JPH0843172A - 光液位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光液位センサ接続用コネクタが抜けたり接触
不良を起こしても、これを即座に検知し、適切に対処で
きる信頼性の有る光液位センサを提供する。 【構成】 本発明は、発光素子Ｄと、受光ダイオード或
いは受光トランジスタ等の受光素子Ｔr で構成され、上
記発光素子Ｄの光の反射、透過、屈折を利用し、その反
射光により液体の有無を検出する光液位センサにおい
て、上記受光素子Ｔr と並列に分圧抵抗Ｒ3 を接続して
成る構成とした。或いは、上記受光素子Ｔrのベースに
バイアス抵抗を接続して成る構成とした。或いは、この
光液位センサの受光素子Ｔr のコレクタ側に第一の抵抗
を接続すると共に、上記光液位センサの外部に第二の抵
抗を上記受光素子Ｔr と並列に接続して成る構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油燃焼機、ボイラ
ー、複写機、廃液処理機、浴槽の自動給水機等に使用さ
れ、液体の水位、或いは液体の有無を検知する光液位セ
ンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、石油燃焼機、ボイラー、複写
機、廃液処理機、浴槽の自動給水機等、液体を扱う機器
では、液体の有無や残量（液位）を検知しながら機器の
運転を制御するため液中にセンサを設け、これを監視し
ている場合が多いが、かかるセンサとしては、しばしば
小型で信頼性の高い光液位センサが使用されている。こ
の光液位センサとは発光素子と受光素子とで構成される
もので、図７(a),(b) に示すように、液中、或いは液外
での発光素子の光の反射、屈折を利用し、受光素子がそ
の反射光、或いは透過光を受光することで液体の有無を
検出するというものである。図８(a) は図７に示した液
位センサの一般的な使用法であるが、図のように発光素
子（発光ダイオード）Ｄのアノード側と受光素子（ホト
トランジスタ）Ｔr のコレクタ側に各々電流供給用の抵
抗Ｒ２、Ｒ１を接続して使用されている。

【０００３】例えば、この光液位センサを石油燃焼機の
燃料検出用に使用すると、光液位センサが液中に有る時
は、光の屈折率が小さいため発光素子の光はセンサ外に
透過して受光できず受光素子Ｔr がオフし、その出力Ｏ
ＵＴは“Ｈ”となり、石油が無くなると、空気による屈
折（反射）によって光はセンサ内部に反射して受光さ
れ、受光素子Ｔr がオンして出力ＯＵＴが“Ｌ”に変化
する。このように出力ＯＵＴの“Ｈ／Ｌ”レベルによっ
て燃料の有無や残量を検出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液位センサの出力信号ＯＵＴは機器内の制御基板
（例えばマイコンを搭載し、液位センサの出力信号に基
づき機器の運転を制御する）に入力されるが、通常図８
(b) に示すように、コネクタＣＮを介して制御基板に接
続されている。従って、何等かの原因でコネクタＣＮが
抜けたり、接触不良が生じたりすると、センサの出力Ｏ
ＵＴは液の有無に関係なく“Ｈ”レベルとなり、液有り
かコネクタの接続不良かを判断することができなくな
る。

【０００５】このように石油燃焼機等では、コネクタの
接続不良が発生すると液無しにも拘らず液有りと誤認識
されて、給油ポンプを空運転して燃焼させてしまうこと
が有り、これによる異常燃焼で黒煙やスス等が発生した
り、機器本体外への出炎現象が発生する危険性が有っ
た。

【０００６】本発明の目的は、上記欠点を解消し、光液
位センサ接続用コネクタが抜けたり接触不良を起こして
も、これを即座に検知し、適切に対処できる信頼性の有
る光液位センサを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明では、発光
素子と、受光ダイオード或いは受光トランジスタ等の受
光素子で構成され、上記発光素子の光の反射、透過、屈
折を利用し、その反射光により液体の有無を検出する光
液位センサにおいて、上記受光素子と並列に分圧抵抗を
接続して成る構成とした。

