(57)【要約】【課題】ノイズによる液面高さの検出精度の低下が抑制された液面高さ測定システムを提供する。【解決手段】液面高さを測定するセンサ部と、液面高さを表示する表示部と、を有する液面高さ測定システムであって、センサ部は、液面高さの変動を磁束密度の変化に変換する変換部と、磁束密度の変化を非接触で検出して、磁束密度の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換部と、該磁電変換部の電気信号に基づいて、自身に流れる電流量を制御する電流制御部と、該電流制御部と電源とを接続する電源配線と、電流制御部とグランドとを接続するグランド配線と、電源配線に設けられた電源抵抗と、電流制御部と電源抵抗との間のアナログ電圧に基づいて表示部の動作を制御する演算処理部と、を有し、演算処理部は、一定の時間毎にサンプリングしたアナログ電圧に基づいて、表示部の動作を制御する。【選択図】図１
2011163924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液面高さを測定するセンサ部と、該センサ部によって測定された液面高さを表示する表示部と、を有する液面高さ測定システムであって、
前記センサ部は、
液面高さの変動を磁束密度の変化に変換する変換部と、
磁束密度の変化を非接触で検出して、磁束密度の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換部と、
該磁電変換部の電気信号に基づいて、自身に流れる電流量を制御する電流制御部と、
該電流制御部と電源とを接続する電源配線と、
前記電流制御部とグランドとを接続するグランド配線と、
前記電源配線に設けられた電源抵抗と、
前記電流制御部と前記電源抵抗との間のアナログ電圧に基づいて前記表示部の動作を制御する演算処理部と、を有し、
前記演算処理部は、一定の時間毎にサンプリングしたアナログ電圧に基づいて、前記表示部の動作を制御することを特徴とする液面高さ測定システム。
【請求項２】
前記演算処理部は、所定時間の間にサンプリングされたアナログ電圧の平均値に基づいて、前記表示部の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の液面高さ測定システム。
【請求項３】
前記電流制御部は、可変抵抗と、該可変抵抗の抵抗値を、磁電変換部の電気信号に基づいて制御する抵抗制御部と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液面高さ測定システム。
【請求項４】
前記電源配線における、前記電流制御部と前記電源抵抗との間に接続された入力配線と前記演算処理部とが接続されており、
前記入力配線に、ローパスフィルタ回路が設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の液面高さ測定システム。
【請求項５】
前記電源配線における、前記電流制御部と前記電源抵抗との間に接続された入力配線と前記演算処理部とが接続されており、
前記入力配線とグランドとを接続する補助配線に、前記アナログ電圧を調整する調整抵抗が設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の液面高さ測定システム。
【請求項６】
前記変換部は、
液面に浮かぶフロートと、
マグネットが内蔵された回転部と、
前記フロートと前記回転部とを連結して、液面の変動による前記フロートの上下運動を、前記回転部の回転運動に変換するアームと、を有し、
前記磁電変換部は、
前記回転部の回転に伴う、前記マグネットの磁束密度の印加方向の変動に応じた電気信号を出力するホール素子を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の液面高さ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面高さを測定するセンサ部と、該センサ部によって測定された液面高さを表示する表示部と、を有する液面高さ測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、液面レベル（液面高さ）を測定するセンサと、液面レベルを表示する測定器本体と、を備える液面レベル測定システムが提案されている。