JP2015102348A - Liquid level detection method and detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体容器内の液面レベルを多数の段に区分し、液面に浮かぶフロートに取り付けた磁性体の磁気を上下に一定の間隔で配置した多数の磁気センサチップで検出することにより、いずれの段に液面が位置しているのかを検知する液面レベル検知方法および検知装置に関する。 The present invention divides the liquid level in the liquid container into a number of stages, and detects the magnetism of the magnetic material attached to the float floating on the liquid level with a large number of magnetic sensor chips arranged vertically at regular intervals. The present invention relates to a liquid level detection method and a detection apparatus for detecting in which stage a liquid level is located.
容器に収容した液体の液面レベルを検知する方法には、様々な手段がある。磁気センサチップ、電極センサ、磁歪式、超音波振動式、磁気光学式のような様々な方式を採用したセンサが実際に使用されている。 There are various methods for detecting the liquid level of the liquid contained in the container. Sensors employing various methods such as magnetic sensor chips, electrode sensors, magnetostrictive methods, ultrasonic vibration methods, and magneto-optical methods are actually used.
容器の液面レベルとしては、最上昇点(水ならば満水)および最下降点(水ならば渇水)の2点が特に重要である。そこで、液面が上記2点のいずれかに到達した場合に、信号(渇水や満水の警告)を発する装置が市販されている。上記2点のみを検知する場合、磁気を感知したか否かのみを判断する比較的単純な構造の安価な磁気センサチップ(例、MRセンサ)でも充分に機能することができる。
具体的には、容器内の液面レベルの最上昇点および最下降点に磁気センサチップを設置し、磁性体を取り付けたフロートを液面に浮かべる。液面が最上昇点または最下降点に到達すると、磁性体の磁気を磁気センサチップが感知して信号を発する。
As the liquid level of the container, two points are particularly important: the highest rise point (water is full) and the lowest drop (water is drought). Therefore, devices that emit a signal (warning for drought or full water) when the liquid level reaches one of the two points are commercially available. In the case of detecting only the two points, an inexpensive magnetic sensor chip (eg, MR sensor) having a relatively simple structure that determines only whether or not magnetism is sensed can sufficiently function.
Specifically, a magnetic sensor chip is installed at the highest point and the lowest point of the liquid level in the container, and a float attached with a magnetic body is floated on the liquid level. When the liquid level reaches the highest point or the lowest point, the magnetic sensor chip senses the magnetism of the magnetic material and generates a signal.
一方、液面レベルが最上昇点と最下降点との中間に位置する場合についても、具体的な液面レベルの数値が求められる場合もある。液面レベルの数値が必要である場合は、より詳細な測定が可能であるセンサが使用される場合が多い。ただし、安価な磁気センサチップを使用して、最上昇点と最下降点との中間の液面レベルを測定できる装置についても需要があり、具体的な製品が提案および市販されている。 On the other hand, a specific numerical value of the liquid level may be obtained also when the liquid level is located between the highest point and the lowest point. When a numerical value of the liquid level is required, a sensor capable of performing more detailed measurement is often used. However, there is also a demand for an apparatus that can measure an intermediate liquid level between the highest point and the lowest point using an inexpensive magnetic sensor chip, and specific products have been proposed and marketed.
特許文献1は、中空状に形成された案内部材、マグネットを取り付けたフロート、複数の磁気センサチップ、マグネットの位置を読み取る回路、およびこの回路の出力を遠隔地に伝送する回路からなる水位検出装置を開示している(特許請求の範囲)。
特許文献1に記載の水位検出装置は、水力発電所で出力を制御するために利用され(1頁左下欄の産業上の利用分野)、そのために必要とされる出力を遠隔地に伝送する回路を備えている。ただし、出力を遠隔地に伝送する回路以外の内容は、小型である一般的な液面レベル検知装置と同様である。
The water level detection device described in
特許文献2は、フロート、被検知体(磁石片)、所定個数のセンサ、透明ケース、および液面レベル出力部を備えた液面検出装置(実用新案登録請求の範囲)を開示している。
特許文献2に記載の考案では、透明ケース(ガラス管)の内部にフロートおよび被検知体が収容され、透明ケースがフロートの移動方向を制約する案内部材として機能している(要約書および図1)。また、フロートと被検知体とを連結棒で連結することにより、被検知体およびセンサを液面よりも上に位置するように配置し、目盛を目視することも可能になるように設計されている(要約書および図1)。
In the device described in
特許文献3は、収納ケース、フロートと第1の磁石および第2の磁石とを有する液体導入部、および多数の磁気抵抗効果素子を備えた磁気式液面計(請求項1および図2)を開示している。
特許文献3に記載の発明は、上記2種類の磁石によって形成される磁力線に応じて抵抗値が変化する(定量的な)磁気抵抗効果素子(請求項1)を使用している。
The invention described in
特許文献4は、液体タンク、マグネット付きフロート、上下に間隔を置いて配置された複数の磁気センサチップ、および複数の磁気センサチップからの検出信号の組み合わせに基づき前記液体タンク内の液位を判定する液位判定部を備える液体タンクの液位検出装置(請求項1)を開示している。
特許文献4に記載の発明は、磁気センサチップの数よりも多数の段数に区分した液位を検出できることが特徴である(発明の効果)。
Patent Document 4 determines the liquid level in the liquid tank based on a combination of a liquid tank, a float with a magnet, a plurality of magnetic sensor chips arranged at intervals above and below, and detection signals from the plurality of magnetic sensor chips. An apparatus for detecting a liquid level in a liquid tank including a liquid level determination unit (claim 1) is disclosed.
The invention described in Patent Document 4 is characterized in that it can detect the liquid level divided into a number of stages larger than the number of magnetic sensor chips (effect of the invention).
非特許文献1は、多数の磁気センサチップを使用する市販の液面レベル検知装置(HL−A)を開示している。
非特許文献1に記載の装置(HL−A)は、磁性体が内部に収容されているドーナツ状のフロート;ドーナツ状のフロートの中空部分を通っている軸状の案内部材;案内部材の内部に取り付けられており、上記磁性体が上下に移動可能な範囲(例、50mm)に対応する長さを有する基板;上下に等間隔(5mm間隔)で上記基板に取り付けられており、磁気を検知したか否かに対応する信号を出力する多数(例、10個)の磁気センサチップ;上記磁気センサチップが出力する信号に基づいて液面レベルを判定し、液面レベルに対応する信号(特定の電圧)を出力する判定部からなる。
Non-Patent
A device (HL-A) described in
非特許文献1に記載の装置(HL−A)は、安価な磁気センサチップを使用し、比較的高い(5mm単位の)精度で液面レベルが測定できるとの特徴がある。この液面レベルの出力精度(5mm)は、基板上に等間隔に配置している磁気センサチップの間隔(5mm)に対応している値である。
The apparatus (HL-A) described in Non-Patent
上記非特許文献1に記載の装置(HL−A)について、さらに精密な液面レベルの出力精度の要望がある。前記の通り、この装置の液面レベルの出力精度(5mm)は、基板上に等間隔に配置している磁気センサチップの間隔(5mm)に対応している値である。従って、液面レベルの出力精度をさらに精密な値(5mm未満)とするためには、より多くの数の磁気センサチップを使用して磁気センサチップの間隔を詰める手段が考えられる。
しかし、本発明者の研究の結果、より多くの数の磁気センサチップを使用して磁気センサチップの間隔を詰めると、測定において重大な問題が発生する可能性が高くなることが判明した。市販の磁気センサチップは、安価であるが、感度の均一性が低いことが多い。従って、磁気センサチップの間隔を(例えば、2.5mmに)詰めると、磁性体から近い位置にある磁気センサチップよりも磁性体から遠い位置にある磁気センサチップの方が先に磁気を感知する(感知する順序が逆転する)問題が発生する可能性がある。
Regarding the apparatus (HL-A) described in
However, as a result of the inventor's research, it has been found that if a larger number of magnetic sensor chips are used to reduce the distance between the magnetic sensor chips, there is a high possibility that a serious problem occurs in the measurement. Commercially available magnetic sensor chips are inexpensive but often have low sensitivity uniformity. Therefore, when the interval between the magnetic sensor chips is reduced (for example, to 2.5 mm), the magnetic sensor chip located farther from the magnetic body senses magnetism first than the magnetic sensor chip located closer to the magnetic body. Problems can occur (the order of sensing is reversed).
