DE60300498T2

DE60300498T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen und zur Mengenbestimmung von Flüssigkeit

Info

Publication number: DE60300498T2
Application number: DE60300498T
Authority: DE
Inventors: Takeo Shinagawa-ku Eguchi; Kazuyasu Shinagawa-ku Takenaka; Takumi Shinagawa-ku Namekawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: US20050252290A1; US6962079B2; SG111992A1; CN1240546C; US7134331B2; US20050241390A1; US20050247127A1; EP1384586A1; EP1384586B1; JP3849867B2; US20050022595A1; US7131327B2; CN1488509A; US7568389B2; KR101015690B1; KR20040010361A; JP2004058285A; US20050247126A1; US7134332B2; US20050243111A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsdetektor oder einen Flüssigkeitsmengendetektor zum Feststellen einer Flüssigkeit oder der Menge einer Flüssigkeit in einem Behälter. Beispielsweise betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Feststellen der verbleibenden Menge von Tinte in einem Tintenbehälter eines Tintenstrahldruckers.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In einem Tintenstrahldrucker ist die Tinte in einem Tintenbehälter gelagert, und die Tinte wird vom Tintenbehälter über eine Tintenleitung zu einer Tintenabgabeeinheit (Kopf) transferiert, wodurch Tintentröpfchen abgegeben werden. Beim Tintenstrahldrucker muss das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Tinte mit einer relativ großen Präzision festgestellt werden. Ein erster Grund hierfür liegt darin, dass es schwierig ist, die verbleibende Tintenmenge vom äußeren Erscheinungsbild des Tintenbehälters her visuell zu bestimmen.
Der zweite Grund liegt darin, dass, wenn die Tinte bis zu einem solchen Grad abgegeben wird, dass sie vollständig aufgebraucht ist, diejenige Tinte, die als Grundbeschichtung dient, nicht verfügbar wird. D.h., Luft dringt in die Tintenleitung ein und verhindert, dass Tinte zur Düse gelangt. In diesem Fall muss Tinte wieder von Beginn an zugeführt werden, damit Tinte abgegeben werden kann, oder die Tintenabgabeeinheit könnte zerstört werden. Als ein Tintenabgabeverfahren bei einem Tintenstrahldrucker ist das thermische Verfahren bekannt, bei dem Tinte in einer Tintenzelle schnell durch ein Heizelement erhitzt wird, um Tintentröpfchen abzugeben. Wenn das Heizelement Wärme erzeugt, obwohl keine Tinte vorliegt, könnte das Heizelement beschädigt werden. Somit muss die Abgabe von Tinte (Drucken) angehalten werden, wenn die verbleibende Tintenmenge ein gewisses Niveau erreicht.
Der dritte Grund ist schließlich, dass, wenn ein großflächiges Druckpapier verwendet wird und die verbleibende Tintenmenge nicht genau festgestellt wird, es möglich ist, dass die Tinte während des Druckens aufgebraucht wird und der Aufdruck zu diesem Zeitpunkt vergebens wird.
Aus den Gesichtspunkten der Sicherheit, Wirtschaftlichkeit etc. ist es wie oben beschrieben notwendig, die Restmenge von Tinte genau festzustellen.
Bekannte Verfahren zum Feststellen der Restmenge von Tinte umfassen (1) mechanische Detektion, (2) optische Detektion, (3) Detektion auf der Basis der Veränderung des elektrischen Widerstands, (4) Detektion auf der Basis der Veränderung der Kapazität, und (5) Detektion auf der Basis der Messung der abgegebenen Menge.
Beispiele für (3) die Detektion auf der Basis der Veränderung des elektrischen Widerstands umfassen (1) die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, veröffentlicht unter Nr. 6-226990 (Patentdokument 1), (2) die japanische Patentveröffentlichung 272015 (Patentdokument 2), (3) die japanische Patentveröffentlichung 2798948 (Patentdokument 3), und (4) die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, veröffentlicht unter 11-179936 (Patentdokument 4).
Bei den Beispielen der Detektion auf der Basis der Veränderung des elektrischen Widerstands entsprechend den in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbarten Verfahren ist ein Paar von Elektroden in einer Flüssigkeit vorgesehen und ein Strom wird von einer Gleichstromquelle über einen Widerstand, der einen hohen Widerstandswert besitzt, den Elektroden zugeführt. Die an das Paar von Elektroden angelegte Spannung verändert sich abhängig vom Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit zwischen dem Elektrodenpaar. Gemäß dem in Patentdokument 4 offenbarten Verfahren wird ein Wechselstrom für die Detektion einer Flüssigkeit verwendet.
Der oben erwähnte Stand der Technik besitzt jedoch die folgenden Nachteile.
Wenn ein direkter Strom wie beim in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbarten Stand der Technik durch eine Flüssigkeit fließt, tritt zunächst abhängig von der Art der Elektroden und der Bestandteile der Flüssigkeit eine Elektrolyse auf. Somit werden sich die Oberflächen der Elektroden wahrscheinlich verändern und Metallionen werden in die Flüssigkeit eluiert, was möglicherweise eine Veränderung der Eigenschaften der Flüssigkeit (Tinte) verursacht. Bei den Verfahren, die einen direkten Strom verwenden, tendiert außerdem, wie später im Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, die Impedanz des Schaltungssystems zu einem hohen Wert, was eine Detektion bei hoher Geschwindigkeit schwierig macht.
Gemäß dem in Patentdokument 3 offenbarten Stand der Technik wird, um diesen Nachteil zu überwinden, die Richtung eines Stroms, der durch die Elektroden fließt, im Takt des Messzeitraums umgekehrt. Bei diesem Verfahren wird jedoch ein direkter Strom für die Messung selbst verwendet, und Ionen, die durch die Messung mit dem direkten Strom erzeugt werden, werden durch einen Fluss eines Gleichstroms in Umkehrrichtung über dieselbe Zeitdauer eliminiert. Deshalb ist die Messgeschwindigkeit gering.
Gemäß dem in Patentdokument 4 offenbarten Stand der Technik tritt das Problem der Elektrolyse nicht auf, da ein Wechselstrom verwendet wird. Die Flüssigkeit wird aber auf analoge Weise detektiert, d.h. durch Detektion der Veränderung der Menge an Flüssigkeit auf der Basis der Veränderung der Kapazität. Somit sind die detektierten Niveaus instabil und die Ergebnisse der Detektion nicht verlässlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten der Elektrolyse (Ionisierung) der Flüssigkeit zu verhindern und die Eigenschaften der Flüssigkeit nicht zu verändern, gleichzeitig aber eine verlässliche Detektion zu ermöglichen.
In einem Gesichtspunkt liefert die vorliegende Erfindung einen Flüssigkeitsdetektor zum Feststellen einer Flüssigkeit, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, mit einer Flüssigkeitsdetektorschaltung, die eine Elektrodeneinheit aufweist, die aus wenigstens einem Paar von Elektroden gebildet ist, die zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in dem Behälter in Kontakt zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander ver bunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet; mit einer Quellenimpedanz; und mit einer Quelle für Wechselstromsignale; wobei der Flüssigkeitsdetektor ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, über eine bestimmte Quellenimpedanz in die Elektrodeneinheit eingibt, ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgibt und ein Binärsignal, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf der Basis des Ausgangssignals ausgibt; und mit einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals, das von der Flüssigkeitsdetektorschaltung ausgegeben wird.
In einem anderen Gesichtspunkt liefert die vorliegende Erfindung einen Flüssigkeitsmengendetektor zum Feststellen der Menge einer Flüssigkeit, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, mit einer Flüssigkeitsdetektorschaltung, die eine Elektrodeneinheit mit einem Paar von Elektroden aufweist, die wenigstens teilweise in Kontakt mit der Flüssigkeit in dem Behälter zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet; mit einer Quellenimpedanz; und mit einer Quelle für Wechselstromsignale; wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, durch die Quellenimpedanz in die Elektrodeneinheit eingibt, ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgibt, und ein Binärsignal, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis des Ausgangssignals ausgibt; und mit einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals, das von der Flüssigkeitsdetektorschaltung ausgegeben wird.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeit, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, wobei ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, von einer Wechselstromsignalquelle durch eine bestimmte Quellenimpedanz in eine Elektrodeneinheit eingegeben wird, die aus einem Paar von Elektroden gebildet ist, die zumindest teilweise in Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälter zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, wobei ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgegeben wird, wobei ein Binärsignal, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis des Ausgangssignals ausgegeben wird, und wobei das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals bestimmt wird.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeitsmenge, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, wobei ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, von einer Wechselstromsignalquelle durch eine bestimmte Quellenimpedanz in eine Elektrodeneinheit eingegeben wird, die aus einem Paar von Elektroden gebildet ist, die wenigstens teilweise in Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälter zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, wobei ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgegeben wird, wobei ein Binärsignal, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf der Basis des Ausgangssignals ausgegeben wird, und wobei das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals bestimmt wird.