上記したセンサは、液面レベルの変化に応じたマグネットの動きを磁気的な変化として非接触で検出して、検出された磁気的な変化に対応するデューティ比のデジタルパルス（ＰＷＭ）に変換する非接触式センサと、変換されたデジタルパルスのデューティ比に対応するアナログ電圧に変換するセンサ出力変換回路と、を有する。また、上記した測定器本体は、液面レベルを表示する液面レベルゲージと、アナログ電圧で入力される液面レベルの測定値データに基づいて、液面レベルゲージの動作を制御する中央演算処理装置と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１９９１４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示される液面レベル測定システムでは、上記したように、デューティ比に対応するアナログ電圧に基づいて、液面レベルを測定している。デューティ比は、パルス幅とパルス周期との比で表され、パルス幅とパルス周期とは、パルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを検出することで、算出される。したがって、ノイズなどがデジタルパルスに入力されると、そのノイズが、パルスの立ち上がりエッジや立ち下がりエッジとして検出される虞がある。このように、特許文献１に記載の液面レベル測定システムでは、ノイズそのものが液面レベルの測定値データとして検出される虞があり、ノイズによって、液面高さの検出精度が低下する虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ノイズによる液面高さの検出精度の低下が抑制された液面高さ測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液面高さを測定するセンサ部と、該センサ部によって測定された液面高さを表示する表示部と、を有する液面高さ測定システムであって、センサ部は、液面高さの変動を磁束密度の変化に変換する変換部と、磁束密度の変化を非接触で検出して、磁束密度の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換部と、該磁電変換部の電気信号に基づいて、自身に流れる電流量を制御する電流制御部と、該電流制御部と電源とを接続する電源配線と、電流制御部とグランドとを接続するグランド配線と、電源配線に設けられた電源抵抗と、電流制御部と電源抵抗との間のアナログ電圧に基づいて表示部の動作を制御する演算処理部と、を有し、演算処理部は、一定の時間毎にサンプリングしたアナログ電圧に基づいて、表示部の動作を制御することを特徴とする。
【０００７】
このように本発明によれば、電流制御部は、電源配線及びグランド配線と電気的に接続されている。そして、電源配線には、電源抵抗が設けられている。この構成によれば、電源配線と、電源抵抗と、電流制御部と、グランド配線とを介して、電源からグランドに電流が流れる。したがって、この電流が変動すると、電源抵抗と、電流制御部とに印加される電圧が変動する。すなわち、電源抵抗と電流制御部との間のアナログ電圧が変動する。
【０００８】
本発明では、磁電変換部の出力信号に基づいて、電流制御部が、自身に流れる電流を制御する。これによれば、磁電変換部の出力信号に基づいて、電源抵抗と電流制御部との間のアナログ電圧が変動される。このように、請求項１に記載の発明では、磁電変換部の出力信号が、電源抵抗と電流制御部との間のアナログ電圧に変換される構成となっている。
【０００９】
本発明では、演算処理部が、電源抵抗と電流制御部との間のアナログ電圧に基づいて、液面高さを表示する表示部の動作を制御する。そして、演算処理部は、一定の時間毎にサンプリングしたアナログ電圧に基づいて、表示部の動作を制御する。通常、ノイズはランダムに入力される。したがって、アナログ電圧のサンプリングタイミングとノイズの入力タイミングとが同時には成り難い。このように、ノイズが演算処理部に入力され難いので、ノイズによる液面高さの検出精度の低下が抑制される。
【００１０】
請求項２に記載のように、演算処理部は、所定時間の間にサンプリングされたアナログ電圧の平均値に基づいて、表示部の動作を制御する構成が好適である。これによれば、サンプリングされたアナログ電圧にノイズが入力されていたとしても、ノイズの影響が低減される。これにより、ノイズによる液面高さの検出精度の低下がより効果的に抑制される。
