JPS623891B2 - - Google Patents
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- JPS623891B2 JPS623891B2 JP54139291A JP13929179A JPS623891B2 JP S623891 B2 JPS623891 B2 JP S623891B2 JP 54139291 A JP54139291 A JP 54139291A JP 13929179 A JP13929179 A JP 13929179A JP S623891 B2 JPS623891 B2 JP S623891B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- capacitor
- fuel
- rectifying element
- integrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料タンク内に同心円筒状の電極を
もつ発信器を垂直に立て、電極を浸す燃料による
静電容量の変化からタンク内の燃料の体積を検出
すると共に、タンク内底部に配置された誘電率検
知用コンデンサを用いて燃料の密度信号を導き、
この密度信号と上記体積信号とを掛け合わせてタ
ンク内の燃料の重量を測定する燃量計に関し、更
に詳しくは上記重量信号を純電子的に得るように
した静電容量式燃量計に関するものである。
もつ発信器を垂直に立て、電極を浸す燃料による
静電容量の変化からタンク内の燃料の体積を検出
すると共に、タンク内底部に配置された誘電率検
知用コンデンサを用いて燃料の密度信号を導き、
この密度信号と上記体積信号とを掛け合わせてタ
ンク内の燃料の重量を測定する燃量計に関し、更
に詳しくは上記重量信号を純電子的に得るように
した静電容量式燃量計に関するものである。
第１図は変成器ブリツジ方式による従来の燃量
計を示す回路構成図である。図において、１はト
ランスで１次巻線１０１には励振電圧が印加され
ている。また、中間点が接地された２次巻線１０
２の両端にはそれぞれV1，V2なる端子電圧が発
生し、接地点とV2端子の途中の接続点にはV3な
る電圧が発生する。なお、V3電圧端子と接地点
との間には摺動抵抗２０１が接続されている。３
は同心円筒状の電極を持ち、燃料タンク内に垂直
に配置された燃料の体積を検出するためのコンデ
ンサで、一方の極板は２次巻線のV1電圧端子に
接続されている。４は２次巻線１０２のV2電圧
端子に接続されたコンデンサで、コンデンサ３を
通して発生する電圧をキヤンセルしてバランスさ
せるための比較用コンデンサである。５は演算用
固定コンデンサ、６はコンデンサ５に並列接続さ
れた燃料の誘電率検知用コンデンサで、常にタン
ク内の燃料に浸漬された状態になつている。固定
コンデンサ５及び誘電率検知用コンデンサ６から
なる並列回路の一端は摺動子２０２を介して摺動
抵抗２０１に接続され、他端はサーボ増幅器７の
入力側に接続されている。なお、コンデンサ３，
４は共通接続され、サーボ増幅器７の入力側に接
続されている。８はサーボモータで、サーボ増幅
器７の出力によつて駆動され、サーボ増幅器７の
入力が零になるよう摺動子２０２を動かす。
計を示す回路構成図である。図において、１はト
ランスで１次巻線１０１には励振電圧が印加され
ている。また、中間点が接地された２次巻線１０
２の両端にはそれぞれV1，V2なる端子電圧が発
生し、接地点とV2端子の途中の接続点にはV3な
る電圧が発生する。なお、V3電圧端子と接地点
との間には摺動抵抗２０１が接続されている。３
は同心円筒状の電極を持ち、燃料タンク内に垂直
に配置された燃料の体積を検出するためのコンデ
ンサで、一方の極板は２次巻線のV1電圧端子に
接続されている。４は２次巻線１０２のV2電圧
端子に接続されたコンデンサで、コンデンサ３を
通して発生する電圧をキヤンセルしてバランスさ
せるための比較用コンデンサである。５は演算用
固定コンデンサ、６はコンデンサ５に並列接続さ
れた燃料の誘電率検知用コンデンサで、常にタン