本発明の目的は、液体容器内で液面レベルが変動する範囲を多数の段に区分し、液面に浮かぶフロートに取り付けた磁性体の磁気を上下に一定の間隔で配置した多数の磁気センサチップで検出することにより、いずれの段に液面が位置しているのかを検知する液面レベル検知方法において、磁気センサチップの数および液面レベルの段数を増加させる場合に起きる問題、すなわち隣り合う磁気センサチップの位置が極めて接近すると、磁気センサチップの感度のバラツキから磁気センサチップが磁気を感知する順序が逆転するという新たに見いだされた問題を解決することである。
本発明の目的は、隣り合う磁気センサチップの位置が極めて接近する場合に起きる磁気センサチップの感度のバラツキから磁気センサチップが磁気を感知する順序が逆転する問題が実質的に解決された液面レベル検知装置を提供することでもある。
An object of the present invention is to divide a range in which a liquid surface level fluctuates in a liquid container into a plurality of stages, and to arrange a plurality of magnetic sensors in which magnetism of a magnetic body attached to a float floating on the liquid surface is arranged at regular intervals. In the liquid level detection method for detecting which level the liquid level is located by detecting with the chip, there is a problem that occurs when the number of magnetic sensor chips and the number of levels of the liquid level are increased, that is, adjacent It is to solve the newly found problem that when the positions of the matching magnetic sensor chips are very close, the order in which the magnetic sensor chips sense magnetism is reversed due to variations in sensitivity of the magnetic sensor chips.
The object of the present invention is to solve the problem that the order in which the magnetic sensor chip senses magnetism is reversed due to variations in the sensitivity of the magnetic sensor chips that occur when the positions of adjacent magnetic sensor chips are extremely close to each other. It is also providing a level detection device.
本発明は、
液体供給口及び/又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器に収容されている液体の液面レベルを検知する方法であって、下記の工程を含む方法を提供する:
液体供給口及び/又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器、そして該容器の内部に垂直に配置されたフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも6個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出/処理回路を含む液面レベル検知装置を含む液面レベル検知装置付き液体貯蔵装置を用意する工程;
該容器に液体を収容する工程;
該容器内に収容されている液体の液面のレベルを下記の操作および処理を含む方法により検知する工程:
1)浮力により容器内の液体の表面上に移動した磁性フロートの磁性信号を磁気センサチップにより検出する操作、
2)磁気信号検出/処理回路において、各磁気センサチップが検出した磁性信号を、予め決めておいた互いに近接する位置にある2個以上の磁気センサチップからなる磁気センサチップセットを一単位とし、該単位に含まれる全ての磁気センサチップが磁性信号を受信した場合にのみ、該単位の磁気センサチップセットが磁性フロートからの磁性信号を受信したと認識させる処理、そして
3)予め確認されている磁気センサチップセットの単位の位置と液面レベルとの関係に基づいて、上記工程2)において磁性フロートからの磁性信号を受信したとの認識がなされた磁気センサチップセット単位の位置から、液面のレベルを検知する処理。
The present invention
A method for detecting the level of a liquid contained in a liquid storage container having a liquid supply port and / or a liquid discharge port, the method including the following steps:
A liquid storage container having a liquid supply port and / or a liquid discharge port, a float guide cylinder vertically disposed inside the container, and outside or inside the guide cylinder so as to be able to move up and down along the guide cylinder Mounted magnetic float, long shape with at least 6 magnetic sensor chips arranged on the inside or outside of the guide cylinder in parallel with the guide cylinder and fixed at regular intervals in the vertical direction Providing a liquid storage device with a liquid level detecting device including a substrate and a liquid level detecting device including a magnetic signal detecting / processing circuit electrically connected to each of the magnetic sensor chips;
Storing the liquid in the container;
The step of detecting the level of the liquid level contained in the container by a method including the following operations and processes:
1) An operation for detecting the magnetic signal of the magnetic float moved on the surface of the liquid in the container by buoyancy by the magnetic sensor chip,
2) In the magnetic signal detection / processing circuit, the magnetic signal detected by each magnetic sensor chip is set as a unit of a magnetic sensor chip set composed of two or more magnetic sensor chips located in close proximity to each other, Only when all the magnetic sensor chips included in the unit have received a magnetic signal, a process for recognizing that the magnetic sensor chip set of the unit has received a magnetic signal from the magnetic float, and 3) Confirmed in advance Based on the relationship between the position of the unit of the magnetic sensor chip set and the liquid level, the liquid level is determined from the position of the unit of the magnetic sensor chip set that is recognized as having received the magnetic signal from the magnetic float in step 2). Processing to detect the level of.
上記方法は、以下の態様で実施できる。
上記磁性フロートが案内シリンダの外側に装着されたリング状磁性フロートであり、磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板が案内シリンダの内側に配置されている。
上記磁気センサチップが長尺状基板の両側表面のそれぞれに同数備えられている。
上記長尺状基板の一方の表面に備えられた磁気センサチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップとが、互いの高さが同一とならないように配置されている。
上記磁気センサチップセットが、一方の表面に備えられた磁気センサチップの最下部のチップからn番目に相当するチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップからn番目に相当するチップとから構成される。
The said method can be implemented with the following aspects.
The magnetic float is a ring-shaped magnetic float mounted on the outside of the guide cylinder, and a long substrate having a magnetic sensor chip on the surface is disposed inside the guide cylinder.
The same number of the magnetic sensor chips is provided on each of both side surfaces of the elongated substrate.
The magnetic sensor chip provided on one surface of the elongate substrate and the magnetic sensor chip provided on the other surface are arranged so that their heights are not the same.
The magnetic sensor chip set includes a chip corresponding to the nth chip from the lowermost chip of the magnetic sensor chip provided on one surface and a chip corresponding to the nth chip from the magnetic sensor chip provided on the other surface. Is done.
