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JP2017219465A - Sensor - Google Patents

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JP2017219465A
JP2017219465A JP2016115255A JP2016115255A JP2017219465A JP 2017219465 A JP2017219465 A JP 2017219465A JP 2016115255 A JP2016115255 A JP 2016115255A JP 2016115255 A JP2016115255 A JP 2016115255A JP 2017219465 A JP2017219465 A JP 2017219465A
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substance
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electrode
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JP2016115255A
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Japanese (ja)
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明 谷澤
Akira Tanizawa
明 谷澤
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Yamaden Co Ltd
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Yamaden Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
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Abstract

【課題】所定の物質が存在しているか否かを判別することが可能なセンサを提供する。【解決手段】センサ1は、互いに絶縁された検出電極及び接地電極を有する検出部11と、検出電極と接地電極とに亘って第1の物質が存在している場合には第1信号を出力し、検出電極と接地電極とに亘って第2の物質が存在している場合には第2信号を出力し、検出電極と接地電極とに亘って第3の物質が存在している場合には第3信号を出力する信号出力部12と、信号出力部12から出力された信号を整流する検波部13と、検波部13により整流された信号と予め設定された基準電圧とを比較して検出電極と接地電極とに亘って存在する物質が第1の物質であるか否かを判定する判定部14と、を備える。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor capable of determining whether or not a predetermined substance is present. SOLUTION: A sensor 1 outputs a first signal when a first substance is present over a detection electrode 11 having a detection electrode and a ground electrode isolated from each other and the detection electrode and the ground electrode. If a second substance is present across the detection electrode and the ground electrode, a second signal is output, and if a third substance is present across the detection electrode and the ground electrode. Compares the signal output unit 12 that outputs the third signal, the detection unit 13 that rectifies the signal output from the signal output unit 12, the signal rectified by the detection unit 13, and the preset reference voltage. A determination unit 14 for determining whether or not the substance existing over the detection electrode and the ground electrode is the first substance is provided. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、所定の誘電率及び導電度を有する第1の物質と、第1の物質の誘電率よりも小さい誘電率を有する第2の物質、及び第1の物質の誘電率よりも大きい誘電率を有し、第1の物質の導電度及び第2の物質の導電度よりも大きい導電度を有する第3の物質とを判別するセンサに関する。   The present invention relates to a first material having a predetermined dielectric constant and conductivity, a second material having a dielectric constant smaller than that of the first material, and a dielectric larger than the dielectric constant of the first material. The present invention relates to a sensor for determining a conductivity of a first substance and a third substance having a conductivity greater than that of a second substance.

従来、容器に貯留された物質の貯留レベルの検出や、配管を流通する物質の検出にレベルセンサが利用されてきた。この種のレベルセンサの一つとして静電容量式のものがある(例えば特許文献1)。   Conventionally, a level sensor has been used for detection of a storage level of a substance stored in a container and detection of a substance circulating in a pipe. One type of level sensor is a capacitance type (for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の静電容量式液面レベルセンサは、液体を収容する容器内の液面レベルを静電容量の変化に基づいて検出するセンサ本体とセンサ回路とを備えて構成される。センサ本体は容器に設けられた検出電極と接地電極との間の静電容量を検出し、センサ回路はセンサ本体により検出された静電容量を電気信号に変換し、当該電気信号に基づいて液面レベルを検出する。   The capacitance-type liquid level sensor described in Patent Literature 1 includes a sensor main body and a sensor circuit that detect a liquid level in a container that contains a liquid based on a change in capacitance. The sensor body detects the capacitance between the detection electrode and the ground electrode provided on the container, and the sensor circuit converts the capacitance detected by the sensor body into an electrical signal, and the liquid is generated based on the electrical signal. Detect face level.

特開2013−167651号公報JP 2013-167651 A

特許文献1に記載の技術は、静電容量の変化率に基づいて液面レベル(本願「貯留レベル」に相当)を検出している。しかしながら、例えば油を貯留している容器に水が混入している場合には油と水とは誘電率が異なるため、油がレベルセンサの位置まで貯留されているか否かを適切に検出するためには、油と空気(空になった状態)とを区別する判定部と、油と水とを区別する判定部とを備える必要があり、構成が複雑となっていた。また、例えば油が流通する配管に水が流通した場合にも油と水とは誘電率が異なるため、油が流通しているか否かを適切に検出するためには、油と空気(油が流通していない状態)とを区別する判定部と、油と水とを区別する判定部とを備える必要があり、構成が複雑となっていた。   The technique described in Patent Document 1 detects a liquid level (corresponding to the “storage level” in the present application) based on the rate of change in capacitance. However, for example, when water is mixed in a container storing oil, the dielectric constant of oil is different from that of water, so that it is possible to appropriately detect whether the oil is stored up to the position of the level sensor. It is necessary to include a determination unit that distinguishes between oil and air (in an empty state) and a determination unit that distinguishes between oil and water, and the configuration is complicated. In addition, for example, when water flows through a pipe through which oil flows, since the permittivity of oil and water is different, in order to appropriately detect whether oil is flowing, oil and air (oil It is necessary to include a determination unit that distinguishes between a non-circulating state and a determination unit that distinguishes between oil and water, and the configuration is complicated.