ク内の燃料に浸漬された状態になつている。固定
コンデンサ５及び誘電率検知用コンデンサ６から
なる並列回路の一端は摺動子２０２を介して摺動
抵抗２０１に接続され、他端はサーボ増幅器７の
入力側に接続されている。なお、コンデンサ３，
４は共通接続され、サーボ増幅器７の入力側に接
続されている。８はサーボモータで、サーボ増幅
器７の出力によつて駆動され、サーボ増幅器７の
入力が零になるよう摺動子２０２を動かす。
このような構成によりサーボ回路がバランスし
た場合、サーボ増幅器の入力は零になり仮想接地
電位となる。コンデンサ３の合成静電容量は乾燥
静電容量CMと比誘電率Ｋの燃料中への浸漬によ
る静電容量の増加分Ｘ（Ｋ−１）CMとの合計
CM＋Ｘ（Ｋ−１）CM値であるので、コンデン
サ３に流れる電流はV1ω｛CM＋Ｘ（Ｋ−１）
CM｝となる。コンデンサ５と誘電率検知用コン
デンサ６との合成静電容量はKCc＋CBであり印
加される電圧はMV3であるので合成電流はMV3ω
（KCc＋CB）となる。更にコンデンサ４に流れる
電流はV2ωCFである。したがつて各電圧の位相
に注意してこれ等の代数和をとると V1・ω｛CM＋Ｘ（Ｋ−１）CM｝−Ｍ・V3・ω（Ｋ・Cc＋CB）−V2・ω・CF＝０ ………(1) なる関係が成立つ。ここでωは角周波数（２π
ｆ）、Ccは誘電率検知用コンデンサ６の乾燥時静
電容量、CFは比較用コンデンサ４の容量、CBは
コンデンサ５の容量、Ｋは燃料の誘電率、Ｘはコ
ンデンサ３の浸漬比（タンク内の燃料体積に比例
する）、Ｍは摺動子２０２の回転角（指示）を
夫々示す。
た場合、サーボ増幅器の入力は零になり仮想接地
電位となる。コンデンサ３の合成静電容量は乾燥
静電容量CMと比誘電率Ｋの燃料中への浸漬によ
る静電容量の増加分Ｘ（Ｋ−１）CMとの合計
CM＋Ｘ（Ｋ−１）CM値であるので、コンデン
サ３に流れる電流はV1ω｛CM＋Ｘ（Ｋ−１）
CM｝となる。コンデンサ５と誘電率検知用コン
デンサ６との合成静電容量はKCc＋CBであり印
加される電圧はMV3であるので合成電流はMV3ω
（KCc＋CB）となる。更にコンデンサ４に流れる
電流はV2ωCFである。したがつて各電圧の位相
に注意してこれ等の代数和をとると V1・ω｛CM＋Ｘ（Ｋ−１）CM｝−Ｍ・V3・ω（Ｋ・Cc＋CB）−V2・ω・CF＝０ ………(1) なる関係が成立つ。ここでωは角周波数（２π
ｆ）、Ccは誘電率検知用コンデンサ６の乾燥時静
電容量、CFは比較用コンデンサ４の容量、CBは
コンデンサ５の容量、Ｋは燃料の誘電率、Ｘはコ
ンデンサ３の浸漬比（タンク内の燃料体積に比例
する）、Ｍは摺動子２０２の回転角（指示）を
夫々示す。
上式(1)において、乾燥時にコンデンサ３を通し
て発生する電圧をコンデンサ４に発生する電圧で
キヤンセルし合うように予めV1CT＝V2CFと定
められているとすると、上式は と書き改めることができる。
て発生する電圧をコンデンサ４に発生する電圧で
キヤンセルし合うように予めV1CT＝V2CFと定
められているとすると、上式は と書き改めることができる。
一方、燃料の密度Ｄと誘電係数Ｋとの間には、
Ｄ＝Ａ・（Ｋ−１）／Ｂ＋（Ｋ−１） ………(3)
なる一般的な基礎方程式がある。ここでＡ、Ｂは
各液体毎に定まる定数である。従つて、回路定数
を適当に定めることにより上記(2)式のＸの係数を
燃料の密度と同値にすることができる。また、Ｘ
はタンク内の燃料体積に比例するから、上記(2)式
のＭ、即ち第１図の摺動子２０２の回転角はタン
ク内の燃料の重量に比例する。
各液体毎に定まる定数である。従つて、回路定数
を適当に定めることにより上記(2)式のＸの係数を
燃料の密度と同値にすることができる。また、Ｘ
はタンク内の燃料体積に比例するから、上記(2)式
のＭ、即ち第１図の摺動子２０２の回転角はタン
ク内の燃料の重量に比例する。
しかしながら、上記従来装置では複雑なサーボ
機構を有するため装置の価格が嵩み、また、可動
部分を有するため摩耗などによる故障を起す欠点
があつた。
機構を有するため装置の価格が嵩み、また、可動
部分を有するため摩耗などによる故障を起す欠点