【００１１】
請求項３に記載のように、電流制御部が、可変抵抗と、該可変抵抗の抵抗値を、磁電変換部の電気信号に基づいて制御する抵抗制御部と、を有する構成を採用することができる。これによれば、磁電変換部の電気信号に基づいて、可変抵抗の抵抗値が制御されると、電源抵抗と電流制御部とを流れる電流が変動される。この結果、磁電変換部の電気信号が、電源抵抗と電流制御部との間のアナログ電圧に変換される。
【００１２】
請求項４に記載のように、電源配線における、電流制御部と電源抵抗との間に接続された入力配線と演算処理部とが接続されており、入力配線に、ローパスフィルタ回路が設けられた構成が良い。これによれば、高周波ノイズが演算処理部に入力されることが抑制されるので、ノイズによる液面高さの検出精度の低下が抑制される。
【００１３】
請求項５に記載のように、電源配線における、電流制御部と電源抵抗との間に接続された入力配線と演算処理部とが接続されており、入力配線とグランドとを接続する補助配線に、アナログ電圧を調整する調整抵抗が設けられた構成が良い。これによれば、調整抵抗の抵抗値を調整することで、演算処理部に入力されるアナログ電圧の電圧値を調整することができる。
【００１４】
請求項６に記載のように、変換部としては、液面に浮かぶフロートと、マグネットが内蔵された回転部と、フロートと回転部とを連結して、液面の変動によるフロートの上下運動を、回転部の回転運動に変換するアームと、を有する構成を採用することができる。また、磁電変換部としては、回転部の回転に伴う、マグネットの磁束密度の印加方向の変動に応じた電気信号を出力するホール素子を有する構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る液面高さ測定システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】センサ部の概略構成を示す回路図である。
【図３】変換部の概略構成を示す外観図である。
【図４】磁電変換部と電流制御部とを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る液面高さ測定システムの概略構成を示すブロック図である。図２は、センサ部の概略構成を示す回路図である。図３は、変換部の概略構成を示す外観図である。図４は、磁電変換部と電流制御部とを説明するための概略図である。なお、図４では、変換部２０のマグネット２２と、ターミナル２６とが図示されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、液面高さ測定システム１００は、要部として、液面高さを測定するセンサ部１０と、該センサ部１０によって測定された液面高さを表示する表示部７０と、を有する。センサ部１０は、液面高さの変動を磁束密度の変化に変換する変換部２０と、非接触で磁束密度の変化を検出して、磁束密度の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換部３０と、該磁電変換部３０の電気信号に基づいて、自身に流れる電流量を制御する電流制御部４０と、電流制御部４０と後述する演算処理部６０とを接続する入力回路５０と、入力回路５０から出力されるアナログ電圧Ｖに基づいて、表示部７０の動作を制御する演算処理部６０と、を有する。
【００１８】
変換部２０は、図３及び図４に示すように、液面に浮かぶフロート２１と、マグネット２２が内蔵された回転部２３と、フロート２１と回転部２３とを連結して、液面の変動によるフロート２１の上下運動を、回転部２３の回転運動に変換するアーム２４と、回転部２３が回動可能に設けられる本体部２５と、を有する。フロート２１は、円筒形状を成し、その中空内にアーム２４の一端が差し込まれて、アーム２４と連結されている。回転部２３は、中空を有する筒部２３ａと、該筒部２３ａにおける本体部２５との対向面の裏面に設けられた嵌合部２３ｂと、を有する。筒部２３ａに、リング形状のマグネット２２が内蔵され、嵌合部２３ｂに、アーム２４の他端が嵌合されている。
【００１９】
なお、本体部２５には、磁電変換部３０及び電流制御部４０と入力回路５０とを電気的に接続するためのターミナル２６が設けられている。ターミナル２６の一端は、本体部２５から露出されて、入力回路５０と電気的に接続されている。ターミナル２６は、電源と電気的に接続される電源ターミナル２６ａと、グランドと電気的に接続される接地ターミナル２６ｂと、を有する。