また、本発明は、
液体供給口及び/又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器に収容されている液体の液面レベルを検知するための液面レベル検知装置であって、該容器の内部に垂直に配置されるフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも6個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出/処理回路を含む液面レベル検知装置を提供する、ただし、磁気センサチップは長尺状基板の両側表面のそれぞれに同数備えられている。
The present invention also provides:
A liquid level detecting device for detecting a liquid level of a liquid stored in a liquid storage container having a liquid supply port and / or a liquid discharge port, which is vertically arranged inside the container. Float guide cylinder, magnetic float mounted on the outside or inside of the guide cylinder so that it can move up and down along the guide cylinder, on the inside or outside of the guide cylinder, arranged in parallel with the guide cylinder, etc. Liquid level detection including an elongated substrate having at least six magnetic sensor chips arranged and fixed at intervals on the surface, and a magnetic signal detection / processing circuit electrically connected to each of the magnetic sensor chips An apparatus is provided, however, the same number of magnetic sensor chips are provided on each of both side surfaces of the elongated substrate.
上記装置は、以下の態様で実施できる。
上記磁性フロートが案内シリンダの外側に装着されたリング状磁性フロートであり、磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板が案内シリンダの内側に配置されている。
上記長尺状基板の一方の表面に備えられた磁気センサチップと他方の表面に備えられた磁気センサチップとが、互いの高さが同一とならないように配置されている。
The said apparatus can be implemented with the following aspects.
The magnetic float is a ring-shaped magnetic float mounted on the outside of the guide cylinder, and a long substrate having a magnetic sensor chip on the surface is disposed inside the guide cylinder.
The magnetic sensor chip provided on one surface of the elongate substrate and the magnetic sensor chip provided on the other surface are arranged so that their heights are not the same.
さらに、本発明は、液体容器(8)内で液面レベルが変動する範囲を多数の段に区分し、液面(91)に浮かぶフロート(1)に取り付けた磁性体(11)の磁気(磁性信号)を上下に一定の間隔で配置した多数の磁気センサチップで検出し、磁気センサチップが出力する信号に基づいて、いずれの段に液面が位置しているのかを検知する方法であって、液面レベルの段数の複数倍(n倍:nは2以上の整数)の数の磁気センサチップ(MR1〜MR24)を使用し、磁気センサチップ複数個を1組として、磁気センサチップが出力する信号を、各組を構成する複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとして処理し、処理された信号に基づいて、いずれの段に液面が位置しているのかを検知することを特徴とする液面レベル検知方法を提供する。 Furthermore, the present invention divides the range in which the liquid level changes in the liquid container (8) into a number of stages, and the magnetism (11) attached to the float (1) floating on the liquid surface (91) ( Magnetic signal) is detected by a large number of magnetic sensor chips arranged at regular intervals above and below, and based on the signal output by the magnetic sensor chip, it is detected which level the liquid level is located. The number of magnetic sensor chips (MR1 to MR24) is a plurality of times (n times: n is an integer greater than or equal to 2) the number of stages at the liquid level. The signal to be output is processed as if the group sensed magnetism only when the plurality of magnetic sensor chips constituting each group sensed magnetism. Detect if is Providing liquid level detection method according to claim.
上記液面レベルの段数の2倍の数の磁気センサチップを使用し、磁気センサチップ2個を1組とすることが好ましい。
上記フロートの内部に上記磁性体を収容することができる。
Preferably, the number of magnetic sensor chips twice as many as the liquid level is used, and two magnetic sensor chips are used as one set.
The magnetic body can be accommodated in the float.
上記磁気センサチップはMRセンサであることが好ましい。
予め各段の液面レベルにおいて予備的な測定を行い、磁気センサチップの各組が出力する信号のパターンを記録しておき、実際の測定において磁気センサチップの各組が出力する信号のパターンを、予め記録しておいたパターンと照合し、一致したパターン処理された信号に基づいて、いずれの段に液面が位置しているのかを検知することができる。
The magnetic sensor chip is preferably an MR sensor.
Preliminary measurements are made at the liquid level of each stage, and the signal patterns output by each set of magnetic sensor chips are recorded, and the signal patterns output by each set of magnetic sensor chips in actual measurement are recorded. It is possible to detect in which stage the liquid level is located based on a pattern-processed signal that is matched with a pre-recorded pattern and matched.
さらに本発明は、
磁性体(11)が取り付けられているフロート(1);
上記フロート(1)が上下方向には一定の範囲で移動可能かつ水平方向には実質的に移動不可能となるように、フロート(1)の移動方向を制約する案内部材(2);
上記案内部材(2)に取り付けられており、上記磁性体(11)が上下に移動可能な範囲に対応する長さを有する基板(3);
上記基板(3)に取り付けられており、上記磁性体が上下に移動可能な範囲において平均して2個以上の磁気センサチップが磁性体を感知する間隔で上下に配置され、磁気を検知したか否かに対応する信号を出力する多数の磁気センサチップ(MR1〜MR24);
上記磁気センサチップ複数個(n個:nは2以上の整数)を1組として、1組を構成する複数個の磁気センサチップから出力された信号を処理し、該複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとの信号を出力する上記磁気センサチップの組の数に対応する数の論理回路(G0〜G11);および
上記全ての論理回路が出力する信号に基づいて液面レベルを判定し、液面レベルに対応する信号を出力する判定部(6)からなる液面レベル検知装置も提供する。
Furthermore, the present invention provides
A float (1) to which a magnetic body (11) is attached;
A guide member (2) that restricts the movement direction of the float (1) so that the float (1) can move in a certain range in the vertical direction and substantially immovable in the horizontal direction;
A substrate (3) attached to the guide member (2) and having a length corresponding to a range in which the magnetic body (11) can move up and down;
On average, two or more magnetic sensor chips attached to the substrate (3) are vertically arranged at intervals to detect the magnetic material within a range in which the magnetic material can move up and down, and whether the magnetic material is detected. A number of magnetic sensor chips (MR1 to MR24) that output a signal corresponding to whether or not;
A plurality of magnetic sensor chips (n: n is an integer of 2 or more) are processed as one set, and signals output from a plurality of magnetic sensor chips constituting one set are processed. The number of logic circuits (G0 to G11) corresponding to the number of sets of magnetic sensor chips that output a signal that the set has detected magnetism only when magnetism is sensed; and all the logic circuits output There is also provided a liquid level detection device comprising a determination unit (6) that determines a liquid level based on a signal to output and outputs a signal corresponding to the liquid level.
上記磁気センサチップ2個を1組とすることが好ましい。
さらに上記装置を液体容器に取り付けるための取り付け部を有することができる。
The two magnetic sensor chips are preferably set as one set.
Furthermore, it can have an attachment part for attaching the said apparatus to a liquid container.
上記基板の表面と裏面との双方に磁気センサチップを取り付けることができる。
さらに判定部が出力する信号に基づいて液面レベルを表示する表示部を有することができる。
Magnetic sensor chips can be attached to both the front and back surfaces of the substrate.