そこで、簡易な構成で、少なくとも3つの物質のうちの所定の1つの物質が存在しているか否かを判別することが可能なセンサが求められる。   Therefore, a sensor capable of determining whether or not a predetermined one of at least three substances is present with a simple configuration is required.

本発明に係るセンサの特徴構成は、所定の誘電率及び導電度を有する第1の物質と、前記第1の物質の誘電率よりも小さい誘電率を有する第2の物質、及び前記第1の物質の誘電率よりも大きい誘電率を有し、前記第1の物質の導電度及び前記第2の物質の導電度よりも大きい導電度を有する第3の物質とを判別するセンサであって、互いに絶縁された検出電極及び接地電極を有する検出部と、前記検出電極と前記接地電極とに亘って前記第1の物質が存在している場合には所定の振幅値を有する第1信号を出力し、前記検出電極と前記接地電極とに亘って前記第2の物質が存在している場合には前記第1信号の振幅値よりも小さい振幅値を有する第2信号を出力し、前記検出電極と前記接地電極とに亘って前記第3の物質が存在している場合には前記第2信号の振幅値よりも小さい振幅値を有する第3信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部から出力された信号を整流する検波部と、前記検波部により整流された信号と予め設定された基準電圧とを比較して前記検出電極と前記接地電極とに亘って存在する物質が前記第1の物質であるか否かを判定する判定部と、を備えている点にある。   A characteristic configuration of the sensor according to the present invention includes a first substance having a predetermined dielectric constant and conductivity, a second substance having a dielectric constant smaller than that of the first substance, and the first substance A sensor having a dielectric constant greater than a dielectric constant of the substance, and discriminating between a conductivity of the first substance and a third substance having a conductivity greater than the conductivity of the second substance, A detection unit having a detection electrode and a ground electrode insulated from each other, and a first signal having a predetermined amplitude value when the first substance exists across the detection electrode and the ground electrode When the second substance is present across the detection electrode and the ground electrode, a second signal having an amplitude value smaller than the amplitude value of the first signal is output, and the detection electrode And when the third substance is present across the ground electrode Includes a signal output unit that outputs a third signal having an amplitude value smaller than the amplitude value of the second signal, a detection unit that rectifies the signal output from the signal output unit, and a signal that is rectified by the detection unit A determination unit that compares a signal with a preset reference voltage to determine whether or not the substance present across the detection electrode and the ground electrode is the first substance. It is in.

このような特徴構成とすれば、検出電極と接地電極とに亘って第1の物質が存在している状態と、検出電極と接地電極とに亘って第2の物質が存在している状態と、検出電極と接地電極とに亘って第3の物質が存在している状態との夫々について、信号出力部から出力される信号を異ならせることができる。したがって、信号出力部から出力される信号に基づいて、検出電極と接地電極とに亘って第1の物質が存在しているか否かを判別することが可能となる。   With such a characteristic configuration, a state in which the first substance is present across the detection electrode and the ground electrode, and a state in which the second substance is present across the detection electrode and the ground electrode, The signal output from the signal output unit can be made different for each of the state in which the third substance is present across the detection electrode and the ground electrode. Therefore, it is possible to determine whether or not the first substance is present across the detection electrode and the ground electrode based on the signal output from the signal output unit.

また、前記信号出力部はLC発振器を用いて構成され、前記LC発振器は、前記第1の物質の誘電率に基づく静電容量に応じて発振する前記第1信号を出力し、前記第2の物質の誘電率に基づく静電容量に応じて発振する前記第2信号を出力し、前記第3の物質の導電度に応じて前記第3信号を出力するように構成されていると好適である。   Further, the signal output unit is configured using an LC oscillator, and the LC oscillator outputs the first signal that oscillates according to a capacitance based on a dielectric constant of the first substance, and the second signal is output from the second signal. It is preferable that the second signal oscillating according to the capacitance based on the dielectric constant of the substance is output, and the third signal is output according to the conductivity of the third substance. .

このような構成とすれば、信号出力部が、第1の物質、第2の物質、及び第3の物質の夫々の誘電率と導電度とに応じた、第1信号、第2信号、及び第3信号を出力することが可能となる。したがって、判定部が信号出力部から出力される信号と、所定の基準電圧とを比較することで、判定部が検出電極と接地電極とに亘って第1の物質が存在しているか否かを判別することが可能となる。   With this configuration, the signal output unit has the first signal, the second signal, and the second signal according to the dielectric constant and conductivity of each of the first substance, the second substance, and the third substance. The third signal can be output. Therefore, the determination unit compares the signal output from the signal output unit with a predetermined reference voltage, so that the determination unit determines whether the first substance is present across the detection electrode and the ground electrode. It becomes possible to discriminate.

また、前記検出部を前記第3の物質が充填されている部位に配置した際に、前記第2信号を整流した信号の電位が前記基準電圧よりも小さくなるように前記第2信号の振幅値を設定する設定部を有すると好適である。   Further, the amplitude value of the second signal is set so that the potential of the signal obtained by rectifying the second signal becomes smaller than the reference voltage when the detection unit is arranged in the portion filled with the third substance. It is preferable to have a setting unit for setting.

このような構成とすれば、基準電圧が第1信号と第2信号との間に設定されるので、検出電極と接地電極とに亘って第1の物質が存在している時と、検出電極と接地電極とに亘って第2の物質や第3の物質が存在している時とを、信号出力部から出力される信号の振幅に基づき適切に判定することが可能となる。   With such a configuration, since the reference voltage is set between the first signal and the second signal, when the first substance is present across the detection electrode and the ground electrode, the detection electrode It is possible to appropriately determine when the second substance or the third substance is present across the ground electrode based on the amplitude of the signal output from the signal output unit.

センサを容器に配置した場合の例を示した図である。It is the figure which showed the example at the time of arrange | positioning a sensor to a container. センサの構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the sensor typically. 信号出力部及び検波部の出力を示した図である。It is the figure which showed the output of the signal output part and the detection part. センサを配管に配置した場合の例を示した図である。It is the figure which showed the example at the time of arrange | positioning a sensor to piping.

本発明に係るセンサは、第1の物質、第2の物質、及び第3の物質の中から、所期の物質である第1の物質が存在するか否かを判別する機能を有している。以下、本実施形態のセンサ1について説明する。また、以下では、理解を容易にするために、第1の物質は所定の誘電率及び導電度を有する「油」であり、第2の物質は第1の物質の誘電率よりも小さい誘電率を有する「空気」であり、第3の物質は第1の物質よりも大きい誘電率を有し、第1の物質の導電度及び第2の物質の導電度よりも大きい導電度を有する「水」であるとして説明する。   The sensor according to the present invention has a function of determining whether or not the first substance, which is the intended substance, is present from the first substance, the second substance, and the third substance. Yes. Hereinafter, the sensor 1 of the present embodiment will be described. In the following, for ease of understanding, the first substance is “oil” having a predetermined dielectric constant and conductivity, and the second substance is a dielectric constant smaller than the dielectric constant of the first substance. The third substance has a dielectric constant greater than that of the first substance and has a conductivity greater than the conductivity of the first substance and the conductivity of the second substance. ”.

図1には、センサ1を用いて容器2に油が貯留されているか否かを判別する場合の例が示される。本実施形態では、センサ1は容器2の側面5に設けられる。もちろん、底部3側又は頂部4側に設けても良いし、更には、検知したい場所に適宜設けても良い。   FIG. 1 shows an example in which it is determined whether or not oil is stored in the container 2 using the sensor 1. In the present embodiment, the sensor 1 is provided on the side surface 5 of the container 2. Of course, it may be provided on the bottom 3 side or the top 4 side, or may be appropriately provided in a place where it is desired to detect.

ここで、本センサ1は所謂静電容量式レベルスイッチである。この種の静電容量式レベルスイッチは公知であるので、詳細な説明は省略するが、後述する検出電極11Aと接地電極11Cとの間の抵抗値及び静電容量値は、容器2におけるセンサ1が設けられた位置まで検出対象である物質(「油」に相当)が貯留されている時と、検出対象でない物質(「水」に相当)が貯留されている時や空の時(容器2が「空気」で満たされている時に相当)とで変化する。センサ1は、このような抵抗値及び静電容量の変化に基づき、検出対象の物質がセンサ1の位置まで達しているか否かを検出する。   Here, the sensor 1 is a so-called capacitance type level switch. Since this type of capacitance type level switch is well known, detailed description will be omitted, but a resistance value and a capacitance value between a detection electrode 11A and a ground electrode 11C, which will be described later, are determined by the sensor 1 in the container 2. When the substance to be detected (corresponding to “oil”) is stored up to the position where is provided, and when the substance not to be detected (corresponding to “water”) is stored or empty (container 2 Is equivalent to when the air is filled with “air”. The sensor 1 detects whether or not the substance to be detected has reached the position of the sensor 1 based on such a change in resistance value and capacitance.

図2は、センサ1の構成を模式的に示したブロック図である。図2に示されるように、センサ1は、検出部11、信号出力部12、検波部13、判定部14、設定部15の各機能部を備えて構成される。   FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the sensor 1. As shown in FIG. 2, the sensor 1 is configured to include functional units such as a detection unit 11, a signal output unit 12, a detection unit 13, a determination unit 14, and a setting unit 15.

検出部11は、図1に示されるように容器2内に挿入され、挿入された位置における物質を検出する。本実施形態では、検出部11は、図1に示されるようにロッド状に構成され、互いに絶縁された検出電極11A及び接地電極11Cを有する。検出電極11Aと接地電極11Cとは、絶縁部11Bにより絶縁される。本実施形態では、検出部11は、上記ロッド状の先端側から検出電極11A、絶縁部11B、接地電極11Cの順に配置される。容器2の内壁部が金属で構成される場合には、接地電極11Cは、当該内壁部と接続して構成しても良い。   The detection unit 11 is inserted into the container 2 as shown in FIG. 1 and detects a substance at the inserted position. In the present embodiment, the detection unit 11 includes a detection electrode 11A and a ground electrode 11C that are configured in a rod shape as shown in FIG. 1 and are insulated from each other. The detection electrode 11A and the ground electrode 11C are insulated by the insulating portion 11B. In this embodiment, the detection part 11 is arrange | positioned in order of the detection electrode 11A, the insulation part 11B, and the ground electrode 11C from the said rod-shaped front end side. When the inner wall portion of the container 2 is made of metal, the ground electrode 11C may be connected to the inner wall portion.

検出部11は、検出電極11Aと接地電極11Cとの間の抵抗値及び静電容量値を検出する。これらの抵抗値及び静電容量値は、検出電極11Aと接地電極11Cとの間の物質の導電度及び誘電率に応じて変化する。このような導電度及び誘電率変化に基づき、センサ1は、容器2における検出部11の位置まで油の貯留レベルが達しているか否かを検出することが可能となる。   The detection unit 11 detects a resistance value and a capacitance value between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. These resistance values and capacitance values vary according to the conductivity and dielectric constant of the substance between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. Based on such changes in conductivity and dielectric constant, the sensor 1 can detect whether or not the oil storage level has reached the position of the detection unit 11 in the container 2.

信号出力部12は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って存在している物質に応じた信号を出力する。図3には、信号出力部12により出力される信号が示される。信号出力部12は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って油が存在している場合には所定の振幅値を有する第1信号を出力する。「検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って油が存在している」とは、検出電極11Aと接地電極11Cとの間が油で満たされている状態であり、すなわち本実施形態では、容器2における検出部11が挿入された位置まで油が貯留されていることをいう。   The signal output unit 12 outputs a signal corresponding to the substance existing across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. FIG. 3 shows a signal output by the signal output unit 12. The signal output unit 12 outputs a first signal having a predetermined amplitude value when oil is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. “Oil is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C” means that the space between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C is filled with oil, that is, in this embodiment, the container 2 means that oil is stored up to the position where the detection unit 11 is inserted.

ここで、信号出力部12は、LC発振器を用いて構成される。このLC発振器は、内部に所定のL値を有するインダクタが内蔵される。静電容量は、上述した検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って存在している物体の誘電率に基づく静電容量である。したがって、LC発振器は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って油が存在している場合には、油の誘電率に基づく静電容量に応じて発振する第1信号を出力する。具体的には、油の誘電率は例えば2〜4程度であり、第1信号はこの誘電率に応じて発振する。図3の例では、第1信号の振幅値が、A〔Vpp〕として示されている。なお、図3の例では、直流成分に重畳する交流成分のみが示される。   Here, the signal output unit 12 is configured using an LC oscillator. This LC oscillator incorporates an inductor having a predetermined L value. The electrostatic capacity is an electrostatic capacity based on the dielectric constant of an object existing across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. Accordingly, the LC oscillator outputs a first signal that oscillates according to the capacitance based on the dielectric constant of the oil when oil is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. Specifically, the dielectric constant of oil is, for example, about 2 to 4, and the first signal oscillates according to this dielectric constant. In the example of FIG. 3, the amplitude value of the first signal is indicated as A [Vpp]. In the example of FIG. 3, only the AC component superimposed on the DC component is shown.

また、信号出力部12は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気が存在している場合には第1信号の振幅値よりも小さい振幅値を有する第2信号を出力する。「検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気が存在している」とは、検出電極11Aと接地電極11Cとの間が空気で満たされている状態である。すなわち、「検出電極11Aと接地電極11Cとの間が空気で満たされている状態」とは、本実施形態では、容器2内に貯留されていた油の貯留レベルが、検出部11の位置よりも低下し、検出部11の位置が空気で満たされていることを意味する。LC発振器は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気が存在している場合には、空気の誘電率に基づく静電容量に応じて発振する第2信号を出力する。具体的には、空気の誘電率は1程度であり、第2信号はこの誘電率に応じて発振する。図3の例では、第2信号の振幅値が、B〔Vpp〕として示されている。ただし、A>Bである。   Further, the signal output unit 12 outputs a second signal having an amplitude value smaller than the amplitude value of the first signal when air exists between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. “There is air between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C” means that the space between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C is filled with air. That is, “the state in which the space between the detection electrode 11 </ b> A and the ground electrode 11 </ b> C is filled with air” means that the storage level of the oil stored in the container 2 is higher than the position of the detection unit 11 in this embodiment. This also means that the position of the detection unit 11 is filled with air. When air is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C, the LC oscillator outputs a second signal that oscillates in accordance with a capacitance based on the dielectric constant of the air. Specifically, the dielectric constant of air is about 1, and the second signal oscillates according to this dielectric constant. In the example of FIG. 3, the amplitude value of the second signal is indicated as B [Vpp]. However, A> B.

更に、信号出力部12は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って水が存在している場合には第2信号の振幅値よりも小さい振幅値を有する第3信号を出力する。「検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って水が存在している」とは、検出電極11Aと接地電極11Cとの間が水で満たされている状態である。すなわち、「検出電極11Aと接地電極11Cとの間が水で満たされている状態」とは、本実施形態では、油が貯留されていた容器2内に水が混入し、この水の貯留レベルが検出部11の位置に達したことを意味する。ここで、水は誘電率が80程度である。このため、静電容量が大幅に大きくなり、LC発振器は、この誘電率に応じて振幅する信号を出力するように思われるが、水の導電率は数μ〔S/cm〕〜数百μ〔S/cm〕と空気や油に対して非常に大きい。このため、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って水が存在している場合には発振振幅が小さくなり、LC発振器は、水の導電度に応じて第3信号を出力する。本実施形態では、第3信号とは、直流レベルの振幅していない信号をいい、例えば波高値が0〔V〕の信号や、一定値からなる直流信号が相当する。   Further, the signal output unit 12 outputs a third signal having an amplitude value smaller than the amplitude value of the second signal when water is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C. “Water exists between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C” means that the space between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C is filled with water. That is, “the state where the space between the detection electrode 11 </ b> A and the ground electrode 11 </ b> C is filled with water” means that, in this embodiment, water is mixed in the container 2 in which oil is stored, and this water storage level is Means that the position of the detection unit 11 has been reached. Here, water has a dielectric constant of about 80. For this reason, the capacitance is greatly increased, and the LC oscillator seems to output a signal that swings according to the dielectric constant, but the conductivity of water is several μ [S / cm] to several hundred μ. [S / cm] and very large for air and oil. For this reason, when water exists over the detection electrode 11A and the ground electrode 11C, the oscillation amplitude becomes small, and the LC oscillator outputs the third signal according to the conductivity of the water. In the present embodiment, the third signal refers to a signal with no DC level amplitude, and corresponds to, for example, a signal having a peak value of 0 [V] or a DC signal having a constant value.

図2に戻り、検波部13は、信号出力部12から出力された信号を整流する。信号出力部12から出力された信号は、検波部13に伝達される。検波部13は、例えば入力された信号のピーク値を検出するピークホールド回路や、或いは、入力された信号を平滑にした平滑回路により構成することが可能である。いずれにして、ピークホールド回路も平滑回路も公知であるので、説明は省略する。   Returning to FIG. 2, the detector 13 rectifies the signal output from the signal output unit 12. The signal output from the signal output unit 12 is transmitted to the detection unit 13. The detector 13 can be configured by, for example, a peak hold circuit that detects a peak value of an input signal, or a smoothing circuit that smoothes an input signal. In any case, since the peak hold circuit and the smoothing circuit are known, the description thereof is omitted.

図3には、上述したように、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って存在する物体が、油、空気、水の夫々の場合の信号出力部12の出力が示されるが、合わせて夫々の出力が検波部13で整流された場合の検波部13の出力も示される。   FIG. 3 shows the output of the signal output unit 12 when the object existing between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C is oil, air, and water, as described above. The output of the detection unit 13 when the output of is rectified by the detection unit 13 is also shown.

すなわち、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って油が存在している場合には、検波部13の出力は第1信号のピーク値をホールドした信号、或いは平滑化した信号であるA/2〔V〕となる。また、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気が存在している場合には、検波部13の出力は第2信号のピーク値をホールドした信号、或いは平滑化した信号であるB/2〔V〕となる。また、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って水が存在している場合には、検波部13の出力は第3信号のピーク値をホールドした信号、或いは平滑化した信号である直流レベルの出力となる。本実施形態では、図3に示されるように、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って水が存在している場合には第3信号が0〔V〕となるが、この場合には、検波部13の出力も0〔V〕となる。   That is, when oil exists between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C, the output of the detection unit 13 is a signal obtained by holding the peak value of the first signal or a smoothed signal A / 2. [V]. When air exists between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C, the output of the detection unit 13 is a signal that holds the peak value of the second signal or is a smoothed signal B / 2. [V]. When water is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C, the output of the detection unit 13 is a signal that holds the peak value of the third signal or a DC level that is a smoothed signal. Output. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the third signal is 0 [V] when water is present across the detection electrode 11 </ b> A and the ground electrode 11 </ b> C. The output of the detector 13 is also 0 [V].

図2に戻り、判定部14は、検波部13により整流された信号と予め設定された基準電圧とを比較して検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って存在する物体が油であるか否かを判定する。検波部13により整流された信号とは、図3に示されるような検波部13の出力である。予め設定された基準電圧とは、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って存在している物体が油であるか否かを適切に判定するための判定閾値に相当する。本実施形態では、基準電圧は図3に示されるようなC〔V〕の直流信号が相当する。   Returning to FIG. 2, the determination unit 14 compares the signal rectified by the detection unit 13 with a preset reference voltage to determine whether or not the object existing across the detection electrode 11 </ b> A and the ground electrode 11 </ b> C is oil. Determine whether. The signal rectified by the detector 13 is an output of the detector 13 as shown in FIG. The reference voltage set in advance corresponds to a determination threshold value for appropriately determining whether or not the object existing across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C is oil. In the present embodiment, the reference voltage corresponds to a DC signal of C [V] as shown in FIG.

また、本実施形態では、判定部14は、コンパレータを用いて構成される。基準電圧はコンパレータの非反転端子に入力され、検波部13の出力が反転端子に入力される。図3に示されるように、基準電圧は、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って油が存在する場合の検波部13の出力であるA/2よりも小さく、且つ、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気が存在する場合の検波部13の出力であるB/2よりも大きく設定される。   In the present embodiment, the determination unit 14 is configured using a comparator. The reference voltage is input to the non-inverting terminal of the comparator, and the output of the detector 13 is input to the inverting terminal. As shown in FIG. 3, the reference voltage is smaller than A / 2, which is the output of the detector 13 when oil is present across the detection electrode 11A and the ground electrode 11C, and the detection electrode 11A and the ground It is set to be larger than B / 2, which is the output of the detector 13 when air exists over the electrode 11C.

これにより、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って油が存在する場合には、判定部14がハイ信号を出力し、検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気又は水が存在する場合には、判定部14がロー信号を出力するように構成することが可能となる。したがって、本センサ1によれば、容器2の貯留される油の貯留レベルが検出部11の位置まで達しているか否かを適切に検出することが可能となる。すなわち、本センサ1によれば、油の貯留レベルのみを検出することが可能となる。   Thereby, when oil exists over detection electrode 11A and ground electrode 11C, judgment part 14 outputs a high signal, and when air or water exists over detection electrode 11A and ground electrode 11C The determination unit 14 can be configured to output a low signal. Therefore, according to the present sensor 1, it is possible to appropriately detect whether or not the storage level of the oil stored in the container 2 has reached the position of the detection unit 11. That is, according to the present sensor 1, only the oil storage level can be detected.

ここで、上述した基準電圧は、容器2にセンサ1を設置する際に、設定部15により設定しておくと良い。すなわち、設定部15が、検出部11を空気が充填されている部位に配置した際に、第2信号を整流した信号の電位が基準電圧よりも小さくなるように第2信号の振幅値を設定すると良い。設定部15が感度を調整する調整ボリュームを備えて構成されるとすると、容器2が空の状態(検出電極11Aと接地電極11Cとに亘って空気が存在している状態)において、判定部14からハイ信号が出力されるまで調整ボリュームを回し、その状態から微量だけ反対方向に回すと良い。すなわち、判定部14からロー信号が出力されるように戻すと良い。この時、各機能部の温度ドリフトを考慮して戻すと好適である。   Here, the reference voltage described above may be set by the setting unit 15 when the sensor 1 is installed in the container 2. That is, the setting unit 15 sets the amplitude value of the second signal so that the potential of the signal obtained by rectifying the second signal is smaller than the reference voltage when the detection unit 11 is disposed in the part filled with air. Good. Assuming that the setting unit 15 includes an adjustment volume for adjusting the sensitivity, the determination unit 14 in a state where the container 2 is empty (air exists between the detection electrode 11A and the ground electrode 11C). It is better to turn the adjustment volume until a high signal is output from, and turn it in the opposite direction by a minute amount. That is, it is good to return so that a low signal may be output from the determination part 14. At this time, it is preferable that the temperature drift of each functional unit is taken into consideration.

このような構成により、本センサ1を用いて、容器2の貯留される油の貯留レベルが検出部11の位置まで達しているか否かを適切に検出することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to appropriately detect whether or not the storage level of the oil stored in the container 2 has reached the position of the detection unit 11 using the present sensor 1.

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、第1の物質が油であり、第2の物質が空気であり、第3の物質が水である場合の例を挙げて説明したが、これらは単に例示である。すなわち、第2の物質が第1の物質の誘電率よりも小さい誘電率を有する物質であり、第3の物質が第1の物質の誘電率よりも大きい誘電率を有し、第1の物質の導電度及び第2の物質の導電度よりも大きい導電度を有する物質であれば、第1の物質、第2の物質、及び第3の物質は、夫々上記実施形態で例示した液体とは異なる液体でも液体以外の物質(例えば紛体)であっても良い。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the first substance is oil, the second substance is air, and the third substance is water. However, these are merely examples. That is, the second substance is a substance having a dielectric constant smaller than that of the first substance, the third substance has a dielectric constant larger than that of the first substance, and the first substance The first substance, the second substance, and the third substance are the liquids exemplified in the above embodiment as long as the substance has a conductivity higher than that of the second substance and the conductivity of the second substance. It may be a different liquid or a substance other than a liquid (for example, powder).

上記実施形態では、信号出力部12がLC発振器を用いて構成されるとして説明したが、物質の静電容量に基づく信号を出力するものであれば、信号出力部12をLC発振器以外のものを用いて構成することも可能である。   In the above embodiment, the signal output unit 12 is described as being configured using an LC oscillator. However, if the signal output unit 12 outputs a signal based on the capacitance of a substance, the signal output unit 12 may be a component other than the LC oscillator. It is also possible to configure by using.

上記実施形態では、直流レベルの第3信号を0〔V〕の信号で示したが、直流レベルの信号であれば所定の電位を有していても良い。また、上記実施形態では、第3の信号が直流レベルの信号であるとして説明したが、第3の信号は直流レベルの信号に限らず、第2信号の振幅値より小さい振幅値で振幅するような信号であれば良い。   In the above embodiment, the DC level third signal is indicated by a signal of 0 [V]. However, the DC level signal may have a predetermined potential as long as it is a DC level signal. In the above embodiment, the third signal is described as being a DC level signal. However, the third signal is not limited to a DC level signal, and may be amplified with an amplitude value smaller than the amplitude value of the second signal. Any signal can be used.

上記実施形態では、検出部11を空気が充填されている部位に配置した際に、第2信号を整流した信号の電位が基準電圧よりも小さくなるように第2信号の振幅値を設定するとして説明したが、例えば設定部15が、第1信号の振幅値及び第2信号の振幅値に基づき、基準電圧を設定するように構成しても良い。   In the above embodiment, when the detection unit 11 is arranged in a part filled with air, the amplitude value of the second signal is set so that the potential of the signal obtained by rectifying the second signal is smaller than the reference voltage. As described above, for example, the setting unit 15 may be configured to set the reference voltage based on the amplitude value of the first signal and the amplitude value of the second signal.

上記実施形態では、センサ1が容器2に貯留される油の貯留レベルを検出する場合の例を挙げて説明したが、センサ1を図4に示されるような配管6を流通する物質が所期の物質であるか否かの判別に用いることも可能である。例えば、上記実施形態と同様に、第1の物質を油とし、第2の物質を空気とし、第3の物質を水とした場合に、センサ1により配管6に油が流通していることを判別できる。したがって、例えば配管6に油が流通しない状態となった場合や、水が流通する状態となった場合に警報を行うような装置に利用することが可能である。   In the above-described embodiment, the example in which the sensor 1 detects the storage level of the oil stored in the container 2 has been described. However, the substance that circulates in the pipe 6 as shown in FIG. It can also be used to determine whether or not the substance is a certain substance. For example, as in the above embodiment, when the first substance is oil, the second substance is air, and the third substance is water, the oil flows through the pipe 6 by the sensor 1. Can be determined. Therefore, for example, it can be used for an apparatus that issues a warning when oil does not flow through the pipe 6 or when water flows.

上記実施形態では、検出部11はロッド状に構成されているとして説明したが、検出部11は円形状に構成しても良いし、平型状に構成しても良い。もちろん、他の形状で構成することも可能である。いずれの場合であっても、検出電極11Aと接地電極11Cとは、絶縁部11Bにより絶縁されるように構成すると良い。   In the above embodiment, the detection unit 11 is described as being configured in a rod shape, but the detection unit 11 may be configured in a circular shape or a flat shape. Of course, other shapes can be used. In any case, the detection electrode 11A and the ground electrode 11C are preferably configured to be insulated by the insulating portion 11B.

本発明は、所定の誘電率及び導電度を有する第1の物質と、第1の物質の誘電率よりも小さい誘電率を有する第2の物質、及び第1の物質の誘電率よりも大きい誘電率を有し、第1の物質の導電度及び第2の物質の導電度よりも大きい導電度を有する第3の物質とを判別するセンサに用いることが可能である。   The present invention relates to a first material having a predetermined dielectric constant and conductivity, a second material having a dielectric constant smaller than that of the first material, and a dielectric larger than the dielectric constant of the first material. And a sensor for discriminating between a conductivity of the first substance and a third substance having a conductivity higher than that of the second substance.

1:センサ
2:容器
11:検出部
11A:検出電極
11C:接地電極
12:信号出力部
13:検波部
14:判定部
15:設定部
1: Sensor 2: Container 11: Detection unit 11A: Detection electrode 11C: Ground electrode 12: Signal output unit 13: Detection unit 14: Determination unit 15: Setting unit

Claims (3)

所定の誘電率及び導電度を有する第1の物質と、前記第1の物質の誘電率よりも小さい誘電率を有する第2の物質、及び前記第1の物質の誘電率よりも大きい誘電率を有し、前記第1の物質の導電度及び前記第2の物質の導電度よりも大きい導電度を有する第3の物質とを判別するセンサであって、
互いに絶縁された検出電極及び接地電極を有する検出部と、
前記検出電極と前記接地電極とに亘って前記第1の物質が存在している場合には所定の振幅値を有する第1信号を出力し、前記検出電極と前記接地電極とに亘って前記第2の物質が存在している場合には前記第1信号の振幅値よりも小さい振幅値を有する第2信号を出力し、前記検出電極と前記接地電極とに亘って前記第3の物質が存在している場合には前記第2信号の振幅値よりも小さい振幅値を有する第3信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部から出力された信号を整流する検波部と、
前記検波部により整流された信号と予め設定された基準電圧とを比較して前記検出電極と前記接地電極とに亘って存在する物質が前記第1の物質であるか否かを判定する判定部と、
を備えるセンサ。
A first material having a predetermined dielectric constant and conductivity, a second material having a dielectric constant smaller than that of the first material, and a dielectric constant greater than the dielectric constant of the first material. A sensor for discriminating between a conductivity of the first substance and a third substance having a conductivity greater than the conductivity of the second substance,
A detection unit having a detection electrode and a ground electrode insulated from each other;
When the first substance is present across the detection electrode and the ground electrode, a first signal having a predetermined amplitude value is output, and the first signal is output across the detection electrode and the ground electrode. When two substances are present, a second signal having an amplitude value smaller than the amplitude value of the first signal is output, and the third substance is present across the detection electrode and the ground electrode. A signal output unit that outputs a third signal having an amplitude value smaller than the amplitude value of the second signal,
A detector for rectifying the signal output from the signal output unit;
A determination unit that compares the signal rectified by the detection unit with a preset reference voltage to determine whether or not the substance existing across the detection electrode and the ground electrode is the first substance. When,
Comprising a sensor.
前記信号出力部はLC発振器を用いて構成され、
前記LC発振器は、前記第1の物質の誘電率に基づく静電容量に応じて発振する前記第1信号を出力し、前記第2の物質の誘電率に基づく静電容量に応じて発振する前記第2信号を出力し、前記第3の物質の導電度に応じて前記第3信号を出力するように構成されている請求項1に記載のセンサ。
The signal output unit is configured using an LC oscillator,
The LC oscillator outputs the first signal that oscillates according to the capacitance based on the dielectric constant of the first substance, and oscillates according to the capacitance based on the dielectric constant of the second substance. The sensor according to claim 1, wherein the sensor is configured to output a second signal and output the third signal according to conductivity of the third substance.
前記検出部を前記第3の物質が充填されている部位に配置した際に、前記第2信号を整流した信号の電位が前記基準電圧よりも小さくなるように前記第2信号の振幅値を設定する設定部を有する請求項1又は2に記載のセンサ。   The amplitude value of the second signal is set so that the potential of the signal obtained by rectifying the second signal is smaller than the reference voltage when the detection unit is disposed in the portion filled with the third substance. The sensor according to claim 1, further comprising a setting unit that performs the setting.
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