【００２０】
磁電変換部３０は、回転部２３の回転に伴う、マグネット２２の磁束密度の印加方向の変動に応じた電気信号を出力するホール素子３１を有する。ホール素子３１は、本体部２５内に内包され、本体部２５における、回転部２３の内環部によって囲まれる部位に配置されている。したがって、液面の変動によるフロート２１の上下動に伴って、回転部２３（マグネット２２）が回転すると、ホール素子３１に印加される磁束密度の印加方向が変動するようになっている。ホール素子３１は、自身に印加される磁束密度の変動を電気信号の変動に変換する磁電変換素子なので、液面高さの変動は、ホール素子３１から出力される電気信号の変動に変換される。このホール素子３１から出力された液面高さに依存する電気信号が、電流制御部４０に出力される。
【００２１】
電流制御部４０は、可変抵抗４１と、該可変抵抗４１の抵抗値を、磁電変換部３０（ホール素子３１）の電気信号に基づいて制御する抵抗制御部４２と、を有する。図４に示すように、可変抵抗４１は、一端が電源ターミナル２６ａと電気的に接続され、他端が接地ターミナル２６ｂと電気的に接続された配線パターン４３に設けられている。したがって、可変抵抗４１の抵抗値が変動すると、電源ターミナル２６ａから接地ターミナル２６ｂに流れる電流（図４に一点鎖線で示す電流Ｉ）が変動する。なお、図示しないが、抵抗制御部４２及びホール素子３１も、図示しない配線を介して、ターミナル２６ａ，２６ｂそれぞれと電気的に接続されている。
【００２２】
入力回路５０は、図２に示すように、電源と電源ターミナル２６ａとを電気的に接続する第１配線５１と、グランドと接地ターミナル２６ｂとを電気的に接続する第２配線５２と、第１配線５１に設けられたプルアップ抵抗５３と、第１配線５１における、電源ターミナル２６ａとプルアップ抵抗５３との間に一端が接続され、他端が演算処理部６０と電気的に接続された第３配線５４と、を有する。本実施形態に係る入力回路５０は、上記した入力回路５０の構成要素５１〜５４の他に、第３配線５４に設けられたローパスフィルタ回路５５と、第３配線５４と第２配線５２とを接続する第４配線５６と、第４配線５６に設けられた抵抗５７と、を有する。ローパスフィルタ回路５５は、第３配線５４に設けられた抵抗５５ａと、第３配線５４における抵抗５５ａと演算処理部６０との間に一端が接続され、他端が第２配線５２に接続された第５配線５５ｂと、第５配線５５ｂに設けられたコンデンサ５５ｃと、を有する。
【００２３】
上記構成によれば、電流制御部４０の可変抵抗４１が、第１配線５１と、プルアップ抵抗５３と、電源ターミナル２６ａと、配線パターン４３の一部とを介して電源と電気的に接続され、第２配線５２と、接地ターミナル２６ｂと、配線パターン４３の一部とを介して、グランドと電気的に接続されている。これによれば、第１配線５１と、プルアップ抵抗５３と、電源ターミナル２６ａと、配線パターン４３と、可変抵抗４１と、接地ターミナル２６ｂと、第２配線５２とを介して、電源からグランドに電流Ｉ（図２及び図４に一点鎖線で示す矢印）が流れる。そして、演算処理部６０には、この電流Ｉに依存する、プルアップ抵抗５３と電流制御部４０（可変抵抗４１）との間のアナログ電圧Ｖが、ローパスフィルタ回路５５を介して入力される。
【００２４】
電流Ｉは、主に、プルアップ抵抗５３と、可変抵抗４１と、抵抗５７と、電源電圧とによって決定される。したがって、可変抵抗４１が変動すると、それに伴って電流Ｉも変動し、アナログ電圧Ｖも変動する。上記したように、可変抵抗４１の抵抗値はホール素子３１の電気信号に基づいて制御され、ホール素子３１の電気信号は液面高さに依存している。これによれば、アナログ電圧Ｖも液面高さに依存した値となる。このように、本実施形態に係る液面高さ測定システム１００では、液面高さに依存する磁電変換部３０の電気信号が、アナログ電圧Ｖに変換される。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１配線５１と、電源ターミナル２６ａと、配線パターン４３の一部とによって、特許請求の範囲に記載の電源配線が構成され、第２配線５２と、接地ターミナル２６ｂと、配線パターン４３の一部とによって、特許請求の範囲に記載のグランド配線が構成されている。また、第３配線５４が、特許請求の範囲に記載の入力配線に相当し、第４配線５６が、特許請求の範囲に記載の補助配線に相当する。そして、プルアップ抵抗５３が、特許請求の範囲に記載の電源抵抗に相当し、抵抗５７が、特許請求の範囲に記載の調整抵抗に相当する。
