(57)【要約】【課題】本発明は、アナログ回路部を集約することにより、チップ面積を小さくして検出回路の低コスト化を実現することができるとともに液位測定精度の向上を図れる液位センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の液位センサは、常に被測定液中にある第１の検出電極２２の静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスと常に被測定液外にある第３の検出電極２４の静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスとを交互に発生する第１のパルス発生手段３８と、被測定液の液位を測定する第２の検出電極２３の静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスを発生する第２のパルス発生手段４１とを有し、前記第３のパルスの立ち下がりから第２のパルスの立ち下がりまでの時間だけ充電し、前記第２のパルスの立ち下がりから第１のパルスの立ち下がりまでの時間だけ放電する動作を繰り返すようにしたものである。【選択図】図２
2010210307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常に被測定液中にある第１の検出電極と被測定液の液位を測定する第２の検出電極と常に被測定液外にある第３の検出電極を有する検出部と、前記各検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つパルスを発生させる第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段を備え、前記第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段のいずれか一方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスの立ち下がりから、他方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりまでの時間だけ充電し、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりから、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスの立ち下がりまでの時間だけ放電するという動作を繰り返すことにより被測定液の液位を測定するようにした液位センサ。
【請求項２】
垂直方向に立設され、かつ下方から上方にかけて第１の検出電極、第２の検出電極および第３の検出電極を順番に設けるとともに、前記第１、第２、第３の検出電極とは別個に、被測定液が有する誘電率の影響を受けることなく電極間の静電容量を測定する第４の検出電極を設けた検出部と、前記各検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つパルスを発生させる第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段を備え、前記第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段のいずれか一方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスの立ち下がりから、他方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりまでの時間だけ充電し、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりから、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスの立ち下がりまでの時間だけ放電し、さらに前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第４の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第４のパルスの立ち下がり時点で、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスがハイレベルにある場合には放電を停止して充電のみを行い、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第４の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第４のパルスの立ち下がり時点で、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスがローレベルにある場合には充電を停止して放電のみを行うようにするという動作を繰り返すことにより被測定液の液位を測定するようにした液位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に保管された液体の液位を検出する液位センサに関し、特に自動車、建築機械等のエンジンオイルや燃料の液位を検出する液位センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、建築機械等のエンジンオイルや燃料の液位を検出する液位センサとしては図１１、図１２に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。図１１は従来の液位センサの検出部の正面図を示したもので、この図１１において、１は上下に延びる長方形の基板で、この基板１の下端部には櫛歯形状の第１の検出電極２が、略中央部には櫛歯形状の第２の検出電極３が設けられている。そして、前記第１の検出電極２は上下に所定の間隔をおいて配置された複数の線状電極４からなり、これらは基板１の両側縁に沿って上下に延びる引き出し線５，６に交互に接続されている。また、前記第２の検出電極３は左右に所定の間隔をおいて上端部から下端部に延びるように配置された複数の線状電極７からなり、かつこれらの線状電極７は上端がリード線８，９に交互に接続されている。
【０００３】
液位測定時には前記検出部は被測定液中に浸漬されるもので、この時、前記第１の検出電極２は常に被測定液中に浸漬するように配置される。一方、前記第２の検出電極３は被測定液面と交差し、液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減することになる。
【０００４】
図１２は上記検出部を用いた検出回路図を示したもので、発振回路１０と処理回路１１とよりなる。発振回路１０はインバータ１２，１３，１４と、抵抗１５とを有し、前記インバータ１３，１４間にはそれぞれアナログスイッチ１６，１７を介して前記検出部における第１、第２の検出電極２，３が接続されている。そして、マイクロコンピュータを有する処理回路１１は最初にアナログスイッチ１６を閉じ、前記抵抗１５と、第１の検出電極２の静電容量で決定される発振周波数から被測定液の誘電率を計算して記憶する。続いて処理回路１１は一方のアナログスイッチ１６に代えて他方のアナログスイッチ１７を閉じ、前記抵抗１５と、第２の検出電極３の静電容量とで決定される発振周波数と前記被測定液の誘電率とから液位を算出するもので、被測定液の誘電率が変動した場合でも正確な液位を知ることができるものである。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の液位センサにおいては、常に被測定液中に浸漬される第１の検出電極２から得られる測定値と予め記憶しておいた標準値とから被測定液の液質を算出するとともに、被測定液面と交差し、液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減する第２の検出電極３から得られる測定値と前記第１の検出電極２から得られる測定値とから被測定液の液位を演算するようにしているため、演算装置が複雑で大がかりになってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
本発明者らは、上記問題点を解決するために図１３、図１４に示すような液位センサを開発した。図１３はこの液位センサの検出部の正面図を示したもので、この図１３において、２０１は上下に延びる長方形のポリイミドフィルム等からなる検出部で、この検出部２０１の下端部には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第１の検出電極２０２を設けている。また、前記検出部２０１の略中央には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第２の検出電極２０３を設け、さらに前記検出部２０１の上端部には同じく櫛歯形状のカーボンからなる一対の第３の検出電極２０４を設けている。そして、前記第１、第２、第３の検出電極２０２，２０３，２０４は上下に延びるリード線２０５によって端子２０６，２０７，２０８，２０９に接続されているものである。
【０００７】
図１４は上記液位センサの検出回路図を示したもので、この図１４において、前記検出部２０１の端子２０６は第１の電位２１０に接続する。また、前記検出部２０１の端子２０７，２０８，２０９はそれぞれ抵抗２１１，２１２，２１３を介して第２の電位２１４と接続する。これにより、第１の検出電極２０２、第２の検出電極２０３、第３の検出電極２０４がそれぞれ抵抗２１１，２１２，２１３に接続される。この時、第１、第２、第３の検出電極２０２，２０３，２０４がすべて被測定液外にある状態で第１の検出電極２０２の電極間容量と抵抗２１１で決まる時定数と、第２の検出電極２０３の電極間容量と抵抗２１２で決まる時定数と、第３の検出電極２０４の電極間容量と抵抗２１３で決まる時定数とは実質的に等しくなるようにしているものである。
【０００８】
また、前記抵抗２１１と前記第１の検出電極２０２との中点電位はコンパレータからなる第１のパルス発生手段２１５において、抵抗２１６，２１７からなる閾値発生手段と比較される。これと同様に、前記抵抗２１２と前記第２の検出電極２０３との中点電位および前記抵抗２１３と前記第３の検出電極２０４との中点電位はそれぞれコンパレータからなる第２のパルス発生手段２１８および第３のパルス発生手段２１９において、抵抗２１６，２１７からなる閾値発生手段と比較される。そして、前記第１、第２、第３のパルス発生手段２１５，２１８，２１９の出力信号は論理素子からなる論理回路２２０に入力される。この論理回路２２０の後段には論理回路２２０の出力信号により開閉制御される第１のアナログスイッチ２２１と第２のアナログスイッチ２２２が設けられている。２２３は一端が前記第１のアナログスイッチ２２１と第２のアナログスイッチ２２２との中点に接続され、かつ他端が出力端子２２４に接続された抵抗である。２２５は一端が第１の電位２１０と接続され、かつ他端が前記抵抗２２３と出力端子２２４との間に接続されたコンデンサである。
【０００９】
図１５を用いて、上記液位センサの回路動作を説明する。図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）はこの液位センサの各部の電圧波形を示したものである。図１３に示した液位センサの検出部を図示していないオイルパン中のエンジンオイル等の被測定液に浸漬する。この時、第１の検出電極２０２は常に被測定液中に浸漬され、かつ第３の検出電極２０４は常に被測定液外に配置される。そして、第２の検出電極２０３は被測定液面と交差し、かつ液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減するものとする。
【００１０】
上記液位センサは、電源投入前の初期状態（ｔ0）においては、第１、第２、第３の検出電極２０２，２０３，２０４の電極対間に電荷が存在しないため、抵抗２１１と第１の検出電極２０２との中点電位、抵抗２１２と第２の検出電極２０３との中点電位、および抵抗２１３と第３の検出電極２０４との中点電位はすべて第１の電位２１０（Ｖ1）にある。
