(57)【要約】【課題】本発明は、検出部の各々の検出電極にそれぞれ１個ずつ必要であったパルス発生手段を１つに集約することにより、回路規模を大幅に縮小することができるとともに、測定精度を向上させることができるセンサ装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明のセンサ装置は、常に被測定液中にある第１の検出電極２２と被測定液の液位を測定する第２の検出電極２３と常に被測定液外にある第３の検出電極２４を有する検出部２１と、前記各検出電極２２，２３，２４で測定される静電容量に比例するパルス幅を持つ第１、第２、第３のパルスを順次発生させる単一のパルス発生手段３７とを備え、前記第２、第３のパルスのパルス幅の差に相当する時間だけ充電し、前記第１、第２のパルスのパルス幅の差に相当する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ある。【選択図】図２
2011112595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の物理量を検出する少なくとも２つ以上の検出部を有し、前記検出部内の第１の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスと前記検出部内の第２の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスとを順次発生させる単一のパルス発生装置を備え、前記第２のパルスの始点より前記第１のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までのパルス幅を持つ第３のパルスを出力するようにしたセンサ装置。
【請求項２】
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のパルスと前記第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のパルスと前記第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のパルスとを順次発生させる単一のパルス発生手段とを備え、前記第２のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までの時間だけ充電し、前記第１のパルスの始点より前記第２のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第１のパルスの終点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センサ装置。
【請求項３】
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、前記第１の検出電極が被測定液中にあるときに前記第１の検出電極で測定される静電容量と前記第３の検出電極が被測定液外にあるときに前記第３の検出電極で測定される静電容量との間にある静電容量を示す第４の検出電極を有する検出部と、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のパルスと前記第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のパルスと前記第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のパルスと前記第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のパルスを順次発生させる単一のパルス発生手段とを備え、前記第２のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までの時間だけ充電し、前記第１のパルスの始点より前記第２のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第１のパルスの終点までの時間だけ放電し、さらに前記第３のパルスのパルス幅が前記第４のパルスのパルス幅よりも大きい場合には放電を停止して充電のみを行い、かつ前記第１のパルスのパルス幅が前記第４のパルスのパルス幅よりも小さい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センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の物理量を検出するセンサ装置に関し、特にセンサ装置の検出回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
種々の物理量を検出するセンサ装置のうち、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１０、図１１に示すようなものが知られている（特許文献１参照）。図１０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１０において、１は上下に延びる長方形の基板等からなる検出部で、この検出部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がそれぞれ設けられている。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、これらは検出部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１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１１は上記液位センサの検出回路図を示したもので、この図１１において、１２，１３，１４はインバータであり、そして、これらのインバータ１２，１３間とインバータ１２の入力間に接続された抵抗１５と、インバータ１３，１４間とインバータ１２の入力間にそれぞれアナログスイッチ１６，１７を介して接続された前記検出部１における第１、第２の検出電極２，３とで発振回路を構成している。また、１８はこの発振回路を制御して液位を検出するようプログラムされたマイクロコンピュータ等の演算装置である。
【０００５】
被測定液の液位を測定する際には、演算装置１８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。続いて演算装置１８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。
【０００６】
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。
【０００７】
本発明者らは、上記問題点を解決するために図１２、図１３に示すようなセンサ装置を開発した。図１２はこのセンサ装置の検出部の正面図を示したもので、この図１２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。
【０００８】
図１３は上記センサ装置の検出回路図を示したもので、この図１３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。
【０００９】
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。
【００１０】
図１４を用いて、上記センサ装置の回路動作を説明する。図１４(ａ)（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）はこのセンサ装置の各部の電圧波形を示したものである。図１２に示したセンサ装置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。
【００１１】
上記センサ装置は、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。
【００１２】
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１４(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１４（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１４（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。
【００１３】
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１４（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１４（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１４（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１４（ｆ）（ｅ）（ｄ）に示すようにローからハイに遷移する（ｔ4）。
【００１４】
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１４（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。
【００１５】
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１４（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１４（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。
【００１６】
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１４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。
【００１７】
そしてまた、図１４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。
【００１８】
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。
【００１９】
上記したセンサ装置の構成によれば、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開昭６３−７９０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、図１３に示した構成のセンサ装置の検出回路においては、検出部２０１の端子電圧と閾値電圧という２つのアナログ電圧信号を比較して出力電圧をスイッチングするパルス発生手段を並列に３個使用しているため、回路規模が大きくなってしまうとともに、液位測定の精度を確保するためには特性補償用の素子が必要となり回路規模がさらに大きくなってしまうという課題があった。すなわち、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、アナログ信号を処理する回路部は消費電流が大きいため、数多くのトランジスタ、抵抗等が必要であり、これにより、３つのパルス発生手段を含む従来のセンサ装置の検出回路は回路規模が大きくなってしまう。
【００２２】
また、３つのパルス発生手段２１５，２１８，２１９間にはスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等に偏差が存在するため、前記３つのパルス発生手段２１５，２１８，２１９から出力される第１、第２、第３のパルス２２９，２２８，２２７の立ち下がりに誤差が生ずることになる。そのため、論理回路２２０で得られる、コンデンサ２２５の充電時間と放電時間とを決定する第４、第５のパルス２３０，２３１のパルス幅に誤差が生じ、その結果、液位を表す出力端子２２４の電圧精度が低下してしまうことになる。そして、３つのパルス発生手段２１５，２１８，２１９間のスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等の偏差を小さくするためには、特性補償用の数多くの素子が必要であり、その結果、回路規模がさらに大きくなってしまうという問題点があった。
【００２３】
本発明は以上のような問題点を解決するもので、検出部の各々の検出電極にそれぞれ１個ずつ必要であったパルス発生手段を１つに集約することにより、回路規模を大幅に縮小するとともに、測定精度を向上させることができるセンサ装置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】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の請求項１に記載の発明は、任意の物理量を検出する少なくとも２つ以上の検出部を有し、前記検出部内の第１の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスと前記検出部内の第２の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスとを順次発生させる単一のパルス発生装置を備え、前記第２のパルスの始点より前記第１のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までのパルス幅を持つ第３のパルスを出力するようにしたもので、この構成によれば、前記検出部内の第１の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスと前記検出部内の第２の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスとを単一のパルス発生装置を用いて順次発生させているため、パルス発生手段の特性等が変動した場合でも精度の高い物理量測定を行うことができ、これにより、簡単な構成で高精度のセンサ装置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。
