JPS58219423A - 液位測定装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は測定装置に関するものであり、さらＶＬ詳しく
述べれば夕７り又は他の容器における液位測定装置に関
する。

発明の背景技術 タンク又は他の容器における液位をしらべることが屡々
必要になる。例えばこのような装置はガンリン貯蔵タン
クにおける液位全しらべるために用いられる。その際タ
ンクから例えばタンクトランク（タンクローリ−）中Ｋ
Ｗソリンが引込まれるとき、取出されるガソリンの量全
明い、その値を正確に測定できる。検出される液体が高
価であればあるだけ液位の変相を正確（８） ＫＲ定することが益々重要となることは明らかである。

斯様ｆｘ液位測定を行なうための装置は種々公知である
。本発明の対象とする種類の装置け、液面に浮く検出板
を用いる。その板はサーボモータのシャフトに連結され
た回転ドラムからロープで吊される。モータシャフトが
フレキシブル連結体を介してドラムに連結されるか、そ
れとも、モータ自体が回転可能且フレキシブルに装置ハ
ウジングに取付けられてしる。その装置構成は検出板へ
の液体の上向き力によりドラムにおけるモーメントのバ
ランスが生せしめられるようＫなされる。

検出板への上向き力が、液位の昇降に基づき増減スると
モーメントのバランスが崩されて、装置ハウジングに対
して相対的な、ドラムおよびモータ又はモータシャフト
の角度ふれか生ぜしぬられる。そのようなふれないし変
位の大きさと′７ｉ閂は検出装置によって検出され、こ
の検出＠置からはそのふれなりし変位を衣わす大きさ及
び極性を有する信号が送出される。この信号は閉ループ
に用いられて、サーボモータが一方又は他方の方向に駆
動されて検出板はドラムへの各モーメントのバランスが
回復せしめらゎるように昇降せしめら名る。サーざモー
タによって駆動される指示装＠により、検出板の位置の
可視的指示ひいてけ収容液体の液位の可視的指示を任意
の所定の時期にて行なわれる。

まｋ、ドイツ連邦共和国特許出願公開、公報第２８５３
．３６０号から公知のそのような液位測定装置ではドラ
ムはばねを介して同軸的に支承された回転（台）ユニッ
トに弾性的に供給され、その回転（台）ユニットは伝動
装置を介してサーボモータシャフトに摩擦連結されこの
シャフトによって指示に置も駆動される。検出板が液体
上に載置している際ドラムに及はされるねじりモーメン
トはばね緊張力によってバランスされるように装置構成
されてφる。液位が変化すると、そのモーメントケ増大
または減少され、ばねによりそれに応じて回転（台）ユ
ニットに対して相対的にドラムは回転される。ねじりモ
ーメントの変化が、無接触形発信器によって捕捉さｈこ
の発信器はサーボモータを速度及び方向の点で制御装置
を用いて制御し、この制て、２つの回転（台）ユニット
に配置さハ、たスリット付又は孔付ディスクが設けらｈ
ており、こｈらディスクは静電界、磁界又は光源及び適
当な受光器と共働してドラムの回転角度に相応する電圧
信号全発生する。これらの電圧信号は一方ではモータ速
度制御ユニットを介して、他方では回転方向を捕捉検出
する比較段を介して制御装置に供給されこの制御装置は
サーボモータの駆動装置を制御する。

さらに、防爆形構造の公知の液位測定装置では、密封さ
れたハウジング室中に配置された駆動ユニットが一磁気
クラッチを介してロープ付ドラムと連結されている。こ
の種装置でけす〜ボモータはモータシャフトに同軸的（
支承さｈ（＋１１〕 た回転（台）ユニットに装着されている。その回転台は
両回転方向に装置ケーシングに弾性的に取付けられてい
る。またモータシャフトには歯車伝動装置が連結さｈて
おり、この伝動装置は適当な伝達比でローラ形カウンタ
を駆動する。

ふれに比例する制＃信号の形成のため回転台にメチンジ
オメータが配置されており、このポテンシオメータはケ
ーシングに取付けられたビンと係合する。そのようにし
て形成される制御信号はサーボモータを制御するために
用いられる。

この種の先行技術の液位測定装置の測定精度は種々の悪
影響を受けて損なわれる。タンク中［測定液体が流入し
たり攪拌装置等により波動が形成されると、不精確で通
常再現し得ない測定結果を来たす。さらに測定の不精確
さを惹起す原因として液位の変化の時、繰出されたロー
プ長に依存してロープ重量、もって、ロープドラムに作
用するねじりモーメントが変化されることがある。さら
に、液位の遠隔指示のためそのような従来装置にて用い
られる絶対デコーダ（１２） 全 は久く高価であり、一方、接触形絶対エンコーダＩｒｉ
耐摩耗強度が低く、放置し易ム。さらに、そのような従
来技術装置において始動時または電源故障後遠隔ディス
プレイエンコーダのため較正又Ｆｉ零でンティング全行
なわせること［困難性がある。一般に、その全般的先行
液位測定装置の欠点となるのは、液位の迅速な変化を十
分に迅速には指示せず、しかも液体在Ｗ量に対する精密
な監視制御を維持するのＩ′Ｃ所要の精度で指示しない
という欠点がある。

発明の要約 従って本発明の目的とするところは改良された液位画定
装置全提供することにある。

本発明の別の目的とするところは測定される液体の液位
の変化に迅速且つ精確に応答する液位測定装置全提供す
ることにある。

本発明のさらに別の目的とするところは液体の表面にお
ける波動とか他の阻害要因により液位レベル測定が悪影
響上受けない＠置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的とするところは液位てもそｆ′
ＬＩＩＣ対して当該測定指示が影響さＩ′１ない液位測
定装置を提供することにある。

