JPH0440644B2

JPH0440644B2 -

Info

Publication number: JPH0440644B2
Application number: JP62219200A
Authority: JP
Inventors: Katsu Yasui; Ichiro Kataoka
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1992-07-03
Also published as: JPS6463820A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はレベルセンサーに係り、更に詳細には
温度補償と傾斜補償を同時に行えるようにしたレ
ベルセンサーに関する。

（従来の技術）従来、レベルセンサーとして、傾斜補償を行う
ものと、温度補償を行うものとが全く別々に開発
されている。

その傾斜補償を行うレベルセンサーとして、当
出願人は特願昭62−143994号として出願してい
る。すなわち、支持体に少なくとも一対以上のレ
ベルセンサーを平行配置すると共に、各レベルセ
ンサーが液体収納容器内の仮想的に定まる液面の
変動中心から直線に横切るように支持体を変動中
心から所定間隔をおいて液体収納容器に垂設した
レベルセンサーである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、前述した傾斜補償を行うレベルセン
サーに放熱式レベルセンサーを使用すると、周囲
の温度によつて放熱式レベルセンサーの抵抗値が
変わり、液面レベルの測定精度が低下し、傾斜補
償を施した意味がなくなつてしまうという問題が
ある。

本発明の目的は、レベル測定の精度を悪くする
周囲温度や傾斜の影響をなくした温度補償と傾斜
補償を同時に行えるようにしたレベルセンサーを
提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するために、支持体に
少なくとも一対以上の放熱式レベル測定用抵抗体
を平行配置すると共に、その放熱式レベル測定用
抵抗体の温度補償を行う適数の温度補償用抵抗体
を前記放熱式レベル測定用抵抗体の近傍に配置
し、前記各放熱式レベル測定用抵抗体が、液体収
納容器内の仮想的に定まる液面の変動中心からの
直線上に位置しかつ変動中心に対し同一側にある
ように前記支持体を前記変動中心から所定間隔を
おいて液体収納容器内に垂設してレベルセンサー
を構成した。

（作用）本発明のレベルセンサーを採用することによ
り、液体収納容器内に収納した液体のレベルを検
出する際、液体収納容器内に垂設した少なくとも
一対以上の放熱式レベル測定用抵抗体と適数の温
度補償用抵抗体とにより、各放熱式レベル測定用
抵抗体の温度補償を行うと同時に、傾斜補償を行
うことができる。

したがつて、放熱式レベル測定用抵抗体は周囲
温度の変化による抵抗値の変化をなくして、傾斜
補償ができるようになり、液面レベルの測定精度
を向上させることができる。

また、各放熱式レベル測定用抵抗体を変動中心
に対し同一側に配置することにより、浸漬深さ、
周囲温度などを近似した状態に保つことができ、
その結果出力電圧の誤差を減じ、温度補償を簡
単、正確に行うことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図および第２図は本発明のレベルセンサー
を装着した液体収納容器としての燃料タンクを示
している。第１図および第２図において、例えば
矩形状に形成された燃料タンク１内には、レベル
センサー３が配設されている。

レベルセンサー３は燃料タンク１の上部中心、
すなわち変動中心Ｏから適宜位置に離隔した状態
で内部に嵌入して垂設された支持体５と、その支
持体５に所定間隔離して平行配置された一対の放
熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂと、その放熱
式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂの近傍に垂設さ
れた温度補償用抵抗体９とからなつている。ま
た、これら放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂ
は変動中心Ｏから直線上に位置し、かつ変動中心
Ｏに対し同一側に配置されている。例えば第１図
に示す如く、変動中心Ｏからの直線上に位置して
円周上の相対向した位置に一対の放熱式レベル測
定用抵抗体７Ａ，７Ｂを平行に配置し、その一対
の放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂの円周上
におけるほぼ中央部に温度補償用抵抗体９が平行
に配置されている。

前記一対の放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７
Ｂおよび温度補償用抵抗体９はいずれも基体とし
ての例えばポリイミドからなるフイルム上にNi
の薄膜を蒸着あるいはスパツタなどの手段で形成
されている。しかも、第３図に示されているよう
に、一対の放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂ
は、幅広の形状とし、温度補償用抵抗体９は前記
一対の放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂとほ
ぼ同一の厚さで幅が細く、全長が長くなるような
折り返しパターンとなつている。

