(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納容器内の収納物のレベルが所定レベルになったときこれを検知して検知信号を出力するレベル検出装置であって、
前記収納容器内に突出するように取り付けられている主電極および接地電極と、
この両電極間の容量変化に応じた周波数の出力信号を発生する容量−周波数変換器と、
この変換器の出力信号のサイクル数をカウントする第１および第２カウンタと、
前記収納容器内が空の状態のとき前記第１カウンタを第１カウント時間Ｔ1だけ作動させてその第１カウント値Ｃ1を保持させ、前記第２カウンタを所定の時間間隔でもって、かつ前記第１カウント時間Ｔ1よりもΔＴだけ長い時間に定めた第２カウント時間Ｔ2ずつ作動させる制御手段と、
前記第２カウンタのカウント値Ｃ2が前記第１カウント値Ｃ1と等しいか、またはこれよりも小さくなったとき（Ｃ1≧Ｃ2）、前記検知信号を出力する比較器とを備えてなるレベル検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１，第２カウンタは単一のカウンタで構成されており、
前記制御手段は、まず前記第１カウント時間でカウントしてその第１カウント値を保持し、ついで、前記第２カウント時間で逐次カウントして第２カウント値を得るように制御するものであるレベル検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、収納容器内に貯溜される粉体や液体などの収納物が所定のレベルになったことを検出する静電容量式のレベル検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の静電容量式のレベル検出装置は、最初に収納容器に設置したとき、必ず容器内が空の状態で零点調整や、感度調整の作業が必要であったため、設置作業が煩わしい。そこで、検出した静電容量をディジタル変換し、マイクロプロセッサーで記憶し、収納物の量の増大により静電容量が一定値に達したとき、検知信号を出力するように構成することが考えられるが、こうすると、ＣＰＵが必要になり、コストアップを招く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、レベル検知装置を収納容器に設置した現場での調整作業を不要にし、かつ、回路構成も簡単で安価な静電容量式のレベル検出装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレベル検出装置は、収納容器内に突出するように取り付けられている主電極および接地電極と、この両電極間の容量変化に応じた周波数の出力信号を発生する容量−周波数変換器と、この変換器の出力信号のサイクル数をカウントする第１および第２カウンタと、前記収納容器内が空の状態のとき前記第１カウンタを第１カウント時間Ｔ1だけ作動させてその第１カウント値Ｃ1を保持させ、前記第２カウンタを所定の時間間隔でもって、かつ前記第１カウント時間Ｔ1よりもΔＴだけ長い時間に定めた第２カウント時間Ｔ2ずつ作動させる制御手段と、前記第２カウンタのカウント値Ｃ2が前記第１カウント値Ｃ1と等しいか、またはこれよりも小さくなったとき（Ｃ1≧Ｃ2）、前記検知信号を出力する比較器とを備えている。
【０００５】
この発明によれば、レベル検出装置を空の収納容器に設置して動作を開始させると、第１カウンタは、収納容器が空のときの容量−周波数変換器の出力信号のサイクル数を第１カウント時間Ｔ1だけカウントして、その容器内が空のときの静電容量に対応した第１カウント値Ｃ1を、例えば、付属のメモリまたは自己のラッチ回路内で保持する。他方、第２カウンタは、所定の時間間隔でもって前記第１カウント時間Ｔ1よりもΔＴだけ長い時間に定めた第２カウント時間Ｔ2ずつ前記容量−周波数変換器の出力信号のサイクル数を逐次カウントする。したがって、収納容器が空のときの第１カウント値Ｃ1は第２カウント値Ｃ2よりも小さい。収納容器内の収納物の量が増してゆくのに従って、主電極と収納容器との間の容量が増加し、これにしたがって容量−周波数変換器の出力信号の周波数が減少するため、前記第２カウンタから出力される第２カウント値Ｃ2も減少してゆく。比較器１６は、収納物の量が所定のレベルに達して、第１カウント値Ｃ1が第２カウント値Ｃ2と等しいかこれよりも小さくなったとき（Ｃ1≧Ｃ2）、検知信号を出力する。