本発明の別の目的とするところは遠隔の液位指示装置を
精確且経済的に制御するのに適当な信号を形成する装置
全提供することに−ある。

他の目的は関連して後述する。

本発明の装置は測定すべき液体全収容するタンクの頂部
又はその近くに取付けられるよ５に配置構成されて、そ
の検出板はその液面にとどまり得る。

検出板ドラムは装置ケーシングの防爆性室内に設けられ
る。そのドラムはケーシングの第２室内に、その軸にて
カンチレバ一式に支持されたサーボモータのシャフトに
磁気的に結合されている。モータにより支持された回転
（台）ユニットはフレキクプル部材によりケークング＃
Ｃ回転可能に取付けられておりそのフレキシブル部材に
より、液体がタンク中で昇降するにしたがって、検出板
により・ドラムに加えられる捩り力の変化に応じてケー
シングに対して相対的な角度ふｈ（変位）ｆ回転（台）
ユニット及びモータが行なｉ得るようになる。

回転（台）ユニットは基準角度位置に向ってはねバイア
スさね、したがって、検出板が液面にとどまるときドラ
ムへの各モーメントのバランスが形成される。而して、
液位が昇降すると板によってドラムに加えられる捩り力
に変化が起こりそｈＫより回転ユニットがその基準角度
からふれさせられる。そのふれは回転（台）ユニットと
ケーシングとの間に作用する無接触センサによって検出
され、このセンサから、ふれの方向と大きさを入わす出
力信号が生ぜしめられる。その信号は比較器に加えられ
この比較器はこの信号全ドラムに対する各モーメントの
バランスに相応する基準値と比較する。ふれの変数を表
わす比較器からの信号が、ふれに比例する周波数全有す
る信号を発生するために用いら（１５） ね、サーボモータは閉ループでふれの大きさに比例する
速度で駆動される。

またふｆｌ（変位）信号はデコーダに７Ｉｌｌ］えられ
このデコーダはふれの方向を決定し、その結果サーボモ
ータに加えられる駆動信号はモータを回転させる相応の
極性を有していて、検出板は昇降する液位に追従し、遂
Ｋ１１ｉ板は液面上に再び留まるようになり、ドラムに
対するモーメントのバランスが再形成される。

サーボモータに対する駆動信号全形成するため袈置尺て
比較器を用腟ることが特に望ましへそれは変数を補償す
るサーボモータ中へのｖ４御信号の導入が容易になるか
らである。本発明の装置により補償されるそのような変
数の１つは液位が昇降するにしたがって一検出板全支持
するケーブルの非巻回（繰出）部分の変化する重量に基
づきドラムＦＣ７１［ｌえられる捩り力の変化である。

この補償を行なわせるため装置サーボモータは適当な歯
車を介してポテンシオメータ又は他のそのようなシグナ
リング装置全駆動し、（１６） その際、七りの出力はモータシャフト回転度、したがっ
て検出板を支持する非巻回（ないし繰出）ケーブル部分
の長さの変化を表わす。その出力は比較器への補償電圧
を形成するため罠用いられ、その補償電圧によって、液
位の昇降と、＃−に非巻回ケーブル部分の長さが増減す
るにしたがって、比較器の設定点がシフトされる。

測定される液体の液位の実除の変化が起ると本発明の装
置は高速モードで動作する。このモードでは検出板全支
持するドラムにおけるモーメントのアンバランスに基く
回転台ユニットのふれに相応する問波数パルスで制−さ
ねる。ドラムへの各モーメントがバランス状態に近づい
てその結果ふれ信号が、選択されたウィンドウ内に入る
と（そのことは検出板が液面における平衡位置に近い、
ことを示す）、装置はわずかな遅延の後低速動作モード
に切換えられる。その際サーボモータは発振器より供給
さねる比較的低い周波数の信号によって駆動され、それ
によってサーボモータによりドラムが著しく低速に　　
−回転される。その結果検出板はドラムに対するモーメ
ントのバランスが得られると液面におけるその平衡位置
にゆるやかにもたらさハる。

高速制御モードにおいてサーボモータに加えらｈる駆動
信号の極性及びモータの回転方向が比較器からのふれな
いし変位信号により直接的に制御される。しかも装置が
低速制御モードに切換わると、モータ方向が減衰される
ふれ信号から取出さねた信号によって制御され、その結
果液面における一時的波動及び撹乱により生ぜしぬられ
た各モーメントのバランスのわずかなずれがあってもサ
ーボモータは正転と逆転方向との切換えが行なわれない
。

タンクの液位がさらに実際に変化すると、ドよって装置
は何らの遅延なくその高速モードへ切換わる。その結果
駆動信号がモータに加えられモータによりドラムが回転
せしめられ、その結果検出板は直ちに液体の昇降運動に
追従する。

／ＩＯＮ したがって装置によりなされる新たなレベル指示に＃ｉ
遅延が極めてわずかである。

本発明の装置は一般型式の匹敵可能な液位測定計器と同
じく装置ケーシング中にディスプレイを有し、このディ
スプレイは適当な歯車を介してサーボモータによって駆
動さｈ、液位が直接的読取可能になる。而して、遠隔の
レベルインジケータを制御するだめの信号が形成される
。

しかも遠隔ディスプレイを精確に特に簡単、経済的、巧
妙な要領で制御するための信号が取出される。遠隔ディ
スプレイはサーボモータにより駆動されるインクリメン
タルエンコーダによって実現される。タンクの液位の変
化に応じて検出板の垂直運動を衣わすエンコーダからの
出力信号は遠隔位置におけるアンプ／ダウンカウンタ又
は他のデジタルディスプレイに加えられる。

斯様なインクリメンタルシステムは始動の際及び電源故
障後カウンタ全較正するためカウンタにて初期カウント
をロードするための検出板位置基準を要する。本発明の
装置において斯様な基準は装置ケーシングにおける検出
板ストッパによって形成される。始動の際、又は電源故
障後、リセット信号（ＲＲ８ＥＴ信号）が比較器に加え
られこの比較器はその設定点を変化させ、そｈ−により
比較器はサーボモータはふれ信号を生じそのふれ信号に
より、サーボモータをして検出板全ストップに向って持
上けさせる。検出板がストッパに向って引張られる力は
当該板が液面にて平衡位置にある原ドラムに該により加
えられる力とできるだけ近いモーメントにされる。その
リセットの持ち上は力では異面付着性に基づき液体から
の当該板を分離するのに不十分である場合は、本発明の
装置は詳１ａ’ｆｒ後述するようにそのような状態に打
勝つため瞬時的に比較的に大きい持上は力を加える。