があつた。
本発明は上記の欠点をなくした静電容量式燃量
計を提供するものであり、以下本発明を図によつ
て説明する。
計を提供するものであり、以下本発明を図によつ
て説明する。
第２図及び第３図は本発明の一実施例を示す図
で第２図は回路構成図、第３図は動作説明図であ
る。第２図において第１図と同一記号は同一要素
を示すことにし、その説明は重複をさけるため省
略する。
で第２図は回路構成図、第３図は動作説明図であ
る。第２図において第１図と同一記号は同一要素
を示すことにし、その説明は重複をさけるため省
略する。
第２図において、コンデンサ３，４の他方の極
板は半波整流要素９，１０を介して共通接続され
ている。また、互に並列接続された固定コンデン
サ５、誘電率検知用コンデンサ６の一方の接続点
が２次コイルのV2電圧端子に接続され、他方の
接続点が半波整流要素１５を介して鋸歯状波出力
を発生する積分器１２の入力側に接続されてい
る。１１は変換器、１３は積分器の出力を比較す
る比較器である。なお、積分器１２の構成は帰環
コンデンサ１２ａに並列にFETスイツチング素
子１２ｂが接続され、上記スイツチング素子が励
振電圧よりも低い一定周波数の交流電源１４によ
り制御される構成となつている。
板は半波整流要素９，１０を介して共通接続され
ている。また、互に並列接続された固定コンデン
サ５、誘電率検知用コンデンサ６の一方の接続点
が２次コイルのV2電圧端子に接続され、他方の
接続点が半波整流要素１５を介して鋸歯状波出力
を発生する積分器１２の入力側に接続されてい
る。１１は変換器、１３は積分器の出力を比較す
る比較器である。なお、積分器１２の構成は帰環
コンデンサ１２ａに並列にFETスイツチング素
子１２ｂが接続され、上記スイツチング素子が励
振電圧よりも低い一定周波数の交流電源１４によ
り制御される構成となつている。
次に本発明の動作を説明する。交流電源により
励振されているコンデンサ３，４からの出力電流
は半波整流要素９，１０で整流され、これ等に流
れる半波整流電流I1，I2は変換器１１で加算され
電圧に変換される。即ち、I1，I2は I1＝−√２・V1・ω・｛CM＋CM・（Ｋ
−１）・Ｘ｝ ………(4) I2＝√２・V2・ω・CF ………(5) で表わされる。ここでV1・CM＝V2・CFならし
められていると Io＝I1＋I2 ＝−√２V1・ω・CM・（Ｋ−１）・Ｘ …(6) となり、変換器１１のゲインを−Ｇとすると変換
器１１の出力V4は V4＝−Ｇ・Io＝√２・Ｇ・V1・ω・CM・
（Ｋ−１）・Ｘ ………(7) で表わされる。
励振されているコンデンサ３，４からの出力電流
は半波整流要素９，１０で整流され、これ等に流
れる半波整流電流I1，I2は変換器１１で加算され
電圧に変換される。即ち、I1，I2は I1＝−√２・V1・ω・｛CM＋CM・（Ｋ
−１）・Ｘ｝ ………(4) I2＝√２・V2・ω・CF ………(5) で表わされる。ここでV1・CM＝V2・CFならし
められていると Io＝I1＋I2 ＝−√２V1・ω・CM・（Ｋ−１）・Ｘ …(6) となり、変換器１１のゲインを−Ｇとすると変換
器１１の出力V4は V4＝−Ｇ・Io＝√２・Ｇ・V1・ω・CM・
（Ｋ−１）・Ｘ ………(7) で表わされる。
一方、コンデンサ５，６からの出力電流を半波
整流要素１５により整流された半波整流出力は積
分器１２に加えられる。即ち、I3は I3＝−√２・V2・ω・（Ｋ・Cc＋CB） …(8) で表わされる。また、積分器１２のゲインを−Ｆ
とすると積分器１２の出力V5は V5＝−Ｆ・I3・ｔ＝√２・Ｆ・V2・ω・
（Ｋ・Cc＋CB）・ｔ ………(9) で表わされる。
整流要素１５により整流された半波整流出力は積
分器１２に加えられる。即ち、I3は I3＝−√２・V2・ω・（Ｋ・Cc＋CB） …(8) で表わされる。また、積分器１２のゲインを−Ｆ
とすると積分器１２の出力V5は V5＝−Ｆ・I3・ｔ＝√２・Ｆ・V2・ω・
（Ｋ・Cc＋CB）・ｔ ………(9) で表わされる。
ここで変換器１１、積分器１２の出力をV4，
V5とするとV4，V5は第３図ａで示す関係とな