【００１１】
そして、電源が投入されると、前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４との中点電位は、図１５（ａ）に示すように第１の電位２１０（Ｖ1）から第２の電位２１４（Ｖ2）に向かって、前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３との中点電位は、図１５（ｂ）に示すように第１の電位２１０（Ｖ1）から第２の電位２１４（Ｖ2）に向かって、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。この時、第２の検出電極２０３の一部は被測定液中にあるため、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３の静電容量とで決まる時定数は、前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４とで決まる時定数よりも大きくなる。さらに、前記抵抗２１１と第１の検出電極２０２との中点電位は、図１５（ｃ）に示すように第１の電位２１０（Ｖ1）から第２の電位２１４（Ｖ2）に向かって、それぞれ前記抵抗２１１と第１の検出電極２０２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。この時、第１の検出電極２０２は常に被測定液中に浸漬されているため、前記抵抗２１１と第１の検出電極２０２の静電容量とで決まる時定数は、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３とで決まる時定数よりも大きくなる。
【００１２】
前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４との中点電位が抵抗２１６，２１７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第３のパルス発生手段２１９の出力は図１５（ｄ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ1）、第３の検出電極２０４で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルス２２７を発生する。これと同様に、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３との中点電位が抵抗２１６，２１７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段２１８の出力は図１５（ｅ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ2）、第２の検出電極２０３で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルス２２８を発生する。また、前記抵抗２１１と前記第１の検出電極２０２との中点電位が抵抗２１６，２１７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段２１５の出力は図１５（ｆ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ3）、第１の検出電極２０２で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルス２２９を発生するとともに、第１、第２、第３の検出電極２０２，２０３，２０４に蓄積された電荷がオープンコレクタ構成である素子２２６を介して第１の電位２１０（Ｖ1）に放電されるため、前記抵抗２１１と第１の検出電極２０２との中点電位、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３との中点電位、および前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４との中点電位はすべて第１の電位２１０（Ｖ1）に戻り、かつ前記第１、第２、第３のパルス発生手段２１５，２１８，２１９の出力はそれぞれ図１５（ｆ）（ｅ）（ｄ）に示すようにローからハイに遷移する（ｔ4）。
【００１３】
その後、前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４との中点電位、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３との中点電位、前記抵抗２１１と第１の検出電極２０２との中点電位は再び第１の電位２１０（Ｖ1）から第２の電位２１４（Ｖ2）に向かって、それぞれ図１５（ｃ）（ｂ）（ａ）に示すように前記抵抗２１３と第３の検出電極２０４の電極間容量、前記抵抗２１２と第２の検出電極２０３の電極間容量、前記抵抗２１１と第１の検出電極２０２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇して前と同じ動作（ｔ5，ｔ6，ｔ7）を繰り返すことになる。
【００１４】
上記第１、第２、第３のパルス発生手段２１５，２１８，２１９の出力信号は論理素子からなる論理回路２２０に入力されて、第１のアナログスイッチ２２１には図１５（ｇ）に示すように、第３の検出電極２０４で測定される静電容量に比例する第３のパルス２２７の立ち下がりから、第２の検出電極２０３で測定される静電容量に比例する第２のパルス２２８の立ち下がりまでのパルス幅を持つ第４のパルス２３０が出力される。また、第２のアナログスイッチ２２２には図１５（ｈ）に示すように、第２の検出電極２０３で測定される静電容量に比例する第２のパルス２２８の立ち下がりから、第１の検出電極２０２で測定される静電容量に比例する第１のパルス２２９の立ち下がりまでのパルス幅を持つ第５のパルス２３１が出力される。
【００１５】
そして、この場合、第１のアナログスイッチ２２１に入力される信号がハイの時、第１のアナログスイッチ２２１は「閉」、ローの時、「開」となる。また、第２のアナログスイッチ２２２に入力される信号がハイの時、第２のアナログスイッチ２２２は「閉」、ローの時、「開」となる。これにより、図１５の時間ｔ1〜ｔ2およびｔ5〜ｔ6、すなわち第３のパルス発生手段２１９の出力がローに遷移してから第２のパルス発生手段２１８の出力がローに遷移するまでの期間は、第１のアナログスイッチ２２１が「閉」で第２のアナログスイッチ２２２が「開」となるため、第２の電位２１４から第４の抵抗２２３を通してコンデンサ２２５が充電される。
【００１６】
そしてまた、図１５の時間ｔ2〜ｔ3およびｔ6〜ｔ7、すなわち第２のパルス発生手段２１８の出力がローに遷移してから第１のパルス発生手段２１５の出力がローに遷移するまでの期間は、第１のアナログスイッチ２２１が「開」で第２のアナログスイッチ２２２が「閉」となるため、コンデンサ２２５に蓄積された電荷が抵抗２２３を通して第１の電位２１０に放電される。
【００１７】
さらに、その他の時間においては、第１のアナログスイッチ２２１、第２のアナログスイッチ２２２がともに「開」となるため、コンデンサ２２５に蓄積された電荷は保存される。このようにして、第２の検出電極２０３が被測定液に浸漬されている部分の長さと被測定外にある部分の長さにより決まる時間だけ第１のアナログスイッチ２２１と第２のアナログスイッチ２２２とを交互に開閉してコンデンサ２２５を充放電することにより、被測定液の液位をアナログ電圧として出力端子２２４に出力することができるものである。
【００１８】
上記した液位センサの構成によれば、被測定液の液位が第２の検出電極２０３間にある場合は、複雑な演算装置を設けることなく高精度で液位を検出することができるものである。
【００１９】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開昭６３−７９０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、図１４に示した構成の液位センサの検出回路を１チップのＩＣに集積化しようとすると、アナログ信号を取り扱うパルス発生手段が並列に３個必要であることが大きな障害になる。その理由は、第１にデジタル信号を取り扱う論理回路部は低消費電流で効率よく構成できるため、少ないトランジスタで構成できるのに対して、アナログ回路部は消費電流が大きく、また一定の精度と耐ノイズ性を維持するには大きな面積を占める数多くのトランジスタ、抵抗等が必要であることである。これにより、３個のパルス発生手段を含む従来の液位センサではチップ面積が大きくなってしまい、ＩＣのコストが上昇することになる。典型的な例ではアナログ回路部を構成する素子は論理回路部を構成する素子の約２０倍の面積が必要となる。第２に複数のアナログ回路部間にはスイッチング電圧や立ち上がり特性等にバラツキが存在するため、使用するアナログ回路が多くなればなるほど液位測定の精度が低下することである。
【００２１】
本発明は以上のような問題点を解決するもので、アナログ回路部を集約することにより、チップ面積を小さくして検出回路の低コスト化を実現することができるとともに液位測定精度の向上を図ることができる液位センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００２３】
本発明の請求項１に記載の発明は、常に被測定液中にある第１の検出電極と被測定液の液位を測定する第２の検出電極と常に被測定液外にある第３の検出電極を有する検出部と、前記各検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つパルスを発生させる第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段を備え、前記第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段のいずれか一方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスの立ち下がりから、他方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりまでの時間だけ充電し、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりから、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスの立ち下がりまでの時間だけ放電するという動作を繰り返すことにより被測定液の液位を測定するようにしたもので、この構成によれば、従来３個必要であったアナログ回路部を２個に集約することができるため、検出回路の低コスト化を実現することができるとともに液位測定精度の向上を図ることができ、これにより、安価で高感度の液位センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【００２４】