各ドラム［処する各モーメントのバランスが形成される
と本発明の装置は遠隔カウンタに信号を発し、この信号
により該カウンタは例えばタンクの利用可能な高さに相
応する選ばれたカウント状態でロードされ得る。比較器
へのりセ（２０） ン）　（ＲＲ８ｌｌｉＴ　）信号が止むと、検出板は液
面のところにもどされ、遠隔カウンタはリセット又は較
正さｈて、タンクにおける液の実際の高さ全精確に表わ
す。

なお本発ｑにおいて次のような種々の配置構成を用いる
ことができる。即ち、〜検出板を支持するケーブルの非
巻励部分（繰出部分）の長さを比例すを出力信号を生じ
る手段と、 前記の信号を比較装置に供給し、前記部分の変化する重
量に基づきドラム＆Ｃ７！Ｅｌえられるトルクモーメン
ト全補償する手段１有する構成を用い得る。

また、サーボモータシャフトの回転状態全表わす出力値
を出力する検出器と、前記出力値に応答して前記検出器
出力値を゛表わす大きさを有する信号を生じさせる手段
とを有する構成を用い得る。

また、モータシャフトの回転状態を表わす出力値を生じ
させる検出手段と、 前記検出板に対する基準位置を形成するストツバ手段と
、 検出板が液面にて平衡状態にある際ドラムに及はされる
繰出す方向での力に多かれ少がれ等しい小さな力のも、
とで前記基準位＠に検出板を動かして、その際ドラムに
対する各モーメントの実質的バランスがとわるようにし
て、各モーメントのバランスの状態ＴＩＣＵＬ答して遠
隔レベルインジケータに供給するための制御信号を送出
しインジケータをリセット又は較正するようにした構成
を用い得る。

まｆｃ、前記力に相、応するリセット信号を生じさせる
手段と、 前記リセット信号を比較手段に加え、該比較手段ＶＣ加
えられる基準信号に対して補充的な働きをなすようにし
た構成を用い得る。

また、比較器に加えられるリセット信号の大きさを変え
る手段を有してすて検出板全七の基準位置に向って動か
す力を変化させるよ５Ｋした構成を用い得る。

次に図を用いて本発明を説明する。

第１図に示すようＫ、全体を１０で示す測定装置はタン
ク又ｄ他の容器における液体りの液位を測定するように
配置構成されている。装置の作動部材は全体的にシリン
ダ状の剛性ケーシング１４内に収容さｈており、このケ
ーシングの対向する端部は１４８にて７ランジ結合さｈ
ていて、平円板状ないしディスク状の操作カバー１６ｔ
ｉボルト１Ｂ［よりフランジ１４ａＫ取外し可能に連結
されている。ケーシング１４ＦＣはフランジ２２ａＫよ
って終端さｈた、すなわちボルト２４によってタンク１
２の土壁部１２８に取外し可能に連結された管状頚部な
いし接続部２２が形成さｈており、その頚部２２のすぐ
下方の土壁部１２ａのところに開Ｏ部２６が設けられて
しる。

ケーシング１４は支承壁２８により２つの別個の区画に
分けられており、それらの区画は頚部２２の少し右のと
ころからはじまってめる。

その支承壁ｒｉ頚部２２全被う全体としてシリンダ状の
ポケット３２を形成し、メケット３２の（ｚ５〕 端部は比較的に厚さのある壁部２８ａｒＣよって閉鎖さ
れている。斯くして壁２８より左方にある、ケーシング
１４内の各構成部材はタンク１２内の雰囲気ＶＣさらさ
れている。しかし壁２８より右方Ｋｈる装置部分はタン
ク内の雰囲気から全く隔離されている。つまりそれらの
構成部材の作動によってもタンク内の収容液量に影響を
及ぼすことはあり得ない。

シリンダ状ドラム３４は支承壁２８を包囲している。ド
ラム端壁３４ａＫＦｉ相互に逆方向に延びる＠対３６が
設けられている。その１方の軸は壁部分２８ａの凹部内
に設けられた支承体３８内で回転すｂ０他方の軸３６は
平円板状ないしディスク状隔壁４４の凹部に設けられた
支承体４２内で回転し、その隔壁４４はボルト４６によ
り、頚部２２の少し左方に位置する内部ケーシング壁フ
ランジ４８１Ｃ取外し可能に保持されている。液位検出
板５．２ｔｉ頚部２２に介してメンタ１２中へ延び下っ
ているロープ又はケーブル５４によりドラム３４から懸
吊されて（２４） いる。図示の装置構成にて検出板はＰＫより破線で示す
開放パイプ内で上下移動する。その開放パイプＦｉ開口
部２６を取囲み、検出板が液体りの界面における擾乱な
いし動きから影響を受けないよう・にする。通常検出板
は液体りの入面にて平衡位置をとり、その結果検出板は
タンクにおける液体に追従しようとする。

ドラム３４ＫＦｉマグネツトリング５６が配置されてお
り、このリングｔｉポケット３２内部の磁石ロータ５８
ど共働し無接触迅気カッシリング全形成する。磁石ロー
タ５８はシャフト６２に装着されており、このシャフト
６２＃ｉケーシング１４の軸に沿ってポケット３２外に
延びてしる。シャフト６２Ｆｉ支承体対６４によりフラ
ンジ付ブンシング６６ｔＣ回転可能に装着されている。

