JPH0246885B2 - - Google Patents
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- JPH0246885B2 JPH0246885B2 JP59069858A JP6985884A JPH0246885B2 JP H0246885 B2 JPH0246885 B2 JP H0246885B2 JP 59069858 A JP59069858 A JP 59069858A JP 6985884 A JP6985884 A JP 6985884A JP H0246885 B2 JPH0246885 B2 JP H0246885B2
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- 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
- G01F23/22—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 measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/26—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 measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
- G01F23/263—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 measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
- G01F23/266—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 measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors measuring circuits therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は液位をデジタル信号で直接取り出せる
ようにした液位計測装置に関する。
ようにした液位計測装置に関する。
従来液位計測装置としては、フロートを用いた
ものや、静電容量式で信号をアナログ量で取り出
す方式のものがあつた。
ものや、静電容量式で信号をアナログ量で取り出
す方式のものがあつた。
しかし、フロート式は機械的構成部を備えるた
め、故障が起きた時修理が困難であり、また静電
容量を用いたアナログ式の方法では高精度のもの
とするには極めて高価につくという欠点がある。
め、故障が起きた時修理が困難であり、また静電
容量を用いたアナログ式の方法では高精度のもの
とするには極めて高価につくという欠点がある。
本発明は静電容量の違いにより検出された液位
を直接デジタル量で取り出せるようにしたもの
で、機械的構成部分が全くなく、高精度の液位計
測装置を安価に提供できるようにした。
を直接デジタル量で取り出せるようにしたもの
で、機械的構成部分が全くなく、高精度の液位計
測装置を安価に提供できるようにした。
以下本発明を実施例図に基いて説明する。
第１図において、底面が閉塞した保護筒１に、
液流入口２ａを下部に有する電極収納管２が貫通
し、同電極収納管２内には相対向したコンデンサ
用の一対の電極３ａと3b、４ａと４ｂ、５ａと
５ｂ、６ａと６ｂ、７ａと７ｂを設けてある。各
電極の一方の極３ｂ〜７ｂは保護筒１内で全て接
地され、他方の極３ａ〜７ａは、保護筒１内にあ
るフリツプフロツプ回路８，９，１０，１１，１
２の各クロツク端CKと、抵抗１３，１４，１５，
１６，１７を介してクロツク入力端CKIに接続さ
れている。
液流入口２ａを下部に有する電極収納管２が貫通
し、同電極収納管２内には相対向したコンデンサ
用の一対の電極３ａと3b、４ａと４ｂ、５ａと
５ｂ、６ａと６ｂ、７ａと７ｂを設けてある。各
電極の一方の極３ｂ〜７ｂは保護筒１内で全て接
地され、他方の極３ａ〜７ａは、保護筒１内にあ
るフリツプフロツプ回路８，９，１０，１１，１
２の各クロツク端CKと、抵抗１３，１４，１５，
１６，１７を介してクロツク入力端CKIに接続さ
れている。
また各フリツプフロツプ回路のＤ入力端は、フ
リツプフロツプ回路８のＤ入力端だけが接地さ
れ、他は全て１つ前のフリツプフロツプ回路のＱ
出力端に接続されており、これによりシフトレジ
スタを形成している。
リツプフロツプ回路８のＤ入力端だけが接地さ
れ、他は全て１つ前のフリツプフロツプ回路のＱ
出力端に接続されており、これによりシフトレジ
スタを形成している。
イニシヤル入力端INTには、フリツプフロツ
プ回路８のみがセツト入力端Ｓを接続してあるが
他のフリツプフロツプ回路は全てリセツト端Ｒを
接続してあり、レベル検出端LVEは各抵抗２２，
２３，２４，２５と、これらに直列に接続された
ダイオード１８，１９，２０，２１を介して各フ
リツプフロツプ回路のＱ端に接続してある。
プ回路８のみがセツト入力端Ｓを接続してあるが
他のフリツプフロツプ回路は全てリセツト端Ｒを
接続してあり、レベル検出端LVEは各抵抗２２，
２３，２４，２５と、これらに直列に接続された