本発明の請求項２に記載の発明は、垂直方向に立設され、かつ下方から上方にかけて第１の検出電極、第２の検出電極および第３の検出電極を順番に設けるとともに、前記第１、第２、第３の検出電極とは別個に、被測定液が有する誘電率の影響を受けることなく電極間の静電容量を測定する第４の検出電極を設けた検出部と、前記各検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つパルスを発生させる第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段を備え、前記第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段のいずれか一方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスの立ち下がりから、他方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりまでの時間だけ充電し、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりから、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスの立ち下がりまでの時間だけ放電し、さらに前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第４の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第４のパルスの立ち下がり時点で、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスがハイレベルにある場合には放電を停止して充電のみを行い、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第４の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第４のパルスの立ち下がり時点で、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスがローレベルにある場合には充電を停止して放電のみを行うようにするという動作を繰り返すことにより被測定液の液位を測定するようにしたもので、この構成によれば、従来４個必要であったアナログ回路部を２個に集約しているため、検出回路の低コスト化を実現することができるとともに液位測定精度の向上を図ることができ、これにより、安価で高感度の液位センサを提供することができるとともに、被測定液の液面が各検出電極のいずれの位置で交差した場合でも常に確定した出力電圧を出力することができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように本発明の液位センサは、常に被測定液中にある第１の検出電極と被測定液の液位を測定する第２の検出電極と常に被測定液外にある第３の検出電極を有する検出部と、前記各検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つパルスを発生させる第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段を備え、前記第１のパルス発生手段と第２のパルス発生手段のいずれか一方のパルス発生手段で発生させた前記第３の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第３のパルスの立ち下がりから、他方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりまでの時間だけ充電し、かつ前記一方のパルス発生手段で発生させた前記第２の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスの立ち下がりから、前記他方のパルス発生手段で発生させた前記第１の検出電極で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスの立ち下がりまでの時間だけ放電するという動作を繰り返すことにより被測定液の液位を測定するようにしているため、使用するアナログ回路部の個数を減少させることができ、これにより、安価で高精度の液位センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態における液位センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施の形態における液位センサの検出部の正面図を示したもので、この図１において、２１は上下に延びる長方形のポリイミドフィルム等からなる検出部で、この検出部２１の下端部には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第１の検出電極２２を設けている。また、前記検出部２１の略中央には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第２の検出電極２３を設け、さらに前記検出部２１の上端部には同じく櫛歯形状のカーボンからなる一対の第３の検出電極２４を設けている。そして、前記第１、第２、第３の検出電極２２，２３，２４は上下に延びるリード線２５によって端子２６，２７，２８，２９に接続されているものである。
【００２８】
図２は上記液位センサの検出回路図を示したもので、この図２において、前記検出部２１の端子２６は第１の電位３０に接続する。また、前記検出部２１の端子２７は抵抗３１と第１のスイッチ３２を介して第２の電位３３に接続する。これと同様にして前記検出部２１の端子２８は抵抗３４を介して、前記検出部２１の端子２９は抵抗３５と第２のスイッチ３６を介してそれぞれ第２の電位３３に接続する。これにより、第１の検出電極２２、第２の検出電極２３、第３の検出電極２４がそれぞれ抵抗３１，３４，３５に接続される。この時、第１、第２、第３の検出電極２２，２３，２４がすべて被測定液外にある状態で第１の検出電極２２の電極間容量と抵抗３１で決まる時定数と、第２の検出電極２３の電極間容量と抵抗３４で決まる時定数と、第３の検出電極２４の電極間容量と抵抗３５で決まる時定数とは実質的に等しくなるようにしているものである。
【００２９】
また、前記抵抗３１と前記第１の検出電極２２との中点電位は第３のスイッチ３７を介してコンパレータからなる第１のパルス発生手段３８に入力され、抵抗３９，４０からなる閾値電圧と比較される。これと同様にして、前記抵抗３４と前記第２の検出電極２３との中点電位はコンパレータからなる第２のパルス発生手段４１に入力され、また、前記抵抗３５と前記第３の検出電極２４との中点電位は第４のスイッチ４２を介してコンパレータからなる第１のパルス発生手段３８に入力され、抵抗３９，４０からなる閾値電圧と比較される。
【００３０】
前記第１のスイッチ３２と第３のスイッチ３７とはスイッチング信号発生回路４３からの信号（ＳＥＬ＿Ｑ）により開閉制御される。これと同様にして、前記第２のスイッチ３６と第４のスイッチ４２とはスイッチング信号発生回路４３からの信号（ＳＥＬ＿Ａ）により開閉制御される。この場合、各スイッチに加えられる信号がハイの時、各スイッチは「閉」となり、一方、各スイッチに加えられる信号がローの時、各スイッチは「開」となる。
【００３１】
４４は論理素子やフリップフロップからなる論理回路で、この論理回路４４には、前記第１、第２のパルス発生手段３８，４１の出力信号とスイッチング信号発生回路４３からの信号とが入力される。また、この論理回路４４の後段には論理回路４４の出力信号により開閉制御される第１のアナログスイッチ４５と第２のアナログスイッチ４６とが第１の電位３０と第２の電位３３との間に設けられている。４７は一端が前記第１のアナログスイッチ４５と第２のアナログスイッチ４６との中点に接続され、かつ他端が出力端子４８に接続された抵抗である。４９は一端が第１の電位３０に接続され、かつ他端が前記抵抗４７と出力端子４８との間に接続されたコンデンサである。
【００３２】
次に、本発明の一実施の形態における液位センサの回路動作を図３を用いて説明する。
【００３３】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）はこの液位センサの各部の電圧波形を示したもので、図１に示した液位センサの検出部２１を図示していないオイルパン中のエンジンオイル等の被測定液に浸漬する。この時、第１の検出電極２２は常に被測定液中に浸漬され、かつ第３の検出電極２４は常に被測定液外に配置される。そして、第２の検出電極２３は被測定液面と交差し、かつ液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減するものとする。
【００３４】
本発明の一実施の形態における液位センサは、電源投入前の初期状態（ｔ0）においては、第１、第２、第３の検出電極２２，２３，２４の電極対間に電荷が存在しないため、抵抗３１と第１の検出電極２２との中点電位、抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位、および抵抗３５と第３の検出電極２４との中点電位はすべて第１の電位３０にある。
【００３５】
そして、電源が投入されると、図３（ａ）に示すようにスイッチング信号発生回路４３からＳＥＬ＿Ａ信号が出力され、第２のスイッチ３６と第４のスイッチ４２とが「閉」となるため、前記抵抗３５と第３の検出電極２４との中点電位は、図３（ｃ）に示すように第１の電位３０から第２の電位３３に向かって、前記抵抗３５と、第３の検出電極２４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位は、図３（ｄ）に示すように第１の電位３０から第２の電位３３に向かって、前記抵抗３４と第２の検出電極２３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００３６】
この時、第２の検出電極２３は被測定液面と交差し、第３の検出電極２４は常に被測定液外にあるため、前記抵抗３４と第２の検出電極２３の静電容量とで決まる時定数は、前記抵抗３５と第３の検出電極２４とで決まる時定数よりも大きくなる。
【００３７】
前記抵抗３５と第３の検出電極２４との中点電位が抵抗３９，４０で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段３８の出力は図３（ｇ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ1）、第３の検出電極２４で測定される静電容量に比例する第３のパルス５１が発生する。これと同様に、前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位が抵抗３９，４０で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段４１の出力は図３（ｆ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ2）、第２の検出電極２３で測定される静電容量に比例する第２のパルス５２が発生する。
【００３８】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ3）、論理回路４４からの信号がオープンコレクタ構成である素子５０を駆動することにより、第２の検出電極２３と第３の検出電極２４とに蓄積された電荷が第１の電位３０に放電されるため、前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位および抵抗３５と第３の検出電極２４との中点電位は各々図３（ｄ）（ｃ）に示すように第１の電位３０に戻る。
【００３９】
次いで、図３（ｂ）に示すようにスイッチング信号発生回路４３からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ4）、第１のスイッチ３２と第３のスイッチ３７とが「閉」となるため、前記抵抗３１と第１の検出電極２２との中点電位は、図３（ｅ）に示すように第１の電位３０から第２の電位３３に向かって、前記抵抗３１と第１の検出電極２２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位は、図３（ｄ）に示すように再び第１の電位３０から第２の電位３３に向かって、前記抵抗３４と第２の検出電極２３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００４０】
この時、第１の検出電極２２は常に被測定液中に浸漬されているため、前記抵抗３１と第１の検出電極２２とで決まる時定数は、前記抵抗３４と第２の検出電極２３の電極間容量とで決まる時定数よりも大きくなる。
【００４１】