り、それぞれが比較器１３に印加される。この場
合、比較器１３のその出力V6はV5≦V4において
電源電圧Vcを出力し、V5＞V4において零出力と
なるように構成されているものとする。これによ
り第３図ｂで示す如くV5が零から立上つてから
V4と等しくなるまでの時間をt′とすれば、予めV5
（max）＞V4（max）にされているのでt′は常にＴ
より小さくなる。すなわち、ｔ＝t′においてV4＝
V5であるから(7)、(9)式より t′＝Ｇ・Ｖ１・ＣＭ（Ｋ−１）・Ｘ／Ｆ・Ｖ２・（Ｋ
・Ｃｃ＋ＣＢ）………(10) が得られる。従つて、比較器１３の出力V6は誘
電率に関連して変化する時間t′に対応したパルス
出力が得られる。
V5とするとV4，V5は第３図ａで示す関係とな
り、それぞれが比較器１３に印加される。この場
合、比較器１３のその出力V6はV5≦V4において
電源電圧Vcを出力し、V5＞V4において零出力と
なるように構成されているものとする。これによ
り第３図ｂで示す如くV5が零から立上つてから
V4と等しくなるまでの時間をt′とすれば、予めV5
（max）＞V4（max）にされているのでt′は常にＴ
より小さくなる。すなわち、ｔ＝t′においてV4＝
V5であるから(7)、(9)式より t′＝Ｇ・Ｖ１・ＣＭ（Ｋ−１）・Ｘ／Ｆ・Ｖ２・（Ｋ
・Ｃｃ＋ＣＢ）………(10) が得られる。従つて、比較器１３の出力V6は誘
電率に関連して変化する時間t′に対応したパルス
出力が得られる。
比較器１３の出力V6をデイジタル出力として
取出す場合は比較器１３の電源電圧を第２図で示
すように＋Vcと−Vcに接続される。比較器１３
の出力に表われるパルス数Ｎは となる。よつて(11)式のＫ以外の値を適当に定める
ことにより、出力パルス数Ｎは燃料重量に比例し
たものとなる。なお、パルスの計測手段としては
公知のカウンターが使用でき、この場合のカウン
タのリセツトは鋸歯状波の立下りを検出して行な
うことができる。
取出す場合は比較器１３の電源電圧を第２図で示
すように＋Vcと−Vcに接続される。比較器１３
の出力に表われるパルス数Ｎは となる。よつて(11)式のＫ以外の値を適当に定める
ことにより、出力パルス数Ｎは燃料重量に比例し
たものとなる。なお、パルスの計測手段としては
公知のカウンターが使用でき、この場合のカウン
タのリセツトは鋸歯状波の立下りを検出して行な
うことができる。
また、比較器１３の出力をアナログ出力として
取出す場合は比較器１３の後段にフイルタ１６を
設け、また比較器１６の電源を第２図の（ ）内
で示すように定電圧源Vsとコモン間に接続す
る。この場合フイルタ１６のゲインをαとする
と、フイルタ１６により平均化された直流電圧
V6′は となる。よつて、デイジタル出力の場合と同様の
理由によりV′6は燃料重量に比例したものとな
る。
取出す場合は比較器１３の後段にフイルタ１６を
設け、また比較器１６の電源を第２図の（ ）内
で示すように定電圧源Vsとコモン間に接続す
る。この場合フイルタ１６のゲインをαとする
と、フイルタ１６により平均化された直流電圧
V6′は となる。よつて、デイジタル出力の場合と同様の
理由によりV′6は燃料重量に比例したものとな
る。
以上述べたように本発明によれば従来のサーボ
機構を使用したものに比較し、機械的駆動部がな
いので摩耗による故障はなくなり、かつ、純電子
的に構成されるので経済性の良い静電容量式燃量
計が得られる。
機構を使用したものに比較し、機械的駆動部がな
いので摩耗による故障はなくなり、かつ、純電子
的に構成されるので経済性の良い静電容量式燃量
計が得られる。
なお、本発明の実施例では誘電率検知用コンデ
ンサの値に関連して鋸歯状波出力の振幅を変化さ
せるものについて説明したが、鋸歯状波出力の振
幅を一定にして周期を変化させても同様な効果が
得られる。
ンサの値に関連して鋸歯状波出力の振幅を変化さ
せるものについて説明したが、鋸歯状波出力の振
幅を一定にして周期を変化させても同様な効果が
得られる。
第１図は従来の静電容量式燃量計を示す構成
図、第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第