【００２６】
本発明の請求項２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のパルスと前記第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のパルスと前記第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のパルスとを順次発生させる単一のパルス発生手段とを備え、前記第２のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までの時間だけ充電し、前記第１のパルスの始点より前記第２のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第１のパルスの終点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、検出部の第１、第２、第３の検出電極にそれぞれ１個ずつ計３個必要であったパルス発生手段を１個に集約することができるため、回路規模を大幅に縮小できるとともに、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のパルスと第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のパルスと第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のパルスとを単一のパルス発生手段を用いて順次発生させているため、パルス発生手段のスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等が変動した場合でも精度の高い液位測定を行うことができ、これにより、安価で高精度のセンサ装置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。
【００２７】
本発明の請求項３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、前記第１の検出電極が被測定液中にあるときに前記第１の検出電極で測定される静電容量と前記第３の検出電極が被測定液外にあるときに前記第３の検出電極で測定される静電容量との間にある静電容量を示す第４の検出電極を有する検出部と、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のパルスと前記第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のパルスと前記第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のパルスと前記第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のパルスを順次発生させる単一のパルス発生手段とを備え、前記第２のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までの時間だけ充電し、前記第１のパルスの始点より前記第２のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第１のパルスの終点までの時間だけ放電し、さらに前記第３のパルスのパルス幅が前記第４のパルスのパルス幅よりも大きい場合には放電を停止して充電のみを行い、かつ前記第１のパルスのパルス幅が前記第４のパルスのパルス幅よりも小さい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、検出部の第１、第２、第３、第４の検出電極にそれぞれ１個ずつ計４個必要であったパルス発生手段を１個に集約することができるため、回路規模を大幅に縮小できるとともに、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のパルスと第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のパルスと第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のパルスと第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のパルスを単一のパルス発生手段を用いて順次発生させているため、パルス発生手段のスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等が変動した場合でも精度の高い液位測定を行うことができ、これにより、安価で高精度のセンサ装置を提供することができ、さら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】
【００２８】
以上のように本発明のセンサ装置は、任意の物理量を検出する少なくとも２つ以上の検出部を有し、前記検出部内の第１の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスと前記検出部内の第２の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスとを順次発生させる単一のパルス発生装置を備え、前記第２のパルスの始点より前記第１のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までのパルス幅を持つ第３のパルスを出力するようにしたもので、前記検出部内の第１の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第１のパルスと前記検出部内の第２の検出部で検出される物理量に比例するパルス幅を持つ第２のパルスとを単一のパルス発生装置を用いて順次発生させているため、パルス発生手段の特性等が変動した場合でも精度の高い物理量測定を行うことができ、これにより、簡単な構成で高精度のセンサ装置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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の検出部の正面図
【図２】同センサ装置の検出回路図
【図３】（ａ）〜（ｒ）同センサ装置の回路動作を説明するための波形図
【図４】本発明の実施の形態２におけるセンサ装置の検出部の正面図
【図５】同センサ装置における第４の検出電極の断面図
【図６】同センサ装置の検出回路図
【図７】（ａ）〜（ｔ）同センサ装置の回路動作を説明するための波形図
【図８】（ａ）〜（ｔ）第３の検出電極が被測定液中に浸漬した時の同センサ装置の回路動作を説明するための波形図
【図９】（ａ）〜（ｔ）第１の検出電極が被測定液から暴露した時の同センサ装置の回路動作を説明するための波形図
【図１０】従来の液位センサの検出部の正面図
【図１１】同液位センサの検出回路図
【図１２】従来のセンサ装置の検出部の正面図
【図１３】同センサ装置の検出回路図
【図１４】（ａ）〜（ｈ）同センサ装置の回路動作を説明するための波形図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態１におけるセンサ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態１におけるセンサ装置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。
【００３２】
図２は上記センサ装置の検出回路図を示したもので、この図２において、３０は論理素子やフリップフロップからなる駆動、制御信号発生器であり、クロック３１からのクロック信号を受けて、ＤＲＩＶＥ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、Ｑ＿ＳＷ信号、ＣＬＥＡＲ信号、ＭＥＭＯＲＹ信号を発生するものである。
【００３３】
３２は一端が前記検出部２１の端子２７に接続された抵抗である。同様に、３３は一端が前記検出部２１の端子２８に接続された抵抗であり、３４は一端が前記検出部２１の端子２９に接続された抵抗である。そして、前記抵抗３２，３３，３４の他端には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が入力される。また、前記検出部２１の端子２６は第１の電位３５に接続する。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３２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３３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３４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。
【００３４】
前記抵抗３２と前記第１の検出電極２２との中点電位は第１のスイッチ３６を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力され、閾値電圧Ｖthと比較される。これと同様にして、前記抵抗３３と前記第２の検出電極２３との中点電位も第２のスイッチ３８を介して前記パルス発生手段３７に入力されて閾値電圧Ｖthと比較され、さらに、前記抵抗３４と前記第３の検出電極２４との中点電位も第３のスイッチ３９を介してパルス発生手段３７に入力されて閾値電圧Ｖthと比較される。前記第１、第２、第３のスイッチ３６，３８，３９は各々前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号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。
【００３５】
前記パルス発生手段３７からの信号はインバータを経て、第１のＮＯＲゲート４０の第１の入力端子に入力される。前記第１のＮＯＲゲート４０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号を反転した信号が入力される。４１は電流源であり、その一端は第２の電位４２に接続され他端は第４のスイッチ４３を介して第１の電位３５に接続されるとともに、第５のスイッチ４４を介して第１のコンデンサ４５の一端とバッファ４６の入力とに接続されている。そして、前記第１のコンデンサ４５の他端は第１の電位３５に接続されている。また、前記第１のコンデンサ４５の一端とバッファ４６の入力とは第６のスイッチ４７を介して第１の電位３５に接続されている。この時、前記第４のスイッチ４３は前記ＮＯＲゲート４０の反転出力により、また前記第５のスイッチ４４は前記ＮＯＲゲート４０の出力により開閉制御される。そして、前記第６のスイッチ４７は前記駆動、制御信号発生器３０からのＣＬＥＡＲ信号により開閉制御されるものである。
【００３６】
前記バッファ４６の出力はコンパレータからなる第２のパルス発生器５０の非反転入力に接続されるとともに、第７のスイッチ５１を介して第２のコンデンサ５２の一端と前記第２のパルス発生器５０の反転入力に接続されている。また、前記第２のコンデンサ５２の他端は第１の電位３５に接続されている。この時、前記第７のスイッチ５１は前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号により開閉制御される。
【００３７】
前記第２のパルス発生器５０の出力はＤ型フリップフロップ５３のｃｌｋ端子とともにＮＡＮＤゲート５４の第１の入力端子に入力される。また、前記ＮＡＮＤゲート５４の第２の入力端子には前記ＮＯＲゲート４０の反転出力が入力される。そして、前記Ｄ型フリップフロップ５３のＤ端子と
【００３８】
【数１】
2011112595.tif 000003
【００３９】
は第２の電位４２に接続され、
【００４０】
【数２】
2011112595.tif 000004
【００４１】
には前記ＮＡＮＤゲート５４の出力が接続されている。
【００４２】
前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【００４３】
【数３】
2011112595.tif 000005
【００４４】
は第２のＮＯＲゲート６０の第１の入力端子に接続されるとともに、第３のＮＯＲゲート６１の第１の入力端子にも接続されている。また、前記第２のＮＯＲゲート６０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＬＥＶ＿ＳＷ信号を反転した信号が入力され、前記第３のＮＯＲゲート６１の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号を反転した信号が入力されている。
【００４５】
前記第２のＮＯＲゲート６０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６２と、前記第３のＮＯＲゲート６１の出力信号により開閉制御される第２のアナログスイッチ６３とが第１の電位３５と第２の電位４２との間に設けられている。６４は一端が前記第１のアナログスイッチ６２と第２のアナログスイッチ６３との中点に接続され、かつ他端が出力端子６５に接続された抵抗である。６６は一端が第１の電位３５に接続され、かつ他端が前記抵抗６４と出力端子６５との間に接続されたコンデンサである。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の回路動作を図３を用いて説明する。
【００４７】
図３(ａ)（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）（ｍ）（ｎ）（ｏ）（ｐ）（ｑ）（ｒ）はこのセンサ装置の各部の電圧波形を示したもので、図１に示したセンサ装置の検出部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。