前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位が抵抗３９，４０で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段４１の出力は図３（ｆ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ5）、第２の検出電極２３で測定される静電容量に比例する第２のパルス５３が発生する。これと同様に、前記抵抗３１と第１の検出電極２２との中点電位が抵抗３９，４０で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段３８の出力は図３（ｇ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ6）、第１の検出電極２２で測定される静電容量に比例する第１のパルス５４が発生する。
【００４２】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ7）、論理回路４４からの信号がオープンコレクタ構成である素子５０を駆動することにより、第２の検出電極２３と第１の検出電極２２とに蓄積された電荷が第１の電位３０に放電されるため、前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位および抵抗３１と第１の検出電極２２との中点電位は各々図３（ｄ）（ｅ）に示すように第１の電位３０に戻る。
【００４３】
次いで、スイッチング信号発生回路４３から再びＳＥＬ＿Ａ信号が出力され（ｔ8）、第２のスイッチ３６と第４のスイッチ４２とが「閉」となるため、前記抵抗３５と第３の検出電極２４との中点電位は、図３（ｃ）に示すように第１の電位３０から第２の電位３３に向かって、前記抵抗３５と第３の検出電極２４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記抵抗３４と第２の検出電極２３との中点電位は、図３（ｄ）に示すように第１の電位３０から第２の電位３３に向かって、前記抵抗３４と第２の検出電極２３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。そして、以後、前記のｔ0〜ｔ7の区間と同じ動作を繰り返す。
【００４４】
このようにして、第１のパルス発生手段３８からは図３（ｇ）に示すようなパルス列が出力され、第２のパルス発生手段４１からは図３（ｆ）に示すようなパルス列が出力されることになる。
【００４５】
第１、第２のパルス発生手段３８，４１の出力信号は論理素子やフリップフロップからなる論理回路４４に入力されて、第１のアナログスイッチ４５には図３（ｈ）に示すように、第３の検出電極２４で測定される静電容量に比例する第３のパルス５１の立ち下がりから、第２の検出電極２３で測定される静電容量に比例する第２のパルス５２の立ち下がりまでのパルス幅を持つ第４のパルス５５が出力される。また、第２のアナログスイッチ４６には図３（ｉ）に示すように、第２の検出電極２３で測定される静電容量に比例する第２のパルス５３の立ち下がりから、第１の検出電極２２で測定される静電容量に比例する第１のパルス５４の立ち下がりまでのパルス幅を持つ第５のパルス５６が出力される。
【００４６】
ここで、第１のアナログスイッチ４５に入力される信号がハイの時、第１のアナログスイッチ４５は「閉」、ローの時、「開」となる。また、第２のアナログスイッチ４６に入力される信号がハイの時、第２のアナログスイッチ４６は「閉」、ローの時、「開」となる。これにより、図３の時間ｔ1〜ｔ2、すなわち第４のパルス５５がハイの期間は、第１のアナログスイッチ４５が「閉」で第２のアナログスイッチ４６が「開」となるため、第２の電位３３から第４の抵抗４７を通してコンデンサ４９が充電される。
【００４７】
そして、図３の時間ｔ5〜ｔ6、すなわち第５のパルス５６がハイの期間は、第１のアナログスイッチ４５が「開」で第２のアナログスイッチ４６が「閉」となるため、コンデンサ４９に蓄積された電荷が第４の抵抗４７を通して第１の電位３０に放電される。
【００４８】
また、その他の時間においては、第１のアナログスイッチ４５、第２のアナログスイッチ４６がともに「開」となるため、コンデンサ４９に蓄積された電荷は保存される。このようにして、第２の検出電極２３が被測定液に浸漬されている部分の長さと被測定外にある部分の長さにより決まる時間だけ第１のアナログスイッチ４５と第２のアナログスイッチ４６とを交互に開閉してコンデンサ４９を充放電することにより、被測定液の液位をアナログ電圧として出力端子４８に出力することができる。
【００４９】
図４は第１の電位を０［Ｖ］、第２の電位を５［Ｖ］、抵抗４７を５００ｋΩ、コンデンサ４９の容量を１００ｐＦとした時に出力端子４８に現れる出力電圧Ｖ0を計算したものである。図４では充電と放電が連続して繰り返されるとして、充電時間（Ｔc）、すなわち第４のパルス５５のパルス幅を３μ秒とし、放電時間（Ｔd）、すなわち第５のパルス５６のパルス幅を２μ秒とした場合、すなわちＴcとＴdの比、したがって第２の検出電極２３の被測定液に浸漬されている部分の長さと被測定液外にある部分の長さとの比が３：２の場合の出力電圧Ｖ0の時間変化を示す。図４において、ほぼ５００μ秒経過後、３［Ｖ］の直流成分に振幅がほぼ±０．０６［Ｖ］のリップルが重畳された出力電圧Ｖ0が得られることが分かる。このリップルは適当なローパスフィルタを使用することにより除去することができるため、被測定液の液位をアナログ電圧で出力することができるものである。
【００５０】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施の形態における液位センサの検出回路は、デジタル回路部に比べてきわめて大きな素子面積を必要とするアナログ回路部の個数を３個から２個に減少させることができ、また、スイッチング電圧や立ち上がり特性等にバラツキが存在するアナログ回路部の使用数を低減することにより、液位測定精度を向上させることができるため、安価で高精度の液位センサを提供することができるという効果を有するものである。
【００５１】
図５は本発明の他の実施の形態における液位センサの検出部の正面図を示したもので、この図５において、６１は上下に延びる長方形のポリイミドフィルム等からなる検出部で、この検出部６１の下部には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第１の検出電極６２を設けている。また、前記第１の検出電極６２の上には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第２の検出電極６３を設け、そしてこの第２の検出電極６３の上には同じく櫛歯形状のカーボンからなる一対の第３の検出電極６４を設け、さらに前記検出部６１の下端部には同じく櫛歯形状のカーボンからなる一対の第４の検出電極６５を設けている。そして、前記第１、第２、第３、第４の検出電極６２，６３，６４，６５は上下に延びる引き出し線によって端子６６，６７，６８，６９，７０に接続されているものである。
【００５２】
図６は図５における第４の検出電極６５のＡ−Ａ線での断面図を示したもので、この図６に示すように、第４の検出電極６５は対向する電極７１の全体を絶縁物７２を介して金属層７３で覆って構成しているものである。このような構成とすることにより、対向する電極７１間に発生する電気力線は被測定液内を通過しないため、第１の検出電極６２で測定される電極７１間の静電容量は被測定液の液位や被測定液が有する誘電率の影響を受けることがなくなるものである。
【００５３】
図７は本発明の他の実施の形態における液位センサの検出回路図を示したもので、この図７において、前記検出部６１の端子６６は第１の電位７４に接続する。また、前記検出部６１の端子６７は第１の抵抗７５と第１のスイッチ７６を介して第２の電位７７に接続する。これと同様にして前記検出部６１の端子６８は第２の抵抗７８と第２のスイッチ７９を介して、前記検出部６１の端子６９は第３の抵抗８０と第３のスイッチ８１を介して、さらに前記検出部６１の端子７０は第４の抵抗８２と第４のスイッチ８３を介してそれぞれ第２の電位７７に接続する。これにより、第１の検出電極６２、第２の検出電極６３、第３の検出電極６４、第４の検出電極６５がそれぞれ第１〜第４の抵抗７５，７８，８０，８２に接続される。
【００５４】
この時、第１、第２、第３の検出電極６２，６３，６４がすべて被測定液外にある状態で第１の検出電極６２の電極間容量と第１の抵抗７５とで決まる時定数と、第２の検出電極６３の電極間容量と第２の抵抗７８とで決まる時定数と、第３の検出電極６４の電極間容量と第３の抵抗８０とで決まる時定数とは実質的に等しくなるようにしているものである。また、第４の検出電極６５の電極間容量と第４の抵抗８２とで決まる時定数は、第１の検出電極６２が被測定液中に浸漬された状態で第１の検出電極６２の電極間容量と第１の抵抗７５とで決まる時定数よりも小さく、かつ第３の検出電極６４が被測定液外にある状態で第３の検出電極６４の電極間容量と第３の抵抗８０とで決まる時定数よりも大きくなるように設定しているものである。
【００５５】
そして、前記第１の抵抗７５と前記第１の検出電極６２との中点電位と、前記第３の抵抗８０と前記第３の検出電極６４との中点電位は、それぞれ第５のスイッチ８４、第６のスイッチ８８を介してコンパレータからなる第１のパルス発生手段８５において、抵抗８６，８７からなる閾値発生手段と比較される。これと同様にして、前記第２の抵抗７８と前記第２の検出電極６３との中点電位と、前記第４の抵抗８２と前記第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ第７のスイッチ８９、第８のスイッチ９０を介してコンパレータからなる第２のパルス発生手段９１において、抵抗８６，８７からなる閾値発生手段と比較される。
【００５６】
前記第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４はスイッチング信号発生回路９２からの信号（ＳＥＬ＿Ｑ）により、前記第２のスイッチ７９と第７のスイッチ８９はスイッチング信号発生回路９２からの信号（ＳＥＬ＿Ｌ）によりそれぞれ開閉制御される。これと同様にして、前記第３のスイッチ８１と第６のスイッチ８８はスイッチング信号発生回路９２からの信号（ＳＥＬ＿Ａ）により、前記第４のスイッチ８３と第８のスイッチ９０はスイッチング信号発生回路９２からの信号（ＳＥＬ＿Ｒ）によりそれぞれ開閉制御される。この場合、各スイッチに加えられる信号がハイの時、各スイッチは「閉」となり、一方、各スイッチに加えられる信号がローの時、各スイッチは「開」となる。
【００５７】
９３は論理素子やフリップフロップからなる論理回路で、この論理回路９３には、前記第１、第２のパルス発生手段８５，９１の出力信号とスイッチング信号発生回路９２からの信号とが入力される。また、この論理回路９３の後段には論理回路９３の出力信号により開閉制御される第１のアナログスイッチ９４と第２のアナログスイッチ９５とが第１の電位７４と第２の電位７７との間に設けられている。９６は一端が前記第１のアナログスイッチ９４と第２のアナログスイッチ９５との中点に接続され、かつ他端が出力端子９７に接続された抵抗である。９８は一端が第１の電位７４に接続され、かつ他端が前記抵抗９６と出力端子９７との間に接続されたコンデンサである。
【００５８】
次に、本発明の他の実施の形態における液位センサの回路動作を図８を用いて説明する。
【００５９】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）はこの液位センサの各部の電圧波形を示したもので、図５に示した液位センサの検出部６１を図示していないオイルパン中のエンジンオイル等の被測定液に浸漬する。この時、第１の検出電極６２と第４の検出電極６５は常に被測定液中に浸漬され、第３の検出電極６４は常に被測定液外に配置され、かつ第２の検出電極６３は被測定液面と交差し、かつ液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減するものとする。
【００６０】