Furthermore, it can have a display part which displays a liquid level based on the signal which a determination part outputs.
上記案内部材が棒状(容器の内部に垂直に配置されるフロート案内シリンダ)であり、上記フロートがドーナツ状(リング状)であって、案内部材がドーナツ状の中空部分を通っており、フロートが上下に移動可能な範囲の上限と下限に対応する位置でフロートのストッパが案内部材に取り付けられていることが好ましい。
上記棒状の案内部材の内部に基板を収容することができる。
The guide member has a rod shape (float guide cylinder arranged vertically inside the container), the float has a donut shape (ring shape), the guide member passes through a hollow portion of the donut shape, and the float It is preferable that a float stopper is attached to the guide member at a position corresponding to an upper limit and a lower limit of a range that can move up and down.
A board | substrate can be accommodated in the inside of the said rod-shaped guide member.
上記各組を構成する2個の磁気センサチップを上下に間隔をおいて配置し、上記磁性体が上下に移動可能な範囲において平均して2乃至4の磁気センサチップの組の論理回路が磁気を感知したとの信号を出力することが好ましい。
上記磁気センサチップが磁気を感知した場合はLレベル、感知しない場合はHレベルの信号を出力し、上記論理回路はNORゲートであることが好ましい。
The two magnetic sensor chips constituting each set are arranged at an interval in the vertical direction, and the logic circuit of the set of 2 to 4 magnetic sensor chips on the average in the range in which the magnetic body can move up and down is magnetic. It is preferable to output a signal that the signal is detected.
When the magnetic sensor chip senses magnetism, it outputs an L level signal, and when it does not sense, it outputs an H level signal, and the logic circuit is preferably a NOR gate.
本発明者の研究の結果、磁気センサチップの数を(例えば2倍に)増加させることによって発生する問題は、予想外に、磁気センサチップの数をさらに(例えば2倍、当初の数から比較すると4倍に)増加させることによって解決できることが判明した。
前記のように、磁気センサチップの数を増加させて隣接する複数の磁気センサチップの間隔を短縮すると、磁気から遠い位置にある磁気センサチップが、磁気に近い位置の磁気センサチップよりも先に磁気を感知してしまう問題が発生する。この問題は、磁気センサチップの感度を均一にする(例えば、感度について篩をかけて、低感度と高感度の磁気センサチップを除外する)ことにより解決できる。しかし、そのように感度を均一にすると、極めて安価であるとの磁気センサチップの利点が失われる。
As a result of the inventor's research, the problem caused by increasing the number of magnetic sensor chips (for example, by a factor of two) unexpectedly increases the number of magnetic sensor chips (for example by a factor of two, compared with the original number). Then, it was found that the problem can be solved by increasing (by a factor of 4).
As described above, when the number of magnetic sensor chips is increased to shorten the interval between a plurality of adjacent magnetic sensor chips, the magnetic sensor chip at a position far from the magnetism comes before the magnetic sensor chip at a position near the magnetism. The problem of sensing magnetism occurs. This problem can be solved by making the sensitivity of the magnetic sensor chip uniform (for example, sieving the sensitivity and excluding the low and high sensitivity magnetic sensor chips). However, if the sensitivity is made uniform in this way, the advantage of the magnetic sensor chip that it is extremely inexpensive is lost.
本発明者が研究を進めたところ、相対的に高感度の磁気センサチップの方が相対的に低感度の磁気センサチップよりも、前記問題の原因になる可能性が高いことが判明した。そこで、本発明の方法では、磁気センサチップ複数個を1組として、磁気センサチップが出力する信号を、各組を構成する複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとして処理することにより、相対的に高感度の磁気センサチップが原因となって、磁気から遠い位置にある磁気センサチップが磁気に近い位置の磁気センサチップよりも先に磁気を感知してしまう問題を解決する。同様に、本発明の装置では、磁気センサチップ複数個を1組として、1組を構成する複数個の磁気センサチップから出力された信号を処理し、該複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組が磁気を感知したとの信号を出力する上記磁気センサチップの組の数に対応する数の論理回路によって、上記問題を解決する。 As a result of research conducted by the present inventor, it has been found that a relatively high sensitivity magnetic sensor chip is more likely to cause the problem than a relatively low sensitivity magnetic sensor chip. Therefore, in the method of the present invention, a plurality of magnetic sensor chips are set as one set, and a signal output from the magnetic sensor chip is determined only when the plurality of magnetic sensor chips constituting each set sense magnetism. Due to the relatively high sensitivity of the magnetic sensor chip, the magnetic sensor chip at a position far from the magnetism senses the magnetism before the magnetic sensor chip at a position near the magnetism. To solve the problem. Similarly, in the apparatus of the present invention, a plurality of magnetic sensor chips are processed as one set, and signals output from a plurality of magnetic sensor chips constituting one set are processed, and each of the plurality of magnetic sensor chips is magnetic. The above problem is solved by the number of logic circuits corresponding to the number of pairs of magnetic sensor chips that output a signal that the pair has sensed magnetism only when they are sensed.
図1は、本発明の液面レベル検知装置を取り付けた容器の状態を示す模式図(容器の右側は断面図)である。
図1に示すように、本発明の装置は、液体貯蔵用容器(8)内に収容されている液体(9)の液面レベル(91)を検知するために使用する。図1には、装置のフロート(1)、案内部材(2)、および取り付け部(7)が表示されている。
FIG. 1 is a schematic view showing a state of a container equipped with a liquid level detection device of the present invention (the right side of the container is a sectional view).
As shown in FIG. 1, the apparatus of the present invention is used to detect the liquid level (91) of the liquid (9) contained in the liquid storage container (8). FIG. 1 shows the float (1), the guide member (2) and the mounting part (7) of the apparatus.
図1に示すフロート(1)は、ドーナツ状(リング状)である。案内部材(2)は、容器の内側に垂直に配置されたフロート案内シリンダとして機能する棒状のステム(21)、上部ストッパ(22)、および下部ストッパ(23)からなる。そして、案内部材(2)がドーナツ状の中空部分を通っている。この構造により、フロート(1)は、上下方向に一定の範囲(上部ストッパと下部ストッパとの間)で移動可能かつ水平方向には実質的に移動不可能となるように(該案内シリンダに沿う昇降が可能なように)、移動方向が制約されている。 The float (1) shown in FIG. 1 has a donut shape (ring shape). The guide member (2) includes a rod-like stem (21) functioning as a float guide cylinder disposed vertically inside the container, an upper stopper (22), and a lower stopper (23). And the guide member (2) has passed through the donut-shaped hollow part. With this structure, the float (1) can move within a certain range in the vertical direction (between the upper stopper and the lower stopper), but cannot move substantially in the horizontal direction (along the guide cylinder). The direction of movement is constrained so that it can move up and down.