【００４８】
クロック３１からは図３（ａ）に示すクロック信号が発生する。この実施の形態１においては、クロック信号の周波数を２０ｋＨｚとしている。前記クロック３１からのクロック信号を受けて、駆動、制御信号発生器３０はそれぞれ図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）に示すＤＲＩＶＥ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、Ｑ＿ＳＷ信号、ＭＥＭＯＲＹ信号、ＣＬＥＡＲ信号を発生する。
【００４９】
抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が例えば３Ｖに設定されたハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、抵抗３２と第１の検出電極２２との中点電位は、図３（ｊ）に示すように第１の電位３５からＤＲＩＶＥ信号のハイ電位に向かって、前記抵抗３２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。そして、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号がグランドレベルに設定されたロー電位に立ち下がると（ｔ＝ｔ1）、抵抗３２と第１の検出電極２２との中点電位は、図３（ｊ）に示すようにグランドレベルに向かって、前記抵抗３２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降下する。その後、抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が立ち上がったり、立ち下がるたびに同様の動作を繰り返す。
【００５０】
また、抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、抵抗３３と第２の検出電極２３との中点電位は、図３（ｉ）に示すように第１の電位３５から、ＤＲＩＶＥ信号のハイ電位に向かって、前記抵抗３３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、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号がグランドレベルに設定されたロー電位に至ると（ｔ＝ｔ1）、抵抗３３と第２の検出電極２３との中点電位は、図３（ｉ）に示すようにグランドレベルに向かって、前記抵抗３３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降下する。その後、抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が立ち上がったり、立ち下がるたびに同様の動作を繰り返す。この時、第２の検出電極２３の一部は被測定液外にあるため、前記抵抗３３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３２と第１の検出電極２２とで決まる時定数よりも小さくなる。
【００５１】
さらに、抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、抵抗３４と第３の検出電極２４との中点電位は、図３（ｈ）に示すように第１の電位３５からＤＲＩＶＥ信号のハイ電位に向かって、前記抵抗３４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。そして、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号がグランドレベルに設定されたロー電位に至ると（ｔ＝ｔ1）、抵抗３４と第３の検出電極２４との中点電位は、図３（ｈ）に示すようにグランドレベルに向かって、前記抵抗３４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降下する。その後、抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が立ち上がったり、立ち下がるたびに同様の動作を繰り返す。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３３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３４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。
【００５２】
前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極２４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極２４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ2）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００５３】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＬＥＶ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ3）、第２のスイッチ３８が閉じて、前記抵抗３３と第２の検出電極２３との中点電位が第２のスイッチ３８を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３３と前記第２の検出電極２３との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ4）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００５４】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＬＥＶ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、Ｑ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ5）、第１のスイッチ３６が閉じて、前記抵抗３２と第１の検出電極２２との中点電位が第１のスイッチ３６を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３２と前記第１の検出電極２２との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ6）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００５５】
次に、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ7）、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極２４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極２４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ8）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【００５６】
パルス発生手段３７の出力はインバータを経て、第１のＮＯＲゲート４０の第１の入力端子に入力される。前記第１のＮＯＲゲート４０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号を反転した信号が入力される。これにより、第１のＮＯＲゲート４０からは図３（ｋ）に示すように、ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2までのパルス幅を有する第３のパルスと、ｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4までのパルス幅を有する第２のパルスと、ｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6までのパルス幅を有する第１のパルスとからなる３つのパルス組が連続的に出力されることになる。
【００５７】
第４のスイッチ４３と第５のスイッチ４４とは第１のＮＯＲゲート４０の出力によって開閉制御されるため、ｔ＝ｔ0において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がハイ電位に立ち上がると、第４のスイッチ４３が開くと同時に、第５のスイッチ４４が閉じ、第１のコンデンサ４５は電流源４１からの定電流によって充電されることになる。これにより、バッファ４６の入力電位および第２のパルス発生器５０の非反転入力は、図３（ｌ）に示すように、ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2まで直線的に上昇する。その後、ｔ＝ｔ2において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がロー電位に落ちると、第４のスイッチ４３が閉じると同時に、第５のスイッチ４４が開くことにより、電流源４１からの第１のコンデンサ４５への充電が停止するためにバッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、電位Ｖ3を維持することになる。このように構成することにより、前記第３のパルスのパルス幅（ｔ2−ｔ0）を電位Ｖ3に対応させることができる。その後、ｔ＝ｔ9において前記駆動、制御信号発生器３０からのＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がると、第６のスイッチ４７が閉じて第１のコンデンサ４５の電荷を放電する。これにより、バッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、第１の電位３５に落ちることになる。
【００５８】
次に、ｔ＝ｔ3において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がハイ電位に立ち上がると、第４のスイッチ４３が開くと同時に、第５のスイッチ４４が閉じ、第１のコンデンサ４５は電流源４１からの定電流によって再び充電されることになる。これにより、バッファ４６の入力電位および第２のパルス発生器５０の非反転入力は、図３（ｌ）に示すように、ｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4まで直線的に上昇する。
【００５９】
その後、ｔ＝ｔ4において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がロー電位に落ちると、第４のスイッチ４３が閉じると同時に、第５のスイッチ４４が開くことにより、電流源４１からの第１のコンデンサ４５への充電が停止するためにバッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、一定電位Ｖ2を維持することになる。このように構成することにより、前記第２のパルスの立ち上がり（ｔ＝ｔ3）から立ち下がり（ｔ＝ｔ4）までの任意の時間幅をバッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位に対応させることができる。また、前記第２のパルスのパルス幅（ｔ4−ｔ3）を電位Ｖ2に対応させることができる。その後、ｔ＝ｔ10において前記駆動、制御信号発生器３０からのＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がると、第６のスイッチ４７が閉じて第１のコンデンサ４５の電荷を放電する。これにより、バッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、再び第１の電位３５に落ちることになる。
【００６０】
次に、ｔ＝ｔ5において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がハイ電位に立ち上がると、第４のスイッチ４３が開くと同時に、第５のスイッチ４４が閉じ、第１のコンデンサ４５は電流源４１からの定電流によって再び充電されることになる。これにより、バッファ４６の入力電位および第２のパルス発生器５０の非反転入力は、図３（ｌ）に示すように、ｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6まで直線的に上昇する。その後、ｔ＝ｔ6において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がロー電位に落ちると、第４のスイッチ４３が閉じると同時に、第５のスイッチ４４が開くことにより、電流源４１からの第１のコンデンサ４５への充電が停止するためにバッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、一定電位Ｖ1を維持することになる。このように構成することにより、前記第１のパルスの立ち上がり（ｔ＝ｔ5）から立ち下がり（ｔ＝ｔ6）までの任意の時間幅をバッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位に対応させることができる。また、前記第１のパルスのパルス幅（ｔ6−ｔ5）を電位Ｖ1に対応させることができる。その後、ｔ＝ｔ11において前記駆動、制御信号発生器３０からのＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がると、第６のスイッチ４７が閉じて第１のコンデンサ４５の電荷を放電する。これにより、バッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、再び第１の電位３５に落ちることになる。