このブッシングｄ支承部材対６８を介してフランジ付環
状ブロック７２に回転可能に装着されており、このブロ
ックはポケット３２０口部に差込まれる。ブロック７ラ
ンジ７２ａは溶接又は他の手段によりケーシング２２８
　Ｋ永続的に留めらねている。壁２８を越えるシャフト
６２の端部は磁気クラッチ７４を介してサーボモータＴ
６のシャフト７６ａに連結されてめる。斯くしてモータ
は支承壁２８を介してケーシング１４に留め付けられて
いるブロック１２のところからカンチレバ一式にそのシ
ャフト６２上で支持されている。

サーボモータ７６は装置駆動部の一部でありその駆動部
すべては壁２８の右方にてケーシング１１４内に収容さ
れている。斯くしてサーボモーフは爆発性雰囲気を含み
得るタンク１２の内部から隔離される。板８２は離隔部
材（スタンドオフ）８３によりモータ７６に連結され、
環状板８４Ｆ′ｉモータの反対側端部を取囲んでいる。

２つの板８２，８４はモータ７６と共に、８５で全体を
示す回転（台）ユニットを形成しており、この回転（台
）ユニットはシャフト６２にてカンチレバ一式に支持さ
れておりブンシング６６を介してケーシング１４に対し
て相対的に回転可能である。また、モータシャフト及び
シ／Ｑ７） ヤフト６２は支承体６４上でブンシング６６に対して相
対的ｉｊ　）ｉ４転可能である。回転（台）ユニット８
５．は１本以上のばね８８１Ｃよりケーシング１：４に
対して相対的に基準角度位置に向って駆動され、そのば
ねは板８２と、ケーシング壁２８に取付けられた７ラン
ジ付ブロツク１２との間で作用する。

板８２と８４との間に、全体を９２で示す従来のローラ
形カウンタ９２が懸架されている。

カウンタ９２はホイール組９２ａ？有し、このホイール
組はケーシング１４の壁における窓（図示せず）から可
視できる。これらのホイールは装置１．０・により測定
されたタンク１２における液位のデジタル的読取りを可
能にする。カウ、ンタシャフト９２ｂｔｉすべりクラッ
チ９４を介して平歯車９６に連結されている。歯車９・
６は比較的に大の歯車９・８と噛合い、この歯車９８＃
ｉモータ７６罠よって駆動されるシャフト６２と共Ｉｌ
ｃ回転するように取付けられてφる。

タンク１１２における液位が変ると、モータ７６１ワΩ
λ ％Ｌｊノ 力マ゛作動されてドラム３４が回転されて板５２は昇降
さｈて液位に追従する。斯くてシャフト６２の回転が液
位変化を表わすようになる。従ってカウンタ９２Ｉｌ′
ｉクランチ９４を介してセット又は較正され得、そのカ
ウント状転が任意の所定の時にて実除の液位に相応する
。

歯車９８はまた第２の平菌車１０２と噛合しこの第２平
歯車は板８２．８４に回転可能に取付けられたシャフト
１．０４を駆動する。シャ７）　１．０４は全体を１０
６で示す無接触形イノクリメンタルエンコーダを駆動す
る。このエンコーダからけＪＰはリシャフト６２０回転
を示す電気信号が送出される。そのエンコーダは従来の
いずれの型式のものでもよい。図示のものは半径方向ス
ロットの２つのずれた列を含む板１０６ａＴｈ有する。

その板はアラインメントされた光源とフォトダイオード
の１対を支持する固定子１．［］５ｂｉｃ対向して回転
される。回転板はフォトダイオードへの光ビーム通過を
遮り、それにより、位相直角の一対の　Ａ（’信号が発
（Ｚり・〕 生される。それ故にそれらの信号はシャフト１０４及び
以てこれが連結されてするシャフト６２の回転の大きさ
及び方向を表わす。こｈらの信号はアンゾ／ダウンカウ
／り１０１のような液体レベルの遠隔ディスプレイを制
御するために用いられる。

第１図に就いてなお参照すると、別の歯止１．０８はシ
ャフト６２と回転するように取付けられてｉる。歯車１
０．８は歯車１′１８と噛合いこの歯車は板８４１Ｃ取
付けられたＩテンジオメータ１１２の可動子（アーマチ
ュア）１１２ａを回転する。ポテンシオメータは従来構
成のもの、例えばつる巻き形（ヘリツクス）ポテンシオ
メータである。斯くてポテンシオメータの抵抗値はシャ
フト６２の回転状態を表わし、その値はケーブル５１４
の非巻回部分に基づきドラム３４に加えられるモーメン
トの変化を補償するために用いられる。その場合そのケ
ーブルの長さは液位が変るにしたがって変る。

ケーシング１４［は全体を１１４で示すホールセンサの
ような従来の無接触形エンコータカ設けられており、こ
れは回転ユニット８５の、ケーシングに対して相対的な
その基準位置からの角度ふれなしし変位を測定する。セ
ンサ１１４は磁石１１４ａｔ有しこの磁石はブラケット
１１６を介して板８４とホールセンサプローブ１１４ｂ
とに連結され、このプローブはブラケン）１１８ｒｃよ
り、ケーシング壁２８に取付けられた離隔部材（スタン
ドオフ）１１２に連結されている。離隔部材１１２には
条片状ターミナル１２６が留められており、このターミ
ナルのところで、装置の前述の種々の構成部材がハーネ
ス又はケーブル１２８．　［より第２図に詳細を示す装
置制御部１３２に連結されて９る。

装置の動作中、りｙり１２における液位りが変化すると
、検出板５２に対する液体の作用がそｆ′ＬＫ相応して
変化して板によりドラム３４に加えられる回転モーメン
トが変化される。このモーメントの変化はロータ５．８
及びシン７ノグ６６を介して回転ユニット８５に磁気的
に結合さｈ、このユニット＃′ｉげね８８ｔＣよって設
定さねたその基準位置外に回転せしめられる。よってそ
の角度ぶれないし変位は板５２と液体りの相対的変位量
を表わすものとなり、非接触形ホールセンサ１１４によ
って測定される。センサ１１４から発生される相応の信
号が、制！１部１３２を介してサーボモータ７６ｔｒｃ
ｙｙｎえられサーボモータは作動さｈる。そこで牟−タ
ｄロータ５８を回転しそれによりドラム３４を回転させ
て板５２を昇降させて液表面に追従させ、板への一定の
力を維持することにより液中で均一の深さにて板が保持
しておかれるよ５になる。