本発明の他の実施の形態における液位センサは、電源投入前の初期状態（ｔ0）においては、前記第１、第２、第３、第４の検出電極６２，６３，６４，６５の電極対間に電荷が存在しないため、第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位、第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位、第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位はすべて第１の電位７４にある。
【００６１】
そして、電源が投入されると、図８（ａ）（ｂ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｌ信号とが出力され、第２のスイッチ７９、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第７のスイッチ８９が「閉」となるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図８（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図８（ｆ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００６２】
この時、第２の検出電極６３は被測定液面と交差し、第３の検出電極６４は常に被測定液外にあるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の静電容量とで決まる時定数は、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４とで決まる時定数よりも大きくなる。
【００６３】
前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図８（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ1）、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス９９が発生する。これと同様に、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図８（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ2）、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１００が発生する。
【００６４】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ3）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第２の検出電極６３と第３の検出電極６４とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位および第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、それぞれ図８（ｆ）（ｅ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【００６５】
次いで、図８（ｃ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ4）、第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４とが「閉」となるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、図８（ｇ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図８（ｆ）に示すように再び第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００６６】
この時、第１の検出電極６２は常に被測定液中に浸漬されているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２とで決まる時定数は、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数よりも大きくなる。
【００６７】
前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図８（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ5）、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１０２が発生する。これと同様に、前記第３の抵抗８０と第１の検出電極６２との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図８（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ6）、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１０３が発生する。
【００６８】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ7）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第２の検出電極６３と第１の検出電極６２とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位および第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、それぞれ図８（ｆ）（ｇ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【００６９】
次いで、スイッチング信号発生回路９２から再びＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｒ信号とが出力され（ｔ8）、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第４のスイッチ８３、第８のスイッチ９０が「閉」となる。これにより、前記抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図８（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、図８（ｈ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００７０】
この時、前記のように、第４の検出電極６５の電極間容量と第４の抵抗８２とで決まる時定数は、第３の検出電極６４が被測定液外にある状態で第３の検出電極６４の電極間容量と第３の抵抗８０とで決まる時定数よりも大きくなるように設定している。
【００７１】
前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図８（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ9）、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１０４が発生する。これと同様に、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図８（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ10）、第４の検出電極６５で測定される静電容量に比例する第４のパルス１０５が発生する。
【００７２】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ11）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第３の検出電極６４と第４の検出電極６５とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ図８（ｅ）（ｈ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【００７３】
次いで、図８（ｃ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ12）、第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４とが「閉」となるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、図８（ｇ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、図８（ｈ）に示すように再び第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００７４】
この時、前記のように、第４の検出電極６５の電極間容量と第４の抵抗８２とで決まる時定数は、第１の検出電極６２が被測定液中に浸漬された状態で第１の検出電極６２の電極間容量と第１の抵抗７５とで決まる時定数よりも小さくなるように設定している。
【００７５】
前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図８（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ13）、第４の検出電極６５で測定される静電容量に比例する第４のパルス１０６が発生する。これと同様に、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図８（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ14）、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１０７が発生する。
【００７６】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ15）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第１の検出電極６２と第４の検出電極６５とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ図８（ｇ）（ｈ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【００７７】
次いで、スイッチング信号発生回路９２から再びＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｌ信号とが出力され（ｔ16）、第２のスイッチ７９、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第７のスイッチ８９が「閉」となるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図８（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図８（ｆ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。そして、以後、前記のｔ0〜ｔ15の区間と同じ動作を繰り返す。
【００７８】
このようにして、第１のパルス発生手段８５からは図８（ｉ）に示すようなパルス列が出力され、第２のパルス発生手段９１からは図８（ｊ）に示すようなパルス列が出力されることになる。
【００７９】