【０００６】
また、前記第１，第２カウンタを単一のカウンタで構成し、前記制御手段によってまず前記第１カウント時間Ｔ1でカウントしてその第１カウント値Ｃ1を保持し、ついで、前記第２カウント時間Ｔ2で逐次カウントして第２カウント値Ｃ2を得るように制御する構成とすることもできる。これによれば、カウンタの数を削減できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、収納容器にこの発明の一実施形態に係るレベル検出装置を装着した状態を示す一部破断側面図で、レベル検出装置１は、丸棒状の主電極２と、この主電極２の外周を絶縁物３を介して覆う筒状の接地電極４と、これら両電極２，４を支持する本体１０とを有しており、この本体１０のフランジ２１が収納容器６の側壁面の上部に取り付けられて、上記両電極２，４が収納容器６内に突出している。前記接地電極４は、本体１０を介して収納容器６に接触してアース電位に保持されている。
【０００８】
前記本体１０のハウジング２２内には検知回路５が内蔵されている。この検知回路５は、図２に示すように、主電極２と接地電極４（つまり収納容器６）との間の容量Ｃを、これに反比例した周波数の信号に変換する容量−周波数変換（以下、「Ｃ／Ｆ変換」という）器１１と、その出力信号のサイクル数をカウントする第１，第２カウンタ１２，１３と、メモリ１４と、前記両カウンタ１１，１２およびメモリ１４を制御する制御手段１５とを備えている。
【０００９】
前記制御手段１５は、第１カウンタ１２を当該レベル検出装置１の動作が開始したときから第１カウント時間Ｔ1の間（例えば０．２秒間）入力信号のサイクル数をカウントさせて、そのカウント値Ｃ1を第１メモリ１４に記憶させるとともに、第２カウンタ１３を第１カウント時間Ｔ1よりも時間ΔＴ（例えばΔＴ＝０．００５Ｔ1 ）だけ長い時間に定めた第２カウント時間Ｔ2ずつ、所定の時間間隔でもって逐次カウントさせる。
【００１０】
検知回路５はさらに、前記メモリ１４に記憶されている第１カウント値Ｃ1と、前記第２カウンタ１３で逐次カウントされる第２カウント値Ｃ2とを比較し、Ｃ1≧Ｃ2になったとき検出信号を出力する比較器１６を有している。この比較器１６からの検出信号ａは、リレー回路１７に入力される。
【００１１】
前記両カウンタ１２，１３およびリレー回路１７を除いて、前記Ｃ／Ｆ変換器１１、メモリ１４、制御手段１５および比較器１６は一般にタイマＩＣと呼ばれるＣＭＯＳ型ＩＣで構成されている。つまり、ＣＰＵを使用していない。このＩＣは図示しない大容量コンデンサまたはリチウム電池のような蓄電池でバックアップされていて、停電発生時も一定時間にわたり、それまでのカウント値を記憶している。
【００１２】
７は収納容器６内に粉体のような収納物を供給するベルトコンベアからなる供給手段、８はその駆動制御器で、この駆動制御器８が前記リレー回路１７のオン動作によって作動し、供給手段７を停止させる。
【００１３】
図３は、検知回路５の制御動作を説明するためのタイミング図である。いま、時刻ｔ0にレベル検出装置１の動作が開始すると、Ｃ／Ｆ変換器１１は、収納容器６が空のときの容量Ｃ0に対応する周波数ｆ0の信号を第１，第２カウンタ１２，１３に出力する。制御手段１５は、時刻ｔ1に第１カウンタ１２にカウントを開始させて第１カウント時間Ｔ1後にカウントを停止させ、メモリ１６にこの第１カウント値Ｃ1を記憶させる。
【００１４】
また、制御手段１５は、時刻ｔ1に第２カウンタ１３にカウントを開始させて第２カウント時間Ｔ2＝（Ｔ1＋ΔＴ）後にカウントを停止させる。その第２カウント値Ｃ2は、Ｔ2＞Ｔ1であるから、Ｃ1よりも大きい。その後一定の時間間隔をおいた時刻ｔ2から第２カウント時間Ｔ2ずつカウントする動作を繰り返すように制御する。収納容器６内の収納物の量が増してゆくのに従って主電極２と収納容器６との間の容量が増加し、これにしたがってＣ／Ｆ変換器１１の出力信号の周波数が減少するため、前記第２カウンタ１３から出力される第２カウント値Ｃ2も減少してゆく。