【００６１】
次に、ｔ＝ｔ7において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がハイ電位に立ち上がると、第４のスイッチ４３が開くと同時に、第５のスイッチ４４が閉じ、第１のコンデンサ４５は電流源４１からの定電流によって再び充電されることになる。これにより、バッファ４６の入力電位および第２のパルス発生器５０の非反転入力は、図３（ｌ）に示すように、ｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8まで直線的に上昇する。その後、ｔ＝ｔ8において前記第１のＮＯＲゲート４０の出力がロー電位に落ちると、第４のスイッチ４３が閉じると同時に、第５のスイッチ４４が開くことにより、電流源４１からの第１のコンデンサ４５への充電が停止するためにバッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、一定電位Ｖ3を維持することになる。その後、ｔ＝ｔ12において前記駆動、制御信号発生器３０からのＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がると、第６のスイッチ４７が閉じて第１のコンデンサ４５の電荷を放電する。これにより、バッファ４６の入力および第２のパルス発生器５０の非反転入力の電位は、図３（ｌ）に示すように、再び第１の電位３５に落ちることになる。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【００６２】
バッファ４６の出力信号は第７のスイッチ５１を介して第２のパルス発生器５０の反転入力に加えられる。ｔ＝ｔ1において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がると、第７のスイッチ５１が閉じて第２のコンデンサ５２を充電する。これにより、第２のパルス発生器５０の反転入力の電位は図３（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ1におけるバッファ４６の出力および第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3となる。その後、ｔ＝ｔ9において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号がロー電位に落ちると、第７のスイッチ５１が開くが第２のパルス発生器５０の反転入力の電位はＶ3に維持される。
【００６３】
次に、ｔ＝ｔ13において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号が再びハイ電位に立ち上がると、第７のスイッチ５１が閉じて第２のコンデンサ５２を充電する。これにより、第２のパルス発生器５０の反転入力の電位は図３（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ13におけるバッファ４６の出力および第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ2となる。その後、ｔ＝ｔ10において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号がロー電位に落ちると、第７のスイッチ５１が開くが第２のパルス発生器５０の反転入力の電位はＶ2に維持される。
【００６４】
次に、ｔ＝ｔ14において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号が再びハイ電位に立ち上がると、第７のスイッチ５１が閉じて第２のコンデンサ５２を充電する。これにより、第２のパルス発生器５０の反転入力の電位は図３（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ14におけるバッファ４６の出力および第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ1となる。その後、ｔ＝ｔ11において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号がロー電位に落ちると、第７のスイッチ５１が開くが第２のパルス発生器５０の反転入力の電位はＶ1に維持される。
【００６５】
次に、ｔ＝ｔ15において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号が再びハイ電位に立ち上がると、第７のスイッチ５１が閉じて第２のコンデンサ５２を充電する。これにより、第２のパルス発生器５０の反転入力の電位は図３（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ15におけるバッファ４６の出力および第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3となる。その後、ｔ＝ｔ12において前記駆動、制御信号発生器３０からのＭＥＭＯＲＹ信号がロー電位に落ちると、第７のスイッチ５１が開くが第２のパルス発生器５０の反転入力の電位はＶ3に維持される。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【００６６】
第２のパルス発生器５０は非反転入力が反転入力よりも大きい場合にはハイ電位を出力し、反転入力が非反転入力よりも大きい場合にはロー電位を出力する。図３（ｎ）は図３（ｌ）に示す第２のパルス発生器５０の非反転入力と、図３（ｍ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力とを重ねて示したものである。なお、図３（ｍ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力は破線で示している。ｔ＝ｔ9において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図３（ｏ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位に落ちる。その後、ｔ＝ｔ16以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも小さくなるため、図３（ｏ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はハイ電位に立ち上がる。ここで、ｔ＝ｔ16は前記第３のパルスのパルス幅に対応する、第２のパルス発生器５０の反転入力電位Ｖ3と、前記第２のパルスのパルス幅内で、立ち上がり（ｔ＝ｔ3）からの経過時間に対応する第２のパルス発生器５０の非反転入力電位が一致した時点である。その後、ｔ＝ｔ10以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図３（ｏ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びロー電位に落ちる。その後、ｔ＝ｔ17以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも小さくなるため、図３（ｏ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びハイ電位に立ち上がる。ここで、ｔ＝ｔ17は前記第２のパルスのパルス幅に対応する第２のパルス発生器５０の反転入力電位Ｖ2と、前記第１のパルスのパルス幅内で、立ち上がり（ｔ＝ｔ5）からの経過時間に対応する第２のパルス発生器５０の非反転入力電位が一致した時点である。その後、ｔ＝ｔ11以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図３（ｏ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びロー電位に落ちる。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【００６７】
前記第２のパルス発生器５０の出力はＤ型フリップフロップ５３のｃｌｋ端子とともにＮＡＮＤゲート５４の第１の入力端子に入力される。また、前記ＮＡＮＤゲート５４の第２の入力端子には前記ＮＯＲゲート４０の反転出力が入力される。そして、前記Ｄ型フリップフロップ５３のＤ端子と
【００６８】
【数４】
2011112595.tif 000006
【００６９】
は第２の電位４２に接続され、
【００７０】
【数５】
2011112595.tif 000007
【００７１】
には前記ＮＡＮＤゲート５４の出力が接続されている。これにより前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【００７２】
【数６】
2011112595.tif 000008
【００７３】
には、図３（ｐ）に示すパルス列が出力される。
【００７４】
前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【００７５】
【数７】
2011112595.tif 000009
【００７６】
は第２のＮＯＲゲート６０の第１の入力端子に接続されるとともに、第３のＮＯＲゲート６１の第１の入力端子にも接続される。また、前記第２のＮＯＲゲート６０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＬＥＶ＿ＳＷ信号を反転した信号が入力され、前記第３のＮＯＲゲート６１の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号を反転した信号が入力される。これにより、前記第１のアナログスイッチ６２には、図３（ｑ）に示すように、前記第２のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までの時間に一致するｔ＝ｔ16からｔ＝ｔ4のパルス幅を持つ第４のパルス列が入力される。これと同様にして、前記第２のアナログスイッチ６３には、図３（ｒ）に示すように、前記第１のパルスの始点より前記第２のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第１のパルスの終点までの時間に一致するｔ＝ｔ17からｔ＝ｔ6のパルス幅を持つ第５のパルス列が入力される。
【００７７】
ここで、第１のアナログスイッチ６２に入力される信号がハイの時、第１のアナログスイッチ６２は「閉」、ローの時、「開」となる。また、第２のアナログスイッチ６３に入力される信号がハイの時、第２のアナログスイッチ６３は「閉」、ローの時、「開」となる。これにより、図３（ｑ）に示す第４のパルス列がハイの期間は、第１のアナログスイッチ６２が「閉」で、第２のアナログスイッチ６３が「開」となるため、第２の電位４２から抵抗６４を通してコンデンサ６６が充電される。そして、図３（ｒ）に示す第５のパルスがハイの期間は、第１のアナログスイッチ６２が「開」で、第２のアナログスイッチ６３が「閉」となるため、コンデンサ６６に蓄積された電荷が抵抗６４を通して第１の電位３５に放電される。また、その他の時間においては、第１のアナログスイッチ６２、第２のアナログスイッチ６３がともに「開」となるため、コンデンサ６６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６２と第２のアナログスイッチ６３とを交互に開閉してコンデンサ６６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６５に出力することができる。
【００７８】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態１におけるセンサ装置は、検出部の第１、第２、第３の検出電極にそれぞれ１個ずつ計３個必要であったパルス発生手段を１個に集約することができるため、回路規模を大幅に縮小できるとともに、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のパルスと第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のパルスと第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のパルスとを単一のパルス発生手段を用いて順次発生させているため、パルス発生手段のスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等が変動した場合でも精度の高い液位測定を行うことができ、これにより、安価で高精度のセンサ装置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。
【００７９】
次に、本発明の実施の形態２におけるセンサ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００８０】
図４は本発明の実施の形態２におけるセンサ装置の検出部の正面図を示したもので、この図４において、７１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７１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７２を設けている。また、前記第１の検出電極７２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７３を設け、そしてこの第２の検出電極７３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７４を設け、さらに前記検出部７１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７５を設けている。そして、前記第１、第２、第３、第４の検出電極７２，７３，７４，７５は上下に延びる引き出し線によって端子７６，７７，７８，７９，８０に接続されているものである。