第１、第２のパルス発生手段８５，９１の出力信号は論理素子やフリップフロップからなる論理回路９３に入力されて、第１のアナログスイッチ９４には図８（ｋ）に示すように、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス９９の立ち下がりから、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１００の立ち下がりまでのパルス幅を持つ第５のパルス１０８が出力される。また、第２のアナログスイッチ９５には図３（ｌ）に示すように、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１０２の立ち下がりから、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１０３の立ち下がりまでのパルス幅を持つ第６のパルス１０９が出力される。
【００８０】
ここで、第１のアナログスイッチ９４に入力される信号がハイの時、第１のアナログスイッチ９４は「閉」、ローの時、「開」となる。また、第２のアナログスイッチ９５に入力される信号がハイの時、第２のアナログスイッチ９５は「閉」、ローの時、「開」となる。これにより、図８の時間ｔ1〜ｔ2、すなわち第５のパルス１０８がハイの期間は、第１のアナログスイッチ９４が「閉」で第２のアナログスイッチ９５が「開」となるため、第２の電位７７から第５の抵抗９６を通してコンデンサ９８が充電される。
【００８１】
そして、図８の時間ｔ5〜ｔ6、すなわち第６のパルス１０９がハイの期間は、第１のアナログスイッチ９４が「開」で第２のアナログスイッチ９５が「閉」となるため、コンデンサ９８に蓄積された電荷が第５の抵抗９６を通して第１の電位７４に放電される。
【００８２】
また、論理回路９３は第４のパルス１０５の立ち下がり時点で第３のパルス１０４がハイレベルにある場合には、第１のアナログスイッチ９４にハイの信号を入力し、第４のパルス１０６の立ち下がり時点で第１のパルス１０７がローレベルにある場合には、第２のアナログスイッチ９５にハイの信号を入力する機能を有している。
【００８３】
しかし、第１の検出電極６２と第４の検出電極６５が常に被測定液中に浸漬され、第３の検出電極６４が常に被測定液外に配置されている場合には、図８（ｉ）（ｊ）に示すように、第４のパルス１０５の立ち下がり時点で第３のパルス１０４はローレベルにあり、第４のパルス１０６の立ち下がり時点で第１のパルス１０７はハイレベルにあるため、第１のアナログスイッチ９４と第２のアナログスイッチ９５にはハイの信号は入力されない。
【００８４】
よって、図８の時間ｔ1〜ｔ2、すなわち第５のパルス１０８がハイの期間と、図８の時間ｔ5〜ｔ6、すなわち第６のパルス１０９がハイの期間以外の時間においては、第１のアナログスイッチ９４、第２のアナログスイッチ９５がともに「開」となるため、コンデンサ９８に蓄積された電荷は保存される。このようにして、第２の検出電極６３が被測定液に浸漬されている部分の長さと被測定外にある部分の長さにより決まる時間だけ第１のアナログスイッチ９４と第２のアナログスイッチ９５とを交互に開閉してコンデンサ９８を充放電することにより、被測定液の液位をアナログ電圧として出力端子９７に出力することができる。
【００８５】
次に、本発明の他の実施の形態の液位センサにおいて、測定液の液位が上昇し第３の検出電極６４が被測定液中に浸漬した時の動作について説明する。
【００８６】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）は上記の場合の液位センサの各部の電圧波形を示したものである。
【００８７】
本発明の他の実施の形態における液位センサは、電源投入前の初期状態（ｔ0）においては、前記第１、第２、第３、第４の検出電極６２，６３，６４，６５の電極対間に電荷が存在しないため、第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位、第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位、第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位はすべて第１の電位７４にある。
【００８８】
そして、電源が投入されると、図９（ａ）（ｂ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｌ信号とが出力され、第２のスイッチ７９、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第７のスイッチ８９が「閉」となるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図９（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図９（ｆ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００８９】
この時、第１の検出電極６２、第２の検出電極６３、第３の検出電極６４はすべて被測定液に浸漬されているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の静電容量とで決まる時定数と、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の静電容量とで決まる時定数と、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４とで決まる時定数とは等しくなっている。
【００９０】
前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図９（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ1）、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１１０が発生する。これと同様に、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図９（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１１１が発生する。
【００９１】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ2）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第２の検出電極６３と第３の検出電極６４とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位および第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、それぞれ図９（ｆ）（ｅ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【００９２】
次いで、図９（ｃ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ3）、第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４とが「閉」となるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、図９（ｇ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図９（ｆ）に示すように再び第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００９３】
この時、前記したように第１の検出電極６２、第２の検出電極６３、第３の検出電極６４はすべて被測定液に浸漬されているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の静電容量とで決まる時定数と、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の静電容量とで決まる時定数と、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４とで決まる時定数とは等しくなっている。
【００９４】
前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図９（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ4）、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１１２が発生する。これと同様に、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図９（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１１３が発生する。
【００９５】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ5）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第２の検出電極６３と第１の検出電極６２とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位および第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、それぞれ図９（ｆ）（ｇ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【００９６】
次いで、図９（ａ）（ｄ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２から再びＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｒ信号とが出力され（ｔ6）、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第４のスイッチ８３、第８のスイッチ９０が「閉」となる。これにより、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図９（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、図９（ｈ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【００９７】
この時、前記のように第３の検出電極６４は被測定液に浸漬されているため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数は前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数よりも大きくなる。
【００９８】
前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図９（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ7）、第４の検出電極６５で測定される静電容量に比例する第４のパルス１１４が発生する。これと同様に、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図９（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ8）、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１１５が発生する。
【００９９】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ9）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第３の検出電極６４と第４の検出電極６５とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ図９（ｅ）（ｈ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【０１００】