フロート(1)は、液体(9)よりも比重が軽く、液体(9)により腐食されない物質(一般に、発泡プラスチック)から成型する。フロート(1)の内部には、磁性体(図示せず)が収容されている。磁性体をフロートの内部に収容することによって、磁性体(例えば、酸化鉄)が液体中に溶出することを防止できる。 The float (1) has a specific gravity lighter than the liquid (9) and is molded from a substance (generally foamed plastic) that is not corroded by the liquid (9). A magnetic body (not shown) is accommodated in the float (1). By accommodating the magnetic body in the float, it is possible to prevent the magnetic body (for example, iron oxide) from eluting into the liquid.
なお、特許文献2が開示しているように、筒状(例、ガラス管)の案内部材の内部にフロートを収容することによって、フロートの移動方向を制約することもできる。
同様に、特許文献2が開示しているように、磁性体をフロートの内部に収容せず、フロートと(フロートの外部の)磁性体とを連結棒で連結することにより、磁性体を液面よりも上に位置するように配置することも可能である。磁性体の位置と液面レベルとが一致していなくとも、得られるデータを補正することにより、液面レベルを検知することができる。
Note that, as disclosed in
Similarly, as disclosed in
案内部材(2)を構成する棒状のステム(21)、上部ストッパ(22)、および下部ストッパ(23)は、液体(9)により腐食されない物質(一般に、プラスチックまたは金属)から製造する。棒状のステム(21)の内部には、基板、磁気センサチップ、論理回路、および判定部(いずれも図示せず)が収容されている。
なお、前記のようにフロートと磁性体とを連結棒で連結することにより、磁性体を液面よりも上に位置するように配置する場合は、基板、磁気センサチップ、論理回路、および判定部も、液面よりも上に位置するように配置する。液面よりも上に位置する部品は、必ずしも案内部材の内部に収容する必要はない。
The rod-shaped stem (21), the upper stopper (22), and the lower stopper (23) constituting the guide member (2) are manufactured from a substance (generally plastic or metal) that is not corroded by the liquid (9). A substrate, a magnetic sensor chip, a logic circuit, and a determination unit (all not shown) are accommodated in the rod-shaped stem (21).
In addition, when connecting the float and the magnetic body with the connecting rod as described above so that the magnetic body is positioned above the liquid level, the substrate, the magnetic sensor chip, the logic circuit, and the determination unit Also, it is arranged so as to be located above the liquid level. The part positioned above the liquid level does not necessarily have to be accommodated inside the guide member.
取り付け部(7)は、ナット(71)、ねじ山(72)、およびボルト(73)からなり、これらを用いて装置が容器(8)に取り付けられている。図1に示す容器(8)には、液体供給口及び/又は液体排出口が備えられ、その上に蓋(81)が取り付けられ、さらに取っ手(82)が設けられている。なお、特に取り付け部を設けず(取り付け部をオプションにして)、任意の手段で装置を容器に取り付けてもよい。 The attachment portion (7) includes a nut (71), a thread (72), and a bolt (73), and the device is attached to the container (8) using these. The container (8) shown in FIG. 1 is provided with a liquid supply port and / or a liquid discharge port, on which a lid (81) is attached, and a handle (82) is further provided. It should be noted that the device may be attached to the container by any means without providing any attachment portion (with the attachment portion as an option).
図2は、本発明の液面レベル検知装置の斜視図である。
図1と同様に、図2には、装置のフロート(1)、案内部材(2)、および取り付け部(7)が表示されている。フロート(1)は、ドーナツ状である。案内部材(2)は、棒状のステム(21)、上部ストッパ(22)、および下部ストッパ(23)からなる。取り付け部(7)は、ナット(71)、ねじ山(72)、およびボルト(73)からなる。図2は、ナット(71)を緩めた状態を示す。
FIG. 2 is a perspective view of the liquid level detecting device of the present invention.
As in FIG. 1, FIG. 2 shows the float (1), guide member (2), and mounting portion (7) of the apparatus. The float (1) has a donut shape. The guide member (2) includes a rod-shaped stem (21), an upper stopper (22), and a lower stopper (23). The attachment portion (7) includes a nut (71), a screw thread (72), and a bolt (73). FIG. 2 shows a state in which the nut (71) is loosened.
図3は、案内部材およびフロートの断面図である。
ドーナツ状のフロート(1)の内部に、同様にドーナツ状の磁性体(11)が収容されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the guide member and the float.
Similarly, a doughnut-shaped magnetic body (11) is accommodated in the donut-shaped float (1).
ドーナツ状のフロートの標準的な寸法は、外径:32.0mm、内径:11.2mm、高さ(上下方向の厚さ):10.0mmである。フロートの内部に収容されている磁性体(同様にドーナツ状)の標準的な寸法は、外径:18.0mm、内径:13.2mm、高さ(上下方向の厚さ):3.0mmである。
フロートおよび磁性体の寸法は、標準的な寸法の1/10乃至10倍の範囲内であることが好ましく、1/5乃至5倍の範囲内であることがさらに好ましく、1/2乃至2倍の範囲内であることが最も好ましい。
The standard dimensions of the donut-shaped float are: outer diameter: 32.0 mm, inner diameter: 11.2 mm, and height (thickness in the vertical direction): 10.0 mm. The standard dimensions of the magnetic material (similarly donut-shaped) accommodated in the float are as follows: outer diameter: 18.0 mm, inner diameter: 13.2 mm, height (thickness in the vertical direction): 3.0 mm is there.
The size of the float and the magnetic body is preferably in the range of 1/10 to 10 times the standard size, more preferably in the range of 1/5 to 5 times, and 1/2 to 2 times. It is most preferable to be within the range.
案内部材(2)は、棒状のステム(21)、上部ストッパ(22)、および下部ストッパ(23)からなる。上部ストッパ(22)は、取り付け部の一部を構成するボルト(73)と一体化している。
棒状のステム(21)の内部には、基板(3)、論理回路(5)、および判定部(6)が収容されている。
The guide member (2) includes a rod-shaped stem (21), an upper stopper (22), and a lower stopper (23). The upper stopper (22) is integrated with a bolt (73) constituting a part of the attachment portion.
A substrate (3), a logic circuit (5), and a determination unit (6) are accommodated in the rod-shaped stem (21).
基板(3)の表面および裏面の双方に、多数の磁気センサチップ(MR1〜MR24)が取り付けられている。磁気センサチップの数は、測定範囲(例、30mm)を出力精度(例、2.5mm)で割った測定段差の数(例、12段差)を複数倍(n倍:nは2以上の整数)した数である。上記複数(n)は、2、3、または4であることが好ましく、2または3であることがさらに好ましく、2であることが最も好ましい。
実際の測定範囲および出力精度は、上記の標準的な測定範囲(30mm)および出力精度(2.5mm)の1/10乃至10倍の範囲内であることが好ましく、1/5乃至5倍の範囲内であることがさらに好ましく、1/2乃至2倍の範囲内であることが最も好ましい
A large number of magnetic sensor chips (MR1 to MR24) are attached to both the front surface and the back surface of the substrate (3). The number of magnetic sensor chips is a multiple of the number of measurement steps (eg, 12 steps) obtained by dividing the measurement range (eg, 30 mm) by the output accuracy (eg, 2.5 mm) (n times: n is an integer of 2 or more) ). The plurality (n) is preferably 2, 3, or 4, more preferably 2 or 3, and most preferably 2.
