大きさ」とは、「電流の絶対値」を意味する。所定の閾値は、液体２２の導電率などに基づいて予め定められた値であってよい。 The control unit 15 determines the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 based on whether the magnitude of the current detected by the detection circuit 14 is equal to or greater than a predetermined threshold. Here, the "magnitude of current" means "absolute value of current". The predetermined threshold value may be a predetermined value based on the conductivity of the liquid 22 or the like.

所定の閾値をＩｔとすると、制御部１５は、方形波ドライバ１２が正極性の直流電圧を印加しているときに、検出回路１４が検出した電流がＩｔ以上である場合、液体２２の高さが少なくとも電極棒２０Ｂの先端の高さ以上であると判定する。また、制御部１５は、方形波ドライバ１２が負極性の直流電圧を印加しているときに、検出回路１４が検出した電流が－Ｉｔ以下である場合、すなわち、検出回路１４が検出した電流の大きさがＩｔ以上である場合、液体２２の高さが少なくとも電極棒２０Ｂの先端の高さ以上であると判定する。 Assuming that a predetermined threshold value is It, the control unit 15 controls the height of the liquid 22 when the current detected by the detection circuit 14 is It or more while the square wave driver 12 is applying a positive DC voltage. is at least the height of the tip of the electrode rod 20B or more. Further, when the current detected by the detection circuit 14 is −It or less while the square wave driver 12 is applying a negative DC voltage, the control unit 15 controls the current detected by the detection circuit 14 to If the size is It or more, it is determined that the height of the liquid 22 is at least the height of the tip of the electrode rod 20B or more.

また、制御部１５は、方形波ドライバ１２が正極性の直流電圧を印加しているときに、検出回路１４が検出した電流がＩｔより小さい場合、液体２２の高さが電極棒２０Ｂの先端の高さより低いと判定する。また、制御部１５は、方形波ドライバ１２が負極性の直流電圧を印加しているときに、検出回路１４が検出した電流が－Ｉｔより大きい場合、すなわち、検出回路１４が検出した電流の大きさがＩｔより小さい場合、液体２２の高さが電極棒２０Ｂの先端の高さより低いと判定する。 Further, when the current detected by the detection circuit 14 is smaller than It while the square wave driver 12 is applying the positive DC voltage, the control unit 15 controls the height of the liquid 22 to be the tip of the electrode rod 20B. Determined to be lower than the height. Further, when the current detected by the detection circuit 14 is greater than −It while the square wave driver 12 is applying the negative DC voltage, the control unit 15 controls the current detected by the detection circuit 14 to is smaller than It, it is determined that the height of the liquid 22 is lower than the height of the tip of the electrode rod 20B.

すなわち、制御部１５は、検出回路１４が検出した電流の大きさに基づいて、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っているか否かを判定することができる。 That is, the control unit 15 can determine whether the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22 based on the magnitude of the current detected by the detection circuit 14 .

このように、液面検出回路１０は、従来技術のように電極棒２０に正弦波の交流電圧を印加するのではなく、電極棒２０に交流の方形波を印加する。そのため、液面検出回路１０は、商用電源４０から供給される交流電圧を降圧して低電圧の交流電圧を生成する必要がないため、トランスを備えていない。したがって、液面検出回路１０は、高価なトランスを備えていないことにより、液槽２１の中の液体２２の液面を検出する際のコストを低減することができる。また、液面検出回路１０は、トランスを備えていないことにより、トランスを設置するためのスペースを低減することができる。また、液面検出回路１０は、トランスを備えていないことにより、トランス分の質量を低減することができる。 Thus, the liquid level detection circuit 10 applies an AC square wave to the electrode bar 20 instead of applying a sinusoidal AC voltage to the electrode bar 20 as in the prior art. Therefore, the liquid level detection circuit 10 does not have a transformer because it does not need to step down the AC voltage supplied from the commercial power supply 40 to generate a low AC voltage. Therefore, since the liquid level detection circuit 10 does not include an expensive transformer, the cost for detecting the liquid level of the liquid 22 in the liquid tank 21 can be reduced. Moreover, since the liquid level detection circuit 10 does not include a transformer, the space for installing the transformer can be reduced. Further, since the liquid level detection circuit 10 does not include a transformer, the mass of the transformer can be reduced.

＜浮遊容量＞
続いて、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ａとを接続する配線と、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ｂとを接続する配線との間の浮遊容量の影響について説明する。以下、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ａとを接続する配線と、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ｂとを接続する配線との間の浮遊容量について、単に「浮遊容量」と称して説明する。方形波ドライバ１２と電極棒２０Ａとを接続する配線、及び、方形波ドライバ１２と電極棒２０Ｂとを接続する配線の長さが長くなると、浮遊容量が増加し、浮遊容量の影響が大きくなる。 <Stray capacitance>
Next, the effect of stray capacitance between the wiring connecting the square wave driver 12 and the electrode bar 20A and the wiring connecting the square wave driver 12 and the electrode bar 20B will be described. Hereinafter, the stray capacitance between the wiring connecting the square wave driver 12 and the electrode rod 20A and the wiring connecting the square wave driver 12 and the electrode rod 20B will be simply referred to as "stray capacitance". As the wiring connecting the square wave driver 12 and the electrode bar 20A and the wiring connecting the square wave driver 12 and the electrode bar 20B become longer, the stray capacitance increases and the influence of the stray capacitance increases.