Erfindungsgemäß wird ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, von der Wechselstromsignalquelle durch eine bestimmte Quellenimpedanz in die Elektrodeneinheit eingegeben.
Wenn das Wechselstromsignal in die Elektrodeneinheit eingegeben wird, wird ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden der Elektrodeneinheit repräsentiert, ausgegeben, und ein Binärsignal, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, wird auf Basis des Ausgangssignals ausgegeben. Das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit wird auf der Basis des Binärsignals bestimmt.
Da ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, in die Elektrodeneinheit eingegeben wird, fließt kein direkter Strom durch die Flüssigkeit, wodurch eine Veränderung in den Eigenschaften der Flüssigkeit vermieden wird. Außerdem kann dank einer gering leitenden Quellenimpedanz die Detektionsgeschwindigkeit erhöht werden.
Da das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit durch Ausgabe eines Binärsignals bestimmt wird, ist außerdem eine digitale Verarbeitung möglich, was die Verlässlichkeit der Detektion verbessern kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine äquivalente Impedanzsschaltung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Simulation der äquivalenten Impedanzschaltung aus 1 zeigt;
3A und 3B sind Schaltbilder, die speziell den Unterschied der Schaltungsimpedanz aufgrund des Unterschieds zwischen Gleichstromdetektion und Wechselstromdetektion zeigen;
4 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Flüssigkeitsmengendetektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Wellenformabbildung zur Erläuterung einer Detektionshandlung gemäß einer ersten Ausführungsform;
6 ist ein Schaltbild, das eine Flüssigkeitsdetektorschaltung in der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ist eine Wellenformdarstellung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 5 für die erste Ausführungsform entspricht.
8 ist ein Schaltbild, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 6 für die erste Ausführungsform entspricht;
9 ist eine Wellenformdarstellung gemäß des in 8 dargestellten Schaltbilds und entspricht 5 für die erste Ausführungsform;
10 ist ein Schaltbild, das eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 6 für die erste Ausführungsform entspricht; und
11 ist eine Wellenformdarstellung gemäß dem in 10 dargestellten Schaltbild und entspricht 5 für die erste Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist ein Paar von Elektroden in einer Flüssigkeit angeordnet, und das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der Flüssigkeit wird auf der Basis eines Stroms bestimmt, der zwischen dem Paar von Elektroden fließt. Der Strom, der hier verwendet wird, ist ein Wechselstrom, kein direkter Strom. Die Gründe hierfür werden unten beschrieben.
Wenn der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden, die sich in Kontakt mit einer Flüssigkeit befinden, beispielsweise durch einen Schaltungstester gemessen wird, hängt der elektrische Widerstand unwesentlich vom Abstand zwischen den Elektroden ab, und der elektrische Widerstand ist zunächst groß und wird mit fortschreitender Zeitdauer geringer. Dieses Phänomen kann durch den Anstieg von Ionen aufgrund des Fortschreitens der Elektrolyse erläutert werden, die durch die Messung selbst aufgrund eines direkten Stroms zwischen den Elektroden verursacht wird, obwohl das Phänomen beträchtlich vom Material der Elektroden, der Oberflächenbehandlung, dem Flächenbereich, der sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, den Eigenschaften der Flüssigkeit etc. abhängt. Sei der Abstand zwischen den Elektroden mit L bezeichnet und der Querschnittsbereich der Elektroden, durch den der Strom fließt, mit A. Dann ist L/A bekanntermaßen ein konstanter Wert (= K) bei einem vorgegebenen Behälter. Der Widerstand R der Flüssigkeit zwischen den Elektroden ist R = K/k, wobei k die Leitfähigkeit der Flüssigkeit bezeichnet.
Betrachtet man die Impedanz (Zx) zwischen den Elektroden auf der Basis dessen, was oben gesagt wurde, wird eine in 1 dargestellte äquivalente Impedanzschaltung als geeignet angesehen. In 1 repräsentiert ein Widerstand Rdc den Widerstand der Flüssigkeit, der mit einem direkten Strom über einen kurzen Zeitraum gemessen wurde. Ein Kondensator Cx repräsentiert die elektrostatische Kapazität der Flüssigkeit. Ein Widerstand Rac repräsentiert den Widerstand der Flüssigkeit, der mit einem Wechselstrom gemessen wurde. Da die Werte der Messung mit direktem Strom und Wechselstrom unterschiedlich sind, ist der Kondensator Cx in Reihe mit dem Widerstand Rac verbunden.
2 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Berechnung der in 1 dargestellten äquivalenten Impedanzschaltung zeigt. Bei der Berechnung wurde Tinte für einen Tintenstrahldrucker als Flüssigkeit gewählt.
In 2 repräsentiert die horizontale Achse die Frequenz (Hz) und die vertikale Achse repräsentiert die Ausgangsspannung (mV) zwischen den Elektroden der in 1 dargestellten äquivalenten Schaltung.
Außerdem ist in der in 2 dargestellten Schaltung die Signalquelle V1 eine Wechselstromsignalquelle, und der Widerstand R2 ist ein Signalquellenwiderstand.
Wie aus 2 deutlich wird, beträgt, bei der Flüssigkeit und den Elektroden aus der Berechnung, bei Frequenzen bis zu 100 Hz der mit einem Wechselstrom gemessene Widerstand mehrere M, was im Wesentlichen äquivalent zu dem mit einem direkten Strom gemessenen Widerstand ist; bei Frequenzen von 100 Hz bis 1 kHz fällt der Widerstand jedoch dramatisch ab (3 M bis 500) und zwar bis etwa 1/10.000 abhängig von dem Zustand der Flüssigkeit und der Elektroden.
Daraus ergeben sich folgende Erkenntnisse:

(1) Bei der Detektion einer Flüssigkeit unter Verwendung des elektrischen Widerstands (oder der Leitfähigkeit) der Flüssigkeit als Schalter ist, wenn ein direkter Strom verwendet wird, ein hoher Leitungswiderstand in einem leitenden Zustand (wenn Flüssigkeit zwischen den Elektroden vorhanden ist) unumgänglich; mit einem Wechselstrom ei ner Frequenz von mehreren kHz oder mehr kann die Gesamtimpedanz jedoch um drei oder vier Größenordnungen reduziert werden.
(2) Nach der oben beschriebenen Berechnung ist der mit einem Wechselstrom gemessene Widerstand der Flüssigkeit über ein beträchtlich breites Frequenzband ein niedriger/konstanter Wert. Wenn also ein Wechselstromsignal, das in diesen Frequenzbereich fällt, von der Signalquelle über den Reihenwiderstand an den Schalter angelegt wird, zeigt der Schalter ein hohes Öffnungs-/Kurzschluss-Verhältnis.
(3) Es ist möglich, einen Effekt der Streukapazität und/oder des Übersprechens zu verhindern, da die Schaltungsimpedanz niedrig ist. Insbesondere wird diese Tendenz verstärkt, wenn ein Ausgangswert der Detektion ein Binärwert ist.

3A und 3B sind Schaltbilder, die speziell den Unterschied in der Schaltungsimpedanz zwischen der Detektion mit einem direkten Strom und der Detektion mit einem Wechselstrom zeigen. 3A zeigt ein Detektionsmodell mit einem direkten Strom und 3B zeigt ein Detektionsmodell mit einem Wechselstrom. In 3A und 3B bezeichnen V1 und V2 Signalquellen und der Widerstand Rg ist ein Signalquellenwiderstand. Cs bezeichnet eine Streukapazität zwischen den Elektroden. S-Sw bezeichnet einen Elektrodenauswahlschalter und W-Sw bezeichnet einen Schalter, der auf der Basis der Leitung durch die Flüssigkeit tätig wird.
Der hauptsächliche Unterschied zwischen der Gleichstromdetektion und der Wechselstromdetektion liegt darin, dass bei der Gleichstromdetektion lediglich eine Grenze (ob ein bestimmtes Niveau überschritten wird oder nicht) verwendet wird, während bei der Wechselstromdetektion üblicherweise zwei Grenzen, deren Mitte bei 0 liegt, verwendet werden.