The actual measurement range and output accuracy are preferably in the range of 1/10 to 10 times the standard measurement range (30 mm) and output accuracy (2.5 mm), and are 1/5 to 5 times higher. More preferably within the range, most preferably within the range of 1/2 to 2 times.
使用する磁気センサチップは、MRセンサまたはホール素子が好ましく、MRセンサが特に好ましい。安価な磁気センサチップ(MRセンサまたはホール素子)は携帯電話の開閉センサとして使用されており、本発明の装置に転用することができる。
従来の装置では、磁気センサチップを基板の一方の面のみに取り付けていた。しかし、本発明では、多数の磁気センサチップを使用する必要があるため、基板の一方の面のみでは全てを取り付けられない可能性がある。そのような場合は、図3に示すように、基板の表面および裏面の双方に磁気センサチップを取り付けることが(複数の基板を使用するよりも)好ましい。なお、図3の場合よりも、さらに多数の磁気センサチップを使用する(例えば、上記nが3以上の)場合、基板を多角柱(三角柱、四角柱)または円柱状にして、その周囲に多数の磁気センサチップを螺旋状に取り付けてもよい。
The magnetic sensor chip to be used is preferably an MR sensor or a Hall element, and an MR sensor is particularly preferable. An inexpensive magnetic sensor chip (MR sensor or Hall element) is used as an open / close sensor of a mobile phone, and can be diverted to the apparatus of the present invention.
In the conventional apparatus, the magnetic sensor chip is attached only to one surface of the substrate. However, in the present invention, since it is necessary to use a large number of magnetic sensor chips, there is a possibility that not all of them can be attached only on one side of the substrate. In such a case, as shown in FIG. 3, it is preferable to attach a magnetic sensor chip to both the front surface and the back surface of the substrate (rather than using a plurality of substrates). In the case where a larger number of magnetic sensor chips are used than in the case of FIG. 3 (for example, n is 3 or more), the substrate is formed into a polygonal column (triangular column, quadrangular column) or a column, and there are a large number around it The magnetic sensor chip may be attached in a spiral shape.
図3に示す判定部(6)は、信号/シリアル変換回路(61)、マイクロコントローラ(63)、およびD/Aコンバータ(65)からなる。
なお、容器内の液面レベルに加えて、液体の温度も、容器内の液体について管理すべき重要な情報である場合が多い。そのため、案内部材の内部に温度計を設置して、液面レベルの情報と共に温度の情報も出力することが好ましい。
The determination unit (6) shown in FIG. 3 includes a signal / serial conversion circuit (61), a microcontroller (63), and a D / A converter (65).
In addition to the liquid level in the container, the temperature of the liquid is often important information to be managed for the liquid in the container. Therefore, it is preferable to install a thermometer inside the guide member and output the temperature information together with the liquid level information.
図4は、磁気センサチップを有する基板、論理回路、および判定部の関係を示す概念図である。
基板(3)の表面および裏面の双方に、多数の磁気センサチップ(MR1〜MR24)が取り付けられている。図4は基板(3)を横に表示したが、実際には図3に示したように、MR1が最も下、MR24が最も上に位置する。本発明では、測定段差の数(例、12段差)をn(例、n=2)倍した数(例、24)の磁気センサチップを使用する。基板の一方の面に取り付けた奇数番号(MR1、MR3〜MR21、MR23)の磁気センサチップが一列を構成し、一列において磁気センサチップが等間隔に配置されている。基板の他方の面に取り付けた偶数番号(MR2、MR4〜MR22、MR24)の磁気センサチップが別の一列を構成し、一列において磁気センサチップが等間隔に配置されている。そして、各列において最下部のチップから数えてm番目に相当する磁気センサチップn個で1組を構成する。図4における磁気センサチップの組み合わせ(磁気センサチップセット)は、MR1とMR2、MR3とMR4〜MR21とMR22、MR23とMR24の12組である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the relationship between a substrate having a magnetic sensor chip, a logic circuit, and a determination unit.
A large number of magnetic sensor chips (MR1 to MR24) are attached to both the front surface and the back surface of the substrate (3). FIG. 4 shows the substrate (3) horizontally, but actually, as shown in FIG. 3, MR1 is at the bottom and MR24 is at the top. In the present invention, the number (eg, 24) of magnetic sensor chips obtained by multiplying the number of measurement steps (eg, 12 steps) by n (eg, n = 2) is used. Odd-numbered magnetic sensor chips (MR1, MR3 to MR21, MR23) attached to one surface of the substrate form one row, and the magnetic sensor chips are arranged at equal intervals in one row. The even numbered magnetic sensor chips (MR2, MR4 to MR22, MR24) attached to the other surface of the substrate form another row, and the magnetic sensor chips are arranged at equal intervals in one row. In each row, n magnetic sensor chips corresponding to the m-th counted from the lowermost chip constitute one set. The combinations of magnetic sensor chips (magnetic sensor chip sets) in FIG. 4 are 12 sets of MR1 and MR2, MR3 and MR4 to MR21 and MR22, and MR23 and MR24.
図4において、基板の一方の面で隣接する二つの磁気センサチップ(例えば、MR1とMR3)の間隔(例えば、MR1の中心からMR3の中心までの距離)は、いずれも2.5mmである。また、基板の裏側の磁気センサチップと隣接する表側の磁気センサチップとの間隔が、1.0mmの場合(MR3とMR2の間隔)と1.5mmの場合(MR2とMR5の間隔)とが交互になるように配置されている。従って、図4に示す1組を構成する二つの磁気センサチップ(例えば、MR1とMR2)の間隔(例えば、MR1の中心からMR2の中心までの距離)は、3.5mmである。 In FIG. 4, the distance (for example, the distance from the center of MR1 to the center of MR3) between two adjacent magnetic sensor chips (for example, MR1 and MR3) on one surface of the substrate is 2.5 mm. Further, when the distance between the magnetic sensor chip on the back side of the substrate and the adjacent magnetic sensor chip on the front side is 1.0 mm (the distance between MR3 and MR2) and 1.5 mm (the distance between MR2 and MR5) are alternated. It is arranged to be. Therefore, the distance (for example, the distance from the center of MR1 to the center of MR2) between two magnetic sensor chips (for example, MR1 and MR2) constituting one set shown in FIG. 4 is 3.5 mm.
以上のような磁気センサチップの配置に関する寸法は、使用する磁性体の大きさと磁気の強度、使用する磁気センサチップの大きさと平均的な感度に応じて決定する。言い換えると、上記の寸法は、磁性体の大きさと磁気の強度、磁気センサチップの大きさと感度により変動する。
具体的には、磁性体が上下に移動可能な範囲において平均して1.5乃至5組、好ましくは2乃至4組、最も好ましくは2.5乃至3.5組(理想的には3組)の磁気センサチップの組(該当する論理回路)が、磁気を感知したとの信号を出力するように、磁気センサチップを配置することが好ましい。上記の寸法は、予備実験を行うことによって、決定することができる。
The dimensions relating to the arrangement of the magnetic sensor chip as described above are determined according to the size and magnetic strength of the magnetic body to be used, and the size and average sensitivity of the magnetic sensor chip to be used. In other words, the above dimensions vary depending on the size and magnetic strength of the magnetic material and the size and sensitivity of the magnetic sensor chip.