浮遊容量があると、方形波ドライバ１２が電極棒２０に印加する交流の方形波の極性が反転した際に、浮遊容量に電流が流れる。したがって、検出回路１４は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に流れる電流に加えて、浮遊容量に流れる電流も検出する。すなわち、検出回路１４は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に流れる電流と、浮遊容量に流れる電流とを合成した電流を検出する。 If there is stray capacitance, current will flow through the stray capacitance when the polarity of the AC square wave applied to the electrode rod 20 by the square wave driver 12 is reversed. Therefore, the detection circuit 14 detects the current flowing through the stray capacitance in addition to the current flowing between the electrode rods 20A and 20B. That is, the detection circuit 14 detects a combined current of the current flowing between the electrode rods 20A and 20B and the current flowing through the stray capacitance.

図３Ａ及び図３Ｂに、浮遊容量が小さい場合に、検出回路１４が検出する電流の一例を示す。図３Ａは、浮遊容量が小さく、且つ、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていない場合の電流の一例を示す図である。図３Ｂは、浮遊容量が小さく、且つ、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っている場合の電流の一例を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂに示す例においては、検出回路１４が検出する電流は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に流れる電流のみであり、浮遊容量に流れる電流は含まない。 3A and 3B show an example of the current detected by the detection circuit 14 when the stray capacitance is small. FIG. 3A is a diagram showing an example of current when the stray capacitance is small and the electrode rods 20A and 20B are not immersed in the liquid 22. FIG. FIG. 3B is a diagram showing an example of current when the stray capacitance is small and the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22. FIG. In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the current detected by the detection circuit 14 is only the current flowing between the electrode rods 20A and 20B, and does not include the current flowing through the stray capacitance.

図３Ａに示す例では、検出回路１４が検出する電流の大きさは、所定の閾値であるＩｔより小さい。したがって、制御部１５は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていないと判定する。 In the example shown in FIG. 3A, the magnitude of the current detected by the detection circuit 14 is smaller than the predetermined threshold It. Therefore, the controller 15 determines that the electrode rods 20A and 20B are not immersed in the liquid 22 .

図３Ｂに示す例では、検出回路１４が検出する電流の大きさは、所定の閾値であるＩｔ以上である。したがって、制御部１５は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていると判定する。 In the example shown in FIG. 3B, the magnitude of the current detected by the detection circuit 14 is greater than or equal to the predetermined threshold It. Therefore, the control unit 15 determines that the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22 .

図４Ａ及び図４Ｂに、浮遊容量が大きい場合に、検出回路１４が検出する電流の一例を示す。図４Ａは、浮遊容量が大きく、且つ、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていない場合の電流の一例を示す図である。図４Ｂは、浮遊容量が大きく、且つ、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っている場合の電流の一例を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂに示す例においては、検出回路１４が検出する電流は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂとの間に流れる電流と、浮遊容量に流れる電流とを合成した電流である。 4A and 4B show an example of the current detected by the detection circuit 14 when the stray capacitance is large. FIG. 4A is a diagram showing an example of current when the stray capacitance is large and the electrode rods 20A and 20B are not immersed in the liquid 22. FIG. FIG. 4B is a diagram showing an example of current when the stray capacitance is large and the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22. FIG. In the example shown in FIGS. 4A and 4B, the current detected by the detection circuit 14 is a combined current of the current flowing between the electrode rods 20A and 20B and the current flowing through the stray capacitance.

図４Ａに示す例では、方形波ドライバ１２が電極棒２０に印加する交流の方形波の極性が反転したタイミングで、検出回路１４は、インパルス状の電流４０１を検出している。このインパルス状の電流４０１は、浮遊容量に流れる電流である。図４Ａに示す例においては、インパルス状の電流４０１は、所定の閾値であるＩｔ以上の大きさの電流である。したがって、制御部１５が、インパルス状の電流４０１がＩｔ以上の大きさで流れているタイミングで、液槽２１の中の液体２２の高さを判定すると、制御部１５は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていないにも関わらず、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていると誤判定してしまう。 In the example shown in FIG. 4A, the detection circuit 14 detects an impulse current 401 at the timing when the polarity of the AC square wave applied to the electrode rod 20 by the square wave driver 12 is reversed. This impulse-like current 401 is a current that flows through the stray capacitance. In the example shown in FIG. 4A, the impulse-like current 401 is a current that is greater than or equal to a predetermined threshold It. Therefore, when the control unit 15 determines the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 at the timing when the impulse-like current 401 is flowing at a magnitude of It or more, the control unit 15 controls the electrode rod 20A and the electrode It is erroneously determined that the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22 even though the rod 20B is not immersed in the liquid 22.例文帳に追加

図４Ｂに示す例では、方形波ドライバ１２が電極棒２０に印加する交流の方形波の極性が反転したタイミングで、検出回路１４は、インパルス状の電流４０２を検出している。このインパルス状の電流４０２は、浮遊容量に流れる電流である。図４Ｂに示す例においては、検出回路１４は、インパルス状の電流４０２と図３Ｂに示した電流とが足し合わされた電流を検出する。この場合、制御部１５が、インパルス状の電流４０２が流れているタイミングで、液槽２１の中の液体２２の高さを判定すると、制御部１５は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていると判定するが、この場合は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂは液体２２に浸っているので誤判定とはならない。 In the example shown in FIG. 4B, the detection circuit 14 detects an impulse current 402 at the timing when the polarity of the AC square wave applied to the electrode rod 20 by the square wave driver 12 is reversed. This impulse-shaped current 402 is a current that flows through the stray capacitance. In the example shown in FIG. 4B, detection circuit 14 detects a current that is the sum of impulse-like current 402 and the current shown in FIG. 3B. In this case, when the control unit 15 determines the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 at the timing when the impulse-like current 402 is flowing, the control unit 15 determines that the electrode rods 20A and 20B are at the liquid 22 level. However, in this case, since the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22, no erroneous determination is made.