Bei der Gleichstromdetektion ist es erforderlich, dass ein Strom, der zwischen den Elektroden fließt, minimiert wird, um das Problem der Ionisierung zu verringern.
Aus diesem Grund müssen die Werte des Signalquellenwiderstands Rg und des Elektrodenzwischenwiderstands Rdc sehr groß sein, wie es beim Gleichstromdetektionsmodell in 3A der Fall ist. Somit wird auch der Effekt der Streukapazität Cs, die auf die Drähte, die sich vom Signalquel lenwiderstand Rg zu den Elektroden erstrecken, und auf die Elektroden selbst wirkt, größer.
In dem in 3 dargestellten Beispiel unterscheidet sich der Wert des Signalquellenwiderstands Rg zwischen Gleichstromdetektion und Wechselstromdetektion um drei Größenordnungen. Dieser Unterschied führt zu einer Differenz in der Zeit, die vergeht, bevor der Zustand der Elektroden sich stabilisieren und die Messung begonnen werden kann.
Im Falle der Gleichstromdetektion und ausgehend von einer Streukapazität Cs von 5 pF ist beispielsweise Tdc ein großer Wert im Bereich von 50 μs. Somit reicht eine einzige Detektionsschaltung aus, wenn die Anzahl von Elektroden gering ist (z.B. wenn eine grobe Feststellung ausreicht oder wenn die Anzahl von zu überwachenden Behältern gering ist) oder wenn ein langsamer Takt der Gesamtdetektion ausreichend ist.
Im Falle eines Tintenstrahldruckers beispielsweise muss jedoch die verbleibende Menge an Tinte von vier bis sieben Farben in unterschiedlichen Behältern mit hoher Geschwindigkeit und großer Präzision festgestellt werden, und der Abstand zwischen den Elektroden und den Behältern ist üblicherweise lang. In diesem Fall ist es möglich, dass eine Detektionsschaltung für jede Farbe nötig ist und eine einzige Detektionsschaltung nicht ausreicht, oder der Schaltungsaufbau wird sehr komplex.
Außerdem ist bei der Gleichstromdetektion die Messung eines Spitzenwerts entscheidend, um zu überprüfen, bis zu welchem Grad eine an die Elektroden angelegte Spannung in einer vorgegebenen Zeit ansteigt. Deshalb wird üblicherweise ein Spitzendetektor verwendet. Bei der Spitzendetektion muss prinzipiell ein detektierter Wert gespeichert werden, bis der Wert als ein gültiger Datensatz ausgegeben wird, und der Wert muss gelöscht werden, bevor eine nächste Messung stattfinden kann. D.h. bei der Gleichstromdetektion vergeht zusätzlich zu einer Anstiegszeit eine Extrazeit bei der Messung aufgrund einer analogen Verzögerung der Streukapazität und des Löschens eines früheren Werts des Spitzendetektors. Deshalb dauert die Gesamtmessung länger.
Bei der Wechselstromdetektion hingegen ist, da die ursprüngliche Schaltungsimpedanz durch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit gesenkt wird, die Zeit bis zur Annäherung an einen Spitzenwert viel kürzer als bei der Gleichstromdetektion, und die Zeitplanung für das Detektieren eines Spitzenwerts kann präzise auf der Basis eines vorgegebenen Signals vorhergesagt werden.
Das Niveau einer Sinuswelle wird beispielsweise bei 90 Grad am höchsten und das Niveau einer Rechteckwelle (ohne Gleichstrom), die durch eine Integrationsschaltung erster Ordnung hindurchgegangen ist, zeigt den höchsten positiven Wert oder negativen Wert genau dann, bevor die Polarität der Welle sich verändert.
Nach den obigen Ausführungen ist beim Detektieren einer Flüssigkeit die Verwendung eines Wechselstroms im Verhältnis zur Verwendung eines direkten Stroms vorteilhaft, so dass ein Wechselstrom bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Im Folgenden werden Flüssigkeitsmengendetektoren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
4 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Flüssigkeitsmengendetektors 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4 dargestellt ist eine leitende Flüssigkeit, die durch den Flüssigkeitsmengendetektor 10 detektiert werden soll, in Behältern T (T1 und T2) enthalten.
Wenn der Flüssigkeitsmengendetektor 10 in einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, sind beispielsweise die Behälter T Tintenbehälter, und die Flüssigkeit in den Behältern T ist Tinte, die bei Tintenstrahldruckern verwendet wird. Im Falle eines Farbtintenstrahldruckers, der Tinte einer Mehrzahl von Farben verwendet, ist ein Behälter T (Tintenbehälter) für jede der Farben vorgesehen.
Der Flüssigkeitsmengendetektor 10 gemäß dieser Ausführungsform weist eine Flüssigkeitsdetektorschaltung 20, eine Steuereinheit 30 und eine Restmengenanzeigevorrichtung 40 auf.
Die Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 weist eine Wechselstromsignalquelle (V1) 21, eine Impedanz (Zs) 22, einen Schalter (SW) 23, eine Grenzdetek tionseinheit 24, eine Datenextraktionseinheit 25 und ein Detektorsubstrat 27 mit Elektrodeneinheiten 26 (26a bis 26e) auf. Ein genauer Schaltungsaufbau der Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 wird später erläutert.
Ein von der Wechselstromsignalquelle 21 erzeugtes Wechselstromsignal läuft durch die Impedanz 22 hindurch (die Impedanz 22 ist eine Quellenimpedanz, die mit dem Kontaktwiderstand einen Abschwächer bildet), wodurch eine Gleichstromkomponente entfernt wird, und das resultierende Wechselstromsignal ohne Gleichstromkomponente wird den Elektrodeneinheiten 26 zugeführt. Abhängig davon, ob die Elektrodeneinheiten 26 sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befinden, wird eine ausreichende Potentialdifferenz erzeugt.
Der Schalter 23 wird so gesteuert, dass das Wechselstromsignal, das von der Wechselstromsignalquelle 21 über die Impedanz 22 läuft, einer ausgewählten Elektrodeneinheit 26 geführt wird.
Die Elektrodeneinheiten 26 sind durch Paare von Elektroden 26a bis 26e gebildet, die so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise mit der Flüssigkeit im Behälter T in Kontakt kommen. Wenn sie sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befinden, werden die paarweisen Elektroden 26a bis 26e elektrisch leitend. In dieser Ausführungsform sind die Elektrodeneinheiten 26 auf dem Detektorsubstrat 27 vorgesehen, und das Detektorsubstrat 27 ist innerhalb des Behälters T angeordnet.
In dieser Ausführungsform sind die Elektrodeneinheiten 26 innerhalb des Behälters T angeordnet und Teile des Flüssigkeitsmengendetektors 10, außer den Elektrodeneinheiten 26, sind außerhalb des Behälters T angeordnet.
In dieser Ausführungsform sind vier Paare von Elektroden (26a bis 26d jeweils mit 26e) in einem Behälter T vorgesehen (jedes Elektrodenpaar ist mit einer gestrichelten Ellipse in 4 umhüllt). Die Elektrodenpaare werden durch Detektorelektroden 26a bis 26d und eine gemeinsame Elektrode 26e gebildet. Die Detektorelektrode 26a und die gemeinsame Elektrode 26e, die Dektektorelektrode 26b und die gemeinsame Elektrode 26e, die Detektorelektrode 26c und die gemeinsame Elektrode 26e sowie die Detektorelektrode 26d und die gemeinsame Elektrode 26e sind nahe aneinander angeordnet und bilden jeweils ein Elektrodenpaar.
Die Detektorelektroden 26a bis 26d sind parallel in regelmäßigen Abständen in vertikaler Richtung angeordnet. Wenn die Flüssigkeit im Behälter T abnimmt, sinkt die Flüssigkeitsoberfläche von oben nach unten wie in 4 dargestellt ab. D.h., die Flüssigkeitsoberfläche sinkt in vertikaler Richtung, wenn die Flüssigkeitsmenge abnimmt.
Die Detektorelektrode 26a ist von den Detektorelektroden 26a bis 26d an der höchsten Stelle angeordnet. Dies ist eine Position, die in Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälter T kommt, wenn der Behälter T voll ist. Die Detektorelektrode 26d ist in der Nähe der Bodenfläche des Behälters T angeordnet.