Specifically, an average of 1.5 to 5 sets, preferably 2 to 4 sets, most preferably 2.5 to 3.5 sets (ideally 3 sets) in the range in which the magnetic body can move up and down. It is preferable to arrange the magnetic sensor chips so that the set of magnetic sensor chips (corresponding logic circuit) of () outputs a signal that magnetism is detected. The above dimensions can be determined by conducting preliminary experiments.
磁気センサチップは、磁気を感知した場合はLレベル、感知しない場合はHレベルの信号を出力する場合が普通である。もちろん、逆の関係となる磁気センサチップも本発明で使用できる。
磁気センサチップ(MR1〜MR24)が出力した信号は、論理回路部(5)で処理される。磁気センサチップが磁気を感知した場合はLレベル、感知しない場合はHレベルの信号を出力する場合、論理回路部(5)はNORゲート(G0〜G11)を採用する。NORゲートは、各組を構成する磁気センサチップ全てがLを出力した場合のみHを出力し、それ以外(いずれかがHを出力した場合)はLを出力するゲートである。これにより、各組を構成する磁気センサチップ全てが磁気を感知した場合のみHが出力され、いずれかの磁気センサチップが磁気を感知しなかった場合はLが出力される。
The magnetic sensor chip normally outputs an L level signal when magnetism is sensed and an H level signal when no magnetism is sensed. Of course, a magnetic sensor chip having an opposite relationship can also be used in the present invention.
The signals output from the magnetic sensor chips (MR1 to MR24) are processed by the logic circuit unit (5). When the magnetic sensor chip senses magnetism, the logic circuit unit (5) employs NOR gates (G0 to G11) when it outputs a signal at L level, and when it does not sense it, it outputs an H level signal. The NOR gate is a gate that outputs H only when all the magnetic sensor chips constituting each set output L, and outputs L otherwise (when any of them outputs H). As a result, H is output only when all the magnetic sensor chips constituting each set sense magnetism, and L is output when any of the magnetic sensor chips does not sense magnetism.
なお、磁気センサチップが磁気を感知した場合はHレベル、感知しない場合はLレベルの信号を出力する場合は、NORゲートに代えてORゲートを採用することにより、各組を構成する磁気センサチップ全てが磁気を感知した場合のみHを出力し、いずれかの磁気センサチップが磁気を感知しなかった場合はLを出力することができる。
本発明は、上記のようなゲートを採用することにより、磁気センサチップが出力する信号を、各組を構成する複数個の磁気センサチップがいずれも磁気を感知した場合のみ該組みが磁気を感知したとして処理をすることができる。
When a magnetic sensor chip senses magnetism, it outputs an H level signal. When it does not sense it, it outputs an L level signal. Instead of the NOR gate, an OR gate is used to form a magnetic sensor chip constituting each set. Only when all of them detect magnetism, H can be output, and when any one of the magnetic sensor chips does not detect magnetism, L can be output.
The present invention employs the gate as described above, so that a signal output from the magnetic sensor chip is detected only when the plurality of magnetic sensor chips constituting each set detect magnetism. Can be processed.
NORゲート(G0〜G11)から出力された信号(SW0〜SW11)は、判定部(6)に入力され、その信号データから液面がいずれの段位に位置しているのかを判定する。
図4に示す判定部(6)は、信号/シリアル変換回路(61)、マイクロコントローラ(63)、およびD/Aコンバータ(65)からなる。
The signals (SW0 to SW11) output from the NOR gates (G0 to G11) are input to the determination unit (6), and it is determined from which level the liquid level is located.
The determination unit (6) shown in FIG. 4 includes a signal / serial conversion circuit (61), a microcontroller (63), and a D / A converter (65).
NORゲートからの信号(SW0〜SW11)は、HおよびLのいずれかである。信号/シリアル変換回路(61)はこの信号を、マイクロコントローラ(63)に読み込めるように、シリアルデータ信号(62)に変換する。 A signal (SW0 to SW11) from the NOR gate is either H or L. The signal / serial conversion circuit (61) converts this signal into a serial data signal (62) so that it can be read by the microcontroller (63).
マイクロコントローラ(63)には、検知する液面レベルの各段において、どのような信号パターンが出現するのかが予め記録されている。各段に対応する信号パターンは、製品の製造後(販売前)に予備試験を行い、その結果をマイクロコントローラ(63)に記録する。各図に例示したように、30mmの測定範囲を2.5mmの出力精度で検知するため液面レベルを12段に区分する場合、2.5mm単位で液面レベルを変動させて12回の予備的な測定を行い、それぞれの場合の信号パターンを記録する。 In the microcontroller (63), what signal pattern appears in each level of the liquid level to be detected is recorded in advance. The signal pattern corresponding to each stage is subjected to a preliminary test after product manufacture (before sale), and the result is recorded in the microcontroller (63). As illustrated in each figure, when the liquid level is divided into 12 stages in order to detect the measurement range of 30 mm with an output accuracy of 2.5 mm, the preliminary is performed 12 times by changing the liquid level in units of 2.5 mm. Measurements and record the signal pattern for each case.
例えば、液面レベルを2.5mmとなるように容器に液体を入れ、予備的な測定を行い、NORゲートからの12通りの信号(SW0〜SW11)のパターン(例えばSW0〜SW11の順で、HHLLLLLLLLLL)を得ると、これを液面レベルが2.5mmの場合のパターンとして記録する。
次に、液面レベルが5.0mmとなるように容器に液体を加え、同様な測定を行い、信号パターン(例えば、HHHLLLLLLLLL)を得て、これを液面レベルが5.0mmの場合のパターンとして記録する。
以上の測定と記録を繰り返して(実際には自動的な処理が可能)、12段の液面レベルに対応する12通りの信号パターンを得る。
For example, liquid is put in the container so that the liquid level becomes 2.5 mm, preliminary measurement is performed, and patterns of 12 signals (SW0 to SW11) from the NOR gate (for example, in the order of SW0 to SW11, HHLLLLLLLLLLL) is recorded as a pattern when the liquid level is 2.5 mm.
Next, a liquid is added to the container so that the liquid level is 5.0 mm, and the same measurement is performed to obtain a signal pattern (for example, HHHLLLLLLLLL), which is a pattern when the liquid level is 5.0 mm. Record as.
By repeating the above measurement and recording (actually automatic processing is possible), 12 signal patterns corresponding to 12 levels of liquid level are obtained.
実際の測定においては、得られた信号パターンが予め記録しておいた12段の液面レベルに対応する信号パターンと一致した場合に、その液面レベルであると判定する。
なお、得られた信号パターンが12段の液面レベルに対応する信号パターンとは異なる可能性もある。そのような場合は、出力精度の中間の過渡的な液面レベルとして無視することができる。本発明の方法および装置は、容器内の液面レベルの変化を連続的に検出する場合に適している。そのため、一時的に出力精度の中間の過渡的な液面レベルに対応する信号パターンが出現しても、問題なく無視することができる。
In actual measurement, when the obtained signal pattern coincides with a signal pattern corresponding to 12 levels of liquid level recorded in advance, it is determined that the level is that level.