図４Ａに示したように、浮遊容量が大きく、且つ、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていない場合、制御部１５が液槽２１の中の液体２２の高さを判定するタイミングによっては、制御部１５は、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていないにも関わらず、電極棒２０Ａと電極棒２０Ｂが液体２２に浸っていると誤判定してしまう。 As shown in FIG. 4A, when the stray capacitance is large and the electrode rods 20A and 20B are not immersed in the liquid 22, the control unit 15 determines the height of the liquid 22 in the liquid tank 21. In some cases, the control unit 15 erroneously determines that the electrode rods 20A and 20B are immersed in the liquid 22 even though the electrode rods 20A and 20B are not immersed in the liquid 22 .

このような誤判定を防ぐため、制御部１５は、交流の方形波の極性が反転してから所定時間が経過したときに、検出回路１４が検出した電流に基づいて、液体２２の液面の高さを判定してよい。 In order to prevent such an erroneous determination, the control unit 15 detects the level of the liquid 22 based on the current detected by the detection circuit 14 when a predetermined time has elapsed since the polarity of the AC square wave was reversed. Height may be determined.

図５に、制御部１５が、交流の方形波の極性が反転してから所定時間が経過したときに、液体２２の液面の高さを判定している様子を示す。 FIG. 5 shows how the controller 15 determines the height of the liquid surface of the liquid 22 when a predetermined time has passed since the polarity of the AC square wave was reversed.

図５に示す例においては、制御部１５は、符号５０１で示すタイミングにおいて、液体２２の液面の高さを判定している。符号５０１で示すタイミングは、交流の方形波の極性が反転してから所定時間ｔ１が経過したタイミングである。 In the example shown in FIG. 5 , the control unit 15 determines the height of the liquid surface of the liquid 22 at the timing indicated by reference numeral 501 . The timing indicated by reference numeral 501 is the timing when a predetermined time t1 has elapsed after the polarity of the AC square wave was reversed.

所定時間ｔ１は、浮遊容量に流れる電流が十分小さくなる時間として、予め設定された時間であってよい。浮遊容量に流れる電流が十分小さくなるまでにかかる時間は、浮遊容量の値と、電流制限回路１３とに依存する。電流制限回路１３が制限抵抗である場合、浮遊容量に流れる電流が十分小さくなるまでにかかる時間は、浮遊容量の値と、制限抵抗の抵抗値とに依存する。したがって、電流制限回路１３が制限抵抗である場合、所定時間ｔ１は、浮遊容量の値と、制限抵抗の抵抗値とに基づいて決定されていてよい。 The predetermined time t1 may be a time set in advance as a time for the current flowing through the stray capacitance to become sufficiently small. The time required for the current flowing through the stray capacitance to become sufficiently small depends on the value of the stray capacitance and the current limiting circuit 13 . When the current limiting circuit 13 is a limiting resistor, the time required for the current flowing through the floating capacitance to become sufficiently small depends on the value of the floating capacitance and the resistance value of the limiting resistor. Therefore, when the current limiting circuit 13 is a limiting resistor, the predetermined time t1 may be determined based on the value of the stray capacitance and the resistance value of the limiting resistor.

以下、電流制限回路１３が制限抵抗である場合を例に挙げて説明する。浮遊容量の値をＣ、制限抵抗の抵抗値をＲとすると、浮遊容量と制限抵抗とによって決定される時定数は、浮遊容量の値と制限抵抗の抵抗値との積によって算出されるＲＣで表される。浮遊容量に流れる電流は、時定数ＲＣの０．７倍の時間が経過すると半減する。また、浮遊容量に流れる電流は、時定数ＲＣの３～４倍程度の時間が経過すると十分小さくなる。したがって、所定時間ｔ１を、例えば、時定数ＲＣの０．７倍以上の時間として設定すると、制御部１５は、浮遊容量が大きいときであっても、液体２２の液面の高さを誤判定せずに判定することができる。また、所定時間ｔ１を、例えば、時定数ＲＣの３倍以上の時間として設定すると、制御部１５は、浮遊容量が大きいときであっても、さらに安定して、液体２２の液面の高さを誤判定せずに判定することができる。 A case where the current limiting circuit 13 is a limiting resistor will be described below as an example. If the stray capacitance value is C and the resistance value of the limiting resistor is R, the time constant determined by the stray capacitance and the limiting resistance is RC calculated by multiplying the value of the stray capacitance and the resistance value of the limiting resistor. expressed. The current flowing through the stray capacitance is halved when 0.7 times the time constant RC elapses. Also, the current flowing through the stray capacitance becomes sufficiently small after a period of about 3 to 4 times the time constant RC. Therefore, if the predetermined time t1 is set to be, for example, 0.7 times or more the time constant RC, the controller 15 will erroneously determine the height of the liquid 22 even when the stray capacitance is large. can be determined without Further, if the predetermined time t1 is set to be, for example, three times or more the time constant RC, the control unit 15 can more stably control the level of the liquid 22 even when the stray capacitance is large. can be determined without erroneous determination.

このように、制御部１５が液体２２の液面の高さを判定するタイミングを、交流の方形波の極性が反転してから所定時間が経過したときとすることによって、制御部１５は、浮遊容量が大きいときであっても、液体２２の液面の高さを誤判定せずに判定することができる。 In this way, the control unit 15 determines the level of the liquid surface of the liquid 22 when a predetermined time has passed after the polarity of the AC square wave is reversed. Even when the capacity is large, the height of the liquid surface of the liquid 22 can be determined without erroneous determination.