【００２６】
演算処理部６０は、アナログ電圧Ｖに基づいて、表示部７０を動作するものである。本実施形態に係る演算処理部６０は、アナログ電圧Ｖに対応した指針の振れ角が記憶されたメモリ（図示略）を有しており、以下に示す演算処理を行う。先ず、演算処理部６０は、一定の時間毎にアナログ電圧Ｖをサンプリングして、所定時間の間にサンプリングされたアナログ電圧Ｖの平均値を算出する。その後、演算処理部６０は、算出したアナログ電圧の平均値に対応する振れ角をメモリから読み出して、読み出した振れ角に対応するデジタルパルスを表示部７０に出力する。このデジタルパルスによって、表示部７０の動作が制御される。
【００２７】
表示部７０は、液面高さを示す数字や文字が形成された文字盤（図示略）と、数字を指す指針（図示略）と、指針を回動する回動部（図示略）と、を有する。回動部は、演算処理部６０から入力されるデジタルパルスに基づいて、指針を回動する。これにより、液面高さが表示される。
【００２８】
次に、本実施形態に係る液面高さ測定システム１００の作用効果を説明する。上記したように、液面高さに依存する磁電変換部３０の電気信号が、プルアップ抵抗５３と電流制御部４０との間のアナログ電圧Ｖに変換される。そして、アナログ電圧Ｖが、ローパスフィルタ回路５５を介して演算処理部６０に入力される。演算処理部６０は、一定の時間毎にサンプリングしたアナログ電圧に基づいて、表示部７０の動作を制御する。通常、ノイズはランダムに入力される。したがって、アナログ電圧のサンプリングタイミングとノイズの入力タイミングとが同時には成り難い。このように、ノイズが演算処理部６０に入力され難くなっている。また、本実施形態では、演算処理部６０が、所定時間の間にサンプリングされたアナログ電圧Ｖの平均値に基づいて、表示部７０の動作を制御する。これによれば、サンプリングされたアナログ電圧Ｖにノイズが入力されていたとしても、ノイズの影響が低減される。これにより、ノイズによる液面高さの検出精度の低下が抑制される。
【００２９】
アナログ電圧Ｖが、ローパスフィルタ回路５５を介して演算処理部６０に入力される。これによれば、高周波ノイズが演算処理部６０に入力されることが抑制されるので、ノイズによる液面高さの検出精度の低下が抑制される。
【００３０】
第３配線５４と第２配線５２とを接続する第４配線５６に、抵抗５７が設けられている。上記したように、電流Ｉは抵抗５７に依存し、アナログ電圧Ｖは電流Ｉに依存する。したがって、抵抗５７の抵抗値を適宜調整することで、演算処理部６０に入力されるアナログ電圧Ｖの電圧値を調整することができる。
【００３１】
従来、液面高さを測定するセンサとして、液面に浮遊するフロートアームに連動する可動接点と、この可動接点が移動接触し、その接触位置に応じた抵抗値、つまり電圧変化を出力する抵抗体と、からなる抵抗式センサが提案されている。この抵抗式センサでは、可動接点と抵抗体とが接触するために接触障害が生じ、これによって液面高さの検出精度が低下する虞がある。これに対して、本実施形態では、センサ部１０が、液面高さの変動を磁束密度の変化に変換する変換部２０と、非接触で磁束密度の変化を検出して、磁束密度の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換部３０と、を有する。このように、センサ部１０では、液面高さを非接触で検出する機構となっているので、上記した抵抗式センサとは異なり、接触障害によって液面高さの検出精度が低下することが抑止される。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０・・・センサ部
２０・・・変換部
３０・・・磁電変換部
４０・・・電流制御部
４１・・・可変抵抗
４２・・・制御部
５０・・・入力回路
６０・・・演算処理部
７０・・・表示部
１００・・・液面高さ測定システム
【図１】
2011163924.tif 000003
【図２】
2011163924.tif 000004
【図３】
2011163924.tif 000005
【図４】
2011163924.tif 000006