【０００８】又、本発明では、発光素子と、受光ダイオ
ード或いは受光トランジスタ等の受光素子で構成され、
上記発光素子の光の反射、透過、屈折を利用し、その反
射光により液体の有無を検出する光液位センサにおい
て、上記受光素子のベースにバイアス抵抗を接続して成
る構成とした。

【０００９】又、本発明では、発光素子と、受光ダイオ
ード或いは受光トランジスタ等の受光素子で構成され、
上記発光素子の光の反射、透過、屈折を利用し、その反
射光により液体の有無を検出する光液位センサにおい
て、この光液位センサの受光素子のコレクタ側に第一の
抵抗を接続すると共に、上記光液位センサの外部に第二
の抵抗を上記受光素子と並列に接続して成る構成とし
た。

【００１０】又、本発明では、マイコン制御の石油燃焼
機に使用し、その出力に基づいてマイコンを介さずに上
記石油燃焼機の給油ポンプの運転を停止させるようにし
た、発光素子と、受光ダイオード或いは受光トランジス
タ等の受光素子で構成され、上記発光素子の光の反射、
透過、屈折を利用し、その反射光により液体の有無を検
出する光液位センサであって、上記受光素子と並列に分
圧抵抗を接続して構成され、或いは上記受光素子のベー
スにバイアス抵抗を接続して構成され、或いはこの光液
位センサの受光素子のコレクタ側に第一の抵抗を接続す
ると共に、上記光液位センサの外部に第二の抵抗を上記
受光素子と並列に接続して構成されるものである。

【００１１】

【作用】上記構成により、本発明では、光液位センサの
出力には液有り時、液無し時、コネクタ接続不良でそれ
ぞれ異なる電圧が発生するので、コネクタの接続不良は
確実に検出される。

【００１２】又、本発明を石油燃焼機に適用すると、万
一マイコンが暴走しても石油無し時やコネクタの接続不
良時には給油ポンプが確実に停止し、異常燃焼による黒
煙やスス等の発生や機器本体外への出炎が防止されるの
で、機器の安全性が確保される。

【００１３】

【実施例】図１、図２、及び図３は本発明に係る光液位
センサの実施例を示す回路図で、これらの図に基づいて
本発明を説明する。

【００１４】図１は光液位センサの受光素子（例えばホ
トトランジスタ）Ｔr に分圧抵抗Ｒ3 を並列に接続した
例である。上記光液位センサには接続コネクタＣＮを介
して発光素子（例えば発光ダイオード）Ｄのアノード側
に抵抗Ｒ2 が、受光素子Ｔrのコレクタ側に抵抗Ｒ1 が
接続され、各々電源Ｖcc（５Ｖ）にプルアップされてい
る。

【００１５】上記構成によれば、液有り時は発光ダイオ
ードＤの光が液中に透過するため、ホトトランジスタＴ
r はオフとなり、出力ＯＵＴには電源Ｖccの抵抗Ｒ1 と
分圧抵抗Ｒ3 による分割電圧（例えばＲ1 ＝Ｒ3 の時約
２．５Ｖ）が発生する。又、液無し時は発光ダイオード
Ｄの光が空気中で屈折され、ホトトランジスタＴr はこ
れを受光してオンとなり、出力ＯＵＴは０Ｖ（ＧＮＤ）
になる。ここで接続コネクタＣＮに接続不良（コネクタ
の緩み・抜け等）が発生すると液の有無に関係無く出力
ＯＵＴには５Ｖが発生する。

【００１６】又、図２はホトトランジスタＴr のベース
にバイアス抵抗Ｒ5 を接続した例である。上記例と同様
に光液位センサには接続コネクタＣＮを介して発光ダイ
オードＤのアノード側とホトトランジスタＴr のコレク
タ側にはそれぞれ抵抗Ｒ2 、Ｒ1 が接続され、各々電源
Ｖccにプルアップされている。