ダイオード１８，１９，２０，２１を介して各フ
リツプフロツプ回路のＱ端に接続してある。
次に本発明の回路動作について説明する。
第１図において、電極６，７が液中に没してい
ると、空中にある電極３，４，５に比べて電極
６，７の静電容量は、液体の比誘電率をεSとする
とεS倍となる。
ると、空中にある電極３，４，５に比べて電極
６，７の静電容量は、液体の比誘電率をεSとする
とεS倍となる。
ここでクロツク入力端CKIよりクロツクパルス
を入力すると、空気の静電容量を有する電極３，
４，５に接続されたａ、ｂ、ｃ点の波形は、第２
図のように元のクロツクパルスよりt1時間遅れた
クロツク波形となる。ところが液により増大した
静電容量を持つ電極６，７に接続されたｄ、ｅ点
の波形は、同じく第２図のように元のクロツク波
形よりさらにt1＋t2時間遅れた波形を示す。
を入力すると、空気の静電容量を有する電極３，
４，５に接続されたａ、ｂ、ｃ点の波形は、第２
図のように元のクロツクパルスよりt1時間遅れた
クロツク波形となる。ところが液により増大した
静電容量を持つ電極６，７に接続されたｄ、ｅ点
の波形は、同じく第２図のように元のクロツク波
形よりさらにt1＋t2時間遅れた波形を示す。
このためフリツプフロツプ回路１１，１２はフ
リツプフロツプ回路８，９，１０より常にt2だけ
遅れたクロツクを受けることになる。
リツプフロツプ回路８，９，１０より常にt2だけ
遅れたクロツクを受けることになる。
最初イニシヤル入力端INTにイニシヤルセツ
トパルスを入力すると、第３図に示すようにフリ
ツプフロツプ回路８がセツトされ、他は全てリセ
ツトされる。次にCKIより１番目のクロツクP1が
入力されると、フリツプフロツプ回路８の状態は
フリツプフロツプ回路９に移動し、以後クロツク
入力がP2、P3と入力される度に下段のフリツプ
フロツプ回路にＱ出力状態がシフトされて行く。
ところがフリツプフロツプ回路１１のクロツク端
CKに接続されている電極は液中に没しているた
め静電容量が多く、実際にフリツプフロツプ回路
１１のCK端に入力されるクロツクパルスはフリ
ツプフロツプ回路１０に入力されたものよりもt2
秒ほど遅れて入力されてくる。これがP2′であり、
P2′が入力されてくる時点ではすでにフリツプフ
ロツプ回路１０はＱ出力状態になつているためフ
リツプフロツプ回路１１のＤ端は高レベルであ
り、したがつてt2秒後にフリツプフロツプ回路１
１もＱ出力状態になつてしまう。このためクロツ
クパルスP2′入力後P3入力までのt3秒間、液面直
前と直後の２つのフリツプフロツプ回路が同時に
Ｑ出力状態となる。この状態を検出することによ
り液位を求めることができる。この検出はレベル
検出端LVEから行なつており、そのレベル検出
回路を第４図に基いて説明する。
トパルスを入力すると、第３図に示すようにフリ
ツプフロツプ回路８がセツトされ、他は全てリセ
ツトされる。次にCKIより１番目のクロツクP1が
入力されると、フリツプフロツプ回路８の状態は
フリツプフロツプ回路９に移動し、以後クロツク
入力がP2、P3と入力される度に下段のフリツプ
フロツプ回路にＱ出力状態がシフトされて行く。
ところがフリツプフロツプ回路１１のクロツク端
CKに接続されている電極は液中に没しているた
め静電容量が多く、実際にフリツプフロツプ回路
１１のCK端に入力されるクロツクパルスはフリ
ツプフロツプ回路１０に入力されたものよりもt2
秒ほど遅れて入力されてくる。これがP2′であり、
P2′が入力されてくる時点ではすでにフリツプフ
ロツプ回路１０はＱ出力状態になつているためフ
リツプフロツプ回路１１のＤ端は高レベルであ
り、したがつてt2秒後にフリツプフロツプ回路１
１もＱ出力状態になつてしまう。このためクロツ
クパルスP2′入力後P3入力までのt3秒間、液面直
前と直後の２つのフリツプフロツプ回路が同時に
Ｑ出力状態となる。この状態を検出することによ
り液位を求めることができる。この検出はレベル
検出端LVEから行なつており、そのレベル検出
回路を第４図に基いて説明する。
同図にはオペアンプを用いた加算回路を示して
あり、抵抗の値が全て等しいとみなすと、出力
V0は、 V0＝−（V1＋V2＋V3＋V4） となり、V0端電位は複数電圧の加算の和となつ
ている。
あり、抵抗の値が全て等しいとみなすと、出力
V0は、 V0＝−（V1＋V2＋V3＋V4） となり、V0端電位は複数電圧の加算の和となつ
ている。
通常フリツプフロツプ回路８〜１２は１個ずつ
Ｑ出力状態となるためV0の値も定まつたものと
なるが、水面付近の電極に接続された２つのフリ
ツプフロツプ回路が同時出力状態になるとV0出
力は変化するので、これを検出回路２６で検出す
る。
Ｑ出力状態となるためV0の値も定まつたものと
なるが、水面付近の電極に接続された２つのフリ
ツプフロツプ回路が同時出力状態になるとV0出
力は変化するので、これを検出回路２６で検出す
る。
電極間のピツチをＰ、イニシヤルセツト後検出
回路２６で同時出力状態が検知されるまでにフリ
ツプフロツプ回路に加えたクロツクパルス数を
ｎ、基準点P0から液面までの距離をＬとすると、 Ｌ＝nP となるので、この演算を行なう回路を設けること
により液位を算出できる。
回路２６で同時出力状態が検知されるまでにフリ
ツプフロツプ回路に加えたクロツクパルス数を