【００８１】
図５は図４における第４の検出電極７５のＡ−Ａ線での断面図を示したもので、この図５に示すように、第４の検出電極７５は対向する電極８１の全体を絶縁物８２を介して金属層８３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８１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４の検出電極７５で測定される電極８１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。
【００８２】
図６は本発明の実施の形態２におけるセンサ装置の検出回路図を示したものである。本発明の実施の形態２は上記した本発明の実施の形態１におけるセンサ装置に第４の検出電極と論理回路部等を追加したもので、上記本発明の実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一番号を付し、その説明は省略する。
【００８３】
この図６において、駆動、制御信号発生器３０はクロック３１からのクロック信号を受けて、前記のＤＲＩＶＥ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、Ｑ＿ＳＷ信号、ＣＬＥＡＲ信号、ＭＥＭＯＲＹ信号に加えＲＥＦ＿ＳＷ信号を発生する。
【００８４】
前記検出部７１の端子８０には抵抗８６の一端が接続され、他端には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が入力される。この時、第４の検出電極７５の電極間容量と抵抗８６とで決まる時定数は、第１の検出電極７２が被測定液中に浸漬された状態で第１の検出電極７２の電極間容量と抵抗３２とで決まる時定数よりも小さく、かつ第３の検出電極７４が被測定液外にある状態で第３の検出電極７４の電極間容量と抵抗３４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。
【００８５】
前記抵抗８６と前記第４の検出電極７５との中点電位は前記駆動、制御信号発生器３０からのＲＥＦ＿ＳＷ信号により開閉制御される第４のスイッチ８５を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力され、閾値電圧Ｖthと比較される。
【００８６】
パルス発生手段３７の出力信号は上記した本発明の実施の形態１におけるセンサ装置と同様に、第１のＮＯＲゲート４０からＤ型フリップフロップ５３に至る回路で処理される。
【００８７】
８７は論理素子やフリップフロップからなる論理回路であり、前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【００８８】
【数８】
2011112595.tif 000010
【００８９】
と、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号やＱ＿ＳＷ信号等の信号とから第１のアナログスイッチ６２と、第２のアナログスイッチ６３とを開閉する制御信号を発生する。これにより、被測定液の液位をアナログ電圧として出力端子６５に出力することができる。
【００９０】
次に、本発明の実施の形態２におけるセンサ装置の回路動作を図７を用いて説明する。
【００９１】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）（ｍ）（ｎ）（ｏ）（ｐ）（ｑ）（ｒ）（ｓ）（ｔ）はこのセンサ装置の各部の電圧波形を示したもので、図４に示したセンサ装置の検出部７１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７２は常に被測定液中に浸漬され、かつ第３の検出電極７４は常に被測定液外に配置される。そして、第２の検出電極７３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。
【００９２】
クロック３１からは図７（ａ）に示すクロック信号が発生する。この実施の形態２においては、クロック信号の周波数を２０ｋＨｚとしている。前記クロック３１からのクロック信号を受けて、駆動、制御信号発生器３０はそれぞれ図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｇ）（ｈ）に示すＤＲＩＶＥ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、Ｑ＿ＳＷ信号、ＭＥＭＯＲＹ信号、ＣＬＥＡＲ信号に加え、図７（ｆ）に示すＲＥＦ＿ＳＷ信号を発生する。
【００９３】
抵抗３２，３３，３４に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が例えば３Ｖに設定されたｔ＝ｔ0にてハイ電位に立ち上がり、ｔ＝ｔ1にてロー電位に立ち下がる場合の抵抗３２と第１の検出電極７２との中点電位、抵抗３３と第２の検出電極７３との中点電位、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位の変化を各々図７（ｋ）（ｊ）（ｉ）に示す。これらは各々図３（ｊ）（ｉ）（ｈ）に示したものと同一であり、説明を省略する。また、抵抗８６に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が例えば３Ｖに設定されたｔ＝ｔ0にてハイ電位に立ち上がると、抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位は、図７（ｌ）に示すように第１の電位３５からＤＲＩＶＥ信号のハイ電位に向かって、前記抵抗８６と第４の検出電極７５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、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号がｔ＝ｔ1にてグランドレベルに設定されたロー電位に立ち下がると、抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位は、図７（ｌ）に示すようにグランドレベルに向かって、前記抵抗８６と第４の検出電極７５の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に降下する。その後、抵抗８６に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が立ち上がったり、立ち下がるたびに同様の動作を繰り返す。
【００９４】
前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、前記本発明の実施の形態１の場合と同様に第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極７４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ2）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００９５】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＬＥＶ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ3）、第２のスイッチ３８が閉じて、前記抵抗３３と第２の検出電極７３との中点電位が第２のスイッチ３８を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３３と前記第２の検出電極７３との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ4）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００９６】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＬＥＶ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、Ｑ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ5）、第１のスイッチ３６が閉じて、前記抵抗３２と第１の検出電極７２との中点電位が第１のスイッチ３６を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３２と前記第１の検出電極７２との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ6）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００９７】
次に、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＲＥＦ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ7）、第４のスイッチ８５が閉じて、前記抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位が第４のスイッチ８５を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗８６と前記第４の検出電極７５との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ8）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【００９８】
さらに、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＲＥＦ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ9）、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極７４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ10）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【００９９】
パルス発生手段３７の出力はインバータを経て、第１のＮＯＲゲート４０の第１の入力端子に入力される。前記第１のＮＯＲゲート４０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号を反転した信号が入力される。これにより、第１のＮＯＲゲート４０からは図７（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2までのパルス幅を有する第３のパルスと、ｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4までのパルス幅を有する第２のパルスと、ｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6までのパルス幅を有する第１のパルスに加え、ｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8までのパルス幅を有する第４のパルスとからなる４つのパルス組が連続的に出力されることになる。
【０１００】
この時、前記の通り第４の検出電極７５の電極間容量と抵抗８６とで決まる時定数は、第１の検出電極７２が被測定液中に浸漬された状態で第１の検出電極７２の電極間容量と抵抗３２とで決まる時定数よりも小さく、かつ第３の検出電極７４が被測定液外にある状態で第３の検出電極７４の電極間容量と抵抗３４とで決まる時定数よりも大きくなるように設定されているために、第３のパルスのパルス幅は第４のパルスのパルス幅よりも小さく、かつ第１のパルスのパルス幅は第４のパルスのパルス幅よりも大きくなっている。
【０１０１】
パルス発生手段３７の出力信号は上記した本発明の実施の形態１におけるセンサ装置と同様に、第１のＮＯＲゲート４０からＤ型フリップフロップ５３に至る回路で処理される。
【０１０２】
図７（ｎ）は図６の第２のパルス発生器５０の非反転入力を示す図である。図７（ｎ）において、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ11にて第１の電位３５に落ちる。
【０１０３】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4まで直線的に上昇した後、電位Ｖ2を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ12にて第１の電位３５に落ちる。
【０１０４】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6まで直線的に上昇した後、電位Ｖ1を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ13にて第１の電位３５に落ちる。
【０１０５】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8まで直線的に上昇した後、電位Ｖ4を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ14にて第１の電位３５に落ちる。
【０１０６】
次に、再び第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ9からｔ＝ｔ10まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。そして、以後同様の動作を繰り返す。
【０１０７】