【００１７】上記構成によれば、液有り時は発光ダイオ
ードＤの光は透過してしまうが、ホトトランジスタＴr
のベースはバイアス抵抗Ｒ5 によりバイアスされている
ので非直線領域で動作しており、出力ＯＵＴにはアナロ
グ出力電圧（約２．５Ｖ）が発生する。又、液無し時は
発光ダイオードＤの光が屈折するのでホトトランジスタ
Ｔr は完全にオン（直線領域で動作）して、出力ＯＵＴ
は０Ｖになる。又、接続コネクタＣＮの接続不良時には
液の有無に関係無く出力ＯＵＴには５Ｖが発生する。

【００１８】又、図３は液位センサの外部にホトトラン
ジスタＴr と並列に第二の抵抗Ｒ6を接続した例であ
る。上記液位センサの発光ダイオードＤのアノード側に
は抵抗Ｒ2 が、ホトトランジスタＴr のコレクタ側には
第一の抵抗Ｒ1 が接続され、コネクタＣＮを介して電源
Ｖccにプルアップされている。又、液位センサの外部に
は、コネクタＣＮを介してホトトランジスタＴr と並列
接続されるように第二の抵抗Ｒ6 が接続され、更に抵抗
Ｒ4 を介して電源Ｖccに接続されている。

【００１９】上記構成によれば、液有り時は発光ダイオ
ードＤの光が液中に透過するため、ホトトランジスタＴ
r はオフとなり、出力ＯＵＴには、電源Ｖccの第一の抵
抗Ｒ1 と抵抗Ｒ4 との合成抵抗と第二の抵抗Ｒ6 による
分割電圧（例えばＲ1 ＝Ｒ4＝Ｒ6 の時、約３．３Ｖ）
が発生する。又、液無し時は発光ダイオードＤの光が空
気中で屈折され、ホトトランジスタＴr はオンして、出
力ＯＵＴは０Ｖになる。接続コネクタＣＮの接続不良時
には液の有無に関係無く、出力ＯＵＴには電源Ｖcc の
抵抗Ｒ4 と第二の抵抗Ｒ6 による分割電圧２．５Ｖが発
生する。

【００２０】このように本発明によれば、光液位センサ
の出力ＯＵＴには液有り時、液無し時、及びコネクタＣ
Ｎの接続不良時で、それぞれ異なった出力電圧を得るこ
とができるのである。従って、これらの出力電圧の変化
を監視することで、液の有無は勿論のこと、コネクタＣ
Ｎの接続不良も簡単に判断でき、誤検出によるトラブル
を未然に防止できるのである。

【００２１】又、本発明に係る光液位センサを石油燃焼
機の燃料検出に適用した例を図４、図５、及び図６に示
し、以下にその動作について説明する。

【００２２】まず、図４は図１に示した光液位センサを
適用したものであり、この光液位センサの出力ＯＵＴは
二手に分岐し、一方はマイコンＭのＡ／Ｄ入力端子に接
続され、他方は抵抗Ｒ9 を介して−入力に基準電圧Ｅ2
（例えば１Ｖ）を持つコンパレータＩＣ2 の＋入力に、
又、抵抗Ｒ10を介して＋入力に基準電圧Ｅ1 （例えば４
Ｖ）を持つコンパレータＩＣ1 の−入力に接続されてい
る。又、マイコンＭの出力ポートは、抵抗Ｒ7 を介して
給油ポンプＰをパルス駆動するトランジスタＱのゲート
に接続されており、これにコンパレータＩＣ1 、ＩＣ2
の出力がワイヤードＯＲ接続されている。尚、給油ポン
プＰに並列接続されているダイオードＤ1 は給油ポンプ
Ｐのパルス駆動時に発生する逆起電力を防止してトラン
ジスタＱを保護するためのものである。