次いで、図９（ｃ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ10）、第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４とが「閉」となるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、図９（ｇ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、図９（ｈ）に示すように再び第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【０１０１】
この時、前記のように第１の検出電極６２は被測定液に浸漬されているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数は前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数よりも大きくなる。
【０１０２】
前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図９（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ11）、第４の検出電極６５で測定される静電容量に比例する第４のパルス１１６が発生する。これと同様に、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図９（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ12）、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１１７が発生する。
【０１０３】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ13）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第１の検出電極６２と第４の検出電極６５とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ図９（ｇ）（ｈ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【０１０４】
次いで、スイッチング信号発生回路９２から再びＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｌ信号とが出力され（ｔ14）、第２のスイッチ７９、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第７のスイッチ８９が「閉」となるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図９（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図９（ｆ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。そして、以後、前記のｔ0〜ｔ13の区間と同じ動作を繰り返す。
【０１０５】
このようにして、第１のパルス発生手段８５からは図９（ｉ）に示すようなパルス列が出力され、第２のパルス発生手段９１からは図９（ｊ）に示すようなパルス列が出力されることになる。
【０１０６】
第１、第２のパルス発生手段８５，９１の出力信号は論理素子やフリップフロップからなる論理回路９３に入力されるが、測定液の液位が上昇し第３の検出電極６４が被測定液中に浸漬した時には、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１１１の立ち下がりと第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１１０の立ち下がりとは一致し、かつ第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１１２の立ち下がりと第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１１３の立ち下がりも一致するため、図９（ｋ）（ｌ）に示すようにｔ0〜ｔ6の区間では第１のアナログスイッチ９４および第２のアナログスイッチ９５に出力される信号は常にローとなり、第１、第２のアナログスイッチ９４，９５は常に「開」となる。また、図９（ｉ）（ｊ）に示すように、第４のパルス１１６の立ち下がり時点で第１のパルス１１７はハイレベルにあるため、第２のアナログスイッチ９５にはハイの信号は入力されず、図９（ｌ）に示すように、時間ｔ6以降の期間も第２のアナログスイッチ９５は常に「開」となる。そして、もし時間ｔ6以降の期間に第１のアナログスイッチ９４への入力信号が常にローであれば、出力端子９７は電気的なフロート状態となるため、正常な確定した出力電圧が得られないことになる。
【０１０７】
しかしながら、第４のパルス１１４の立ち下がり時点で第３のパルス１１５はハイレベルにあるため、図９（ｋ）に示すように、時間ｔ7以降の期間は第１のアナログスイッチ９４にハイの信号が入力される。
【０１０８】
これにより、図９（ｋ）の時間ｔ7以降の期間は、第１のアナログスイッチ９４が「閉」で第２のアナログスイッチ９５が「開」となるため、第２の電位７７から第５の抵抗９６を通してコンデンサ９８が充電され、出力端子９７の電位は第２の電位７７と等しくなる。
【０１０９】
このようにして、測定液の液位が上昇し第３の検出電極６４が被測定液中に浸漬した時にも確定した出力電圧を出力することができるものである。
【０１１０】
次に、本発明の他の実施の形態の液位センサにおいて、測定液の液位が下降して第１の検出電極６２が被測定液外に暴露した時の動作について説明する。
【０１１１】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）は上記の場合の液位センサの各部の電圧波形を示したものである。
【０１１２】
本発明の他の実施の形態における液位センサは、電源投入前の初期状態（ｔ0）においては、前記第１、第２、第３、第４の検出電極６２，６３，６４，６５の電極対間に電荷が存在しないため、第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位、第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位、第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位はすべて第１の電位７４にある。
【０１１３】
そして、電源が投入されると、図１０（ａ）（ｂ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｌ信号とが出力され、第２のスイッチ７９、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第７のスイッチ８９が「閉」となるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は図１０（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図１０（ｆ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【０１１４】
この時、第１の検出電極６２、第２の検出電極６３、第３の検出電極６４はすべて被測定液外に暴露しているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の静電容量とで決まる時定数と、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の静電容量とで決まる時定数と、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４とで決まる時定数とは等しくなっている。
【０１１５】
前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図１０（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ1）、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１２０が発生する。これと同様に、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図１０（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１２１が発生する。
【０１１６】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ2）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第２の検出電極６３と第３の検出電極６４とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位および第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、それぞれ図１０（ｆ）（ｅ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【０１１７】
次いで、図１０（ｃ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ3）、第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４とが「閉」となるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、図１０（ｇ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図１０（ｆ）に示すように再び第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【０１１８】
この時、前記したように第１の検出電極６２、第２の検出電極６３、第３の検出電極６４はすべて被測定液外に暴露しているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の静電容量とで決まる時定数と、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の静電容量とで決まる時定数と、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４とで決まる時定数とは等しくなっている。
【０１１９】
前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図１０（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ4）、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１２２が発生する。これと同様に、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図１０（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１２３が発生する。
【０１２０】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ5）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第２の検出電極６３と第１の検出電極６２とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位および第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、それぞれ図１０（ｆ）（ｇ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【０１２１】