図７（ｏ）は図６の第２のパルス発生器５０の反転入力を示す図である。図７（ｏ）において、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ1にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3となり、その後この電位が維持される。
【０１０８】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ15にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ2となり、その後この電位が維持される。
【０１０９】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ16にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ1となり、その後この電位が維持される。
【０１１０】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ17にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ4となり、その後この電位が維持される。
【０１１１】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ18にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3となり、その後この電位が維持される。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１１２】
図７（ｐ）は図７（ｎ）に示す第２のパルス発生器５０の非反転入力と、図７（ｏ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力とを重ねて示したものである。なお、図７（ｏ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力は破線で示している。ｔ＝ｔ11において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位に落ちる。その後、ｔ＝ｔ20以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも小さくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はハイ電位に立ち上がる。ここで、ｔ＝ｔ20は前記第３のパルスのパルス幅に対応する、第２のパルス発生器５０の反転入力電位Ｖ3と、前記第２のパルスのパルス幅内で、立ち上がり（ｔ＝ｔ3）からの経過時間に対応する第２のパルス発生器５０の非反転入力電位が一致した時点である。その後、ｔ＝ｔ12以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びロー電位に落ちる。その後、ｔ＝ｔ21以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも小さくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びハイ電位に立ち上がる。ここで、ｔ＝ｔ21は前記第２のパルスのパルス幅に対応する第２のパルス発生器５０の反転入力電位Ｖ2と、前記第１のパルスのパルス幅内で、立ち上がり（ｔ＝ｔ5）からの経過時間に対応する第２のパルス発生器５０の非反転入力電位が一致した時点である。その後、ｔ＝ｔ13以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びロー電位に落ちる。この時、前記したように、第３のパルスのパルス幅は第４のパルスのパルス幅よりも小さく、かつ第１のパルスのパルス幅は第４のパルスのパルス幅よりも大きくなっているために、電位Ｖ3は電位Ｖ4よりも小さく、かつ電位Ｖ1は電位Ｖ4よりも大きくなっている。これにより、ｔ＝ｔ13からｔ＝ｔ22までの期間は第２のパルス発生器５０の反転入力電位が非反転入力電位よりも大きいため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位を維持することになる。その後、ｔ＝ｔ22以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも小さくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びハイ電位に立ち上がる。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１１３】
前記第２のパルス発生器５０の出力はＤ型フリップフロップ５３のｃｌｋ端子とともにＮＡＮＤゲート５４の第１の入力端子に入力される。また、前記ＮＡＮＤゲート５４の第２の入力端子には前記ＮＯＲゲート４０の反転出力が入力される。そして、前記Ｄ型フリップフロップ５３のＤ端子と
【０１１４】
【数９】
2011112595.tif 000011
【０１１５】
は第２の電位４２に接続され、
【０１１６】
【数１０】
2011112595.tif 000012
【０１１７】
には前記ＮＡＮＤゲート５４の出力が接続されている。これにより前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１１８】
【数１１】
2011112595.tif 000013
【０１１９】
には、図７（ｒ）に示すように、前記第２のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第２のパルスの終点までの時間に一致するｔ＝ｔ20からｔ＝ｔ4のパルス幅を持つ第４のパルス列と、前記第１のパルスの始点より前記第２のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第１のパルスの終点までの時間に一致するｔ＝ｔ21からｔ＝ｔ6のパルス幅を持つ第５のパルス列とが出力される。
【０１２０】
前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１２１】
【数１２】
2011112595.tif 000014
【０１２２】
は論理回路８７に入力される。論理回路８７は前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１２３】
【数１３】
2011112595.tif 000015
【０１２４】
から、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号やＱ＿ＳＷ信号等の信号を用いて図７（ｓ）に示す第１のアナログスイッチ６２を開閉する制御信号と、図７（ｔ）に示す第２のアナログスイッチ６３を開閉する制御信号を抽出する。これにより、被測定液の液位をアナログ電圧として出力端子６５に出力することができる。
【０１２５】
以上のように、本発明の実施の形態２におけるセンサ装置は、前記した実施の形態１におけるセンサ装置と同様、検出部の各検出電極にそれぞれ１個ずつ必要であったパルス発生手段を１個に集約することができるため、回路規模を縮小できるとともに、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単一のパルス発生手段を用いて順次発生させているため、パルス発生手段のスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等が変動した場合でも精度の高い液位測定を行なうことができ、これにより、安価で高精度のセンサ装置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。
【０１２６】
次に、本発明の実施の形態２におけるセンサ装置において、測定液の液位が上昇して第３の検出電極７４が被測定液中に浸漬した時の動作について説明する。
【０１２７】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）（ｍ）（ｎ）（ｏ）（ｐ）（ｑ）（ｒ）（ｓ）（ｔ）は上記の場合のセンサ装置の各部の電圧波形を示したものである。
【０１２８】
クロック３１からは図７の場合と同様にして、図８（ａ）に示すクロック信号が発生する。前記クロック３１からのクロック信号を受けて、駆動、制御信号発生器３０はそれぞれ図８（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）に示すＤＲＩＶＥ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、Ｑ＿ＳＷ信号、ＲＥＦ＿ＳＷ信号、ＭＥＭＯＲＹ信号、ＣＬＥＡＲ信号を発生する。
【０１２９】
抵抗３２，３３，３４，８６に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が例えば３Ｖに設定されたｔ＝ｔ0にてハイ電位に立ち上がった後ｔ＝ｔ1にてロー電位に立ち下がる場合の、抵抗３２と第１の検出電極７２との中点電位、抵抗３３と第２の検出電極７３との中点電位、抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位、抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位の変化を各々図８（ｋ）（ｊ）（ｉ）（ｌ）に示す。この時、第１、第２、第３の検出電極７２，７３，７４はすべて被測定液中に浸漬しているため、前記抵抗３３と第２の検出電極７３の電極間容量とで決まる時定数と、前記抵抗３４と第３の検出電極７４の電極間容量とで決まる時定数とは前記抵抗３２と第１の検出電極７２の電極間容量とで決まる時定数と一致することになる。
【０１３０】
前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、前と同様にして、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極７４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ2）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１３１】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＬＥＶ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ3）、第２のスイッチ３８が閉じて、前記抵抗３３と第２の検出電極７３との中点電位が第２のスイッチ３８を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３３と前記第２の検出電極７３との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ4）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１３２】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＬＥＶ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、Ｑ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ5）、第１のスイッチ３６が閉じて、前記抵抗３２と第１の検出電極７２との中点電位が第１のスイッチ３６を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３２と前記第１の検出電極７２との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ6）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１３３】
次に、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＲＥＦ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ7）、第４のスイッチ８５が閉じて、前記抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位が第４のスイッチ８５を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗８６と前記第４の検出電極７５との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ8）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１３４】
さらに、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＲＥＦ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ9）、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極７４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ10）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１３５】
パルス発生手段３７の出力は前記のように、インバータを経て、第１のＮＯＲゲート４０の第１の入力端子に入力される。前記第１のＮＯＲゲート４０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号を反転した信号が入力される。これにより、第１のＮＯＲゲート４０からは図８（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2までのパルス幅を有する第３のパルスと、ｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4までのパルス幅を有する第２のパルスと、ｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6までのパルス幅を有する第１のパルスに加えｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8までのパルス幅を有する第４のパルスとからなる４つのパルス組が連続的に出力されることになる。