斯くして板５２及びその支持ケーブル５４０重さにより
生ぜしめらｈる、ドラムへのトルクが精密に制御されて
、板は液表面から固定の＃きのところに留まるようｌＩ
ｔなる。板の持上は力（浮揚力）が液位の変化に基づき
変化すると。

ドラム３４に７１１１ｉ・えらり、るトルクもわずかに
変る。

そこでサーざモータ１６は！御部１３２の制御作用下で
追従動作し−ドラム３４に作用する各（５１）□ モーメントのバランス全回復させる。

サーボモータのシャフト７Ｇ＆が一方又は他方の方向に
回転して板５．２が、運動ないしモーメントのバランス
の前述のように回復のなされるまで昇降さねるＫしたが
ってカウンタ９・２けインクリメント又はデクリメント
され、その結果カウンタは正確にタンク１２における現
在の液位を現わすことｆｌｃなる。サーざモータによっ
てインクリメンタルエンコーダ１０６も駆動されこのエ
ンコーダから発生きれる電気信号が、制御部１３２を介
してカウンタ１０１に供給されその結果液位レベルも遠
隔位置で弄示される。

次に第２図に詳ｍを示す制御部について説明する。ホー
ルセンサｉ　ｉ　４Ｆｉ定電流源１４８から給電され、
その出力は利得及びオフセント特性の調整可能なアンプ
１５０１を介して加算持続回路１５２の形の比較装置に
加えられる。そこで、その信号は基準電圧発生器１５４
からの基準電圧と比較され、それ罠よってドラム３４Ｗ
Ｃおける各モーメントのバランスに相応する設定（６２
） 点が与えられる。すなわち基準電圧は液体の表面にて平
衡状態ニあるとき板５２に作用する上向き力に相念する
。その力は装置１０て示す液位測定に対する液密度の影
響全低減するためにできるだけ小さくされる。

加算接続回路１５２からの差信号がアンプ１５６ｔＣｍ
えられる。斯くて増幅された信号がふれ又に誤差エラー
信号全成し、２重位相（ダブルスニーズ）整流器１５８
、比較器１．６２、可調整アツテネイタ１６４に供給さ
れる。整流器１：５８からの信号が非直線性電圧−周波
数変換器１６６によって変換されてモード制御スイッチ
１６８の端子ｐｖＣ−加えられ今。スイッチ１６８ｉ１
またその端子Ｓにて周波数発生器１７０からの信号を供
給される。その際その信号は可調整デバイダ１Ｔ１を介
して供給される。

（６４） 比較器１６２の出力は直接的に第２モード制御スイツチ
１７２の端子Ｆに供給されこのスイッチ１７２はスイッ
チ１６８と同期してスイッチング動作する。アッテネイ
タ１６４の出力によってトリが回路１７４が駆動される
。このトリが回路の出力側はスイッチ１７２の端子Ｓに
性制御時間遅延回路１７８に供給される。そのミ ゾイスクリ〉ネータは出力信号を発生して、次のような
場合のみモード制御スイッチ１６８゜１７２をそのＳ位
置に維持する。即ちアンプ１５６からの減衰されたふれ
信号■振幅がドラム３４への各モーメントのバランスか
らの選ばれた最小偏差に相応する選択値以下に低下する
場合のみ上述のようにＳ位置に維持する。

スイッチ１６８の位置Ｆ又はＳにおける信号が極性スイ
ッチ１８２に供給される。このスイッチは単安定マルチ
バイブレータ対ｉ８４．１８６に接続された端子対Ｒと
Ｌを有する。マルチバイブレークの出力はカレントドラ
イバ対１８８．１９２ｆｃ介して供給されてサーボモー
タは正転又は逆転方向に駆動される。斯くしてモータが
時計方向又は反時計方向に駆動さＪｌて、極性スイッチ
１８２の位置に応じて検出する５２（第１図）は昇降せ
しめられる。そのスイッチはモード制御スイッチ１７２
の位置Ｆ又はＳに現われる信号によって制御される。

斯くして制御部１３２は２つのサーボループを有する閉
じたループサーボ基を有する。その１つは高速制御ルー
プであって、モータ１６を駆動するだめの信号をセンサ
１１４から取出して♂換器１６６を介して供給するルー
プと、もう１つは低速制御ループであって、周波数発生
器１７０からモータ駆動信号を導くループとでめる。高
速又は低速制御ループいずれが選ばれるかはスイッチ１
６８の位置次第であり、このスイッチ１６８Ｈ前述のよ
うに時間遅延回路１７８の出力によって制御される。

タンクにおける液位が静止している間はドラ（＋）：Ｊ
ｌ ム３４に対する各モーメントのバランスがとれている。

よって、回転ユニット７８の、その基準位置からのふれ
又は偏位がないか最小であって、その結果ディスクリミ
ネータ１７６に加えられる減衰されたふれ信号は小さい
。その信号がディスクリミネータウィンドウ内にある間
、ディスクリミネータから出力が生せしめられこの出力
によって、モード制御スイッチは第２図に示すようなＳ
位置又は低速制御位置に組付される。その結果モータ７
６のスピードが、デバイダ１７１から■比較的低周波の
信号によって制御される。

また、極性スイッチ１８２はトリガ回路１７４からのパ
ルスによって制御され、このトリが回路はアツテネイタ
１６４からの減衰されたふれ信号に応答する。液位のわ
ずかな上昇を示す一万の極性の小さなふれ信号があると
、トリガ回路１７４によりＲ切換位置へ切換えられその
結果デバイダ１７１のパルスは単安定マルチバイブレー
タ１８４を介してモータ７６に加えら（６６） れる。その結果モータは緩慢に時計方向に回転され仮５
２Ｆ：Ｌ緩慢に上昇されてドラム３４に対するモーメン
トのバランスが回復される。液位の下降を衣わす逆極性
のふれ信号があるとスイッチ１８２はそのＬ位置へ動か
されその結果デバイダ１７１からのパルスがマルチバイ
ブレータ１８６を介してモータ７６に加えられその結果
モータにより仮は相応して下降せしめられる。