すなわち、温度補償用抵抗体９は一対の放熱式
レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂに比べて、断面積
が小で、長さが大であつて、抵抗値が大となるよ
うに形成されている。

また、各抵抗体が形成された前記フイルムを第
１図に示すように丸めて円筒状にすることによ
り、レベルセンサーが構成されている。

前記各放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂお
よび温度補償用抵抗体９の一端には定電流源I₁，
I₂およびI₃が供給され、その他端は夫々接地され
ている。各放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂ
に供給する定電流源I₁，I₂の電流値は液面レベル
を検出できる程度例えば100mA〜200mAとし、
一方温度補償用抵抗体９に供給する定電流源I₃の
電流値は温度補償用抵抗体９の端子電圧が液面レ
ベルに依存しない程度の充分小さな値例えば
2mA程度に夫々設定されている。

放熱式レベル測定用抵抗体７Ａの端子電圧V₁₀
と温度補償用抵抗体９の端子電圧V₃₀は温度補償
装置１１に、放熱式レベル測定用抵抗体７Ｂの端
子電圧V₂₀と温度補償用抵抗体９の端子電圧V₃₀
は温度補償装置１３に入力される。

その温度補償装置１１，１３は第４図に示すご
とき構成となつている。すなわち、第４図におけ
る温度補償装置１１，１３において、各放熱式レ
ベル測定用抵抗体７Ａ，７Ｂの端子電圧V₁₀，
V₂₀はインバータA₁を介して電圧V₁₁，V₂₁として
加算器A₃の一方の入力に印加され、温度補償用
抵抗体９の端子電圧V₃₀はオペアンプOP、可変
抵抗VR₁によつて構成される可変利得増巾器A₂
を介して電圧V₃₁として加算器A₃の他方の入力に
印加される。

かかる構成において、放熱式レベル測定用抵抗
体７Ａ，７Ｂにはこれを加熱するに充分な一定電
流が定電流源I₁，I₂により供給されており、液面
レベルの変化に応じて端子電圧V₁₀，V₂₀は変化
するので、液面レベルの測定が可能である。この
端子電圧V₁₀，V₂₀は周囲の空気中の温度や被測
定物の液体の温度の変化により変化する。

一方、温度補償用抵抗体９には定電流源I₃から
微小の一定電流しか供給されないために、液面レ
ベルに依存せずに端子電圧V₃₀は変化しない。し
かし、温度補償用抵抗体９は各放熱式レベル測定
用抵抗体７Ａ，７Ｂの抵抗温度係数とほぼ同一で
あり、抵抗値は各放熱式レベル測定用抵抗体７
Ａ，７Ｂに比して充分大きく設定してあるため
に、端子電圧V₃₀も周囲温度および液体の温度変
化に応じ大きく変化する。

上記の端子電圧V₃₀の温度勾配は端子電圧V₁₀，
V₂₀の勾配と必ずしも一致しないことがある。そ
こで、端子電圧V₃₀を可変利得増巾器A₂に入力
し、可変抵抗器VR₁を調整することによつて、そ
の出力電圧V₃₁の勾配が端子電圧V₁₀，V₂₀と同一
となるように設定する。また、端子電圧V₁₀，
V₂₀はインバータA₁に入力され、所定の基準電圧
を基準として反転出力電圧V₁₁，V₂₁を得る。こ
の電圧V₁₁，V₂₁とV₃₁とは同一温度特性を有する
ことにより、両電圧を加算器A₃で加算して出力
電圧VA，VBが得られる。この出力電圧VA，
VBは周囲温度や液体温度に依存しない液面レベ
ルに対してのみの関数となり、温度補償が図られ
る。

こうして温度補償が図られた出力電圧VA，
VBは第２図に示されているように、電圧測定部
１５，１７に入力される。各電圧測定部１５，１
７の出力端は演算部１９に接続され、ここでそれ
ぞれの電圧値および配置間隔、放熱式レベル測定
用抵抗体７Ａ，７Ｂの長さなどの諸元に基づき前
記燃料タンク１の液面WLを演算処理する。さら
に、演算部１９の出力端には、レベル表示器２１
が接続され演算結果を表示する。