Außerdem ist eine gemeinsame Elektrode 26e auf einem Detektorsubstrat 27 vorgesehen und die einzige gemeinsame Elektrode 26e gehört zu allen vier Detektorelektroden 26a bis 26d. Die gemeinsame Elektrode 26e ist mit Erde (GND) verbunden. (Die gemeinsame Elektrode 26e sollte mit einer gemeinsamen Verbindung mit einem gewissen Potential oder mit Erde verbunden sein. Die Erdung ist aber nicht notwendig, so lange ein direkter Stromfluss verhindert wird; die gemeinsame Elektrode 26e ist jedoch geerdet, da Erde üblicherweise als Potentialreferenz in der Grenzdetektionseinheit 24 verwendet wird.)
Alle Detektorelektroden 26a bis 26d und die gemeinsame Elektrode 26e sind so geformt, dass sie im Wesentlichen denselben Oberflächenbereich, dieselbe Form etc. besitzen, so dass ihre Impedanzeigenschaften nahezu gleich sein können. Dies ist deshalb wichtig, da bei einem Unterschied der Impedanzeigenschaften zwischen den Elektrodeneinheiten 26 der Bereich zum Feststellen des korrekten Zustands der Flüssigkeit enger wird (die Detektionen werden durch eine einzige Schaltung durchgeführt).
Obwohl zwei Behälter T1 und T2 in 4 dargestellt sind, ist die Anzahl von Behältern T beliebig. Wenn mehrere Behälter T vorgesehen sind, ist das oben beschriebene Detektorsubstrat 27 für jeden zusätzlichen Behälter T vorgesehen und zusätzliche Knoten 23a des Schalters 23, verknüpft mit den Detektorelektroden 26a bis 26d für den Behälter T, werden eingesetzt. Außerdem ist die gemeinsame Elektrode 26e für den Behälter T, die hinzugefügt wurde, mit einer Leitung verbunden, mit der die gemeinsamen Elektroden 26e für die Behälter T1 und T2 verbunden sind, und ist daher geerdet.
Die Grenzdetektionseinheit 24 gibt ein Signal aus, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen einem jeden Elektrodenpaar 26a bis 26d und 26e repräsentiert.
Die Datenextraktionseinheit 25 gibt ein Binärsignal aus, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen jedem Elektrodenpaar 26a bis 26d und 26e repräsentiert, und zwar auf der Basis des Ausgangssignals der Grenzdetektionseinheit 24.
Die Steuereinheit 30 besitzt eine zentrale Prozessoreinheit und einen Speicher und weist eine Bestimmungseinheit 30 zum Bestimmen des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit an den Elektrodeneinheiten 26 auf der Basis des Binärsignals auf, das von der Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 ausgegeben wird. Außerdem ist die Steuereinheit 30 dazu geeignet, das Schalten der Knoten 23a des Schalters 23 zu steuern (Knotenauswahlfunktion).
Die Restmengenanzeigevorrichtung 40 zeigt die Restmenge an Flüssigkeit im Behälter T in Schritten an, und zwar auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 31 der Steuereinheit 30. In dieser Ausführungsform wird die Restmenge in fünf Schritten angegeben.
Ein Wechselstromsignal, das von der Wechselstromsignalquelle 21 ausgegeben wurde, tritt durch die Impedanz 22 hindurch, wodurch eine Gleichstromkomponente im Wechselstromsignal entfernt wird. Das resultierende Wechselstromsignal wird zum Schalter 23 geführt.
Der Schalter 23 verbindet die Wechselstromsignalquelle 21 elektrisch mit einer der Detektorelektroden 26a bis 26d. D.h., der Schalter 23 leitet das Wechselstromsignal, das durch die Impedanz 22 getreten ist, zu einer ausgewählten Detektorelektrode 26a bis 26d weiter.
Wenn Flüssigkeit zwischen jedem der Elektrodenpaare 26a bis 26d und 26e vorhanden ist, sind die Detektorelektroden 26a bis 26d elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 26e verbunden. Deshalb fließt ein Strom zwischen den Detektorelektroden 26a bis 26d und der gemeinsamen Elektrode 26e und wird an Erde weitergeleitet. Dementsprechend zeigt der Signaleingang in die Grenzdetektionseinheit 24 keine signifikante Spannungsänderung (da das Signal von V1 ausreichend abgeschwächt ist). Andererseits sind die De tektorelektroden 26a bis 26d nahezu in einem offenen Kreislauf, wenn keine Flüssigkeit zwischen jedem Elektrodenpaar 26a bis 26d und 26e vorhanden ist. Somit fließt kein signifikanter Strom zwischen den Detektorelektroden 26a bis 26d und der gemeinsamen Elektrode 26e. Dementsprechend zeigt der Signaleingang in die Grenzdetektionseinheit 24 nahezu dasselbe Niveau wie das von V1 (21).
Wenn das oben beschriebene Signal in die Grenzdetektionseinheit 24 eingegeben wird, wird eine Grenzdetektion durchgeführt und ein Ausgangswert der Detektion wird in die Datenextraktionseinheit 25 eingegeben. Die Datenextraktionseinheit 25 führt eine synchrone Detektion durch. Die Datenextraktionseinheit 25 empfängt ein Taktsignal für die Detektion von der Wechselstromsignalquelle 21, das so gesteuert wird, dass es mit dem Signaleingang von der Grenzdetektionseinheit 24 synchronisiert ist. Das Taktsignal und das Wechselstromsignal sind ursprünglich dasselbe Signal, das bei dieser Ausführungsform durch die Wechselstromsignalquelle 21 erzeugt wird, so dass die Takte zueinander synchronisiert werden können. Da diese Signale synchron zueinander sind, kann die Messung unter Verwendung der synchronen Detektion beschleunigt werden. Offensichtlich kann das Taktsignal getrennt vom Wechselstromsignal durch eine andere Signalquelle erzeugt werden. In diesem Fall wird die synchrone Detektion erleichtert, indem die beiden Signale synchronisiert werden, was den selben Effekt bewirkt wie in dem Fall, bei dem das Taktsignal und das Wechselstromsignal dasselbe Signal sind, das von derselben Signalquelle erzeugt wird.
Die Datenextraktionseinheit 25 gibt ein Binärsignal aus, dass das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen jedem Elektrodenpaar 26a bis 26d und 26e repräsentiert. Die Bestimmungseinheit 31 empfängt die Binärsignale und bestimmt das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der Flüssigkeit an den Elektrodeneinheiten 26 auf der Basis einer Kombination der Binärsignale.
Außerdem wird ein Signal, dass das Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 31 repräsentiert, in die Restmengenanzeigeeinheit 40 eingegeben. Die Restmengenanzeigeeinheit 40 weist beispielsweise ein Display auf, das die Restmenge an Flüssigkeit in jedem Behälter T in fünf Schritten anzeigt. Wenn die Flüssigkeit beispielsweise durch alle vier Elektrodeneinheiten 26 bezüglich der Restmenge an Flüssigkeit in einem Behälter T detektiert wird, wird "4" angezeigt. Wenn die Flüssigkeit durch die unteren drei Elektrodeneinheiten 26 detektiert wird, aber nicht durch die oberste Elektrodeneinheit 26 (die Detektorelektrode 26a und die gemeinsame Elektrode 26e), wird "3" angezeigt. Wenn Flüssigkeit durch keine der vier Elektrodeneinheiten 26 detektiert wird, wird auf ähnliche Weise "0" angezeigt.
5 ist eine Wellenformabbildung zur Erläuterung eines Detektionsvorgangs in dieser Ausführungsform. Der in 5, dargestellte Detektionsvorgang ist lediglich ein Beispiel zum Darstellen des Detektionsvorgangs und nicht bezogen auf den Zustand der Elektrodeneinheiten 26 und der Tintenmenge in den Behältern T, wie sie in 4 dargestellt sind. D.h., der in 5 dargestellte Detektionsvorgang ist ein Beispiel zum Zwecke der Erläuterung, bei dem sich der Zustand mit den Attributen "Tinte vorhanden", "keine Tinte vorhanden", "Tinte vorhanden" und "keine Tinte vorhanden" verändert.
In 5 stellt Teil (A) eine Wellenformabbildung eines Wechselstromsignals dar, das von der Wechselstromsignalquelle 21 ausgegeben wird. Das Wechselstromsignal ist eine Rechteckquelle mit einer Schwingungsdauer von 2 μs und einer Amplitude von +5.0 V bis 0 V.