次いで、図１０（ａ）（ｄ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２から再びＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｒ信号とが出力され（ｔ6）、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第４のスイッチ８３、第８のスイッチ９０が「閉」となる。これにより、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図１０（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、図１０（ｈ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【０１２２】
この時、前記のように第３の検出電極６４は被測定液外に暴露されているため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数は前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数よりも小さくなる。
【０１２３】
前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図１０（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ7）、第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１２４が発生する。これと同様に、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図１０（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ8）、第４の検出電極６５で測定される静電容量に比例する第４のパルス１２５が発生する。
【０１２４】
ＳＥＬ＿Ａ信号が立ち下がると（ｔ9）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第３の検出電極６４と第４の検出電極６５とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ図１０（ｅ）（ｈ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【０１２５】
次いで、図１０（ｃ）に示すようにスイッチング信号発生回路９２からＳＥＬ＿Ｑ信号が出力され（ｔ10）、第１のスイッチ７６と第５のスイッチ８４とが「閉」となるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位は、図１０（ｇ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、図１０（ｈ）に示すように再び第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。
【０１２６】
この時、前記のように第１の検出電極６２は被測定液外に暴露されているため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２の電極間容量とで決まる時定数は前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５の電極間容量とで決まる時定数よりも小さくなる。
【０１２７】
前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第１のパルス発生手段８５の出力は図１０（ｊ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ11）、第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１２６が発生する。これと同様に、前記第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位が抵抗８６，８７で決められる閾値電圧Ｖthに達すると、コンパレータからなる第２のパルス発生手段９１の出力は図１０（ｉ）に示すようにハイからローに遷移して（ｔ12）、第４の検出電極６５で測定される静電容量に比例する第４のパルス１２７が発生する。
【０１２８】
ＳＥＬ＿Ｑ信号が立ち下がると（ｔ13）、論理回路９３からの信号がオープンコレクタ構成である素子１０１を駆動することにより、第１の検出電極６２と第４の検出電極６５とに蓄積された電荷が第１の電位７４に放電されるため、前記第１の抵抗７５と第１の検出電極６２との中点電位および第４の抵抗８２と第４の検出電極６５との中点電位は、それぞれ図１０（ｇ）（ｈ）に示すように第１の電位７４に戻る。
【０１２９】
次いで、スイッチング信号発生回路９２から再びＳＥＬ＿Ａ信号とＳＥＬ＿Ｌ信号とが出力され（ｔ14）、第２のスイッチ７９、第３のスイッチ８１、第６のスイッチ８８、第７のスイッチ８９が「閉」となるため、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４との中点電位は、図１０（ｅ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第３の抵抗８０と第３の検出電極６４の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３との中点電位は、図１０（ｆ）に示すように第１の電位７４から第２の電位７７に向かって、前記第２の抵抗７８と第２の検出電極６３の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。そして、以後、前記のｔ0〜ｔ13の区間と同じ動作を繰り返す。
【０１３０】
このようにして、第１のパルス発生手段８５からは図１０（ｊ）に示すようなパルス列が出力され、第２のパルス発生手段９１からは図１０（ｉ）に示すようなパルス列が出力されることになる。
【０１３１】
第１、第２のパルス発生手段８５，９１の出力信号は論理素子やフリップフロップからなる論理回路９３に入力されるが、測定液の液位が下降し第１の検出電極６２が被測定液外に暴露した時には、第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１２１の立ち下がりと第３の検出電極６４で測定される静電容量に比例する第３のパルス１２０の立ち下がりとは一致し、かつ第２の検出電極６３で測定される静電容量に比例する第２のパルス１２２の立ち下がりと第１の検出電極６２で測定される静電容量に比例する第１のパルス１２３の立ち下がりとは一致するため、図１０（ｋ）（ｌ）に示すようにｔ0〜ｔ6の区間では第１のアナログスイッチ９４および第２のアナログスイッチ９５に出力される信号は常にローとなり、第１、第２のアナログスイッチ９４，９５は常に「開」となる。また、図１０（ｉ）（ｊ）に示すように、第４のパルス１２５の立ち下がり時点で第３のパルス１２４はローレベルにあるため、第１のアナログスイッチ９４にはハイの信号は入力されず、図９（ｋ）に示すように、時間ｔ6以降の期間も第１のアナログスイッチ９４は常に「開」となる。そして、もし時間ｔ6以降の期間に第１のアナログスイッチ９４への入力信号が常にローであれば、出力端子９７は電気的なフロート状態となるため、正常な確定した出力電圧が得られないことになる。
【０１３２】
しかしながら、第４のパルス１２７の立ち下がり時点で第１のパルス１２６はローレベルにあるため、図９（ｌ）に示すように、時間ｔ12以降の期間は第２のアナログスイッチ９４にハイの信号が入力される。
【０１３３】
これにより、図１０（ｌ）の時間ｔ12以降の期間は、第１のアナログスイッチ９４が「開」で第２のアナログスイッチ９５が「閉」となるため、出力端子９７の電位は第１の電位７４と等しくなる。
【０１３４】
このようにして、測定液の液位が下降し第１の検出電極６２が被測定液外に暴露した時にも確定した出力電圧を出力することができるものである。
【０１３５】
以上の説明から明らかなように、本発明の他の実施の形態における液位センサの検出回路は、従来４個必要であったアナログ回路部を２個に集約しているため、検出回路の低コスト化を実現することができるとともに液位測定精度の向上を図ることができ、これにより、安価で高感度の液位センサを提供することができるとともに、被測定液の液面が各検出電極のいずれの位置で交差した場合でも常に確定した出力電圧を出力することができるという効果を有するものである。
【０１３６】
なお、上記本発明の一実施の形態および他の実施の形態において、図９では第３の検出電極６４が被測定液に浸漬した場合、また図１０では第１の検出電極が被測定液外に暴露した場合について説明したが、第４の抵抗８２と第４の検出電極６５とで決まる時定数を、第１の検出電極６２が被測定液中に浸漬している時に、第１の抵抗７５と第１の検出電極６２とで決まる時定数と、第３の検出電極６４が被測定液外にある時に、第３の抵抗８０と第３の検出電極６４とで決まる時定数との略中間値に設定することにより、第１の検出電極６２の略中間以下の位置に被測定液面が交差した場合に出力端子が第１の電位７４に、また第３の検出電極の略中間以上の位置に被測定液面が交差した場合に出力端子が第２の電位７７に達するように構成することもできるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明に係る液位センサは、アナログ回路部を集約することにより、チップ面積を小さくして検出回路の低コスト化を実現することができるとともに液位測定精度の向上を図ることができ、これにより、安価で高精度の液位センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に、自動車、建築機械等のエンジンオイルや燃料の液位を検出する液位センサとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の一実施の形態における液位センサの検出部の正面図
【図２】同液位センサの検出回路図
【図３】（ａ）〜（ｉ）同液位センサの回路動作を説明するための波形図
【図４】同液位センサにおける第２の検出電極の被測定液に浸漬されている部分の長さと被測定液外にある部分の長さとの比が３：２の場合の出力電圧Ｖ0の時間変化を示す特性図
【図５】本発明の他の実施の形態における液位センサの検出部の正面図
【図６】同液位センサにおける第４の検出電極の断面図
【図７】同液位センサの検出回路図
【図８】（ａ）〜（ｌ）同液位センサの回路動作を説明するための波形図
【図９】（ａ）〜（ｌ）第３の検出電極が被測定液中に浸漬した時の同液位センサの回路動作を説明するための波形図
【図１０】（ａ）〜（ｌ）第１の検出電極が被測定液から暴露した時の同液位センサの回路動作を説明するための波形図
【図１１】従来の液位センサの検出部の正面図
【図１２】同液位センサの検出回路図
【図１３】従来の他の液位センサの検出部の正面図
【図１４】同液位センサの検出回路図
【図１５】（ａ）〜（ｈ）同液位センサの回路動作を説明するための波形図
【符号の説明】
【０１３９】
２１  検出部
２２  第１の検出電極
２３  第２の検出電極
２４  第３の検出電極
２５  リード線
３８  第１のパルス発生手段
４１  第２のパルス発生手段
５１  第３のパルス
５２，５３  第２のパルス
５４  第１のパルス
６２  第１の検出電極
６３  第２の検出電極
６４  第３の検出電極
６５  第４の検出電極
８５  第１のパルス発生手段
９１  第２のパルス発生手段
９９，１０４  第３のパルス
１００，１０２  第２のパルス
１０３，１０９  第１のパルス
１０５，１０６  第４のパルス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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