演算部１９の構成としては、各電圧測定部１
５，１７から出力された電圧値VAe，VBeを入
力し、（VBe−VAe）×Ｇ（但し、Ｇは定数）を乗
算する乗算部２３と、その乗算部２３から出力さ
れた値△Ve・Ｇと放熱式レベル測定用抵抗体７
Ｂ側からの出力値VBeを加算する加算部２５と
からなつている。この加算部２５からの出力値を
レベル表示器２１で液面レベルとして表示する。

演算部１９では、第５図に示した幾何図形およ
びこれに基づいて算出される前記定数Ｇをフアク
タとする論理演算手段を実行し、各放熱式レベル
測定用抵抗体７Ａ，７Ｂの液面変化に応じた抵抗
値変化を取込み、レベル表示器２１に仮想的に定
めた変動中心Ｏにおける液面WLのレベルを表示
する。

第５図において、各放熱式レベル測定用抵抗体
７Ａ，７Ｂの長さをＬ、液面WLからの嵌入深さ
をＸ、前記抵抗体７Ａと７Ｂとの間の距離をl₁、
変動中心Ｏと変動中心Ｏに近い抵抗体７Ｂとの間
の長さをl₂とする。

液面WLが水平状態であつた場合には、各抵抗
体７Ａ，７Ｂの嵌入深さＸは等しい。また、各抵
抗体７Ａ，７Ｂの両者に一定の電流が流れている
とすれば、両者の抵抗は等しいので、測定される
電圧は等しい。したがつて、第２図に示した乗算
部２３から出力される値は０であり、加算部２５
からの出力は抵抗体７Ｂ側から出力される電圧に
等しい。

すなわち、水平状態では抵抗体７Ｂ側からの出
力のみが測定対象となり、レベル表示器２１に表
示されることになる。

燃料タンク１が傾き、または揺れなどによつて
液面WLが移動し、実際に測定される液面WLが
仮想する真の液面である変動中心Ｏから相対的に
角度θ゜分傾くと、抵抗体７Ａの浸漬深さは抵抗体
７Ｂの浸漬深さより深くなり、それぞれの浸漬深
さを（Ｘ＋X₁）、（Ｘ＋X₂）とすると、各抵抗体
７Ａ，７Ｂは各浸漬深さ分の抵抗値およびこれに
応じた電圧値となる。

すなわち、傾斜することによつて、抵抗体７Ｂ
および７Ａからの測定電圧は水平状態Ｘの電圧値
に比べて減少する。したがつて、この減少分を水
平のときの値に加算すれば、真の値となる。

また、幾何図形から、抵抗体７Ａ，７Ｂ間の距
離l₁と、変動中心Ｏとこれに近い抵抗体７Ｂ間の
長さl₂の比はあらかじめ一定なので、この値を定
数Ｇとして傾きに応じたそれぞれの深さの差
（X₁−X₂）が解れば抵抗体７Ｂと変動中心Ｏまで
の深さの差X₁が算出できる。

したがつて、実際上は、両者の検出電圧差
（VBe−VAe）に前述の定数Ｇを乗ずれば、補正
値△VeGが算出でき、これに元の検出電圧VBe
を加算すれば補償出力が得られる。

なお、第５図において図示とは反対側に液面
WLが傾くと乗算部２３から出力される値は負と
なり、加算部２５では当然減算した値を出力す
る。

いずれにあつても仮想的に定めた変動中心Ｏを
基点として液面WLが傾く限りは前記補償演算に
よつて、正確な液面が表示されることになるので
ある。

しかしながら、この限度を越えた傾きの場合変
動中心Ｏは移動する。

例えば第６図の想像線で示すように、液面の一
端が燃料タンク１の天井面にまで至るような大傾
斜角度の場合には、その変動中心はあらかじめ定
めた変動中心Ｏからずれ、以上のべた補償の範囲
を越えている。