アツテネイタ１６４はアンプ１５６からのふれ信号を平
滑にする。その際そのふれ信号には瞬間的にＶラム３４
に対する各モーメントのバランスに影響を与え得る。液
表面にνける波動の攪乱に基づく高周波成分又はひずみ
が重畳され得る。上述のような手段によって、液位の上
述のような攪乱に応答して、スイッチ１８２によりモー
タ７６の正転、逆転方向のスイッチングの行なわれるの
を防止するのである。

タンク１２における液位の実際の上昇又は下降があると
、ディスクリミネータ１７６に加えられた減衰された信
号はディスクリミネータのウィンドウ外に出る。そうす
るとディスクリミネータの出力の変化が生ぜしめられて
モード制御スイッチ１６８，１７２は高速モード動作用
の位置Ｆに切換えられる。遅延回路１７８は極性に依存
し、スイッチへの制御信号に影響せず、その結果高速制
御モードへの切換の点で時間遅延がない。このモードに
おいて極性スイッチ１８２Ｆｉアンプ１５６から比較器
１６２を介して加えられるふれ信号の極性によって直接
的に制御される。その結果モータ７６は変換器１６６か
らの可変な周波長信号によって、次のような速度及び方
向で、駆動される、即ち、タンクにおける液面に追従す
るようにドラム３４へのモーメントのアンバランスに比
例する速度及び板５２を昇降させる方向で駆動される。

液位が安定化しアツテネイタ１６４からの減衰されたふ
れ信号が再びディスクリミネータの軽口に入ると直ちに
（そのことはモーメント状態の近似的なバランスの再形
成全示す）、その回路からは信号が発せられる。その際
その信号はモード制御スイッチｉ６Ｂ、１７２がそのＳ
位置に切換えられるように印加供給される前に数秒（例
えば６〜５秒）間遅延回路１７８により遅延される。こ
れによ抄検出板５２は装置がその低速動作モードに切換
わる前に液表面で落ち着いて−・て、前述のようにドラ
ム３４に対する各モーメントの実際のバランスが行なわ
れるようになる。アンテネイタ１６４により、液体の１
時的な波動に応答してその高速、低速モード間で制御部
１３２が切換わることのないようになる。斯くて低速サ
ーボ制御モードがタンクにおける液体表面での攬ユにも
拘らず高い測定精度と分解能を以て可能になる。

第１図及び第２図について参照すると検出板５２が液体
りの昇降運動に従うにつれて、ケーブル５４の非巻回部
分の長さかそれに応じて変化する。その非巻回部分の重
さが変６と、ドラム３４に対するトルクが変化されて、
ドラムへの各モーメントのバランスに影響を与える。本
発明の装置の好適な実Ｎ例によってケーブルの（６９） 非巻回部分の重さが補償される。さらに詳しく述べれば
歯車１０８．１１ＣＩを介してサーボモータによって駆
動されるポテンシオメータ１１２の有するインピーダン
スは板５２を支持する非巻回部分の長さと共に直ちに変
化する。この高インぎ一ダンスは高インピーダンスの電
圧追従形アンプ１９８に加えられ、アンｆ　ｆｊ３力は
加算接続回路１５２に供給されて、その設定点は非巻回
部分の長さの変るにしたがって変えられ、その変化が補
償される。また、アンプ出刃が精確にタンクにおける液
位の変化を表わすので、そのアンプ出力は電圧電流変換
器２０２を介して加えられて、液位表示用の遠隔アナロ
グインジケータが制御される。斯くて、その信号はやは
り遠隔場所での液位ディスプレイを発生させるために用
いられるインクリメンタルエンコーダ１０６の出力に対
して補充的働きをする。

アンプ１９・８からの信号も比較器２０４に加えられ、
この比較器の出力は比較器に対する基準ポテンシオメー
タ２０６によって七ツ°トされ（４０） る最も低い点番て検出板が到達したことを決定するため
に用いられる。比較器からの信号がマルチバイブレータ
１８６のＲ入力側に加えられ、その結果、検出板５２が
タンク１２における選択された最も低い個所、例えばタ
ンク底部より数インチ上の個所に達するとマルチバイブ
レータがリセットされ、その結果、板を下降させるモー
タ７６への駆動パルスが終了される。その個所でＬタン
ク１２が充填されるとき上昇する液位にのみ応答する。

必要ならば、板５２の上方運動を制限するためマルチバ
イブレータ１８４をリセットするように類似０妄置得成
行ない得る。

前述のように、歯車９８，１０２を介してサーボモータ
７６により駆動されるインクリメンタルエンコーダ１７
６は液位の変化５！：表わす信号を発生し、これは遠隔
レベルインジケータ１０７を制御するために用いられる
。このようなインクリメンタル構成では動作の始めにて
遠隔カウンタ１０７中への初期カウントｔａ−ドするの
に板５２の位置基準を必要とし、従ってカウンタは精確
にタンク１２における初期液位をディスプレイする。ま
た、斯様なカウンタを使用する場合、電源故障の際カウ
ンタにおける値が、キャンセルされ、従って、電源が回
復され成は特に簡単且経済的にその目的を達成する。