ｎ、基準点P0から液面までの距離をＬとすると、 Ｌ＝nP となるので、この演算を行なう回路を設けること
により液位を算出できる。
次に計測値を遠方に伝送する手段を第５〜７図
によつて説明する。
によつて説明する。
第５図において、２７は水晶発振子等を用いた
クロツクパルス発生回路、２８は計測制御回路で
あり、クロツクパルスを入力して一定の時間割に
従つてパルスを発生する。発生するパルスは、
IT端からはイニシヤルセツトパルス、MK端
からはマークパルス、STA端からはスタートパ
ルスである。まず制御回路２８がIT端により
イニシヤルセツトパルスを出力するとフリツプフ
ロツプ回路群が初期化される。次にMK端より長
いマークパルスが出力され、同パルスはゲート２
９を通つて受信側Ｐに行き、同時にSTA端より
のパルスにより制御用フリツプフロツプ回路３１
がＱ出力状態となつてANDゲート３０より発振
器２７よりのクロツクパルスがCKIに出力され
る。このクロツクパルスは同時にデータパルスと
して受信側Ｐにも出力される。やがて検出回路２
６により水面が検出されると、STP端よりスト
ツプパルスが出力され、制御用フリツプフロツプ
回路３１が出力状態となり、クロツクパルスの
出力は停止する。一方受信側が受けとるパルスを
示したのが第６図で、１周期内にマークパルスと
データパルスがあり、これを受信側では第７図に
示すように、マーク信号検出後、データパルスの
数を計数し、スペース信号を検出した時点のパル
ス数にピツチＰを掛ければ液位が算出される。こ
れにより液位表示の更新を行ない、以後同じ操作
を行なうことで常に最新の液位を知ることができ
るようになつている。
クロツクパルス発生回路、２８は計測制御回路で
あり、クロツクパルスを入力して一定の時間割に
従つてパルスを発生する。発生するパルスは、
IT端からはイニシヤルセツトパルス、MK端
からはマークパルス、STA端からはスタートパ
ルスである。まず制御回路２８がIT端により
イニシヤルセツトパルスを出力するとフリツプフ
ロツプ回路群が初期化される。次にMK端より長
いマークパルスが出力され、同パルスはゲート２
９を通つて受信側Ｐに行き、同時にSTA端より
のパルスにより制御用フリツプフロツプ回路３１
がＱ出力状態となつてANDゲート３０より発振
器２７よりのクロツクパルスがCKIに出力され
る。このクロツクパルスは同時にデータパルスと
して受信側Ｐにも出力される。やがて検出回路２
６により水面が検出されると、STP端よりスト
ツプパルスが出力され、制御用フリツプフロツプ
回路３１が出力状態となり、クロツクパルスの
出力は停止する。一方受信側が受けとるパルスを
示したのが第６図で、１周期内にマークパルスと
データパルスがあり、これを受信側では第７図に
示すように、マーク信号検出後、データパルスの
数を計数し、スペース信号を検出した時点のパル
ス数にピツチＰを掛ければ液位が算出される。こ
れにより液位表示の更新を行ない、以後同じ操作
を行なうことで常に最新の液位を知ることができ
るようになつている。
以上のように本発明によれば、関単な回路によ
り正確な液位をデジタル値で検出することがで
き、クロツクパルスをデータパルスとして直接送
信することにより液位データを送信回路等で処理
する手間が省ける利点がある。
り正確な液位をデジタル値で検出することがで
き、クロツクパルスをデータパルスとして直接送
信することにより液位データを送信回路等で処理
する手間が省ける利点がある。
なお第８図は液位計測回路と電極群とを１個の
保護筒に設けず、分離して別々にした他の実施例
を示す。
保護筒に設けず、分離して別々にした他の実施例
を示す。
また電極の構造は、第９図に示すように一様な
導体３５を内側に設けた円筒３４内に、電極板３
７を所要ピツチで表面に設けた筒３６を設けた構
造のものとするばあいもある。さらに第１０図に
示すように、導体３５はタンク側壁に設け、電極
板３７は、導体３５側タンク内側壁近くに立設し
たポスト３６へ所定ピツチで設けて導体３５と対
向させるようにするばあいもある。
導体３５を内側に設けた円筒３４内に、電極板３
７を所要ピツチで表面に設けた筒３６を設けた構
造のものとするばあいもある。さらに第１０図に
示すように、導体３５はタンク側壁に設け、電極
板３７は、導体３５側タンク内側壁近くに立設し
たポスト３６へ所定ピツチで設けて導体３５と対
向させるようにするばあいもある。
第１図は本発明に係る液位計測装置の一例を示
す回路図、第２図はクロツクパルス波形図、第３
図はクロツクパルスとフリツプフロツプ回路の出
力との関係を示す出力波形図、第４図はレベル検
出回路図、第５図は信号伝送回路図、第６図は送
信データの出力波形図、第７図は計測データを処
理する方法を示すフローチヤート、第８図は電極
と計測回路とを別々にしてタンクに取り付けた状
態を示す図、第９図と第１０図は電極構造の他の
実施例を示す図である。 図中、１……保護筒、２……電極収納管、２ａ
……液流入口、３，４，５，６，７……電極、
８，９，１０，１１，１２……フリツプフロツプ
回路、１３，１４，１５，１６，１７，２２，２
３，２４，２５……抵抗、１８，１９，２０，２
１……ダイオード、２６……検出回路、２７……
発振器、２８……制御回路、２９，３０……ゲー
ト回路、３１……制御用フリツプフロツプ回路、