但し、実際上はこのような大傾斜角度となるこ
とは瞬間的にはあるだろうが、通常状態では起こ
る可能性は少ないので、実用上は障害を生じない
ものとなる。

また仮想変動中心Ｏを定めるにあたつて、本実
施例では比較的形状の簡単な矩形状タンクを用い
た。

しかし、その他の形状であつても、実際に傾け
た場合の変動中心は、作図または計算上（比較的
幾何形状が簡単な燃料タンク）や、実験（幾何形
状が複雑な燃料タンク）により容易に求めること
ができる。

したがつて、本発明では燃料タンクの形状に限
定されるものでなく、変動中心が正しく特定で
き、センサーと変動中心間の位置が正しく位置決
めされていさえすれば、液面が傾いた場合でも精
度のよい測定値が得られるのである。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるこ
となく、適宜の変更を行うことにより、その他の
態様で実施し得るものである。例えば、前述の実
施例において、放熱式レベル測定用抵抗体７Ａ，
７Ｂおよび温度補償用抵抗体９の端子電圧V₁₀，
V₂₀，V₃₀を入力とする演算回路は、可変利得増
巾器A₂により端子電圧V₃₀の温度特性を端子電圧
V₁₀，V₂₀と一致させ、この電圧V₃₁と端子電圧
V₁₁，V₂₁とを作動増巾器に入力して両電圧の差
をとるように構成してもよい。この場合には、温
度補償用の電圧V₃₁は全ての液面レベルに対して
端子電圧V₁₁，V₂₁より小さくなるように、必要
ならばアツテネータにより電圧V₁₁，V₂₁を減衰
して作動増巾器に入力する。

また、傾斜補償用の演算部１９の構成として
は、説明の便宜を図るため、デイスクリートなど
の専用の演算回路として説明しているが、実用化
にあたつては、ワンチツプマイクロコンピユータ
のごとき演算手段を採用しても構わない。

さらに、本実施例において、放熱式レベル測定
用抵抗体７Ａ，７Ｂは一対とし、温度補償用抵抗
体９は１本とした例を示したが、放熱式レベル測
定用抵抗体は一対以上、温度補償用抵抗体は２本
以上であつても構わない。

〔発明の効果〕

以上のごとき実施例の説明より理解されるよう
に、本発明によれば、特許請求の範囲に記載され
たとおりの構成であるから、液体収納容器内に垂
設した少なくとも一対以上の放熱式レベル測定用
抵抗体と適数の温度補償用抵抗体とにより、各放
熱式レベル測定用抵抗体の温度補償を行うと同時
に、傾斜補償を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレベルセンサーを液体収
納容器に固定した状態を示す平面説明図、第２図
は第１図の−線断面において、演算処理手段
を付加するために一部模式化した説明図である。
第３図は本発明に係るレベルセンサーに使用され
る放熱式レベル測定用抵抗体および温度補償用抵
抗体の構成を示す図、第４図は温度補償装置の具
体的な構成を示す図、第５図はレベルセンサーと
変動中心との関係を表わす幾何図形説明図および
第６図は本発明の測定可能領域を説明するための
略図である。１…燃料タンク、３…レベルセンサー、５…支
持体、７Ａ，７Ｂ…放熱式レベル測定用抵抗体、
９…温度補償用抵抗体、１１，１３…温度補償装
置、１５，１７…電圧測定部、１９…演算部、２
１…レベル表示器。

Claims

【特許請求の範囲】１支持体に少なくとも一対以上の放熱式レベル
測定用抵抗体を平行配置すると共に、その放熱式
レベル測定用抵抗体の温度補償を行う適数の温度
補償用抵抗体を前記放熱式レベル測定用抵抗体の
近傍に配置し、前記各放熱式レベル測定用抵抗体
が、液体収納容器内の仮想的に定まる液面の変動
中心からの直線上に位置しかつ変動中心に対し同
一側にあるように前記支持体を前記変動中心から
所定間隔をおいて液体収納容器内に垂設したこと
を特徴とするレベルセンサー。２各放熱式レベル測定用抵抗体と温度補償用抵
抗体は、各放熱式レベル測定用抵抗体に温度補償
を行うための温度補償装置に接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレベル
センサー。３前記放熱式レベル測定用抵抗体および温度補
償用抵抗体は、それぞれ基体上にNiの薄膜で形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のレベルセンサー。