【０１３６】
この時、第１、第２、第３の検出電極７２，７３，７４がすべて被測定液中に浸漬されているため、前記抵抗３３と第２の検出電極７３の電極間容量とで決まる時定数と、前記抵抗３４と第３の検出電極７４の電極間容量とで決まる時定数とは前記抵抗３２と第１の検出電極７２の電極間容量とで決まる時定数と一致することになる。また、前記の通り第４の検出電極７５の電極間容量と抵抗８６とで決まる時定数は、第１の検出電極７２が被測定液中に浸漬された状態で第１の検出電極７２の電極間容量と抵抗３２とで決まる時定数よりも小さくなるように設定されている。これにより第３のパルス、第２のパルスのパルス幅は第１のパルスのパルス幅と同一で、かつ第４のパルスのパルス幅はこれらのパルスのパルス幅よりも小さくなる。
【０１３７】
パルス発生手段３７の出力信号は上記した本発明の実施の形態１におけるセンサ装置と同様に、第１のＮＯＲゲート４０からＤ型フリップフロップ５３に至る回路で処理される。
【０１３８】
図８（ｎ）は図６の第２のパルス発生器５０の非反転入力を示す図である。図８（ｎ）において、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ11にて第１の電位３５に落ちる。
【０１３９】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ12にて第１の電位３５に落ちる。
【０１４０】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ13にて第１の電位３５に落ちる。
【０１４１】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8まで直線的に上昇した後、電位Ｖ4を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ14にて第１の電位３５に落ちる。
【０１４２】
次に、再び第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ9からｔ＝ｔ10まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１４３】
図８（ｏ）は図６の第２のパルス発生器５０の反転入力を示す図である。図８（ｏ）において、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ1にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3となり、その後この電位が維持される。
【０１４４】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ15にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3がそのまま維持される。
【０１４５】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ16にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3がそのまま維持される。
【０１４６】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ17にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ4に変化し、その後この電位が維持される。
【０１４７】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力は再びＭＥＭＯＲＹ信号はハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ18にて第２のパルス発生器の非反転入力電位であるＶ3となり、その後この電位が維持される。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１４８】
図８（ｐ）は図８（ｎ）に示す第２のパルス発生器５０の非反転入力と、図８（ｏ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力とを重ねて示したものである。なお、図８（ｏ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力は破線で示している。
【０１４９】
ｔ＝ｔ11において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図８（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位に落ちる。
【０１５０】
その後、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きい状態が続くため、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位を維持する。
【０１５１】
その後、ｔ＝ｔ20以降において、第２のパルス発生器５０の非反転入力が反転入力よりも大きくなるため、図８（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はハイ電位に立ち上がる。ここで、ｔ＝ｔ20は前記第４のパルスのパルス幅に対応する、第２のパルス発生器の反転入力電位Ｖ4と、前記第３のパルスのパルス幅内で、立ち上がり（ｔ＝ｔ9）からの経過時間に対応する第２のパルス発生器の非反転入力電位とが一致した時点である。
【０１５２】
その後、ｔ＝ｔ21以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びロー電位に落ちる。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１５３】
前記第２のパルス発生器５０の出力はＤ型フリップフロップ５３のｃｌｋ端子とともにＮＡＮＤゲート５４の第１の入力端子に入力される。また、前記ＮＡＮＤゲート５４の第２の入力端子には前記ＮＯＲゲート４０の反転出力が入力される。そして、前記Ｄ型フリップフロップ５３のＤ端子と
【０１５４】
【数１４】
2011112595.tif 000016
【０１５５】
は第２の電位４２に接続され、
【０１５６】
【数１５】
2011112595.tif 000017
【０１５７】
には前記ＮＡＮＤゲート５４の出力が接続されている。これにより前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１５８】
【数１６】
2011112595.tif 000018
【０１５９】
には、図８（ｒ）に示すように、前記第３のパルスの始点より前記第４のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第３のパルスの終点までの時間に一致するｔ＝ｔ20からｔ＝ｔ10のパルス幅を持つパルス列が出力される。
【０１６０】
前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１６１】
【数１７】
2011112595.tif 000019
【０１６２】
は論理回路８７に入力される。論理回路８７は前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１６３】
【数１８】
2011112595.tif 000020
【０１６４】
から、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号やＱ＿ＳＷ信号等の信号を用いて図８（ｓ）に示す第１のアナログスイッチ６２を開閉する制御信号と、図８（ｔ）に示す第２のアナログスイッチ６３を開閉する制御信号を抽出する。これにより、被測定液の液位が上昇して第３の検出電極７４が被測定液中に浸漬した時には第１のアナログスイッチ６２を閉じることにより、出力端子６５の電位を第２の電位４２とする。このようにして、測定液の液位が上昇して第３の検出電極７４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。
【０１６５】
次に、本発明の実施の形態２のセンサ装置において、被測定液の液位が下降して第１の検出電極７２が被測定液外に暴露した時の動作について説明する。
【０１６６】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）（ｊ）（ｋ）（ｌ）（ｍ）（ｎ）（ｏ）（ｐ）（ｑ）（ｒ）（ｓ）（ｔ）は上記の場合のセンサ装置の各部の電圧波形を示したものである。
【０１６７】
クロック３１からは図７の場合と同様にして、図９（ａ）に示すクロック信号が発生する。前記クロック３１からのクロック信号を受けて、駆動、制御信号発生器３０はそれぞれ図９（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）に示すＤＲＩＶＥ信号、ＡＩＲ＿ＳＷ信号、ＬＥＶ＿ＳＷ信号、Ｑ＿ＳＷ信号、ＲＥＦ＿ＳＷ信号、ＭＥＭＯＲＹ信号、ＣＬＥＡＲ信号を発生する。
【０１６８】
抵抗３２，３３，３４，８６に加えられる前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号が例えば３Ｖに設定されたｔ＝ｔ0にてハイ電位に立ち上がった後、ｔ＝ｔ1にてロー電位に立ち下がる場合の抵抗３２と第１の検出電極７２との中点電位、抵抗３３と第２の検出電極７３との中点電位、抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位、抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位の変化を各々図９（ｋ）（ｊ）（ｉ）（ｌ）に示す。この時、第１、第２、第３の検出電極７２，７３，７４はすべて被測定液外に暴露しているため、前記抵抗３２と第１の検出電極７２の電極間容量とで決まる時定数と、前記抵抗３３と第２の検出電極７３の電極間容量とで決まる時定数とは前記抵抗３４と第３の検出電極７４の電極間容量とで決まる時定数と一致することになる。
【０１６９】
前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ0）、前と同様にして、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極７４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ2）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１７０】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＡＩＲ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＬＥＶ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ3）、第２のスイッチ３８が閉じて、前記抵抗３３と第２の検出電極７３との中点電位が第２のスイッチ３８を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３３と前記第２の検出電極７３との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ4）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１７１】
次に、前記駆動、制御信号発生器３０からのＬＥＶ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、Ｑ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ5）、第１のスイッチ３６が閉じて、前記抵抗３２と第１の検出電極７２との中点電位が第１のスイッチ３６を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３２と前記第１の検出電極７２との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ6）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１７２】
次に、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＱ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＲＥＦ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ7）、第４のスイッチ８５が閉じて、前記抵抗８６と第４の検出電極７５との中点電位が第４のスイッチ８５を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗８６と前記第４の検出電極７５との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ8）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。
【０１７３】