３図は本発明の動作を説する説明図である。 １：トランス、３：体積測定用コンデンサ、
４：比較用コンデンサ、５：演算用固定コンデン
サ、６：誘電率検知用コンデンサ、９，１０，１
５：半波整流要素、１１：変換器、１２：鋸歯状
波出力発生用積分器、１３：比較器。
図、第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第
３図は本発明の動作を説する説明図である。 １：トランス、３：体積測定用コンデンサ、
４：比較用コンデンサ、５：演算用固定コンデン
サ、６：誘電率検知用コンデンサ、９，１０，１
５：半波整流要素、１１：変換器、１２：鋸歯状
波出力発生用積分器、１３：比較器。
Claims (1)
- １ 電源トランスの２次巻線の一端に接続され燃
料の体積を測定する体積測定用コンデンサと、前
記２次巻線の他端に接続された比較用コンデンサ
と、前記２次巻線に接続された前記燃料の誘電率
を検知する誘電率検知用コンデンサと演算用固定
コンデンサとの並列回路と、前記体積測定用コン
デンサに流れる電流を半波整流する第１整流要素
と、前記比較用コンデンサに流れる電流を半波整
流する第２整流要素と、前記第１および第２整流
要素を流れる電流を加算し電圧に変換する変換器
と、前記並列回路を流れる電流を半波整流する第
３整流要素と、前記第３整流要素の出力を入力し
鋸歯状波出力を発生する積分器と、前記変換器と
前記積分器の出力とを比較し前記積分器の出力が
前記変換器の出力に等しくなるまでの時間に対応
した出力を発生する比較器とから成ることを特徴
とする静電容量式燃量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13929179A JPS5663215A (en) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | Electrostatic capacity type fuel meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13929179A JPS5663215A (en) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | Electrostatic capacity type fuel meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5663215A JPS5663215A (en) | 1981-05-29 |
| JPS623891B2 true JPS623891B2 (ja) | 1987-01-27 |
Family
ID=15241856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13929179A Granted JPS5663215A (en) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | Electrostatic capacity type fuel meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5663215A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58119733U (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-15 | 横河電機株式会社 | 静電容量式レベル測定装置 |
-
1979
- 1979-10-30 JP JP13929179A patent/JPS5663215A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5663215A (en) | 1981-05-29 |
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