Teil (B) ist eine Wellenformabbildung des Wechselstromsignals, das von der Wechselstromsignalquelle über die Impedanz 22 zugeführt wird, wobei die Gleichstromkomponente daraus entfernt wurde, und die Amplitude des Signals reicht von +2.5 V bis –2.5 V.
Wie durch P1 in Teil (B) gekennzeichnet wird die Verbindung zwischen dem Schalter 23 und dem Knoten 23a mit einem Takt der Schwingungsdauer des Wechselstromsignals (2 μs) umgeschaltet. Genauer gesagt wird die Verbindung zwischen dem Schalter 23 und dem Knoten 23a zum Zeitpunkt der abfallenden Flanke der Rechteckwelle, gekennzeichnet durch den Pfeil P2, umgeschaltet.
Somit ist während der ersten Schwingungsdauer des Wechselstromsignals (0 bis 2 μs) der Schalter 23 mit einem Knoten 23a verbunden, der mit der Detektorelektrode 26a für den Behälter T1 verknüpft ist. Anschließend, nach 2 μs, wird der Schalter 23 zu einem Knoten 23a umgeschaltet, der mit der Detektorelektrode 26b für den Behälter T1 verknüpft ist. Somit wird in der zweiten Schwingungsdauer (2 bis 4 μs) das Wechselstromsignal von der Wechselstromsignalquelle 21 zur Detektorelektrode 26b geführt. Dadurch kann die Verbindung mit den Elektrodeneinheiten 26 durch die Steuerung des Umschaltens des Schalters 23 in Synchronisierung mit dem Wechselstromsignal von der Wechselstromsignalquelle 21 effizient umgeschaltet werden.
Ohne Begrenzung auf die Detektion von Flüssigkeit in einem einzigen Behälter T kann außerdem durch Umschalten der Verbindung zu den Elektrodeneinheiten 26 aufeinander folgend für alle Behälter T1, T2, ... die einzige Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 mittels Zeitaufteilung mit den Elektrodeneinheiten 26 aller Behälter T verbunden werden.
In 5 ist Teil (C) eine Wellenformabbildung, die die Signale zeigt, die von den Elektrodeneinheiten 26 in die Grenzdetektionseinheit 24 eingegeben werden. Die Wellenform in der ersten Schwingungsdauer von 0 bis 2 μs repräsentiert den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen der Detektorelektrode 26a und der gemeinsamen Elektrode 26e für den Behälter T1. Die Wellenform in der nächsten Schwingungsdauer von 2 bis 4 μs repräsentiert den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen der Detektorelektrode 26b und der gemeinsamen Elektrode 26e für den Behälter T.
Die von den Elektrodeneinheiten 26 eingegebenen Signale werden in die Grenzdetektionseinheit 24 eingegeben, wo eine Grenzdetektion durchgeführt wird.
Teil (D) ist eine Wellenformabbildung, die ein Ausgangssignal der Grenzdetektionseinheit 24 zeigt. In diesem Beispiel wird eine Grenze P3 (in diesem Beispiel im wesentlichen –1 V) auf die negative Seite gesetzt, um den Zustand der Signalabschwächung an den Elektrodeneinheiten 26 auszugeben. D.h., wenn ein von den Elektrodeneinheiten 26 eingegebener Wert, der sich im Bereich von +2.5 V bis –2.5 V befindet, negativer wird als der Grenzwert P3, wie von der gestrichelten Ellipse in Teil (C) umhüllt, wird ein invertierter Wert ausgegeben.
Teil (E) ist eine Wellenformabbildung, die ein Ausgangssignal der Datenextraktionseinheit 25 zeigt. Bezug nehmend auf die Wellenformabbildung in Teil (D) wird eine synchrone Detektion auf der Basis des Takts des Taktsignals durchgeführt, und ein Binärsignal, das angibt, ob die Spannung etwa +5 V beträgt, wird ausgegeben. In dem in 5 dargestellten Beispiel wird die Detektion zu den Zeitpunkten 1, 3, 5, ... μs durchgeführt, wie durch Pfeil P4 gekennzeichnet ist. In der ersten Schwingungsdauer von 0 bis 2 μs wird beispielsweise die Detektion bei 1 μs durchgeführt. In der in Teil (D) dargestellten Wellenformabbildung besitzt das Signal eine Spannung von etwa +5 V, so dass ein Signal ausgegeben wird, das "Spannung vorhanden" repräsentiert. Dieses Signal wird bis zur nächsten Detektion aufrechterhalten.
Die nächste Detektion wird bei 3 μs durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt besitzt das Signal in der in Teil (D) dargestellten. Wellenformabbildung keine Spannung von etwa +5 V, so dass ein Signal ausgegeben wird, das "keine Spannung vorhanden" repräsentiert. Ähnlich wie oben wird dieses Signal bis zu 5 μs aufrechterhalten, was den Zeitpunkt für die nächste Detektion darstellt. Aufgrund des Ausführens der Detektion in Synchronisierung mit dem Taktsignal wie oben beschrieben, kann (jede) Detektion mit einem stabilen Zeitplan durchgeführt werden.
Als nächstes wird ein spezieller Schaltungsaufbau der Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 beschrieben. 6 ist ein Schaltbild der Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 gemäß dieser Ausführungsform.
Eine Wechselstromsignalquelle V1 (21) verwendet in dieser Ausführungsform ein Signal mit einer Amplitude von 0 bis 5 V und einer Frequenz von 250 kHz, das in einer logischen CMOS-Schaltung verwendet wird.
Ein Kondensator C1 entfernt die Gleichstromkomponente in einem Wechselstromsignal, das von der Wechselstromsignalquelle V1 zugeführt wird. Der Kondensator C1 ist über einen Widerstand R1 mit einem Widerstand von 4.7 k geerdet. Außerdem ist der Kondensator C1 mit dem Schalter 23 über einen Widerstand R4 mit einem Widerstand von 22 k verbunden. In diesem Schaltbild wird ein Impedanznetzwerk Zs durch eine T-förmige Schaltung implementiert, die aus dem Kondensator C1 und den Widerständen R1 und R4 gebildet ist.
Die Transistoren Q1 und Q2 bilden in Kombination mit den Transistoren Q3 und Q4 Differenzverstärker, die ein von den Detektorelektroden 26a bis 26d, die mit der Basis des Transistors Q3 verbunden sind, detektiertes Signal mit einer Grenzspannung (in dieser Ausführungsform nahezu –1 V) vergleichen, die an der Basis des Transistors Q4 vorangelegt ist, so dass eine Veränderung im Signal detektiert wird.
Außerdem ist die Anordnung derart, dass lediglich dann ein Strom zum Kollektor des Transistors Q4 fließt, wenn das Basispotential des Transistors Q3 unter das des Transistors Q4 gefallen ist. In der Praxis fließt ein Strom lediglich dann, wenn sich das für die Detektion angelegte Signal auf der negativen Seite befindet und geringer ist als der Grenzwert (d.h. wenn sich die Flüssigkeit nicht in Kontakt mit den Elektrodeneinheiten 26 befindet).
Die Transistoren Q5 und Q6 bewirken, dass ein Kollektorstrom des Transistors Q4 invertiert wird und der invertierte Strom zum Kollektor des Transistors Q6 fließt, wodurch eine Spannung über den Widerstand R5 mit einem Widerstand von 3.3 k erzeugt wird. Über den Widerstand R5 wird lediglich dann eine Spannung erzeugt, wenn festgestellt wird, dass die Elektrodeneinheiten 26 sich nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit befinden.
Bezüglich der über den Widerstand R5 erzeugten Spannung wird die Beziehung zwischen dem Kollektorstrom des Transistors Q6 und dem Widerstand R5 so gewählt, dass der Transistor Q6 gesättigt sein kann (bei einem maximalen Potential von etwa 5 V). Wenn eine Spannung über den Widerstand R5 erzeugt wird, wird somit ein Signal, das für die Detektion über ein DFF (D Flip-Flop) eines CMOS, das die nächste synchrone Detektion durchführt, ausreicht, zu einem D-Eingangsanschluss davon geführt wird.
Das DFF empfängt über einen CLK-Eingangsanschluss ein Taktsignal (Detektionssignal), das exakt identisch zum früher beschriebenen Wechselstromsignal ist, und führt die Bestimmung durch.