【００１５】
比較器１６は、時刻ｔn からカウントした第ｎ回目の第２カウント値Ｃ2がＣ1≧Ｃ2になると検知信号ａをリレー回路１７に送出し、リレー回路１７が駆動制御器８を作動させて供給手段７を停止させる。
【００１６】
このように、収納容器が空のときにレベル検出装置１を作動させると、自動的に第１カウント値Ｃ1が更新されるので、自動的に零点調整が行われる。
【００１７】
また、前記Ｃ1≧Ｃ2となるタイミングは、前記第１カウント時間Ｔ1と第２カウント時間Ｔ2の時間差ΔＴで決定される。この時間差ΔＴは、１回目の動作時に、収納容器６内の収納物が検知しようとするレベルになったときの第２カウント値Ｃ2がＣ1＝Ｃ2になるように、第２カウント時間Ｔ2を決定することで設定することができる。
【００１８】
また、この第２カウント時間Ｔ2が設定されると、同じ形状の収納容器６については、時間差ΔＴ分を変えることで比例的にほぼ検知レベルを変えることができる。したがって、レベル検知装置１の出荷時に、製造元において検出レベルの設定（第２カウント時間Ｔ2の設定）を行うことができ、レベル検知装置１を収納容器６に組み込んだ現場でこれを行う必要はない。
【００１９】
なお、前記実施形態では、二つのカウンタを設けたが、図４に示した第２実施形態のように、前記第１，第２カウンタを一つのカウンタ３２で構成し、制御手段１５によって、Ｃ／Ｆ変換器１１の出力信号の周波数を１回目は第１カウント時間Ｔ1でカウントしてその第１カウント値Ｃ1をメモリ１４に記憶し、２回目以降を第２カウント時間Ｔ2に切り替えて、比較器１６で第１カウント値Ｃ1と第２カウント値Ｃ2を比較するようにしてもよい。
【００２０】
この構成によれば、カウンタが１つでよいので、装置の簡略化が図れる。
【００２１】
なお、前記各実施形態では、第１，第２カウント値Ｃ1，Ｃ2を一回のカウント値としたが、それぞれ複数回のカウント値の平均値とすれば、検出精度の向上が図れる。また、前記メモリ１４を省略して、第１カウンタ１２（図２）またはカウンタ３２（図４）に第１カウント値Ｃ1を保持するラッチ機能を持たせることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、Ｃ／Ｆ変換器の出力信号の周波数の変化を、予め定めたカウント時間内のサイクル数をカウンタでカウントしたカウント値でもって計測するようにしたので、自動的に零点調整ができる。また、静電容量が３２〜１０００pFの広い範囲にわたる種々の収納物に適用することができ、さらに静電容量の変化をカウント値で判別できるので検出精度が高い。しかも、ＣＰＵを使用せずに、ＩＣとカウンタで検知回路を構成できるから、回路構成が簡単で、安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るレベル検出装置を収納容器に装着した状態を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態の検知回路の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態の検知回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】この発明の第２実施形態の検知回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…レベル検出装置、２…主電極、３…絶縁物、４…接地電極、５…検知回路、６…収納容器、１１…容量−周波数変換器、１２…第１カウンタ、１３…第２カウンタ、１４…メモリ、１５…制御手段、１６…比較器、１７…リレー、ａ…検知信号、Ｃ１…第１カウント値、Ｃ２…第２カウント値、Ｔ１…第１カウント時間、Ｔ２…第２カウント時間。
【図１】
0003694113.tif 000002
【図２】
0003694113.tif 000003
【図３】
0003694113.tif 000004
【図４】
0003694113.tif 000005