端部の近くに組込まれている。図示の装置ではそのスト
ップはリング又は環状溝の形態をとり、それの内径は検
出板５２の直径より小さい。斯くてストップ部材は板５
２の上方移動を制限する。板又はそのケーブル５４の上
方移動を制限するための他の等価的装置を容易に具体化
し得る。また装置の制御部１３２は制御ロジックモジュ
ール２ｉ　２ｔ−有ｕ、コのモジュールはモード制御ス
イッチ１７２から信号を供給され、且時間遅延回路１７
８の出力を供給される。モジュール２１２はスイッチ２
１３が閉じられるとそのルーチンをスタートする。モジ
ュール２１２はスイッチ２１４を制御し、このスイッチ
は閉じられると固定電圧を加算接続回路１５２に加え、
それにより加算接続回路の設定点が増大このストップは
板に対する位置基準点として作用する。この力は次のよ
うに選ばれる。即ちそのようにしてドラム３４に対して
加えられる捩りモーメントが検出板５２がタンク１２に
おける液体表面にて平衡状態にあるとき加えられる捩り
モーメントと同じであるように選ばれている。望ましく
はその力はできるだけ小にして、各モーメントのバラン
スが液体の密度に多かれ少かれ無関係であるようにする
とよい。ストップ部材２１０に向っての板を引っ張る力
が同じであるので、磁気カップリング部材５６．５８の
相対的角度ふれも同じに保たＦＬ−それにより装置の各
始動中遠隔カウンタ１０７の精確なす（４０ノ セットが確保される。

板５２はプリセットされた力でストップ２１０に同って
引張られ、制御部１３２が、前述のようにドラム３４に
対する各モーメントのバランスを指示するようなその低
速制御ループモードに切換った後モジュール２１２はリ
セットパルス（ＲＥＳＥＴパルス）　ｅ遠ｉ％レベルデ
ィスプレイ１０７に送出し、このディスプレイはプリセ
ットされた直をインジケータ中にロードし、その結果イ
ンジケータはタンク１２における液位を精確にディスプ
レイするように較正される。

また、各モーメントのバランスが得られると直ちにモジ
ュール２１２からの制御信号が止む。

その結果そのスイッチは開き、装置は王に基準回路１５
４によって定められたサーボループの設定点を以て通常
の測定動作モードに戻る。即ち、制御部１３２をその高
速制御モードにして、検出板５２は迅速に液表面りのと
ころに下降される。そこで制御部はその低速制御モード
に切換わり、ゆっくりと検出板を液面における平衡（４
４） 位置のところまで下降させ、その平衡位置によ抄、ドラ
ム３４に対する各モーメントのバランスが達成される。

検出板が下降されるとエンコーダ１０６によし生せしめ
られる信号によって、カウンタ１０７がデクリメントさ
れ、その結果板が液の表面にとどまるときカウンタは実
際の液位をディスプレイする。

大気圧の作用に基づき液への検出板５２の付着状態が起
こって、板を液のところから引き外すのが困難になるお
それがある。この現象を説明するため、ロジックモジュ
ール２１２も第２スイツチ２１６を制御し、この第２ス
イツチを士別のプリセットされたソースから加算接続回
路１５２へ付加電圧を加える。＠置を最初リセットする
ときまたは電源故障の後モジュール２１２はスイッチ２
１４，２１６を閉じ、加算機能設定点をシフトするよう
にシーグラム化されていて、その結果板は最初比較的に
大きな力でひき上げられるようにするのである。その場
合短かい遅延の後、例えば５　ｓｅｅ後、モジュール２
１：２けスイッチ２１６を開き、その結果ストッパ２１
・８に向っての検出板の後続する上向き運に低い補充的
電圧にのみ基づいて行なわれる。

ロジックモジュール２１２は次のよう・に設計し得る。

即ち短い期間、例・えば５秒より短い時間、スイッチ２
１１３を閉じることにより、検出板５２は液面から短距
離例、えば１０ｃｍ機能検査のため持上けられる。他方
、スイッチ２１１３が比較的長い期間、例えば１０秒間
閉じられると、板５２ｕ自動的にストップ２１０に向っ
て持上げられ、次いで、板は自動的に液面に下降される
。さらにスイッチが連続的に閉じられると、板５２はス
トップ２１０・に向っての上昇した位置に維持される。

上述から男かなように、本装置１０は容器における液位
の連続的な精確な監視を可能にする。

装置は非常に迅速に液位の迅速な変化に応答しその結果
遠隔の位置及び近くの位置で精確゛にディスプレイでき
る。装置はどんな液位でも、液表面における撹乱にも拘
らず精確な測定を行なう。その装置はこれが接続されて
いるいずれの遠隔ディスプレイのリセット又は再較正を
始動の際及び電源故障後に行なうのを可能にする。