さらに、再び前記駆動、制御信号発生器３０からのＲＥＦ＿ＳＷ信号がロー電位に立ち下がると同時に、ＡＩＲ＿ＳＷ信号がハイ電位に立ち上がると（ｔ＝ｔ9）、第３のスイッチ３９が閉じて、前記抵抗３４と第３の検出電極７４との中点電位が第３のスイッチ３９を介してコンパレータからなるパルス発生手段３７に入力される。前記抵抗３４と前記第３の検出電極７４との中点電位が閾値電圧Ｖthに達すると（ｔ＝ｔ10）、パルス発生手段３７の出力はハイ電位からロー電位に遷移する。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１７４】
パルス発生手段３７の出力は前記のように、インバータを経て、第１のＮＯＲゲート４０の第１の入力端子に入力される。前記第１のＮＯＲゲート４０の第２の入力端子には前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号を反転した信号が入力される。これにより、第１のＮＯＲゲート４０からは図９（ｍ）に示すように、ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2までのパルス幅を有する第３のパルスと、ｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4までのパルス幅を有する第２のパルスと、ｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6までのパルス幅を有する第１のパルスに加えｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8までのパルス幅を有する第４のパルスとからなる４つのパルス組が連続的に出力されることになる。
【０１７５】
この時、第１、第２、第３の検出電極７２，７３，７４がすべて被測定液外に暴露されているため、前記抵抗３２と第１の検出電極７２の電極間容量とで決まる時定数と、前記抵抗３３と第２の検出電極７３の電極間容量とで決まる時定数とは前記抵抗３４と第３の検出電極７４の電極間容量とで決まる時定数と一致することになる。また、前記の通り第４の検出電極７５の電極間容量と抵抗８６とで決まる時定数は、第３の検出電極７４が被測定液外にある状態で第３の検出電極７４の電極間容量と抵抗３４とで決まる時定数よりも大きくなるように設定されている。これにより第１のパルス、第２のパルスのパルス幅は第３のパルスのパルス幅と同一で、かつ第４のパルスのパルス幅はこれらのパルスのパルス幅よりも大きくなる。
【０１７６】
パルス発生手段３７の出力信号は上記した本発明の実施の形態１におけるセンサ装置と同様に、第１のＮＯＲゲート４０からＤ型フリップフロップ５３に至る回路で処理される。
【０１７７】
図９（ｎ）は図６の第２のパルス発生器５０の非反転入力を示す図である。図９（ｎ）において、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ2まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ11にて第１の電位３５に落ちる。
【０１７８】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ3からｔ＝ｔ4まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ12にて第１の電位３５に落ちる。
【０１７９】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ5からｔ＝ｔ6まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ13にて第１の電位３５に落ちる。
【０１８０】
次に、第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ7からｔ＝ｔ8まで直線的に上昇した後、電位Ｖ4を維持する。その後、ＣＬＥＡＲ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ14にて第１の電位３５に落ちる。
【０１８１】
次に、再び第２のパルス発生器５０の非反転入力はｔ＝ｔ9からｔ＝ｔ10まで直線的に上昇した後、電位Ｖ3を維持する。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１８２】
図９（ｏ）は図６の第２のパルス発生器５０の反転入力を示す図である。図９（ｏ）において、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ1にて第２のパルス発生器５０の非反転入力電位であるＶ3となり、その後この電位が維持される。
【０１８３】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ15にて第２のパルス発生器５０の非反転入力電位であるＶ3がそのまま維持される。
【０１８４】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ16にて第２のパルス発生器５０の非反転入力電位であるＶ3がそのまま維持される。
【０１８５】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力はＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ17にて第２のパルス発生器５０の非反転入力電位であるＶ4に変化し、その後この電位が維持される。
【０１８６】
次に、第２のパルス発生器５０の反転入力は再びＭＥＭＯＲＹ信号がハイ電位に立ち上がるｔ＝ｔ18にて第２のパルス発生器５０の非反転入力電位であるＶ3となり、その後この電位が維持される。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１８７】
図９（ｐ）は図９（ｎ）に示す第２のパルス発生器５０の非反転入力と、図９（ｏ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力とを重ねて示したものである。なお、図９（ｏ）に示す第２のパルス発生器５０の反転入力は破線で示している。
【０１８８】
ｔ＝ｔ11において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図９（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位に落ちる。
【０１８９】
その後、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きい状態が続くため、第２のパルス発生器５０の出力はロー電位を維持する。
【０１９０】
その後、ｔ＝ｔ20以降において、第２のパルス発生器５０の非反転入力が反転入力よりも大きくなるため、図９（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力はハイ電位に立ち上がる。ここで、ｔ＝ｔ20は前記第１のパルスのパルス幅に対応する、第２のパルス発生器５０の反転入力電位Ｖ3と、前記第４のパルスのパルス幅内で、立ち上がり（ｔ＝ｔ9）からの経過時間に対応する第２のパルス発生器５０の非反転入力電位とが一致した時点である。
【０１９１】
その後、ｔ＝ｔ14以降において、第２のパルス発生器５０の反転入力が非反転入力よりも大きくなるため、図７（ｑ）に示すように、第２のパルス発生器５０の出力は再びロー電位に落ちる。そして、以後は同様の動作を繰り返す。
【０１９２】
前記第２のパルス発生器５０の出力はＤ型フリップフロップ５３のｃｌｋ端子とともにＮＡＮＤゲート５４の第１の入力端子に入力される。また、前記ＮＡＮＤゲート５４の第２の入力端子には前記ＮＯＲゲート４０の反転出力が入力される。そして、前記Ｄ型フリップフロップ５３のＤ端子と
【０１９３】
【数１９】
2011112595.tif 000021
【０１９４】
は第２の電位４２に接続され、
【０１９５】
【数２０】
2011112595.tif 000022
【０１９６】
には前記ＮＡＮＤゲート５４の出力が接続されている。これにより前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０１９７】
【数２１】
2011112595.tif 000023
【０１９８】
には、図９（ｒ）に示すように、前記第４のパルスの始点より前記第３のパルスのパルス幅だけ経過した時点から前記第４のパルスの終点までの時間に一致するｔ＝ｔ20からｔ＝ｔ8のパルス幅を持つパルス列が出力される。
【０１９９】
前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０２００】
【数２２】
2011112595.tif 000024
【０２０１】
は論理回路８７に入力される。論理回路８７は前記Ｄ型フリップフロップ５３の
【０２０２】
【数２３】
2011112595.tif 000025
【０２０３】
から、前記駆動、制御信号発生器３０からのＤＲＩＶＥ信号やＱ＿ＳＷ信号等の信号を用いて図９（ｓ）に示す第１のアナログスイッチ６２を開閉する制御信号と、図９（ｔ）に示す第２のアナログスイッチ６３を開閉する制御信号を抽出する。これにより、被測定液の液位が下降して第１、第２、第３の検出電極７２，７３，７４がすべて被測定液外に暴露した時には第２のアナログスイッチ６３を閉じることにより、出力端子６５の電位を第１の電位３５とする。このようにして、測定液の液位が下降し第１の検出電極７２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。
【０２０４】
これに対して、本発明の実施の形態１におけるセンサ装置においては、第１、第２、第３の検出電極２２，２３，２４がすべて被測定液中に浸漬した時には、第１の検出電極２２の電極間容量と抵抗３２とで決まる時定数と、第２の検出電極２３の電極間容量と抵抗３３とで決まる時定数と、第３の検出電極２４の電極間容量と抵抗３４とで決まる時定数とが同一の値となるために、図３（ｋ）における第１、第２、第３のパルスのパルス幅が等しくなる。これにより、図３（ｑ）に示す第１のアナログスイッチ６２を開閉制御する信号と、図３（ｒ）に示す第２のアナログスイッチ６３を開閉制御する信号との電位が常にロー電位に留まるため、出力端子６５は電気的なフロート状態となり、正常な確定した出力電圧が得られないことになる。また、第１、第２、第３の検出電極２２，２３，２４がすべて被測定液外に暴露した時にも、第１の検出電極２２の電極間容量と抵抗３２とで決まる時定数と、第２の検出電極２３の電極間容量と抵抗３３とで決まる時定数と、第３の検出電極２４の電極間容量と抵抗３４とで決まる時定数とが同一の値となるために、図３（ｋ）における第１、第２、第３のパルスのパルス幅が等しくなる。これにより、図３（ｑ）に示す第１のアナログスイッチ６２を開閉制御する信号と、図３（ｒ）に示す第２のアナログスイッチ６３を開閉制御する信号との電位が常にロー電位に留まるため、出力端子６５は電気的なフロート状態となり、正常な確定した出力電圧が得られないことになる。
【０２０５】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態２におけるセンサ装置の検出回路は、検出部の第１、第２、第３、第４の検出電極にそれぞれ１個ずつ計４個必要であったパルス発生手段を１個に集約することができるため、回路規模を大幅に縮小できるとともに、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のパルスと第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のパルスと第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のパルスと第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のパルスを単一のパルス発生手段を用いて順次発生させているため、パルス発生手段のスイッチング電圧特性やパルスの立ち下がり特性等が変動した場合でも精度の高い液位測定を行なうことができ、これにより、安価で高精度のセンサ装置を提供することができ、さら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。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明に係るセンサ装置は、検出部の各々の検出電極にそれぞれ１個ずつ必要であったパルス発生手段を１つに集約することにより、回路規模を大幅に縮小することができるとともに、測定精度を向上させることができ、これにより、安価で高精度のセンサ装置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センサ装置として有用なものである。
【符号の説明】
【０２０７】
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
３７  パルス発生手段
７１  検出部
７２  第１の検出電極
７３  第２の検出電極
７４  第３の検出電極
７５  第４の検出電極
【図１】
2011112595.tif 000026
【図２】
2011112595.tif 000027
【図３】
2011112595.tif 000028
【図４】
2011112595.tif 000029
【図５】
2011112595.tif 000030
【図６】
2011112595.tif 000031
【図７】
2011112595.tif 000032
【図８】
2011112595.tif 000033
【図９】
2011112595.tif 000034
【図１０】
2011112595.tif 000035
【図１１】
2011112595.tif 000036
【図１２】
2011112595.tif 000037
【図１３】
2011112595.tif 000038
【図１４】
2011112595.tif 000039