In 6 entspricht das Wechselstromausgangssignal der Wechselstromsignalquelle V1 und das Eingangssignal in den Kondensator C1 und das Takteingangssignal in den CLK-Eingangsanschluss des DFF dem Signal, das durch die Wellenformabbildung repräsentiert wird, die in Teil (A) in 5 dargestellt ist. Das Wechselstromsignal, welches durch den Kondensator C1 hindurchgegangen ist und keine Gleichstromkomponente aufweist, entspricht dem Signal, das durch die Wellenformabbildung repräsentiert wird, die in Teil (B) in 5 dargestellt ist.
Das von den Elektrodeneinheiten 26 eingegebene Signal (Detektoreingang) entspricht dem Signal, das durch die Wellenformabbildung repräsentiert wird, die in Teil (C) in 5 dargestellt ist. Das an den D-Eingangsanschluss des DFF (Detektorausgang) angelegte Signal entspricht dem Sig nal, das durch die Wellenformabbildung repräsentiert wird, die in Teil (D) in 5 dargestellt ist. Das Ausgangssignal des DFF (Phasendetektorausgang) entspricht dem Signal, das durch die Wellenformabbildung repräsentiert wird, die in Teil (E) in 5 dargestellt ist.
Zweite Ausführungsform
7 ist eine Wellenformabbildung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und sie entspricht 5 für die erste Ausführungsform.
In der ersten Ausführungsform ist das Wechselstromsignal mit der entfernten Gleichstromkomponente eine Rechteckwelle; in der zweiten Ausführungsform hingegen wird eine Sinuswelle verwendet.
In 7 ist das ursprüngliche Ausgangssignal von der Wechselstromsignalquelle 21 eine Rechteckwelle, wie in Teil (A) dargestellt. Dieses Signal wird beispielsweise durch einen Tiefpassfilter in eine Sinuswelle oder dergleichen umgewandelt, wie in Teil (B) dargestellt ist.
Das im Teil (B) dargestellte Signal wird erhalten, indem eine Rechteckwelle in eine Sinuswelle oder dergleichen umgewandelt wird und eine Gleichstromkomponente aus der Sinuswelle entfernt wird. Im Teil (A) in 7 wird verglichen mit Teil (A) in 5 die Phase um 1/4, wie durch P5 gekennzeichnet, verschoben. Deshalb kreuzt die Sinuswelle 0 V bei 1, 2, 3, ... μs.
Anschließend wird die Detektion durchgeführt, wenn das Taktsignal ansteigt (wenn die Sinuswelle ein minimales Niveau erreicht). Der Zeitpunkt der Detektion ist wie in 5 durch einen Pfeil P4 gekennzeichnet.
In dem Fall, bei dem eine Sinuswelle verwendet wird, erfordert im Vergleich mit dem Fall, bei dem eine Rechteckwelle verwendet wird, das Signal vorteilhafterweise eine engere Bandbreite, und deshalb kann das Problem der ungewünschten Strahlung verringert werden.
Da die Wellenform durch Umwelteinflüsse während der Detektion nicht wesentlich beeinflusst wird (aufgrund der Natur der Sinuswelle), kann die Detektion außerdem sogar in einem Gerät mit großen Abmessungen, in dem der Abstand zu einem Detektionspunkt üblicherweise lang ist, geeignet durchgeführt werden. Außerdem kann die Detektionsgeschwindigkeit im Vergleich mit dem Fall, bei dem eine Rechteckwelle verwendet wird, aufgrund der Verwendung einer höheren Taktfrequenz erhöht werden. Die Sinuswelle muss jedoch wie früher beschrieben mit dem System synchronisiert sein.
Es ist auch möglich, eine Rechteckwelle zu verwenden, die einen Tiefpassfilter durchlaufen hat. In diesem Fall wird die Impedanz (Zs) 22 durch einen Tiefpassfilter und einen Widerstand zum Einstellen der Impedanz implementiert.
Dritte Ausführungsform
8 ist ein Schaltbild, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und es entspricht 6 für die erste Ausführungsform. 9 ist eine Wellenformabbildung zum in 8 dargestellten Schaltbild und entspricht 5 für die erste Ausführungsform.
In der ersten Ausführungsform werden wie in 6 dargestellt Spannungsquellen von ±5 V benötigt. Im Gegensatz hierzu genügt in der dritten Ausführungsform lediglich eine Spannungsquelle V2 von +5 V, um dieselben Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform zu erhalten.
In dieser Schaltung entspricht die Durchschnittsspannung der Messung der Gleichstromkomponente des Taktsignals. Wenn eine 5 V-Spannungsquelle verwendet wird, wird also die Messung bei 2.5 V oder dergleichen als Mittelpunkt durchgeführt. Zu Vergleichszwecken wird eine Gleichstrom-Spannungsquelle V3 von 2.2 V verwendet, die mit der Basis des Transistors Q2 verbunden ist.
Obwohl alle Knoten 23a des Schalters 23 in der ersten Ausführungsform mit den Detektorelektroden 26a bis 26d verbunden sind, ist zusätzlich ein Knoten 23a' in der dritten Ausführungsform vorgesehen, der mit der gemeinsamen Elektrode 26e verbunden und daher geerdet ist.
Wenn beispielsweise die Spannung des Flüssigkeitsdetektors 10 ausgeschaltet ist, ist der Schalter 23 selektiv mit dem Knoten 23a' verbunden.
Wenn beispielsweise der Flüssigkeitsdetektor 10 an- oder ausgeschaltet ist, ist der Knoten 23a' ausgewählt, wodurch der Kondensator C1 schnell aufgeladen oder entladen wird, ohne dass ein Stromfluss durch die Elektrodeneinheiten 26, die sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befinden, hervorgerufen wird. D.h., unmittelbar nachdem der Flüssigkeitsdetektor 10 angeschaltet wurde oder wenn sich der Flüssigkeitsdetektor 10 nicht in Betrieb befindet, verbleibt eine Potentialdifferenz zwischen jedem Elektrodenpaar (zwischen den Detektorelektroden 26a bis 26d und der gemeinsamen Elektrode 26e). Die verbleibende Potentialdifferenz wird mit fortschreitender Zeit verringert. Wenn dieser Vorgang jedoch mehrmals wiederholt wird, könnte die Elektrolyse der Flüssigkeit voranschreiten. Um diese Situation zu verhindern, ist deshalb in der dritten Ausführungsform der Schalter 23 mit dem Knoten 23a' verbunden, während das System nicht für eine Messung mit dem Flüssigkeitsdetektor 10 bereit ist.
Vierte Ausführungsform
10 ist ein Schaltbild, das eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und entspricht 6 für die erste Ausführungsform. 11 ist eine Wellenformabbildung zur in 10 dargestellten Schaltung und entspricht 5 für die erste Ausführungsform.
Die Schaltung nach der vierten Ausführungsform verwendet ähnlich wie die dritte Ausführungsform eine einzige Spannungsquelle V2 von +5 V. In der dritten Ausführungsform wird die Gleichstrom-Spannungsquelle V3 von 2.2 V für den Vergleich und die Detektion verwendet. Im Gegensatz hierzu wird in der vierten Ausführungsform ein Taktsignal, das durch die Widerstände R2 und R5 hindurch getreten ist und bei dem eine Gleichstromkomponente identisch aufrechterhalten wurde, gleichzeitig an die Basis der Transistoren Q1 und Q2 angelegt, die als Eingang zur Grenzdetektionseinheit 24 dienen, und eine Grenzdetektion wird bei etwa der Hälfte der Stromversorgungsspannung, d.h. bei 2.5 V, durchgeführt.
Außerdem muss das Basispotential des Transistors Q1 von dem Grenzwert höher aufrechterhalten werden, d.h. in dieser Ausführungsform muss die Detektion unter Verwendung von Signalen auf einer Seite eines Zwischenniveaus durchgeführt werden. Somit wird der Widerstand R4 mit einem Widerstand von 220 k für eine leichte Spannungstrennung verwendet, wodurch das Basispotential des Transistors Q2 abgesenkt wird.
Mit dem oben beschriebenen Schaltungsaufbau wird eine stabile Detektion ermöglicht, selbst wenn die Stromversorgungsspannung fluktuiert. Außerdem kann die Signalspannung, die an der Basis des Transistors Q1 verbleibt, wenn sich die Elektrodeneinheiten 26 in Kontakt mit der Flüssigkeit befinden, annähernd gleich der Signalspannung sein, die an die Basis des Transistors Q2 angelegt wird, so dass das Ausgangssignal kaum beeinflusst wird. D.h., das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (S/N) kann verbessert werden (der dynamische Bereich kann erhöht werden).