＜方形波ドライバの回路例＞
図６に、方形波ドライバ１２の回路構成の一例を示す。図６に示す方形波ドライバ１２は、フォトカプラ１２１と、２分周器１２２と、ドライバ回路１２３とを備える。図６において、直流電圧ＶＤＤと直流電圧ＶＰＰとを示している。図６の説明においては、ＶＤＤは５Ｖの直流電圧であるとし、ＶＰＰは１５Ｖの直流電圧であるとして説明する。 <Circuit example of square wave driver>
FIG. 6 shows an example of the circuit configuration of the square wave driver 12. As shown in FIG. The square wave driver 12 shown in FIG. 6 includes a photocoupler 121 , a frequency divider 122 and a driver circuit 123 . FIG. 6 shows the DC voltage VDD and the DC voltage VPP. In the description of FIG. 6, VDD is a DC voltage of 5V and VPP is a DC voltage of 15V.

制御部１５は、フォトカプラ１２１にパルスを出力する。図７に、制御部１５がフォトカプラ１２１に出力するパルスの波形の一例を示す。図７に示すように、制御部１５が出力するパルスは、ハイレベルが５Ｖで、ローレベルが０Ｖのパルスである。制御部１５が出力するパルスの周波数は、例えば１００Ｈｚであってよい。 The control unit 15 outputs pulses to the photocoupler 121 . FIG. 7 shows an example of the waveform of the pulse that the controller 15 outputs to the photocoupler 121. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the pulse output from the control unit 15 has a high level of 5V and a low level of 0V. The frequency of the pulse output by the controller 15 may be, for example, 100 Hz.

フォトカプラ１２１は、制御部１５が出力するパルスを入力すると、１５Ｖのパルスを出力する。この際、フォトカプラ１２１は、ＶＤＤとＶＰＰとが絶縁された状態で１５Ｖのパルスを出力する。フォトカプラ１２１が出力するパルスは、２分周器１２２のＣＬＫ端子に入力される。フォトカプラ１２１が出力するパルスは、ハイレベルが１５Ｖで、ローレベルが０Ｖのパルスである。フォトカプラ１２１が出力するパルスの周波数は、制御部１５が出力するパルスの周波数が１００Ｈｚである場合、１００Ｈｚである。 The photocoupler 121 outputs a pulse of 15V when receiving the pulse output from the control unit 15 . At this time, the photocoupler 121 outputs a pulse of 15 V while VDD and VPP are insulated. A pulse output from the photocoupler 121 is input to the CLK terminal of the 2-divider 122 . The pulse output from the photocoupler 121 has a high level of 15V and a low level of 0V. The frequency of the pulse output by the photocoupler 121 is 100 Hz when the frequency of the pulse output by the controller 15 is 100 Hz.

２分周器１２２は、ＣＬＫ端子の立ち上がりで、Ｄ端子の状態をＱ端子に出力する。また、２分周器１２２は、Ｑ端子の反転信号をＱＢ端子に出力させる。その結果、２分周器１２２は、フォトカプラ１２１が出力するパルスをＣＬＫ信号として入力すると、ＣＬＫ信号の周波数を２分周したパルスを出力する。 The 2-divider 122 outputs the state of the D terminal to the Q terminal at the rising edge of the CLK terminal. Further, the 2-divider 122 outputs the inverted signal of the Q terminal to the QB terminal. As a result, when the pulse output from the photocoupler 121 is input as the CLK signal, the frequency divider 122 outputs a pulse obtained by dividing the frequency of the CLK signal by two.

図８に、２分周器１２２の入出力信号の一例を示す。図８は、２分周器１２２のＣＬＫ端子に入力される信号と、２分周器１２２のＱ端子から出力される信号と、２分周器１２２のＱＢ端子から出力される信号とを示す。 FIG. 8 shows an example of input/output signals of the 2-divider 122. In FIG. FIG. 8 shows a signal input to the CLK terminal of the 2-divider 122, a signal output from the Q terminal of the 2-divider 122, and a signal output from the QB terminal of the 2-divider 122. .

２分周器１２２のＣＬＫ端子に入力される信号は、フォトカプラ１２１から入力される信号であり、ハイレベルが１５Ｖで、ローレベルが０Ｖのパルスである。また、２分周器１２２のＣＬＫ端子に入力されるパルスの周波数は、１００Ｈｚである。 The signal input to the CLK terminal of the 2-divider 122 is the signal input from the photocoupler 121, and is a pulse with a high level of 15V and a low level of 0V. Also, the frequency of the pulse input to the CLK terminal of the 2-divider 122 is 100 Hz.

２分周器１２２のＱ端子が出力する信号は、ＣＬＫ端子の信号を２分周した信号であり、ハイレベルが１５Ｖで、ローレベルが０Ｖのパルスである。また、２分周器１２２のＱ端子が出力するパルスの周波数は、５０Ｈｚである。 The signal output from the Q terminal of the 2-divider 122 is a signal obtained by dividing the signal at the CLK terminal by 2, and is a pulse with a high level of 15V and a low level of 0V. Also, the frequency of the pulse output from the Q terminal of the 2-divider 122 is 50 Hz.