【００２３】上記構成によれば、既述したように光液位
センサの出力ＯＵＴは、石油有り時は約２．５Ｖ、
石油無し時は０Ｖ、コネクタＣＮ接続不良時は５Ｖで
あるから、の時はコンパレータＩＣ1 、ＩＣ2 の出力
はどちらも“Ｈ”となる。従ってマイコンＭから出力さ
れるパルス信号がトランジスタＱをオン／オフして給油
ポンプＰをパルス駆動し、燃料タンクの石油が燃焼部
（図示せず）に送油され燃焼する。の時はコンパレー
タＩＣ1 の出力は“Ｈ”であるが、コンパレータＩＣ2
の出力が“Ｌ”に変化するため、マイコンＭからの出力
パルス信号が“Ｌ”に引き込まれてトランジスタＱが強
制的にオフされ、給油ポンプＰが停止して燃焼が中断す
る。又、の時はコンパレータＩＣ2 の出力が“Ｈ”
に、コンパレータＩＣ1 の出力が“Ｌ”に変化し、の
場合と同様にトランジスタＱがオフして給油ポンプＰが
停止する。上記、、及びの制御はＡ／Ｄ入力を基
にマイコンが出力パルスの送出を制御することで可能で
あるが、これと並行して上記ハード回路を設け、強制的
に給油ポンプＰを停止することによりマイコン暴走によ
る制御不能時にも確実に対処できるのである。

【００２４】又、のコネクタＣＮ接続不良の場合は機
器の異常であるので、単に給油ポンプＰを停止するだけ
で無く、エラー表示、或いはブザー鳴動等の警報手段を
併用すれば機器の異常をより明確に報知することができ
る。

【００２５】又、図５は図３に示した光液位センサを適
用したもので、光液位センサの出力ＯＵＴは二手に分岐
し、一方はマイコンＭのＡ／Ｄ入力端子に接続され、他
方は−入力に基準電圧Ｅ3 （例えば２．８Ｖ）を持つコ
ンパレータＩＣ3 の＋入力に接続されている。又、マイ
コンＭの出力ポートは抵抗Ｒ7 を介して給油ポンプＰを
パルス駆動するトランジスタＱのゲートに接続されてお
り、これにコンパレータＩＣ3 の出力がワイヤードＯＲ
接続されている。

【００２６】上記構成によれば、既述したように光液位
センサの出力ＯＵＴは、石油有り時は約３．３Ｖ、
石油無し時は０Ｖ、コネクタＣＮ接続不良時は約２．
５Ｖであるから、の時はコンパレータＩＣ3 の出力は
“Ｈ”となる。従ってマイコンＭの出力ポートからのパ
ルス信号により給油ポンプＰがトランジスタＱによって
パルス駆動される。の時はコンパレータＩＣ3 の出力
が“Ｌ”に変化するため、マイコンＭからのパルス信号
が“Ｌ”に引き込まれ、トランジスタＱがオフして給油
ポンプＰは停止する。の時はコンパレータＩＣ3 の出
力は“Ｌ”であり、の場合と同様にトランジスタＱが
オフして給油ポンプＰが停止する。

【００２７】又、上述のハード回路で、出力ＯＵＴの電
圧検知はコンパレータに限らずＣ−ＭＯＳゲートやトラ
ンジスタ等で構成しても良く、その例として図６にリセ
ットＩＣＩＣ4 を用いた実施例を示すが、その構成及び
動作は上述の図５の場合と同様であり、ここでは説明を
省略する。

【００２８】又、本発明では、液位センサの受光側とし
て、ホトトランジスタを用いた実施例を示したがこれに
限定されるものでは無く、サイリスタ、トライアック、
ホトダイオード等も適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
光素子と、受光ダイオード或いは受光トランジスタ等の
受光素子で構成され、上記発光素子の光の反射、透過、
屈折を利用し、その反射光により液体の有無を検出する
光液位センサにおいて、上記受光素子と並列に分圧抵抗
を接続して成る構成としたので、或いは、上記光液位セ
ンサは、上記受光素子のベースにバイアス抵抗を接続し
て成る構成としたので、或いは、上記光液位センサは、
この光液位センサの受光素子のコレクタ側に第一の抵抗
を接続すると共に上記光液位センサの外部に第二の抵抗
を上記受光素子と並列に接続して成る構成としたので、
光液位センサの出力には、液有り時、液無し時、コネク
タ接続不良時でそれぞれ異なった電圧が発生し、コネク
タの接続不良は確実に検出できるようになった。その結
果、誤検出によるトラブルが解消され、機器の安全性は
大幅に向上する。