従って、前述から明かな諸口的が効果的に達成されるの
であり、本発明の範囲を逸脱することなく、上述の構成
上の変更を行ない得るので、先に行なった記載又は添附
図面に示したすべての事項は例示に過ぎず、これに制限
されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液位測定装置の部分縦断面図、 第２図は第１図の装置の制御部のブロックダイヤグラム
を表わす図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　サーボモータのシャフトに連結された回転ドラム
   に欧付けられたロープ又はケーブルにて５吊された検出
   板を有する形式の液位測定装置であって、前記シャフト
   はばね艮材全介して、ドラムに回転可能に結合されるか
   、又はモータ自体が、フレキシブルに且回転可能に装置
   ケーシングに結合されており、モータシャフトに液位イ
   ンジケータが結合されて？す、回転可能に連結された部
   冴間に作用する回転に応じて出力信号を送出するように
   し、センサ信号に応答してモータの速度及び方向全制御
   する制御回路を設けて、板を上昇または下降させそれに
   よってドラムへの各モーメントのバランスを維持しこう
   とするようにしたものにおいて、 Ａ、センサから出力信号を供給される比較スジで相応す
   る基準信号を比較装＠に供給する装置全役けて、比較装
   置からはモーメントのアンバランスの大きさと方向を表
   わすふｉ′１ないし変位信号が生ぜしめらねるよ５　Ｗ
   ＣＬ、、Ｃ０該ぷｎないし変位信号音読ふれないし変、
   位信号の大きさに比例する周波数全盲する交番信号に変
   換する装置全役け、 Ｄ、モータを選択的罠正転方向又ヒ逆転方向に回転ざぜ
   るように交番信号全モータに供給する手段全般け、 Ｅ、ふれないし変位信号に応答して、前記の、モータを
   選択的に正転又は逆転させるための交番信号供給手段に
   よりモータ回転の方向を選択させて検出板を動かして組
   板が液体の方向達択 異面における平衡位置をとるようＩＣｊ　Ｊｊ　６　Ｔ
   段全設けたことを特徴とする液位測定装置。 ２、前記変換器＠は前記の選択的な正転又は逆転のだめ
   の交番信号供給手段と比較装置との間に直列に接続され
   たアンプと整流器と電圧−周波数変換器を有するように
   した特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６、　前記方向選択手段は、 Ａ、方向性ないし極性スイッチと、 Ｂ、前記の方向性スイッチとモータとの間に接続された
   １対のモータ駆動手段と、Ｃ８ふれ信号に応答して方向
   性スイッチの位置全制御するための方向デコーディング
   手段とを有するようにした特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ４、　サーボモータのシャフトに連結された回転ドラム
   に取付けらｈたロープ又はケーブルにて懸吊された検出
   板を有する形式の液位測定装置であって、前記シャフト
   はばね部材を介して、ドラムに回転可能に結合されるか
   、又はモータ自体が、フレキシブルに且回転可能に装置
   ケーシングＴ／Ｃ結合されて２す、モータ（３） シャフトに液位インジケータが結合さノ］ており、回転
   可能に連結された部材間に作用するセンサが設けられて
   おり、該センサは液位の変化により生せしめられる前記
   部材の相対的回転に応じて出力信号を送出するようＫし
   、センサ信号に応答してモータの速度及び方向を制御す
   る制御回路を設けて板を上昇または下降させそれによっ
   てドラムへの各モーメントのバランスを維持しようとす
   る１５［ｔ、たものにおいて、センサから出力信号を供
   給さハる比較装置を設け、ドラムへの各モーメントの基
   準バランスに相応する基準信号を比較装置に供給する装
   置を設けて、比較装置からはモーメントのアンバランス
   の大きさと方向を表わすふれないし変位信号が生せしめ
   られるようにし、 ふれないし変位信号を該ふれなφし変位信号の大きさに
   比例する周波数を有する交番信号に変換する装置を設け
   、 モータを選択的に正転方向又は逆転方向に（４） 回転させるように交番信号をモータに供給する手段を設
   け、 ふれないし変位信号に応答して、前記のモータを選択的
   に正転又は逆転させるだめの交番信号供給手段によりモ
   ータ回転の方向を選択させて検出板を動かして組板が液
   体の表面における平衡位置をとるようにさせる手段全役
   け、前記方向選択手段は た１対のモータ駆動手段と、 ふれ信号ｖＬ応答して方向性スイッチの位置を制御する
   ための方向デコーディング手段とを有しており、 Ａ、固定周波数信号を発生する手段と、已、ふれ信号又
   は固定周波信号全供給されるように方向性スイッチを選
   択的に接続する手段と、 Ｃ９ふれ信号に応答してスイッチ手段全制御して、 該スイッチ手段は方向性スイッチに、ふれ信号の大きさ
   に依存してふれ信号又ｒｉ固定信号全供給する手段とを
   有することを特徴とする液位測定＠置。 ５、サーボモータのシャフトに連結さｈた回転ドラムに
   取付けられたロープ又はケーブルにて乞吊さねた検出板
   を有する形式の液位測定装置であって、前記シャフトけ
   ばね部材を介して、ドラムに回転可能に結合されるか、
   又はモータ自体が、フレキシブルに且つ回転可能ＶＣ装
   置ケーシングに結合されており、モータシャフトに液位
   インジケータが結合さねており、回転可能に連結された
   部材間に作用するセンサが設置すられており、該センブ
   Ｆｉ液位の変化に二り生ぜしめられる前記部材の相対的
   回転ＶＬ応じて出力信号を送出するよ５ＫＬ、センサ信
   号に応答してモータの速度及び方向を制御する制＠回路
   を設けて板を上昇また上下降させそｈによってドラムへ
   の各モーメントのバランス全維持しようとするよ５　ｋ
   Ｃｌ、たものにおいて、 センサから出力信号全供給される比較装置を設け、 ドラムへの各モーメントの基準バランスに゛　相応する
   基準信号を比較装置に供給する装置を設＆）て、比較装
   置からけモーメントのアンバランスの大きさと方向を表
   わすふれないし変位信号が生ぜしめられるようにし、 ふれないし変位信号１該ふれなしし変位信号の大きさに
   比例する周波数を有する交番信号へ変換する装置を設け
   、 モータを選択的に正転方向又は逆転方向に回転させる１
   ５に交番信号全モータに供給する手段全役け、 ふれないし変位信号に応答して、前記のモータを選択的
   に正転又は逆転させるための交番信号供給手段によりモ
   ータ回転の方向を選択させて検出板を動かして組板が液
   体の表面における平衡位置全と６ようにさせる手段を設
   け、 Ａ、固定周波信号全発生する装置を有ｔ、、Ｂ、前記の
   モータの選択的正転又は逆転のため交番信号供給装置は
   モータにふれ信号又は固定周波信号を供給するスイッチ
   手段を有し、 Ｃ０ふれ信号に応答し、ふれ信号の大きさ６、前記の、
   ふれ信号ＶＣ応答してｓ制御全行なう手段は、 Ａ、ふれ信号を供給されるように接続された減衰手段と
   、 Ｂ、減衰手段とスイッチ手段とのＵＫ接続されたディス
   クリミネータ手段とｔ有しており、そＦＬにより、ディ
   スクリミネータ手段からの信号によってスイッチ手段は
   ふれ信号の大きさが選ばれた値内にある時のみ固定周波
   数を選ぶよ５［Ｌ、た特許請求の範囲第５項記載の装置
   。 １　前記のモータの選択的正転又は逆転のため（７） の交番信号供給手段ヒ、モータを正転又は逆転させるた
   めモータに信号全供給するためのアンテネイタからの信
   号により制御されるようにした特許請求の範囲第６項記
   載の装置。