２分周器１２２のＱＢ端子が出力する信号は、Ｑ端子の信号を反転させた信号であり、ハイレベルが１５Ｖで、ローレベルが０Ｖのパルスである。また、２分周器１２２のＱＢ端子が出力するパルスの周波数は、５０Ｈｚである。２分周器１２２は、高い精度で、ＱＢ端子から出力する信号を、Ｑ端子の信号を反転させた信号とすることができる。 The signal output from the QB terminal of the 2-divider 122 is a signal obtained by inverting the signal at the Q terminal, and is a pulse with a high level of 15V and a low level of 0V. Also, the frequency of the pulse output from the QB terminal of the 2-divider 122 is 50 Hz. The 2-divider 122 can highly accurately convert the signal output from the QB terminal into a signal obtained by inverting the signal at the Q terminal.

図７及び図８においては、制御部１５が出力するパルスのデューティ比が５０：５０の場合、すなわち、２分周器１２２のＣＬＫ端子に入力されるパルスのデューティ比が５０：５０の場合を示しているが、２分周器１２２のＣＬＫ端子に入力されるパルスのデューティ比は、５０：５０でなくてもよい。２分周器１２２は、ＣＬＫ端子に入力されるパルスのデューティ比が５０：５０でなくても、Ｑ端子及びＱＢ端子から、デューティ比が５０：５０のパルスを出力する。 7 and 8, the duty ratio of the pulse output from the control unit 15 is 50:50, that is, the duty ratio of the pulse input to the CLK terminal of the 2-divider 122 is 50:50. Although shown, the duty ratio of the pulse input to the CLK terminal of divide-by-2 divider 122 need not be 50:50. The 2-divider 122 outputs a pulse with a duty ratio of 50:50 from the Q terminal and the QB terminal even if the duty ratio of the pulse input to the CLK terminal is not 50:50.

ドライバ回路１２３は、２分周器１２２のＱ端子から供給されるパルスを大電流が流せるように増幅して、検出回路１４に出力する。また、ドライバ回路１２３は、２分周器１２２のＱＢ端子から供給されるパルスを大電流が流せるように増幅して、電極棒２０Ａに出力する。ドライバ回路１２３は、エミッタフォロアにより構成されていてよい。 The driver circuit 123 amplifies the pulse supplied from the Q terminal of the 2-divider 122 so that a large current can flow, and outputs the amplified pulse to the detection circuit 14 . Further, the driver circuit 123 amplifies the pulse supplied from the QB terminal of the 2-divider 122 so that a large current can flow, and outputs the amplified pulse to the electrode bar 20A. The driver circuit 123 may consist of an emitter follower.

ドライバ回路１２３が検出回路１４に出力するパルスの電圧が０Ｖのとき、ドライバ回路１２３が電極棒２０Ａに出力するパルスの電圧は１５Ｖである。また、ドライバ回路１２３が検出回路１４に出力するパルスの電圧が１５Ｖのとき、ドライバ回路１２３が電極棒２０Ａに出力するパルスの電圧は０Ｖである。このように、ドライバ回路１２３は、周期的に極性が反転する交流の方形波を出力することができる。 When the voltage of the pulse that the driver circuit 123 outputs to the detection circuit 14 is 0V, the voltage of the pulse that the driver circuit 123 outputs to the electrode bar 20A is 15V. When the voltage of the pulse output by the driver circuit 123 to the detection circuit 14 is 15V, the voltage of the pulse output by the driver circuit 123 to the electrode bar 20A is 0V. Thus, the driver circuit 123 can output an alternating square wave whose polarity is periodically reversed.

＜検出回路の回路例＞
図９に、検出回路１４の回路構成の一例を示す。図９に示す検出回路１４は、フォトカプラ１４１を備える。 <Circuit example of detection circuit>
FIG. 9 shows an example of the circuit configuration of the detection circuit 14. As shown in FIG. The detection circuit 14 shown in FIG. 9 has a photocoupler 141 .

フォトカプラ１４１は、方形波ドライバ１２と電流制限回路１３との間に流れる電流を検出する。この際、フォトカプラ１４１は、検出した電流に対応する電圧を制御部１５に出力する。 Photocoupler 141 detects current flowing between square wave driver 12 and current limiting circuit 13 . At this time, the photocoupler 141 outputs a voltage corresponding to the detected current to the controller 15 .

フォトカプラ１４１は、方形波ドライバ１２の１５Ｖ系の電圧と、５Ｖ系の電圧とを絶縁した状態で、検出した電流に対応する電圧を制御部１５に出力する。したがって、フォトカプラ１４１は、ノイズを低減することができる。 The photocoupler 141 outputs a voltage corresponding to the detected current to the control unit 15 while isolating the 15V system voltage of the square wave driver 12 from the 5V system voltage. Therefore, the photocoupler 141 can reduce noise.

＜交流の方形波の他の例＞
図１０に、方形波ドライバ１２が出力する交流の方形波の他の例を示す。 <Another example of AC square wave>
FIG. 10 shows another example of the AC square wave output by the square wave driver 12. In FIG.

図１０に示すように、方形波ドライバ１２は、交流の方形波として、電圧が０Ｖの期間を含む交流の方形波を生成してもよい。方形波ドライバ１２は、このような交流の方形波を出力することで、液面検出回路１０が液体２２の液面を検出する際の消費電力を低減することができる。 As shown in FIG. 10, the square wave driver 12 may generate an AC square wave including a voltage period of 0V as an AC square wave. The square wave driver 12 can reduce power consumption when the liquid level detection circuit 10 detects the liquid level of the liquid 22 by outputting such an alternating square wave.