The obtained signal pattern may be different from the signal pattern corresponding to the liquid level of 12 steps. In such a case, it can be disregarded as a transient liquid level in the middle of output accuracy. The method and apparatus of the present invention is suitable for continuously detecting a change in the liquid level in the container. For this reason, even if a signal pattern corresponding to a transient liquid level intermediate in output accuracy temporarily appears, it can be ignored without any problem.
マイクロコントローラ(63)が判断した液面レベルの数値は、デジタル信号(64)として出力される。デジタル信号(64)は、D/Aコンバータ(65)から電圧によるアナログ信号(66)として出力される。一般に液面レベルが高い場合は高い電圧、液面レベルが低い場合は低い電圧が、測定段数(例、12段)に応じた電圧段差(例えば、1V〜5V間の12段)で出力される。 The numerical value of the liquid level determined by the microcontroller (63) is output as a digital signal (64). The digital signal (64) is output as an analog signal (66) by voltage from the D / A converter (65). In general, a high voltage is output when the liquid level is high, and a low voltage is output when the liquid level is low, with a voltage step (for example, 12 steps between 1V and 5V) corresponding to the number of measurement steps (eg, 12 steps). .
本発明の装置には、液位出力ライン(66)に加えて、電源ライン、温度出力ライン、およびグランド(GND)ラインを設けることが好ましい。これらのラインは、束にして装置の外部と連絡することができる。
装置の外部には、液位出力ライン(66)および任意に温度出力ラインを経由して、表示部を接続することができる。ただし、表示部を設ける代わりに、または表示部と共に、液位出力ライン(66)を液位の調節手段(液体の供給または排出装置)と直結させて、自動的に液位を調節してもよい。
The apparatus of the present invention is preferably provided with a power line, a temperature output line, and a ground (GND) line in addition to the liquid level output line (66). These lines can be bundled to communicate with the outside of the device.
A display unit can be connected to the outside of the apparatus via a liquid level output line (66) and optionally a temperature output line. However, instead of providing the display unit or together with the display unit, the liquid level output line (66) may be directly connected to the liquid level adjusting means (liquid supply or discharge device) to automatically adjust the liquid level. Good.
本発明の方法および装置により、比較的安価な磁気センサチップを使用して、極めて精密に(例えば、2.5mmの液面レベル出力精度で)容器内の液面レベルを検知することが可能になった。
本発明の方法および装置は、容器内の液面レベルの変化を連続的に検出する場合に特に適している。
The method and apparatus of the present invention allows the liquid level in the container to be detected very precisely (eg, with a liquid level output accuracy of 2.5 mm) using a relatively inexpensive magnetic sensor chip. became.
The method and apparatus of the present invention is particularly suitable for continuously detecting changes in liquid level in a container.
1 フロート(磁性フロート)
11 磁性体
2 案内部材
21 ステム(フロート案内シリンダ)
22 上部ストッパ
23 下部ストッパ
3 基板(長尺状基板)
MR1〜MR24 磁気センサチップ
5 論理回路部(電気信号検出処理回路)
G0〜G11 NORゲート
SW0〜SW11 NORゲートの出力信号
6 判定部
61 信号/シリアル変換回路
62 シリアル信号
63 マイクロコントローラ
64 デジタル信号
65 D/Aコンバータ
66 電圧による出力
7 取り付け部
71 ナット
72 ねじ山
73 ボルト
8 容器(液体貯蔵用容器)
81 蓋
82 取っ手
9 液体
91 液面レベル
1 Float (magnetic float)
11
22
MR1 to MR24
G0-G11 NOR gate SW0-SW11 NOR gate output signal 6
81
Claims (8)
液体供給口及び/又は液体排出口を備えた液体貯蔵用容器、そして該容器の内部に垂直に配置されたフロート案内シリンダ、該案内シリンダに沿う昇降が可能なように案内シリンダの外側もしくは内側に装着された磁性フロート、該案内シリンダの内側もしくは外側に、案内シリンダと平行に配置された、垂直方向に等間隔にて配列固定された少なくとも6個の磁気センサチップを表面に備えた長尺状基板、そして磁気センサチップの各々に電気的に接続されている磁気信号検出/処理回路を含む液面レベル検知装置を含む液面レベル検知装置付き液体貯蔵装置を用意する工程;
該容器に液体を収容する工程;
該容器内に収容されている液体の液面のレベルを下記の操作および処理を含む方法により検知する工程:
1)浮力により容器内の液体の表面上に移動した磁性フロートの磁性信号を磁気センサチップにより検出する操作、
2)磁気信号検出/処理回路において、各磁気センサチップが検出した磁性信号を、予め決めておいた互いに近接する位置にある2個以上の磁気センサチップからなる磁気センサチップセットを一単位とし、該単位に含まれる全ての磁気センサチップが磁性信号を受信した場合にのみ、該単位の磁気センサチップセットが磁性フロートからの磁性信号を受信したと認識させる処理、そして
3)予め確認されている磁気センサチップセットの単位の位置と液面レベルとの関係に基づいて、上記工程2)において磁性フロートからの磁性信号を受信したとの認識がなされた磁気センサチップセット単位の位置から、液面のレベルを検知する処理。 A method for detecting a liquid level of a liquid stored in a liquid storage container having a liquid supply port and / or a liquid discharge port, the method including the following steps:
A liquid storage container having a liquid supply port and / or a liquid discharge port, a float guide cylinder vertically disposed inside the container, and outside or inside the guide cylinder so as to be able to move up and down along the guide cylinder Mounted magnetic float, long shape with at least 6 magnetic sensor chips arranged on the inside or outside of the guide cylinder in parallel with the guide cylinder and fixed at regular intervals in the vertical direction Providing a liquid storage device with a liquid level detecting device including a substrate and a liquid level detecting device including a magnetic signal detecting / processing circuit electrically connected to each of the magnetic sensor chips;
Storing the liquid in the container;
The step of detecting the level of the liquid level contained in the container by a method including the following operations and processes:
1) An operation for detecting the magnetic signal of the magnetic float moved on the surface of the liquid in the container by buoyancy by the magnetic sensor chip,
2) In the magnetic signal detection / processing circuit, the magnetic signal detected by each magnetic sensor chip is set as a unit of a magnetic sensor chip set composed of two or more magnetic sensor chips located in close proximity to each other, Only when all the magnetic sensor chips included in the unit have received a magnetic signal, a process for recognizing that the magnetic sensor chip set of the unit has received a magnetic signal from the magnetic float, and 3) Confirmed in advance Based on the relationship between the position of the unit of the magnetic sensor chip set and the liquid level, the liquid level is determined from the position of the unit of the magnetic sensor chip set that is recognized as having received the magnetic signal from the magnetic float in step 2). Processing to detect the level of.
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