In der in 11 dargestellten Wellenformabbildung kann, wie aus Teil (B) (Vb(Q1) – Vb(Q2)) klar wird, das Taktsignal V (Detektoreingang), das unmittelbar darunter erscheint und in Übereinstimmung mit dem Verhältnis des Widerstands des Signalquellenwiderstands R2 (20 k) und des Leitwiderstands der Flüssigkeit bei Messung mit einem Wechselstrom (in dieser Ausführungsform werden 500 angesetzt) abgeschwächt wird, nahezu ausgelöscht werden, wie durch P6 gekennzeichnet und von einer gestrichelten Ellipse in Teil (B) umhüllt ist.
Prinzipiell kann der Wert des abgeschwächten Taktsignals nahezu ausgelöscht werden, wenn die Summe des Widerstands der Schaltung 23 und der Leitwiderstand der Elektrodeneinheiten 26 in der Flüssigkeit dem Widerstand des Widerstands R1 (in dieser Ausführungsform 820) entspricht. Somit ist es möglich, einen variablen Widerstand als Widerstand R1 zu verwenden, um eine Einstellung in Übereinstimmung mit einem gegenwärtigen Zustand zu ermöglichen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen liefern die folgenden Vorteile:

(1) Da eine komplette Schwingung oder mehrere vollständige Schwingungen eines Wechselstroms durch die Detektorelektroden 26a bis 26d fließen, wird eine Ionisierung der Flüssigkeit verhindert, was eine Veränderung in den Eigenschaften der Flüssigkeit vermeidet.
(2) Elektrische Signale werden separat von den Behältern T verarbeitet, es fließt kein Gleichstrom und lediglich ein schwacher Wechselstrom. Dadurch kann die Sicherheit eines Systems, das mit wässrigen Flüssigkeiten arbeitet, verbessert werden.
(3) Messungen an den einzelnen Elektrodeneinheiten 26 bestimmen das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung, anstatt analoge Mengen zu bestimmen. Deshalb ist keine Einstellung notwendig, die Verlässlichkeit wird verbessert und die Präzision der Messung wird lediglich durch die Anzahl der vorgesehenen Elektrodeneinheiten 26 bestimmt.
(4) Mit den für die Messung vorgesehenen Elektrodeneinheiten 26 genügt lediglich eine Flüssigkeitsdetektorschaltung 20. Deshalb kann der Flüssigkeitsmengendetektor 10 einfach und billig implementiert werden.
(5) Da der Leitwiderstand im Vergleich zur Gleichstromdetektion geringer ist, kann der Bereich der Elektrodeneinheit 26 klein gestaltet werden. Somit wird eine präzise Detektion ohne Inanspruchnahme von viel Platz ermöglicht, und es kann eine große Anzahl von Elektrodeneinheiten 26 angeordnet werden.
(6) Da die Messung im Vergleich zur Gleichstromdetektion schnell durchgeführt werden kann, kann die Geschwindigkeit der Messung und der Anzeige als Ganzes erhöht werden.
(7) Da der Stromverbrauch gering ist, ist sogar ein Batteriebetrieb möglich.
(8) Weil Signale im Audio- bis hin zum AM-Frequenzband verwendet werden können, ist im wesentlichen keine spezielle Maßnahme gegen unerwünschte Strahlung notwendig.
(9) Weil die Betätigung der einzigen Flüssigkeitsdetektorschaltung 20 konstant für alle Detektorelektroden 26a bis 26d ausreicht, ist der Effekt eines gegenseitigen Übersprechens während der Beobachtung und der Detektion im wesentlichen eliminiert.
(10) Da ein Behälter T lediglich die Elektrodeneinheiten 26 enthalten soll, kann die Struktur des Behälters T vereinfacht werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen möglich, einschließlich der folgenden:

(1) Der Flüssigkeitsmengendetektor 10 gemäß den Ausführungsformen kann bei verschiedenen Geräten zum Feststellen und/oder Anzeigen des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens verschiedener Flüssigkeiten oder der Restmenge davon in verschiedenen Behältern T eingesetzt werden, ohne auf die Detektion der Restmenge von Tinte in einem Tintenstrahldrucker beschränkt zu sein.
(2) In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Restmenge an Flüssigkeit in einem Behälter T durch Werte von "0" bis "4" repräsentiert. Alternativ können 4 LEDs für jeden Behälter T vorgesehen sein, die die Restmenge an Flüssigkeit anzeigen, indem die LEDs an- bzw. ausgeschaltet werden. Wenn beispielsweise Flüssigkeit von allen vier Elektrodeneinheiten 26 festgestellt wird, werden alle LEDs angeschaltet. Wenn Flüssigkeit durch die unteren drei Elektrodeneinheiten 26 festgestellt wird, aber nicht durch die oberste Elektrodeneinheit 26 (die Detektorelektrode 26a und die gemeinsame Elektrode 26e), werden drei LEDs angeschaltet und eine LED ausgeschaltet. Wenn von keiner der LEDs Flüssigkeit festgestellt wird, werden alle LEDs ausgeschaltet.
(3) In der dritten und vierten Ausführungsform ist der Knoten 23a', der mit Erde verbunden ist, als einer der Knoten des Schalters 23 vorgesehen. Alternativ kann die Anordnung beispielsweise so sein, dass der Schalter 23 von allen Knoten abgekoppelt werden kann. D.h., die Anordnung kann willkürlich sein, so lange die Detektorelektroden 26a bis 26d elektrisch abgetrennt werden können.
(4) In den obigen Ausführungsformen wird das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit von allen Elektrodeneinheiten 26 festgestellt. Alternativ kann beispielsweise eine Detektion aufeinanderfolgend in einem einzigen Behälter T durchgeführt werden, wobei bei der obersten Elektrodeneinheit 26 (die Detektorelektrode 26a und die gemeinsame Elektrode 26e) begonnen wird und die Feststellung des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit durch Elektrodeneinheiten 26 unterhalb einer Elektrodeneinheit 26, mit der das Vorliegen der Flüssigkeit bereits festgestellt wurde, ausgelassen wird. Des weiteren kann ohne eine Einschränkung auf die Feststellung des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit oder der Restmenge von Flüssigkeit in einem Behälter T Flüssigkeit in anderen Teilen ebenfalls detektiert werden. Wenn beispielsweise das Gerät in einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, können Elektrodeneinheiten 26 in einer Kammer (Tintenkammer) vorgesehen sein, die unmittelbar stromaufwärts von einem Druckkopf angeordnet ist, wodurch das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Tinte in der Kammer detektiert wird. Um den Druckkopf zu schützen, ist es des weiteren möglich, eine Steuerung durchzuführen, damit der Druckvorgang angehalten wird, wenn festgestellt wird, dass keine Tinte in der Kammer vorhanden ist.
(5) Die Impedanz 22 zum Entfernen einer Gleichstromkomponente in einem Signal, das aus der Wechselstromsignalquelle 21 zugeführt wird, kann durch verschiedene Elemente implementiert sein, beispielsweise durch einen oder mehrere Kondensatoren oder Widerstände oder eine Kombination davon. Wenn das ursprüngliche Signal, das durch die Wechselstromsignalquelle 21 erzeugt wird, keinen Gleichstromanteil aufweist, kann die Impedanz 22 auch lediglich durch einen Widerstand implementiert sein. Wenn eine Gleichstromkomponente entfernt werden muss, ist ein Kondensator in Reihe mit einem Widerstand verbunden.
(6) In den Ausführungsformen ist eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten 26 in einem einzelnen Behälter T vorgesehen, um die Restmenge an Flüssigkeit in dem Behälter T zu detektieren. Alternativ kann beispielsweise eine einzelne Elektrodeneinheit 26 am Boden des Behälters T vorgesehen sein, um lediglich das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit festzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verändern sich die Eigenschaften der Flüssigkeit nicht, da kein direkter Strom durch die Flüssigkeit fließt. Außerdem kann der Leitwiderstand klein gemacht werden. Zudem kann die Detektionsgeschwindigkeit erhöht werden.
Weil das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit mittels Ausgabe eines Binärsignals bestimmt wird, ist außerdem eine digitale Verarbeitung möglich, was die Verlässlichkeit der Detektion verbessert.