方形波ドライバ１２は、例えば、正極性の直流電圧を１０ｍｓの間出力した後、０Ｖを４９０ｍｓ出力し、その後、負極性の直流電圧を１０ｍｓの間出力した後、また、０Ｖを４９０ｍｓ出力するというようなサイクルで、交流の方形波を出力してもよい。これにより、方形波ドライバ１２は、電極棒２０に流れる電流を１／５０程度に低減することができる。 For example, the square wave driver 12 outputs a positive DC voltage for 10 ms, then outputs 0 V for 490 ms, then outputs a negative DC voltage for 10 ms, and then outputs 0 V for 490 ms. An alternating square wave may be output in such a cycle. Thereby, the square wave driver 12 can reduce the current flowing through the electrode rod 20 to about 1/50.

上述のように、本実施形態に係る液面検出回路１０において、方形波ドライバ１２は、直流電圧に基づいて交流の方形波を生成し、検出回路１４は、方形波ドライバ１２が電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂに交流の方形波を印加した際に流れる電流を検出する。そして、制御部１５は、検出回路１４が検出する電流に基づいて液体２２の液面の高さを判定する。これにより、本実施形態に係る液面検出回路１０は、高価なトランスを用いることなく、電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂに交流の方形波を印加し、液体２２の液面の高さを判定することができる。したがって、本実施形態に係る液面検出回路１０は、液槽２１の中の液体２２の液面を検出する際のコストを低減することができる。 As described above, in the liquid level detection circuit 10 according to the present embodiment, the square wave driver 12 generates an AC square wave based on the DC voltage, and the detection circuit 14 detects that the square wave driver 12 is the electrode bar 20A and the electrode bar 20A. A current that flows when an AC square wave is applied to the electrode rod 20B is detected. Then, the control unit 15 determines the height of the liquid surface of the liquid 22 based on the current detected by the detection circuit 14 . As a result, the liquid level detection circuit 10 according to the present embodiment applies alternating square waves to the electrode rods 20A and 20B to determine the level of the liquid 22 without using an expensive transformer. be able to. Therefore, the liquid level detection circuit 10 according to the present embodiment can reduce costs when detecting the liquid level of the liquid 22 in the liquid tank 21 .

また、本実施形態に係る液面検出回路１０において、制御部１５は、交流の方形波の極性が反転してから所定時間が経過したときの電流に基づいて、液体２２の液面の高さを判定してよい。これにより、本実施形態に係る液面検出回路１０は、浮遊容量が大きいときであっても、液体２２の液面の高さを誤判定することを抑制することができる。 Further, in the liquid level detection circuit 10 according to the present embodiment, the control unit 15 detects the liquid level of the liquid 22 based on the current when a predetermined time has elapsed since the polarity of the AC square wave was reversed. can be determined. Accordingly, the liquid level detection circuit 10 according to the present embodiment can suppress erroneous determination of the liquid level of the liquid 22 even when the floating capacitance is large.

（第２実施形態）
図１１は、本開示の第２実施形態に係る液面検出回路１０Ａを備える液面検出装置１Ａの構成を示す図である。 (Second embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a liquid level detection device 1A including a liquid level detection circuit 10A according to the second embodiment of the present disclosure.

液面検出装置１Ａは、液面検出回路１０Ａと、電極棒２０Ａと、電極棒２０Ｂと、ポンプ３０とを備える。 The liquid level detection device 1A includes a liquid level detection circuit 10A, an electrode rod 20A, an electrode rod 20B, and a pump 30. As shown in FIG.

液面検出回路１０Ａは、電源回路１１と、方形波ドライバ１２と、電流制限回路１３と、検出回路１４と、制御部１５と、ローパスフィルタ１６とを備える。 The liquid level detection circuit 10A includes a power supply circuit 11, a square wave driver 12, a current limiting circuit 13, a detection circuit 14, a control section 15, and a low-pass filter 16.

第２実施形態に係る液面検出回路１０Ａは、ローパスフィルタ１６を備えるという点で、第１実施形態に係る液面検出回路１０と相違する。第２実施形態に係る液面検出回路１０Ａの説明においては、第１実施形態に係る液面検出回路１０と相違する点について主に説明し、第１実施形態に係る液面検出回路１０と共通及び類似する点については適宜説明を省略する。 A liquid level detection circuit 10A according to the second embodiment differs from the liquid level detection circuit 10 according to the first embodiment in that a low-pass filter 16 is provided. In the explanation of the liquid level detection circuit 10A according to the second embodiment, mainly the differences from the liquid level detection circuit 10 according to the first embodiment will be explained, and the points common to the liquid level detection circuit 10 according to the first embodiment will be explained. and similar points will be omitted as appropriate.

ローパスフィルタ１６は、検出回路１４と制御部１５との間に接続されている。ローパスフィルタ１６は、所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタであってよい。 A low-pass filter 16 is connected between the detection circuit 14 and the control section 15 . Low pass filter 16 may be a low pass filter with a predetermined cutoff frequency.

図４Ａ及び図４Ｂに示したように、浮遊容量が大きい場合、方形波ドライバ１２が電極棒２０に印加する交流の方形波の極性が反転したタイミングで、検出回路１４は、インパルス状の電流を検出する。 As shown in FIGS. 4A and 4B, when the stray capacitance is large, the detection circuit 14 generates an impulse current at the timing when the polarity of the AC square wave applied to the electrode rod 20 by the square wave driver 12 is reversed. To detect.

第２実施形態に係る液面検出回路１０Ａは、検出回路１４の後段にローパスフィルタ１６が接続されているため、検出回路１４がインパルス状の電流を検出した時に、後段に出力する短時間のＯＮ信号をローパスフィルタ１６が取り除く。 In the liquid level detection circuit 10A according to the second embodiment, since the low-pass filter 16 is connected to the rear stage of the detection circuit 14, when the detection circuit 14 detects an impulse-like current, a short-time ON signal is output to the rear stage. A low pass filter 16 removes the signal.