３２……タンク、３３……液位計測回路。
す回路図、第２図はクロツクパルス波形図、第３
図はクロツクパルスとフリツプフロツプ回路の出
力との関係を示す出力波形図、第４図はレベル検
出回路図、第５図は信号伝送回路図、第６図は送
信データの出力波形図、第７図は計測データを処
理する方法を示すフローチヤート、第８図は電極
と計測回路とを別々にしてタンクに取り付けた状
態を示す図、第９図と第１０図は電極構造の他の
実施例を示す図である。 図中、１……保護筒、２……電極収納管、２ａ
……液流入口、３，４，５，６，７……電極、
８，９，１０，１１，１２……フリツプフロツプ
回路、１３，１４，１５，１６，１７，２２，２
３，２４，２５……抵抗、１８，１９，２０，２
１……ダイオード、２６……検出回路、２７……
発振器、２８……制御回路、２９，３０……ゲー
ト回路、３１……制御用フリツプフロツプ回路、
３２……タンク、３３……液位計測回路。
Claims (1)
- １ タンク内に垂直に設けられた導体と、この導
体と対峙するようタンク内に所定ピツチで垂直に
設けられた静電容量を有する複数の電極、これら
各電極に対応するシフトレジスタを構成するフリ
ツプフロツプ回路の各クロツク端とクロツクパル
スを出力するクロツク入力端に前記各電極を接続
し、各フリツプフロツプ回路の出力を検知する液
位計測回路、とを備えてなる液位計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59069858A JPS60213822A (ja) | 1984-04-07 | 1984-04-07 | 液位計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59069858A JPS60213822A (ja) | 1984-04-07 | 1984-04-07 | 液位計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60213822A JPS60213822A (ja) | 1985-10-26 |
| JPH0246885B2 true JPH0246885B2 (ja) | 1990-10-17 |
Family
ID=13414922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59069858A Granted JPS60213822A (ja) | 1984-04-07 | 1984-04-07 | 液位計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60213822A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218740A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Taiheiyo Cement Corp | 液面センサ装置、コンクリート製品、及び、浸水状況検知システム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138880A (en) * | 1991-05-29 | 1992-08-18 | Lee/Maatuk Engineering, Inc. | Digital level sensing probe system |
| EP1744132A1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-17 | Siemens Milltronics Process Instruments Inc. | Capacitive level sensor with a plurality of segments comprising each a capacitor and a circuit |
| CN105572479B (zh) * | 2015-11-27 | 2018-11-02 | 天龙中闽科技有限公司 | 可叠加扩展的用于电容容量测量的电路模块、扩展方便的液位高度检测电路 |
| US10926548B2 (en) * | 2016-04-29 | 2021-02-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Printing apparatus and methods for detecting fluid levels |
-
1984
- 1984-04-07 JP JP59069858A patent/JPS60213822A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218740A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Taiheiyo Cement Corp | 液面センサ装置、コンクリート製品、及び、浸水状況検知システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60213822A (ja) | 1985-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |