JPH01172710A - 液面位置を測定する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車のエンジンに取り分は有効な、発光ダ
イオードとトランジューサとを組合わせて用いた液面位
置表示システムに関する。

〔従来の技術、及び発明が解決しようとする問題点］ 従来の表示システムは、直流電流により励起される発光
ダイオードと、レンズを通じて屈折した光を受けるフォ
トトランジスタとを用いていた。

本発明は、従来のシステムの感度を改善することにある
。ダーリントン接続されたフォトトランジスタを用いれ
ば、感度は向上すると従来考えられていた。しかしなが
ら、高温ではこのようなフォトトランジスタは、誤表示
をもたらす漏れ電流を生じていた。

このような漏れ電流の問題は、従来用いられていた単一
段のフォトトランジスタの場合には見られなかったもの
ではあったが、低感度性と熱劣化とが欠点であった。

感度の向上は、構造が簡単で信頼性があり感度が優れて
いて、しかも高温に耐えることのできる新規の改良され
た液面位置表示器を提供することを目的とする本発明に
より達成される。

本発明のもう１つの目的は、表示器の動作と、小さいス
タンバイドレイン電流を有する回路の動作とを確認し、
過電圧または逆電圧による損傷から守られる自己診断回
路を提供することにある。

本発明による装置は、ビーム状の放射エネルギ又は光を
放出する小型の電気反応機構を備える。

このビーム状の放射エネルギに感応するトランジューサ
により、極めて単時間の独特の過電流パルスを作りこの
電気反応機構を起させることによリ、単時間の電流を、
電気反応機構の定格定常電流を著しく越えるが損傷を与
えるには不充分な大きさで生じさせる。自動車のイグニ
ッションスイッチ（スタータスイッチ）により、パルス
を作り出す回路を自動車の電源で作動させることができ
る。

本発明の目的は、また、放射エネルギ放出機構と、これ
と組み合された放射エネルギセンサとを用い、放射エネ
ルギ放出機構は、所定の最大安全定常電流定格を持つこ
とを特徴とする、液体の液面位１を測定する新規の方法
において、放射エネルギ放出機構に、その定常定格電流
を実質的に越えるが極めて短い持続時間を持つ電流を生
じさせる大きさを備＾た単時間の電圧パルスを印加し、
放射エネルギセンサの反応を測定することにより放射エ
ネルギの通り道における液体の存否を検知する方法を提
供することにある。

この発明は、自動車に関する一定の条件がそろった時に
のみオイルの低位置を指示するように自動車のオイルパ
ン内に配置することによって誤表示をなくした新規のプ
ローブを提供するものである。

プローブは、電気反応（放射エネルギ放出）機構と、ト
ランジューサとを備える。放射エネルギの通り道にオイ
ルが存在しないと、最大エネルギが、トランジューサに
伝わることになる。

電気反応機構は、発光ダイオードとし、トランジューサ
は、単一段からなるフォトトランジスタとすることがで
きる。極めて短い持続時間の単一の電圧パルスを加えれ
ば、従来のように低い電流の定常励起を用いる場合より
もずっと強さが大きい短く突発的な放射エネルギが、安
全に生じる。

フォトトランジスタに到達したビームは、何倍にも増幅
され、エネルギ変化は、ビームの通り道を占めている自
動車のオイルの液面と極めて近接した関連を持つように
なる。

本発明によれば、表示が行なわれるには、一定の必要前
提条件が満たされなければならない。もし、自動車のイ
グニッションスイッチが、１秒間以上ＯＮである場合に
、表示を得るには、イグニッションスイッチを、ＯＦＦ
にし１５秒間以上ＯＦＦ状態を続けてからＯＮにしなけ
ればならない、その他の時間間隔を用いてもよい、こう
すると、誤衣示が与えられる可能性がなくなる６本発明
は、自動車の操縦者が、車に来たばかりであり、イグニ
ッションキーを挿入し、イグニッションスイッチを１回
ＯＮにした場合、表示を行なうのに適している。

自動車が、坂道に載っていて、オイルパンに傾斜が生じ
ていると表示はなされない。

回路の主要部分は、自動車の電源から連続して通電され
るが、定常ドレイン電流は、１ミリアンペア以下であり
、バッテリのドレイン電流は、取るに足らないものとな
る。

過電圧、及び逆極性電圧の印加に対して、充分な保護を
与えることができる。このほかの特徴及び特有の効果に
ついては、後述する。

〔実施例１ 第３図は、自動車１０のシリンダブロック１２を示して
おり、このシリンダブロックは、その下にエンジン用オ
イルパン１４とトランスミッション用オイルパン１６と
を取り付けである。オイルパン１４．１６は、取り外し
自在なドレインプラグ１８を有する。

プローブ２０は、エンジン用オイルパン１４の側壁に取
り付けられ、その内側に突出していて、プローブの内端
は、クランクケースオイルに浸っている。プローブ２０
は、従来知られているように閉塞端を備えレンズを有す
る中空の半透明または透明の棒状体（図示せず）を有す
る。プローブ２２は、電気反応機構すなわち発光ダイオ
ード２２と、これに組み合されたトランジューサすなわ
ちフォトトランジスタ２４とが設けられる（第１図参照
）、プローブ２０からは、３本のリード線２６．２８お
よび３０が伸びていて、自動車のワイヤリングハーネス
（図示せず）の一部を成していて、引き外し自在のプラ
グとジャック３２により回路に接続される。

自動車１０には、水銀スイッチまたは重力式スイッチ３
４を設け、これには、スイッチのケースが傾いた場合両
接点を橋渡しする可動ボール（図示せず）を設けである
。水銀スイッチまたは重力式スイッチ３４は、自動車の
ダツシュボード３６の下部または、エンジン部内に取り
付けることができる。

発光ダイオード２２は、短く突発的な赤外光のような放
射エネルギを放出でき、一方、フォトトランジスタ２４
は、この発光ダイオード２２と結合されこれと連動して
、この突発的なエネルギを受は取り、大きさがクランク
ケース１４内のオイルの液面と相互に関係した表示を与
えることができる。本発明によれば、発光ダイオード２
２は、大きさが、発光ダイオードの定常電流定格をかな
り越えた電流パルスを生ずる電圧パルスで駆動されるが
、その持続時間は、極めて短く損傷は生じない。発光ダ
イオード２２の瞬間的な励起は、高いものであるが、こ
の発光ダイオードに加えられる平均電力は、著しい発熱
を生じるには不充分なものであり、発光ダイオードが損
傷を受けることはない。

６０ミリアンペアの定常電流定格を持つ発光ダイオード
２２を用いれば、２アンペアの電流パルスなら、数百マ
イクロセカンドの時間充分に耐えることができる。こう
して得られる突発的な光は、発光ダイオード２２が、そ
の定格定常直流で励起される場合に得られる光の何十倍
である。

フォトトランジスタ２４により受は取られる光は、同様
にかなり大きいものであり、したがって、感度条件を低
くすることができ、１段型のユニットを用いても、ダー
リントン接続に匹敵するものとなる。１段型フォトトラ
ンジスタ２４を用いることができるということは、多段
型装置では、悪影響を与える洩れ電流が生ずる高温環境
下において極めて重要である。

第１図と第２図とは一緒になって、１つのまとまった概
略回路図を構成するものである０発光ダイオード２２と
フォトトランジスタ２４用の制御回路を、図示してあり
、また、自動車のダツシュボード３６に設ける、白熱灯
のような視認形表示計３８も図示しである。この視認形
表示計は、単一プロセッサとして作動するもので、トラ
ンジューサにより作り出された情報を視認可能なデータ
に変換する。

第１図でＡ、Ｂ及びＣを付した個所は、第２図において
対応する符合した個所と永久接続されるものである。

第１図において、自動車のバッテリ４０は、その負端子
が電気接地され、正端子が自動車のイグニッションスイ
ッチ４４に、更にこのイグニッションスイッチ４４を通
じて自動車の点火システム４２に接続される。第１図に
は、２個の比較器４６及び４８と、２個のＤ型フリップ
フロップ５０及び５２（後述する）が図示しである。フ
リップフロップ５０及び５２は、点線で示すような単一
のパッケージ内に収容することができる。比較器４６及
び４８も、図示はしていないけれども、単一のパッケー
ジ内に収容することは可能である。

スイッチングトランジスタ５４により、発光ダイオード
２２を通る電流パルスを制御する。

２個の比較器４６及び４８と、２個のフリップフロップ
５０及び５２とは、自動車のバッテリから抵抗器５５及
びダイオード５６を通じて連続して通電されるが、この
ダイオードは、逆極性が回路に印加されるのを防ぐもの
である。コンデンサ５８は、フィルタコンデサとして機
能するとともに、発光ダイオード２２がスイッチングト
ランジスタ５４により、パルス的に発光するとき充電電
源としても機能する。

抵抗器６０とツェナーダイオード６２とにより、過電圧
に対する保護を行なう、コンデンサ６４は、ノイズ低減
のために組み込まれているものである。コンデンサ６４
と、ツェナーダイオード６２と、抵抗器６０との接続に
より、正電源ライン６６を構成し、このラインを通じて
、フリップフロップ５０及び５２と比較器４６及び４８
とに、直流＋１２ボルトを連続して給電する。フリップ
フロップ５０及び５２と比較器４６及び４８とは、絶え
ず通電されるが、これら４個の部品及びこれと関連する
回路により消費される合計電流は、１ミリアンペア以下
であり、バッテリのドレインは無視できる。コンデンサ
６８は、フリップフロップ５０及び５２の個所における
電源ライン６６のノイズを低減するためのバイパスコン
デンサである。

イグニッションスイッチ４４には、比較器４６の反転入
力端子に伸びている抵抗器７０とダイオード７２とが接
続される。比較器４６の反転入力端子にはまた、抵抗器
７４とコンデンサ７６とが接続される。抵抗器７８及び
８０により、正の電源ライン６６から連続したバイアス
電圧を加λる非反転入力をもたらす比較器４６用の電力
は、同様に、この電源ライン６６を通して、コンデサ８
２によるフィルタ作用を受けながら供給される。抵抗器
７０及び７４とコンデンサ７６の値は、イグニッション
スイッチ４４を初めて閉じたとき（後に説明する）、コ
ンデンサ７６に所定の充電時定数を与えるように選ぶ、
抵抗器７４とコンデンサ７６とは、イグニッションスイ
ッチ４４を開くとき（これもまた後述する）、２番目に
長い充電時定数を有する。

抵抗器８４は、比較器４６の出力段用の「プルアップ」
抵抗器である。ここに用いた装置は、抵抗器８４の組み
込みを必要とする、「オーブントレイン」として知られ
ているタイプの出力を有する。出力ライン８６は、フリ
ップフロップ５０の「ＤＪ　（データ）入力に伸びてい
る。出力ライン８６と電気接地との間には、第３図に示
したスイッチ３４が接続される。このスイッチは、自動
車が、１０ないし１５°程度以上の坂道にあるとき、閉
じる。比較器４６の出力と、スイッチ３４とは、「出力
結合」の形状で接続される。１）比較器４６の出力が、
接地電位に近いか、または、２）スイッチ３４が、自動
車が坂道にあるため閉じている場合には、「低位」デジ
タルイ呑号が、フリップフロップ５０ｒＤＪ入力に表わ
れる。

フリップフロップ５０には、相補形出力端子Ｑ及びＱが
ある。Ｑは、フリップフロップ５２のリセット端子に接
続される。フリップフロップ５０のセット端子及びリセ
ット端子の双方は、電気接地される。フリップフロップ
５０及び５２の双方の「クロック」入力端子は、抵抗器
８８を通じてイグニッションスイッチ４４に接続される
。フリップフロップ５０の出力Ｑには、何らの接続も行
なわない、コンデンサ９０及び９２と、抵抗器８８及び
９４とにより、改良したπ回路網を構成して、イグニッ
ションスイッチ４４を起点とする接触変動が、フリップ
フロップ５０及び５２の適正な刻時を妨害する傾向をな
くする。ダイオード９６により、両フリップフロップの
入力が＋１２ボルトを１または２ボルト以上越えないよ
うにして、フリップフロップに過電圧が加わらないよう
にする。

フリップフロップ５２に関して説明すると、「Ｄ」入力
が接地され、セット端子は、比較器４８の出力ライン９
８に接続される。抵抗器１０８は、比較器４６に接続し
た抵抗器８４と同様に、比較器４８用の「プルアップ」
抵抗器である。出力端子ごには、接続は行なわない。出
力端子Ｑは、ダイオード１０２に伸びていて、このダイ
オードは、第１図及び第２図の双方において共通な個所
ｒＡＪに接続される。

比較器４８の反転入力には、抵抗器１０４及び１０６に
よりバイアスを加える。非反転入力は、ライン１０８を
通じて、フォトトランジスタ２４の出力に接続される。

抵抗器１１０により、光による励起がない状態では、フ
ォトトランジスタをｒｏＦＦＪ状態にバイアスする。抵
抗器１１２により、負荷を構成する。

第１図において、イグニッションスイッチ４４は、ライ
ン１１４を通じてコンデンサ１１６にも接続される。こ
のコンデンサは、スイッチングトランジスタ５４のゲー
トに伸びている。抵抗器１１８は、接地される。コンデ
ンサ１１６と抵抗器１１８とにより、ＲＣ回路を形成し
て、イグニッションスイッチ４４が初めて閉じられる（
ＯＮされる）とき、スイッチングトランジスタ５４のゲ
ートに数百マイクロ秒の短い持続時間の電圧パルスを加
える。このような電圧パルスがゲートに加わると、スイ
ッチングトランジスタ５４は、瞬間だけ導通し、５オー
ムのオーダである抵抗器１２０の一端を効果的に接地す
る０発光ダイオード２２のアノードに入る電流は、バッ
テリ４０とコンデンサ５８に溜った電荷とにより供給さ
れる。このコンデンサに溜る電荷は、数百マイクロファ
ラッド以上のオーダである。こうして、電流パルスは、
上述したような短い時間だけ発光ダイオード２２中を流
れて、この発光ダイオードから光り輝くような明るさを
持つが、短く突発的な放射エネルギを生じさせる。この
放射エネルギは、フォトトランジスタ２４によりピック
アップされ、このフォトトランジスタは、放射エネルギ
のビームがオイルによって途中で遮れ、または吸収され
ない場合、同じような短い時間だけ導通する。こうして
生じたパルスは、ライン１０８を通じて、比較器４８の
非反転入力に加えられる。

第２図には、２個のタイマ１２２及び１２４が図示して
あり、これらは、図示のような単一のパッケージに収容
した同一の装置とすることができる。「Ｂ」で示した点
は、第１図のｒＢＪで示した点に対応するものである。

また、「Ｃ」で示した点は、第１図の「Ｃ」で示した点
と対応するもので、バッテリ４０の正端子である。こう
して、第２図の「Ｃ」で示した点は、絶えず電圧が印加
されており、一方、ｒＢＪで示した点は、イグニッショ
ンスイッチ４４がＯＮである（閉じられた）場合にのみ
、電圧が印加される。

第２図に示すように、ｒＢＪ点からは、直列に接続した
抵抗器１２６とダイオード１２８とが伸びており、更に
フィルタコンデンサ１３０が接続される。パストランジ
スタ（ｐａｓｓ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１３２とこれ
に接続したツェナーダイオード１３４と抵抗器１３６と
により、第２図に示す回路の過電圧保護を行なう、コン
デンサ１３８は、バイパスを構成する。トランジスタ１
３２のエミッタは、イグニッションスイッチ４４が閉じ
たときにのみ電圧が印加される正の電源ラインを構成す
るライン１４０に接続される。タイマ１２２と１２４と
は、図示のようにこのライン１４０を通じて通電される
。

タイマ１２２には、抵抗器１４２とコンデンサ１４４と
ダイオード１４６とが接続され、このダイオード１４６
は、イグニッションスイッチ４４がＯＦＦになったとき
コンデンサ１４４の放電を行なう。こうすることにより
、イグニッションスイッチを一旦閉じ次いで突然間いた
とき、コンデンサ１４４に溜められた電荷が、供給電圧
よりも高い電圧でタイマ１２２及び１２４のトリガー人
力「Ｔ」を維持する。

タイマ１２２のタイミング間隔（ｔｉｍｉｎｇ　１ｎｔ
ｅｒ−ｖａｌ）は、抵抗器１４８とコンデンサ１５０と
により定まる。これら抵抗器１４８とコンデンサ１５０
との接続点は、タイマの放電端子とスレショルド端子に
接続される。タイマ１２４のタイミング間隔も、同様に
抵抗器１５２とコンデンサ１５４とにより定まる。タイ
マ１２２のリセット端子は、正の電源ライン１４０に接
続される。

タイマ１２２及び１２４の電圧制御（すなわちｒＣＯＮ
ＴＪ　）端子は、コンデンサ１５６，１５８を通じて各
々接地される。

タイマ１２２のライン１６０への出力は、タイオード１
６２を通じて負荷抵抗１６４に、更に、直列抵抗１６６
を通じてスイッチングトランジスタ１６８のベースに接
続している。スイッチングトランジスタのコレクタは、
視認形表示電球３８に接続し、電球の他端にある「６１
点は、第１図の自動車用バッテリ４０に絶えず接続され
ている。タイマ１２４の出力は、ライン１７０を通じて
ダイオード１７２と接続し、このダイオードは、抵抗器
１６４と１６６の接続点に接続している。タイマ１２２
及び１２４は、いずれかからの正の出力信号によりスイ
ッチングトランジスタ１６８をＯＮして、視認形の表示
計を光らせるように配置される。このように、両タイマ
の出力は、「ＯＲ」形状に接続される。

抵抗器１７３は、タイマ１２４のリセット端子と正の電
源ライン１４０との間に接続される。このリセット端子
はまた、第１図の「Ａ」点に対応するｒＡＪ点にも接続
している。

動作について説明すると、イグニッションスイツチ４４
を閉じる毎に、クランクケース１４内のオイルの液面の
測定が、発光ダイオード１２２とフォトトランジスタ１
２４とによりなされる。しかしながら、こうして得られ
た情報は、一定の条件が満たされる場合にのみ自動車の
操縦者に知らさせる。詳述すると、１）オイルの液面が
低く、かつ２）ａ）自動車１０の傾斜とｂ）イグニッシ
ョンスイッチ４４の動作についての最新の経過に関する
一定の条件がそろう場合にのみ、代表的には３０秒間の
視認形表示針３８の点灯が生ずる。

上述したように、イグニッションスイッチ４４の状態と
は関係なく、２個の比較器４６及び４８と２個のフリッ
プフロップ５０及び５２とは、絶えず電圧が印加される
（回路が、充電されたバッテリと作動可能な電気系統と
を備えた自動車で機能していると仮定して）、更に、バ
ッテリ４０からの電圧が、抵抗器５５とダイオード５６
とを通じて、発光ダイオード２２のアノードとフォトト
ランジスタ２４のコレクタとに印加される。

今、自動車が運転されていなくて操縦者が乗っていない
場合を仮定すると、比較器４６の反転入力における電圧
は０であり、この比較器の非反転入力は、抵抗器７８．
８０からなる分圧器により絶えずバイアスされ、しかも
負荷抵抗器すなわち「プルアップ」抵抗器８４があるた
め、比較器４６のライン８６における出力は、ハイ状態
にある。イグニッションスイッチ４４を初めて閉じると
、抵抗器７０とダイオード７２を通る電流により、コン
デンサ７６がゆっくりと充電される。抵抗器７０．７４
とコンデンサ７６との時定数に応じて、ライン８６にお
ける出力は、最終的にロウ状態となる。この場合、抵抗
器７０．７４とコンデンサ７６の好ましい値は、約１秒
間の時間間隔である。言い方を変えると、イグニッショ
ンスイッチ４４を閉じた約１秒後に比較器４６の（ライ
ン８６における）出力が、ハイからロウデジタル状態に
移行する。このロウ状態に対応する電圧が、フリップフ
ロップ５０のｒＤＪ入力に印加される。イグニッション
スイッチ４４を閉じるのと同時に、正の電圧が、フリッ
プフロップ５０のクロック人力ｒＣＪに印加される０図
示の結線では、フリップフロップ５０の出力ライン口は
、ハイデジタル状態となり、このハイデジタル状態が、
フリップフロップ５２のリセット入力に加わる。このよ
うな状態では、フリップフロップ５２の出力Ｑは、ロウ
デジタルレベルとなり、イグニッションスイッチがＯＦ
Ｆにされ次いでＯＮにされてフリップフロップ５０及び
５２の各クロック人力「Ｃ」に新たなりロック信号を供
給するまで、フリップフロップ５０によってこの状態に
ラッチされる。これにより、再刻時（ｒｅｃｌｏｃｋｉ
ｎｇｌがなされるまで、フリップフロップ５２の出力状
態を、２つのデジタル状態のいずれか一方に保持する保
持作用（ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ　ａｃｔｉｏｎｌ　を事
実上行なう、このようにして、フリップフロップ５０及
び５２により、ラッチ機構を構成する。

イグニッションスイッチ４４を、１秒間以上間じると、
フリップフロップ５２のリセット端子におけるラッチ状
態が維持される。イグニッションスイッチ４４を開きよ
り長い時間間隔、代表的には１５秒間以上開いたままに
した後では、比較器４６の反転入力に接続されたコンデ
ンサ７６の電荷が抵抗器７４を通じて放電し、比較器４
，６のライン８６における出力が、ロウデジタル状態か
らハイデジタル状態に再び変わる瞬間が来る。ダイオー
ド７２の作用により、充電されたコンデンサ７６から点
火回路に電流が逆流するのが阻止されるので、コンデン
サ７６の放電中の時定数は、イグニッションスイッチ４
４に接続した他の回路によっては影響を受けない。

このようにして、比較器４６の作用により、イグニッシ
ョンスイッチ４４が、少なくとも１秒間、そして、開い
た後で少なくとも最初の１５秒間の間に閉じると、比較
器の出力ライン８２にロウデジタルレベルをもたらす、
このような構成は、イグニッションスイッチ４４を急に
作動したり、ガチャガチャ切替えたりすることによりオ
イルの液面の誤表示が生ずるのを防ぐためのものである
。

更に、自動車が坂道、典型的には、水平に対し１０ない
し１５°以上の坂道にある場合、第１図及び第３図に示
したスイッチ３４が閉じて、ライン８６をロウデジタル
状態に、すなわち電気的に接地する。データ人力ｒＤＪ
の接地により、フリップフロップ５０の出力ａは、ハイ
デジタル状態になってラッチされ、このハイデジタル状
態をフリップフロップ５２のリセット入力に加える。フ
リップフロップ５２は、リセット入力がハイであると、
そのセット入力端子に入る信号に応答することが妨げら
れる。そのためどうなるかについては後述する。

一方、イグニッションスイッチ４４を、１秒未満閉じ、
又は１５秒以上開き、しかもスイッチ３４が開いている
と、ライン８６には、ハイデジタルレベルが現れる。フ
リップフロップ５０の出力端子Ｑは、ローとなり、フリ
ップフロップ５２のリセット端子もローとなるので、フ
リップフロップ５２のセット入力端子が入力を受は入れ
、対応する出力を端子Ｑに出す、この出力が、後述する
ようにオイルの液面の表示となる。

上述のように、イグニッションスイッチ４４が、自動車
の操縦者により、手動で閉じられるごとに、オイルの液
面の測定がされるが、　この情眼は、必ず自動車の操縦
者に伝えられるわけではない、第１図において、イグニ
ッションスイッチ４４が閉になると、それまではゲート
に電圧がかかっていなかったため非導通状態であったス
イッチングトランジスタ５４のゲートに、電圧パルスが
印加される。この電圧パルスは、抵抗器１１８とコンデ
ンサ１１６とにより定まる時定数によって指数関数的に
減衰する。そしてこの場合、スイッチングトランジスタ
５４は、数百マイクロ秒間導通することになる。抵抗器
１２０の値が、例えば４または５Ωであると、約２アン
ペアのピーク電流が発光ダイオード２２中を通って流れ
る。この電流の大部分は、充電されたコンデンサ５８に
より供給される。このコンデンサは、数百マイクロファ
ラッドの値を持つ電解型のものとすることができる。こ
のような条件では、発光ダイオード２２用のエネルギの
ほとんどを供給するのに十分な電荷が、このコンデンサ
に蓄えられる。そして実際の試験においても、電圧パル
スの持続時間中におけるコンデンサ５８の放電による電
圧降下は、約１ボルトにすぎないことが確認された。

スイッチングトランジスタ５４のゲート電圧とそのドレ
ーン電流のプロットを、第４図に示す。

横軸は、時間であり、縦軸は１時間に対する電気特性関
数（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、ｆ
　（ｔ）、即ちゲート電圧の場合はボルトを、ドレーン
電流の場合はアンペアを示すものである。イグニッショ
ンスイッチは、ｔｏで閉り。

られるものとする。

クランクケース１４内のオイルの液面が、正常であると
、フォトトランジスタ２４により受は取られる放射エネ
ルギの量は、オイルの液面が低い場合よりも少ない、液
面位置が正常であると、小さい振幅、典型的にはｌポル
トのパルスが、フォトトランジスタ２４のエミッタに生
じ、比較器４８の非反転入力に加えられる。抵抗器１０
４゜１０６により、比較器４８の反転入力に印加される
バイアス電圧、典型的には約１ボルトのバイアス電圧が
もたらされる。フォトトランジスタの出力の振幅が、こ
の値以下であると、比較器４８のライン９８における出
力電圧は、ローのままとなる。このロー出力は、フリッ
プフロップ５２リセツト端子に印加され続ける０図示し
た結線では、フリップフロップ５２の端子Ｑからの出力
信号は、ローであり、この出力信号は、ダイオード１０
２を通じて、タイマー１２４のリセット端子を、オイル
の液面位置が正常な場合には、ローデジタルレベルに維
持する。

イグニッションスイッチが、手動により閉じられると＋
１２ボルトのバッテリー電圧が、第１図のｒＢＪと第２
図のｒＢＪの点を通って、第２図の２個のタイマー１２
２及び１２４に直ちに印加される。

上述したように、抵抗器１４８とコンデンサ１５０とに
より、タイマー１２２の時間間隔が定まり、一方、抵抗
器１５２とコンデンサ１５４とにより、タイマー１２４
の時間間隔が定まる。この場合、タイマー１２２により
、端子０に高出力パルスが生じ、この出力パルスは、ダ
イオード１６２を通じて抵抗器１６４と１６６の接続点
に印加される。このパルスは、典型的には、３秒間持続
する。第１図に示した回路の状態とは無関係に、トラン
ジスタ１６８は、この３秒間の時間導通して、視認形表
示器３８を３秒間点灯させる。

このようにして、自動車の操縦者は、この３秒間の点灯
によって、焼切れていたり損傷している場合は別として
表示計３８が作動状態にあることを知らされる。

第２図に、示したように、両タイマー１２２及び１２４
のトリガ一端子「Ｔ」は、平行に接続される。タイマー
１２２及び１２４をトリガーすると、正の電圧が供給端
子に印加されている場合、タイムラグが生じた上でトリ
ガ一端子の電圧の上昇が生ずる。各タイマーのトリガー
入力端子は、供給電圧の印加に関して、始め負方向のパ
ルスを「検出」する・ 略号ｒＴＨＲＪ、ｒＤＩ　ＳＪ　、ｒｃＯＮＴＪ及びｒ
ＲＪは、「スレショルド（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）Ｊ、「
放電」、「制御電圧」及び「リセット」を意味し、これ
らは、タイプ５５６タイマーに通常付けられている端子
表示である。

タイマー１２４は、そのリセット端子が抵抗器１７３を
介して正の電源ライン１４０に接続されている。第１図
において、フリップフロップ５２の出力Ｑがハイであり
、クランクケース１４内のオイルの液面が低いことを示
していると、タイオード１０２は導通せず、したがって
、タイマー１２４は、約３０秒間「ワンショット」モー
ドで作動できるので、トランジスタ１６８を導通させ、
視認形表示器３８を３０秒間点灯する。この比較的長い
３０秒間の点灯により、自動車の操縦者にオイルの液面
位置が低いという警告を発する。

一方、フリップフロップ５２の出力Ｑがローであると、
タイマー１２４のリセット端子は、ローデジタル状態に
される。このようにして、タイマー１２４が、トランジ
スタ１６８に出力信号を加えるのを効果的に防止する。

このため、上述したタイマー１２２によりもたらされる
３秒間の時間を超えて表示器３８が点灯することはない
、こうして、タイマー１２４からの出力がない場合は、
オイルの液面位置の正常な読み取りがなされていること
を意味するものであり、または、第１図に示した制御回
路が、自動車が水平でないまたは必要なイグニッション
スイッチ手順が踏まれていない、すなわち、イグニッシ
ョンスイッチが、オフにされることなく１秒間以上、オ
フ後では１５秒以上オンであることを検出したことを示
すことになる。

本発明の別の実施例を、第５図に示しであるが、この実
施例では、表示計３８のかわりに、自動車の車上コンピ
ュータを用いて、タイマー１２４からの信号を受は取る
ようにしである。第５図には、タイマー１２４からのび
るライン１７０と、抵抗器１７４及び１７Ｂとからなる
分圧器に給電するダイオード１７２とを示しである。車
上コンピュータ１７８は、受は取った情報を処理して、
オイルの液面の測定の結果をパネル１８０に表示する。

この表示パネルは、自動車の運転と状態の種々の事柄に
関する他の色々な情報も沢山含むようにするとよい。

第６図は、自動車の電気系統の部分の別の特徴を示すも
のである。詳述すると、詳細に示したイグニッションス
イッチ４４は、スライダ４４ａと、多数ノスイッチ位置
ｒＡＣＣ，Ｉ、ｒＬＯｃＫ」、「ＯＦＦ」、「ＲＵＮ」
及びｒＳＴＡＲＴ」とを備える。このｒＡＣＣＪ位置は
、符号１８２で示したイグニッションコイルの通電を行
なうことなく自動車に設けた種々の付属品の作動を行な
えるようにするものである。スライダ４４ａのｒｏＦＦ
Ｊ位置からｒＲＵＮＪ位置までの移動は、プリクランキ
ングゾーン（ｐｒｅｃｒａｎｋｉｎｇ　　ｚｏｎｅ）で
あり、その後ｒｓＴＡＲＴ」位置までの移動は、スライ
ダのクランキングポジション（ｃｒａｎｋｉｎｇ　　ｐ
ｏｓｉｔｉ。

ｎ）である、イグニッションコイル１８２には。

安定抵抗器１８４が接続される。セルモータ１８６とス
ターティングソレノイド１８８とが図示のように接続さ
れ、その機能は通常の通りである。

イグニッションコイル１８２からの高電圧リード線１９
０は、ディストリビュータ１９２に通じていて、このデ
ィストリビュータは、点火プラグすなわちイグニッショ
ン部材１９４の通電を通常のように行なう、一般に、安
定抵抗器１８４は、エンジンのクランクを回して始動す
る間スターターソレノイドによって短絡されて、スター
ターモータが始動する時バッテリ電圧の降下により生ず
るスパーク出力の減少を補う、安定抵抗器は、エンジン
が始動した後でも回路に再挿入される。

イグニッションスイッチ４４のスライダ４４ａを、ｒＬ
ＯｃＫＪ又は「ＯＦＦ」位置からｒＳＴＡＲＴＪに移動
すると、スライダは始めて、「ＲＵＮＪ位置を超えなけ
ればならず、イグニッションコイル１８２が通電される
。

本発明によれば、第１図及び第２図の回路によって行な
われるオイルの液面位置の測定は、スライダが「５ＴＡ
ＲＴ」位置に来て、エンジンのクランクを回して始動さ
せることが始まる前に、完了する。こうして、液面位置
の読取りが、エンジンの始動又は稼動によって、クラン
クケース内でのオイルの撹拌が生ずる前に行なわれるこ
とになる。エンジンの始動又は稼動の前に読取りを完了
するというこの特徴は、オイルの振動が、正確な測定を
目指す目的を無駄にするので重要である。

本発明は又、放射エネルギ放出機構２２と放射エネルギ
センサ２４とを用い、液体中にこれらを置けるように容
器内に放射エネルギ放出機構と放射エネルギセンサとを
取付ける部材を設ける容器１４に収容した液体の液面の
低位置を表示する方法をも提供するものである。この放
射エネルギ放出機構２２は、所定の最大安全定常電流定
格を有することを特徴とする６本発明による方法は、定
常定格電流を実質的に超えた大きさを持ち、放射エネル
ギ放出機構２２からの短い持続時間の強力なエネルギ放
射を行なえる電流パルスを生じさせるように放射エネル
ギ放出機構２２に電圧パルスを印加し、電圧パルスの印
加中放射エネルギセンサ２４の反応を検知して放射エネ
ルギが放射エネルギ放出機構２２から放射エネルギセン
サ２４まで移動する時に通過する箇所にある液体の存否
を検知する方法である。実施例においては、放射エネル
ギ放出機構２２は、赤外の発光ダイオードであり、放射
エネルギセンサ２４は、１００℃ヲカなり超えるような
比較的高い作動温度でも、コレクタベース接合を通過す
る逆方向漏れ電流が比較的小さいことを特徴とする一段
式フオドトランジスタである。

図示の例では、発光ダイオード２２の定常電流定格は、
典型的には６０ミリアンペアとすることが出来、一方発
光ダイオード２２を通るパルスの大きさは、１００乃至
３００マイクロ秒の持続時間の２アンペア内外とするこ
とが出来る。パルスの持続時間が短いため、発光ダイオ
ード２２の過熱は生じない、というのは、この発光ダイ
オードによって消費される平均電力は、パルスが短いた
め極めて小さいからである。

本発明による方法は、さらに、イグニッションスイッチ
が、第１所定時間間隔、典型的には１５秒間以上オフに
なっているかどうかを検知し、もしこのような時間間隔
がイグニッションスイッチ４４がオフになったまま経過
しない場合には、自動車の操縦者による液面位置の読み
取りをさせないようにする工程をも有する。同様に、本
発明による方法は、さらに、イグニッションスイッチが
、所定の時間間隔、典型的には１秒間以上オンになって
いるかどうかを検知し、イグニッションスイッチ４４が
、少なくともこのような時間間隔間オンになっている場
合には、自動車の操縦者によるオイルの液面位置の読み
取りをさせない工程を有する。

同様に、本発明は、さらに、オイルの液面位置の測定を
困難にするような自動車の傾斜があるかどうかを検知し
、もし所定の傾斜、典型的には水平位置から１０乃至１
５℃を超えているならば自動車の操縦者による液面位置
の測定をさせない工程を有する。

発光ダイオード２２からの最初の光出力は、電圧による
励起の期間の最初の部分でピークとなってあられれる。

発光ダイオードの通電時間が長くなるにつれて、この光
出力は多少減少する。実際上、本発明によれば発光ダイ
オード２２は、その光出力／電流特性が最適な時に通電
されるので、エネルギのフォトトランジスタ２４に対す
る最大瞬間転移がもたらされる。

第１図及び第２図の回路では、次のような型の部品が満
足のいく性能を示すことがわかった。比較器４６及び４
８は、タイプＴＬＣ３７２Ｃであり、フリップフロップ
５０及び５２は、タイプＭＣＩ　４０１３Ｂであり、タ
イマーは、タイプＮＥ５５６である。トランジスタ５４
は、タイプＭＴＰ３０５５である９発光ダイオード２２
は、タイプＭＬＥＤ　９３０でありフォトトランジスタ
２４は、タイプＭＲＤ３０である。トランジスタ１３２
及び１６８は、両方ともタイプ２Ｎ４４０１である。

第６図に示したイグニッションスイッチの詳細について
は、ゼネラルモーター株式会社によって発行された部品
ナンバー１０９９５６０の「１９７２年キャデラツク工
場用手引書（１９７２ＣＡＤＩＬＬＡＣ５ＨＯＰ　　Ｍ
ＡＮＵＡＬ）Ｊと題する工場用手引書の第６ページ乃至
２０ページに示しである第６図乃至第２３図に含まれて
いる情報を参照されたい。この手引書は、本発明の理解
のためにのみ参照されたい。

以上説明したように、本発明による新規の改良した液面
位置センサは、耐熱性があり、構造が簡便で、極めて感
度が良く使用中信頼性があることを特徴とする。実際、
可動部品は必要とされない。すべての部品は、固定され
ており、したがって、接触による劣化等によって生ずる
問題が発生するのを抑えている。固体型回路における固
有の信頼性が、実現されている。

本発明による回路は、過電圧の印加、逆極性の電圧の印
加による作動部品の損傷、及びスパイクまたは過渡電流
、地絡電流等により生ずる偶発的な損傷を防止する機構
を備えている。

この明細書の記載は、オイルパンにおけるオイルの液面
位置の測定に好適なシステムについて述へであるが、こ
の発明は、このような適用分野に限定されるのではない
。本発明による装置は、トランスミッション、パワース
テアリング及びブレーキ用の油タンク、ラジェータ、ガ
ソリンタンク、つオツシャー流体用のタンク等の自動車
にまつわる他の容器にも適用可能である。

本発明による装置及び方法は、このように、当業界にお
いて極立った進歩と改良をきたすものである。

種々の変更と改良とが、本発明の要旨から逸脱すること
なく可能である。

特許請求の範囲の各々は、他とは別個で区別可能な発明
の態様を定義しているものであり、したがって、各請求
の範囲は、新規性及び特許の有効性の判断において従来
の装置に照らして吟味される時別個のものとして解釈さ
れるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による改良された壁面位置センサの一
部の概略回路図であり、第２図は、このセンサのもラ一
つの部分の概略回路図であり、第３図は、自動車の一部
を立面図で一部を断面図で示した部分図であって、傾斜
検知用水銀スイッチを示したものであり、第４図は、発
光ダイオードを制御するトランジスタのゲート電圧とド
レーン電流とを時間に対してプロットしたグラフを示す
ものであり、第５図は、自動車の車上コンピュータが、
測定装置からの信号を受入れるようにした別の実施例の
概略ブロック図を示すものであり、第６図は、自動車の
始動及び稼動に関連する電気部品の概略回路図とブロッ
ク図とを示すものである。 特許出願人　　力スコ　プロダクツ　コーポレーション

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ａ）励起されるとビーム状の放射エネルギを出す
   電気反応機構であって、液体収容容器内に収容された液
   体中に置くことのできるものと、 ｂ）この電気反応機構に接続され、ビーム状の放射エネ
   ルギに感応するトランジユーサと、 ｃ）この電気反応機構用の電源と、 ｄ）この電気反応機構を励起するパルスをこの電源から
   作り出す機構であって、このパルスは、電気反応機構の
   定常電流定格を越えた大きさを持つが、電気反応機構に
   損傷を与えるには不充分な接続時間を持つものと、 ｅ）スイッチを備えた電気回路であって、スイッチは、
   内燃機関の動作と連動して作動するとともに、その作動
   中、電源からパルスを作り出す前記機構の通電を行なう
   ように接続されたものとからなる、自動車の内燃機関の
   液体収容容器内の液面位置を表示する装置。（２）前記
   パルスを作り出す機構は、ＲＣ回路網と固体スイッチ機
   構とからなり、このＲＣ回路網は、内燃機関の動作と連
   動して作動する前記スイッチとこの固体スイッチ機構と
   の間に接続され、固体スイッチ機構は、電気反応機構と
   接続される、特許請求の範囲第１項に記載の装置。 （３）内燃機関の動作と連動して作動する前記スイッチ
   は、自動車のイグニッションスイッチからなる、特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 （４）ａ）前記トランジユーサの状態に反応して、自動
   車の操縦者に液面位置表示を行なう視認形表示機構と、 ｂ）前記イグニッションスイッチが、第１所定時間より
   も長い間ＯＮになっているかどうかを検知し、この状態
   を検知したならば、前記視認形表示機構が、自動車の操
   縦者に液面位置表示を行なわないようにする電子機構と
   を備えた、特許請求の範囲第３項に記載の装置。 （５）ａ）前記トランジユーサの状態に反応して、自動
   車の操縦者に液面位置表示を行なう視認形表示機構と、 ｂ）前記イグニッションスイッチが、第２所定時間より
   も短い間ＯＦＦになっているかどうかを検知し、この状
   態を検知したならば、前記視認形表示機構が、自動車の
   操縦者に液面位置表示を行なわないようにする電子機構
   とを備えた、特許請求の範囲第３項に記載の装置。 （６）前記第１所定時間は、１秒単位である、特許請求
   の範囲第４項に記載の装置。 （７）前記第２所定時間は、１５秒単位である、特許請
   求の範囲第５項に記載の装置。 （８）ａ）前記トランジユーサの状態に反応して、自動
   車の操縦者に液面位置表示を行なう視認形表示機構と、 ｂ）水平に対する車体の傾きを検知する機構と、 ｃ）所定の傾きを越えた場合、視認形表示機構が自動車
   の操縦者に液面位置表示を行なうのを妨げる機構とから
   なる、特許請求の範囲第３項に記載の装置。 （９）前記傾き検知機構は、重力作動式スイッチからな
   る、特許請求の範囲第８項に記載の装置。 （１０）ａ）前記トランジユーサの状態に反応して、自
   動車の操縦者に液面位置表示を行なう視認形表示機構と
   、 ｂ）イグニッションスイッチの作動後の所定時間、液面
   位置表示を維持するタイミング機構とからなる、特許請
   求の範囲第３項に記載の装置。 （１１）ａ）前記トランジユーサの状態に反応して、自
   動車の操縦者に液面位置表示を行なう視認形表示機構と
   、 ｂ）イグニッションスイッチの作動に応答して、前記視
   認形表示機構を作動してそのオペラビリテイを確認する
   タイミング機構とからなる、特許請求の範囲第３項に記
   載の装置。（１２）ａ）トランジユーサの出力を取り入
   れ、これを読み取り可能なデータに交換する単一のプロ
   セッサと、 ｂ）内燃機関の動作と連動して作動する前記スイッチに
   接続され、これにより計時されるラッチ機構であって、
   前記トランジユーサからこの単一のプロセツサへの出力
   を阻止したり通したりするものとからなる、特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 （１３）前記ラッチ機構は、内燃機関の動作と連動して
   作動する前記スイッチの最後の開動作または閉動作に反
   応する入力を備える、特許請求の範囲第１２項に記載の
   装置。 （１４）前記ラッチ機構は、自動車の傾きに反応する入
   力を備える、特許請求の範囲第１２項に記載の装置。 （１５）ａ）前記トランジユーサは、容器中の液面位置
   を測定を行なう出力を、周期的に出し、 ｂ）前記ラッチ機構は、この測定出力後、トランジユー
   サからの出力を維持する、特許請求の範囲第１２項に記
   載の装置。 （１６）前記ラッチ機構は、内燃機関の動作と連動して
   作動する前記スイッチの作動で計時されると共に、この
   スイッチの次の作動まで、計時後維持される出力信号を
   有する、特許請求の範囲第１２項に記載の装置。 （１７）放射エネルギ放出機構と放射エネルギセンサと
   を用い、容器に収容した液体の液面が上昇すると、これ
   ら放射エネルギ放出機構と放射エネルギセンサとがこの
   液体中に浸るように、これらを容器内に設け、放射エネ
   ルギ機構は、所定の最大定常電流定格を持つことを特徴
   とする、容器内に収容した液体の液面位置を表示する方
   法において、 ａ）放射エネルギ放出機構に電圧パルスを印加する工程
   であって、この電圧パルスは、所定の最大定格定常電流
   を実質的に越える電流パルスを生じさせて、放射エネル
   ギ放出機構から、単時間の高強度のエネルギ放射を行な
   うものと、 ｂ）この電流パルスを加えている間、放射エネルギセン
   サの反応を測定して、この放射エネルギが、放射エネル
   ギ放出機構から放射エネルギセンサに進みながら通過す
   る個所にある液体の存否を検知する工程とからなること
   を特徴とする方法。 （１８）第１所定時間よりも長い間、イグニッションス
   イッチがＯＦＦであるかどうかを検知して、イグニッシ
   ョンスイッチがＯＦＦのままの状態で、この第１所定時
   間が、経過しなかったならば、放射エネルギ放出機構と
   放射エネルギセンサとによりなされるオイルの液面位置
   の表示を遮り、自動車の操縦者によるオイルの液面位置
   の表示の読み取りを阻止する工程を有する、特許請求の
   範囲第１７項に記載の装置。 （１９）所定時間よりも長い間、イグニッションスイッ
   チがＯＮであるかどうかを検知して、イグニッションス
   イッチが、少なくともこの所定時間ＯＮであったならば
   、放射エネルギ放出機構と放射エネルギセンサとにより
   なされるオイルの液面位置の表示を遮り、自動車の操縦
   者によるオイルの液面位置の表示の読み取りを阻止する
   工程を有する、特許請求の範囲第１７項に記載の装置。 （２０）自動車の傾きを検知して、所定の傾きを越えて
   いる場合、オイルの液面位置の表示を遮り、この表示が
   、自動車の操縦者により観測されるのを妨げる工程を有
   する、特許請求の範囲第１７項に記載の装置。 （２１）ａ）内燃機関と、 ｂ）電気スイッチを含む電気回路であって、装置を作動
   状態に置くには、予め、このスイッチが作動され、かつ
   この電気回路が通電されることが必要とされるものと、 ｃ）内燃機関のクランクを回して始動する前記回路に接
   続された、電気力により作動される機構と、 ｄ）内燃機関に結合される液体収容容器中の液体の低位
   置を表示する装置と、 ｅ）この表示装置に設けた、容器の液体中に電気反応機
   構であって、励起されると、ビーム状の放射エネルギを
   放出するものと、 ｆ）この電気反応機構に結合されたトラン ジユーサであって、ビーム状の放射エネルギに感応する
   ものと、 ｇ）この電気反応機構を励起するパルスを作り出す機構
   であって、このパルスは、電気反応機構の定常電流定格
   を越えた大きさを持つが、電気反応機構に損傷を与える
   には不充分な持続時間を持つものと、 ｈ）この電気スイッチの作動に応答して、このパルスを
   作り出す機構を作動させ、液体の液面位置の表示を行な
   うものとからなる、測定装置。