【００３０】又、本発明によれば、発光素子と、受光ダ
イオード或いは受光トランジスタ等の受光素子で構成さ
れ、上記発光素子の光の反射、透過、屈折を利用し、そ
の反射光により液体の有無を検出する光液位センサにお
いて、上記受光素子と並列に分圧抵抗を接続して成る光
液位センサを、或いは上記受光素子のベースにバイアス
抵抗を接続して成る光液位センサを、或いは光液位セン
サの受光素子のコレクタ側に第一の抵抗を接続すると共
に上記光液位センサの外部に第二の抵抗を上記受光素子
と並列に接続して成る光液位センサをマイコン制御の石
油燃焼機に使用し、その出力を基にマイコンを介さずに
上記石油燃焼機の給油ポンプの運転を停止させるように
したので、万一マイコンが暴走しても石油無し時やコネ
クタの接続不良時には給油ポンプが確実に停止され、異
常燃焼による黒煙やスス等の発生や機器本体外への出炎
が防止され、機器の安全性は確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光液位センサを示す回路図であ
る。

【図２】図１とは別の光液位センサを示す回路図であ
る。

【図３】図２とは別の光液位センサを示す回路図であ
る。

【図４】本発明に係る光液位センサを石油燃焼機に適用
した回路図である。

【図５】同、光液位センサを石油燃焼機に適用した図４
とは別の回路図である。

【図６】同、光液位センサを石油燃焼機に適用した図５
とは別の回路図である。

【図７】光液位センサの発光素子の光の状態を示す図
で、(a) は光液位センサが液中の場合、(b) は液外の場
合を示す。

【図８】従来の光液位センサの回路図で、(a) は接続コ
ネクタ無し、(b) は接続コネクタ有りの場合を示す。

【符号の説明】

Ｄ 発光素子 Ｔr 受光素子 Ｒ1 第一の抵抗 Ｒ3 分圧抵抗 Ｒ5 バイアス抵抗 Ｒ6 第二の抵抗 Ｍ マイコン Ｐ 給油ポンプ ＯＵＴ 光液位センサの出力

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と、受光ダイオード或いは受光
   トランジスタ等の受光素子で構成され、上記発光素子の
   光の反射、透過、屈折を利用し、その反射光により液体
   の有無を検出する光液位センサにおいて、上記受光素子
   と並列に分圧抵抗を接続して成る光液位センサ。
2. 【請求項２】 発光素子と、受光ダイオード或いは受光
   トランジスタ等の受光素子で構成され、上記発光素子の
   光の反射、透過、屈折を利用し、その反射光により液体
   の有無を検出する光液位センサにおいて、上記受光素子
   のベースにバイアス抵抗を接続して成る光液位センサ。
3. 【請求項３】 発光素子と、受光ダイオード或いは受光
   トランジスタ等の受光素子で構成され、上記発光素子の
   光の反射、透過、屈折を利用し、その反射光により液体
   の有無を検出する光液位センサにおいて、この光液位セ
   ンサの受光素子のコレクタ側に第一の抵抗を接続すると
   共に、上記光液位センサの外部に第二の抵抗を上記受光
   素子と並列に接続して成る光液位センサ。
4. 【請求項４】マイコン制御の石油燃焼機に使用し、その
   出力に基づいてマイコンを介さずに上記石油燃焼機の給
   油ポンプの運転を停止させるようにした、発光素子と、
   受光ダイオード或いは受光トランジスタ等の受光素子で
   構成され、上記発光素子の光の反射、透過、屈折を利用
   し、その反射光により液体の有無を検出する光液位セン
   サであって、上記受光素子と並列に分圧抵抗を接続して
   構成され、或いは上記受光素子のベースにバイアス抵抗
   を接続して構成され、或いはこの光液位センサの受光素
   子のコレクタ側に第一の抵抗を接続すると共に、上記光
   液位センサの外部に第二の抵抗を上記受光素子と並列に
   接続して構成される光液位センサ。