そのため、制御部１５は、交流の方形波の極性が反転した直後に液体２２の液面の高さを判定しても、浮遊容量に起因するインパルス状の信号の影響を受けずに液体２２の液面の高さを判定することができる。すなわち、制御部１５は、交流の方形波の極性が反転した後、任意のタイミングで液体２２の液面の高さを判定しても、浮遊容量に起因するインパルス状の信号の影響を受けずに、液体２２の液面の高さを誤判定せずに判定することができる。 Therefore, even if the control unit 15 determines the height of the liquid surface of the liquid 22 immediately after the polarity of the AC square wave is reversed, the liquid 22 is not affected by the impulse signal caused by the stray capacitance. The height of the liquid level can be determined. That is, even if the control unit 15 determines the height of the liquid surface of the liquid 22 at an arbitrary timing after the polarity of the AC square wave is reversed, it is not affected by the impulse-like signal caused by the stray capacitance. In addition, the height of the liquid surface of the liquid 22 can be determined without erroneous determination.

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックを統合してもよいし、又は１つのブロックを分割してもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。 The disclosure is not limited to the embodiments described above. For example, multiple blocks depicted in the block diagrams may be integrated or one block may be divided. Other modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態において、液面検出回路１０は、電極棒２０に交流の方形波を印加するものとして説明したが、液面検出回路１０が電極棒２０に印加する波形は、交流の台形波であってもよい。交流の台形波は、交流の方形波が瞬時に極性が反転するのに対し、波形の立ち上がり及び立ち下がりにおいて傾きを有する波形である。 For example, in the above-described embodiment, the liquid level detection circuit 10 is described as applying an alternating square wave to the electrode rod 20, but the waveform applied by the liquid level detection circuit 10 to the electrode rod 20 is an alternating trapezoidal wave. It can be waves. The alternating trapezoidal wave is a waveform that has slopes at the rising and falling edges of the waveform, whereas the polarity of the alternating square wave is instantaneously reversed.

例えば、図６において、方形波ドライバ１２の回路構成の一例として、２分周器１２２を備える構成を示したが、方形波ドライバ１２は、２分周器１２２を備えない構成であってもよい。２分周器１２２を備えない構成とする場合、例えば、２分周器１２２は、ドライバ回路１２３の一方に極性を反転させた信号を生成するインバータの構成であってもよい。この際、インバータは、例えば、シュミットトリガ機能が付加されたものや、ＡＮＤ機能やＯＲ機能が付加されたものであってよい。 For example, in FIG. 6, as an example of the circuit configuration of the square wave driver 12, a configuration including the 2-divider 122 is shown, but the square-wave driver 12 may be configured without the 2-divider 122. . If the configuration does not include the 2-divider 122, the 2-divider 122 may be configured as an inverter that generates a signal with an inverted polarity to one of the driver circuits 123, for example. In this case, the inverter may have, for example, a Schmidt trigger function, an AND function, or an OR function.

例えば、上述した実施形態において、電極棒２０Ａ及び電極棒２０Ｂの２本の電極棒２０が液槽２１の内側に配置されている例を説明したが、液槽２１の内側には、３本以上の電極棒２０が配置されていてもよい。電極棒２０の数を増やすと、液面検出回路１０は、液槽２１の中の液体２２の高さを、より詳細に検出することができる。 For example, in the above-described embodiment, two electrode rods 20A and 20B are arranged inside the liquid tank 21. electrode rods 20 may be arranged. By increasing the number of electrode rods 20, the liquid level detection circuit 10 can detect the height of the liquid 22 in the liquid tank 21 in more detail.

例えば、上述した実施形態において、ＶＤＤが５Ｖの直流電圧の場合を説明したが、ＶＤＤは５Ｖ以外の直流電圧であってもよい。また、例えば、上述した実施形態において、ＶＰＰが１５Ｖの直流電圧の場合を説明したが、ＶＰＰは例えば８Ｖのような１５Ｖよりも小さい直流電圧であってもよい。ＶＰＰを小さい直流電圧とすると、液面検出回路１０の消費電力を低減することができる。 For example, in the above-described embodiments, VDD is a DC voltage of 5V, but VDD may be a DC voltage other than 5V. Further, for example, in the above-described embodiment, VPP is a DC voltage of 15V, but VPP may be a DC voltage lower than 15V, such as 8V. By setting VPP to a small DC voltage, the power consumption of the liquid level detection circuit 10 can be reduced.

例えば、上述した実施形態において、電源回路１１が交流電圧から所定の直流電圧を生成するものとして説明したが、電源回路１１は、直流電圧から所定の直流電圧を生成してもよい。すなわち、電源回路１１は、交流電圧又は直流電圧のいずれかの電源から、所定の直流電圧を生成してよい。 For example, in the above-described embodiment, the power supply circuit 11 generates a predetermined DC voltage from an AC voltage, but the power supply circuit 11 may generate a predetermined DC voltage from a DC voltage. That is, the power supply circuit 11 may generate a predetermined DC voltage from either an AC voltage or a DC voltage power supply.

例えば、液面検出回路１０は、電源回路１１を備えていなくてもよい。この場合、他の装置が備えている電源回路が出力する直流電圧が、液面検出回路１０に供給されてもよい。 For example, the liquid level detection circuit 10 does not have to include the power supply circuit 11 . In this case, a DC voltage output by a power supply circuit provided in another device may be supplied to the liquid level detection circuit 10 .