Claims

Flüssigkeitsdetektor zum Feststellen einer Flüssigkeit, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, mit: einer Flüssigkeitsdetektorschaltung, die eine Elektrodeneinheit mit einem Paar von Elektroden aufweist, die zumindest teilweise mit der Flüssigkeit in dem Behälter in Kontakt zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet; einer Quellenimpedanz; und einer Quelle für Wechselstromsignale; wobei der Flüssigkeitsdetektor ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, durch die Quellenimpedanz in die Elektrodeneinheit eingibt, ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgibt, und ein Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis des Ausgangssignals ausgibt; und Bestimmungsmitteln zum Bestimmen des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals, das von der Flüssigkeitsdetektorschaltung ausgegeben wird.
Flüssigkeitsmengendetektor zum Feststellen der Menge einer Flüssigkeit, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, mit: einer Flüssigkeitsdetektorschaltung, die eine Elektrodeneinheit mit einem Paar von Elektroden aufweist, die wenigstens teilweise in Kontakt mit der Flüssigkeit in dem Behälter zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet; einer Quellenimpedanz; und einer Quelle für Wechselstromsignale; wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, durch die Quellenimpedanz in die Elektrodeneinheit eingibt, ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgibt, und ein Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis des Ausgangssignals ausgibt; und Bestimmungsmitteln zum Bestimmen des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals, das von der Flüssigkeitsdetektorschaltung ausgegeben wird.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei das Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis einer Schwingungsdauer des Wechselstromsignals ausgegeben wird, das durch die Quelle für Wechselstromsignale erzeugt wird.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung ein Taktsignal zum Ausgeben des Binärsignals, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, erzeugt und Kontrolle ausübt, so dass das Wechselstromsignal, das durch die Wechselstromsignalquelle erzeugt wird, und das Taktsignal miteinander synchronisiert werden.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in dem einzigen Behälter vorgesehen ist und an einer Mehrzahl von Positionen in einer Richtung des Absenkens einer Flüssigkeitsoberfläche, entsprechend der Abnahme der Flüssigkeit im Behälter, verteilt ist, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung Binärsignale ausgibt, die das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen den entsprechenden Paaren von Elektroden repräsentieren, und wobei das Bestimmungsmittel schrittweise die verbleibende Flüssigkeitsmenge im Behälter auf Basis der Binärsignale bestimmt, die mit den entsprechenden Paaren von Elektroden verknüpft sind.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in dem einzigen Behälter vorgesehen ist und an einer Mehrzahl von Positionen in einer Richtung des Absenkens einer Flüssigkeitsoberfläche, entsprechend der Abnahme der Flüssigkeit im Behälter, verteilt ist, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung auf Basis einer Schwingungsdauer des Wechselstromsignals, das durch die Wechselstromsignalquelle erzeugt wird, Binärsignale ausgibt, die das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwi schen den entsprechenden Paaren von Elektroden repräsentieren, wobei das Bestimmungsmittel schrittweise die verbleibende Flüssigkeitsmenge im Behälter auf Basis der Binärsignale, die mit den entsprechenden Paaren von Elektroden verknüpft sind, bestimmt, und wobei die Wechselstromsignalquelle mit der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten verbunden ist, so dass eine Verbindung der Wechselstromsignalquelle mit einer aus der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in eine Verbindung der Wechselstromsignalquelle mit einer anderen aus der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten umgeschaltet werden kann, wobei die Verbindung zwischen der Wechselstromsignalquelle und der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in Synchronisation mit der Schwingungsdauer des Wechselstromsignals umgeschaltet wird.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in dem einzigen Behälter vorgesehen ist und an einer Mehrzahl von Positionen in einer Richtung des Absenkens einer Flüssigkeitsoberfläche, entsprechend einer Abnahme der Flüssigkeit im Behälter, verteilt ist, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung Binärsignale ausgibt, die das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen den entsprechenden Paaren von Elektroden repräsentieren, wobei das Bestimmungsmittel schrittweise die verbleibende Flüssigkeitsmenge im Behälter auf Basis der Binärsignale bestimmt, die mit den entsprechenden Paaren von Elektroden verknüpft sind, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung ein Taktsignal zum Ausgeben der Binärsignale, die das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen den entsprechenden Paaren von Elektroden repräsentieren, erzeugt und Kontrolle ausübt, so dass das Wechselstromsignal, das durch die Wechselstromsignalquelle erzeugt wird, und das Taktsignal miteinander synchronisiert werden, und wobei die Wechselstromsignalquelle mit der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten verbunden ist, so dass eine Verbindung der Wechselstromsignalquelle mit einer aus der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in eine Verbindung der Wechselstromsignalquelle mit einer anderen aus der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten umgeschaltet werden kann, wobei die Verbindung zwischen der Wechselstromsignalquelle und der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in Synchronisation mit dem Taktsignal umgeschaltet wird.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei die Elektrodeneinheit in jedem einer Mehrzahl von Behältern vorgesehen ist, und wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung nacheinander, durch Zeitmultiplexverfahren, Signale ausgibt, die den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen den entsprechenden Paaren von Elektroden in der Mehrzahl von Behältern repräsentieren.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei die Elektrodeneinheit der Flüssigkeitsdetektorschaltung im Behälter angeordnet ist, und wobei Teile der Flüssigkeitsdetektorschaltung, außer der Elektrodeneinheit, sowie Bestimmungsmittel außerhalb des Behälters angeordnet sind.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten vorgesehen ist, und wobei die Widerstandskennlinien der Mehrzahl von Elektrodeneinheiten übereinstimmen, so dass die Bestimmung für die Binärbildung erleichtert wird.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung das Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, unter Verwendung wenigstens eines Signals positiver Polarität und eines Signals negativer Polarität aus dem Wechselstromsignal ausgibt.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung die Wechselstromsignalquelle von einem Knoten der Elektrodeneinheit trennen kann, in den das Wechselstromsignal von der Wechselstromsignalquelle eingegeben wird.
Flüssigkeitsmengendetektor nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitsdetektorschaltung die Wechselstromsignalquelle von einem Knoten der Elektrodeneinheit trennen kann, in den das Wechselstromsignal von der Wechselstromsignalquelle eingegeben wird, und somit die Wechselstromsignalquelle mit einem Erdungspunkt oder mit einer Verbindung auf einem bestimmten Potential verbinden kann.
Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeit, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, wobei ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, von einer Wechselstromsignalquelle durch eine Quellenimpedanz in eine Elektrodeneinheit eingeben wird, die aus einem Paar von Elektroden gebildet ist, die zumindest teilweise in Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälter zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, wobei ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgegeben wird, wobei ein Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis des Ausgangssignals ausgegeben wird, und wobei das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals bestimmt wird.
Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeitsmenge, die sich in wenigstens einem Behälter befindet, wobei ein Wechselstromsignal, das keine Gleichstromkomponente enthält, von einer Wechselstromsignalquelle durch eine Quellenimpedanz in eine Elektrodeneinheit eingegeben wird, die aus einem Paar von Elektroden gebildet ist, die wenigstens teilweise in Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälter zu bringen sind, wobei das Paar von Elektroden elektrisch miteinander verbunden ist, wenn es sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, wobei ein Signal, das den Zustand der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, ausgegeben wird, wobei ein Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis des Ausgangssignals ausgegeben wird, und wobei das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Flüssigkeit an der Elektrodeneinheit auf Basis des Binärsignals bestimmt wird.
Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeitsmenge nach Anspruch 15, wobei das Binärsignal, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, auf Basis einer Schwingungsdauer des Wechselstromsignals ausgegeben wird, das durch die Wechselstromsignalquelle erzeugt wird.
Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeitsmenge nach Anspruch 15, wobei ein Taktsignal zum Ausgeben des Binärsignals, das das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen dem Paar von Elektroden repräsentiert, erzeugt wird, und wobei Kontrolle ausgeübt wird, so dass das Wechselstromsignal, das durch die Wechselstromsignalquelle erzeugt wird, und das Taktsignal miteinander synchronisiert werden.
Verfahren zum Detektieren einer Flüssigkeitsmenge nach Anspruch 15, wobei eine Mehrzahl von Elektrodeneinheiten in dem einzigen Behälter vorgesehen ist und an einer Mehrzahl von Positionen in einer Richtung des Absenkens einer Flüssigkeitsoberfläche, entsprechend der Abnahme der Flüssigkeit im Behälter, verteilt ist, wobei Binärsignale, die das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der elektrischen Verbindung zwischen den entsprechenden Paaren von Elektroden repräsentieren, ausgegeben werden, und wobei die verbleibende Flüssigkeitsmenge im Behälter schrittweise auf Basis der Binärsignale bestimmt wird, die mit den entsprechenden Paaren von Elektroden verknüpft sind.