本開示の液面検出回路は、液槽の中の液体の液面を検出する用途に好適なものである。 The liquid level detection circuit of the present disclosure is suitable for use in detecting the level of liquid in a liquid tank.

１、１Ａ 液面検出装置
１０、１０Ａ 液面検出回路
１１ 電源回路
１２ 方形波ドライバ
１３ 電流制限回路
１４ 検出回路
１５ 制御部
１６ ローパスフィルタ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 電極棒
２１ 液槽
２２ 液体
２３Ａ、２３Ｂ 液面
３０ ポンプ
４０ 商用電源
１２１ フォトカプラ
１２２ ２分周器
１２３ ドライバ回路
１４１ フォトカプラ Reference Signs List 1, 1A liquid level detection device 10, 10A liquid level detection circuit 11 power supply circuit 12 square wave driver 13 current limiting circuit 14 detection circuit 15 control section 16 low-pass filter 20, 20A, 20B electrode bar 21 liquid tank 22 liquid 23A, 23B liquid Plane 30 Pump 40 Commercial power supply 121 Photocoupler 122 Divider by 2 123 Driver circuit 141 Photocoupler

Claims (9)

液槽の中の液体の液面を検出する液面検出回路であって、
直流電圧に基づいて交流の方形波又は交流の台形波を生成する方形波ドライバと、
前記液槽に配置されている複数の電極棒のうちのいずれかの電極棒と、前記方形波ドライバとの間に接続されている電流制限回路と、
前記方形波ドライバが前記複数の電極棒に前記交流の方形波又は前記交流の台形波を印加した際に流れる電流を検出する検出回路と、
前記検出回路が検出する前記電流に基づいて前記液体の液面の高さを判定する制御部と、
を備え、
前記交流の方形波又は前記交流の台形波は、正極性を有するときの直流電圧の絶対値と、負極性を有するときの直流電圧の絶対値とが等しい、液面検出回路。 A liquid level detection circuit for detecting the liquid level of the liquid in the liquid tank,
a square wave driver that generates an alternating square wave or an alternating trapezoidal wave based on a direct voltage;
a current limiting circuit connected between any one of the plurality of electrodes arranged in the liquid tank and the square wave driver;
a detection circuit for detecting a current that flows when the square wave driver applies the alternating square wave or the alternating trapezoidal wave to the plurality of electrode rods;
a control unit that determines the level of the liquid based on the current detected by the detection circuit;
with
The liquid level detection circuit , wherein the AC square wave or the AC trapezoidal wave has the same absolute value of the DC voltage when it has positive polarity and the absolute value of DC voltage when it has negative polarity . 請求項１に記載の液面検出回路において、
前記制御部は、前記交流の方形波又は前記交流の台形波の極性が反転してから所定時間が経過したときの前記電流に基づいて、前記液体の液面の高さを判定する、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to claim 1,
The control unit determines the height of the liquid level of the liquid based on the current when a predetermined time has elapsed since the polarity of the alternating current square wave or the alternating current trapezoidal wave was reversed. detection circuit. 請求項２に記載の液面検出回路において、
前記所定時間は、前記方形波ドライバと前記複数の電極棒とを接続する配線間の浮遊容量の値と、前記電流制限回路とに基づいて決定される時間である、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to claim 2,
The liquid level detection circuit, wherein the predetermined time is a time determined based on a value of stray capacitance between wires connecting the square wave driver and the plurality of electrode bars, and the current limiting circuit. 請求項３に記載の液面検出回路において、
前記電流制限回路は制限抵抗であり、
前記所定時間は、前記浮遊容量の値と前記制限抵抗の抵抗値との積によって算出される時定数の０．７倍以上の時間である、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to claim 3,
wherein the current limiting circuit is a limiting resistor;
The liquid level detection circuit, wherein the predetermined time is 0.7 times or more of a time constant calculated by multiplying the value of the stray capacitance and the resistance value of the limiting resistor. 請求項３に記載の液面検出回路において、
前記電流制限回路は制限抵抗であり、
前記所定時間は、前記浮遊容量の値と前記制限抵抗の抵抗値との積によって算出される時定数の３倍以上の時間である、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to claim 3,
wherein the current limiting circuit is a limiting resistor;
The liquid level detection circuit, wherein the predetermined time is three times or more a time constant calculated by multiplying the value of the stray capacitance and the resistance value of the limiting resistor. 請求項１に記載の液面検出回路において、
前記検出回路と前記制御部との間に接続されたローパスフィルタをさらに備える、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to claim 1,
A liquid level detection circuit, further comprising a low-pass filter connected between the detection circuit and the controller. 請求項１から６のいずれか一項に記載の液面検出回路において、
前記方形波ドライバは、前記交流の方形波又は前記交流の台形波として、電圧が０Ｖの期間を含む交流の方形波又は交流の台形波を生成する、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to any one of claims 1 to 6,
The square wave driver generates, as the alternating square wave or the alternating trapezoidal wave, an alternating square wave or an alternating trapezoidal wave including a voltage period of 0V. 請求項１から７のいずれか一項に記載の液面検出回路において、
電源から前記直流電圧を生成する電源回路をさらに備える、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to any one of claims 1 to 7,
A liquid level detection circuit, further comprising a power supply circuit that generates the DC voltage from a power supply. 請求項８に記載の液面検出回路において、
前記電源回路は、交流電圧から前記直流電圧を生成する、液面検出回路。 In the liquid level detection circuit according to claim 8,
The liquid level detection circuit, wherein the power supply circuit generates the DC voltage from an AC voltage.
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