JPS63308521A

JPS63308521A - レベルセンサ−およびその測定値補償方法

Info

Publication number: JPS63308521A
Application number: JP62143994A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Katsu Yasui; 安井　克
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1988-12-15
Also published as: JPH0440643B2

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）この発明はレベルセンサーに関し、特に液面の傾きに応
じて測定値の補償を行えるようにしたレベルセンサーお
よびその測定値補償方法に関する。

（発明の背景）レベルセンサーとして、例えばポリイミドのフィルム上
にＮｉの薄膜を形成した放熱式の抵抗体を利用できるこ
とが報告されている。

この抵抗体をレベルセンサーとして用いるための原理は
次のように説明される。

一般に、物体の抵抗値は第１図（ａ）のごとく物体の温
度に比例して大きくなる。この傾きは物質によって決ま
っている。

そして、前述のＮｉ薄膜に電流を流し、加熱することに
よって抵抗値を大きく保持し、この抵抗体を液体につ番
プでいくと、液体と導体の熱抵抗は気体と導体の熱抵抗
よりも大Ｃあるため、抵抗値は小さくなり、第１図（ｂ
）のごとく浸漬深さに比例して抵抗値は小さくなる。

したがって、液面レベルを抵抗値の変化として捕らえる
ことかできる。

この関係は以下の式で表すことができる。

但しＬ：抵抗体の全長Ｘ：浸漬部分の長さに二測定効果を左右する物理伍ａ：気体と導体の熱抵抗／液体と導体の熱抵抗ＲＯ′　
：単位長さあたりの抵抗値なお、実際には抵抗体に一定の電流を流しているので、
レベルによる抵抗値変化は電圧（Ｘ）として取り出すこ
とかで゛き、以下の式で表すことができる。

の電圧変化を読取ることで、液体貯蔵タンクなどの液面
レベルを電圧変化とじで検出できる。

（発明が解決しようとＪる問題点）しかしながら、この抵抗体からなるセンサーを例えば車
両の燃料タンクなどの非安定的に設問される容器の液面
測定に用いる場合には、他のレベルセンサーでも同様で
あるが、容器が傾くことによって、センサーの取り付Ｃ
ブ位置に応じて測定レベルが異なっ−Ｃしまい、正確な
液面測定ができなくなる問題があった。

この場合には容器の何ケ所かにセンサーを配置し、液面
の傾斜に応じた平均値を算出するＪ：うにすれば液面を
Ｍ度よく測定できるが、装置が複雑化するため、実用化
はできなかった。

ところで、矩形状の容器に液体を満し、前後左右に揺り
動かしたり、容器を傾けた場合、液体は容器の中心部を
変動中心として容器に対し相対的に傾く。

そして、この変動中心点の液面はある傾ぎを越えた傾き
とならない範囲で水平状態における液面に等しいことは
容易に理解できる。

この発明は以上の仮定に基づきなされたものであって、
その目的は、前記変動中心を正しい液面レベルと見なす
ことにＪ：って、この種のセンサーにおける傾斜補償を
簡単な原理機構によって行えるようにしたレベルセンサ
ーを提供するものである。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するため、この発明のレベルセンサ−−
は、支持体に少なくとも一対以上のレベルセンサーを平
行配置するとともに、各レベルセンナ−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
ように前記支持体を前記変動中心から所定距離をおいて
液体収納容器内に垂設したことを特徴とする。

また、この発明では、以上の各レベルセンサーの配置を
もとに、液面の変動により生ずる前記各レベルセンサー
の出力の差と、各レベルセンサー間の距離および変動中
心からの距離をもとに、実際の液面である変動中心から
の傾きを検出出力差として演算し、この演算結果を実際
の出力値に加算して前記変動中心の液面に補正覆るＪ、
うにした測定値補償方法を提供するものである。

（作　用）液面の変動によって、各レベルセンサー間の出力に差が
生ずる。この差とセンザー間の距ｆａｔ　Ｊ３　Ｊ：び
変動中心からの距離を諸元として実際の液面である変動
中心からの傾きを検出電圧差として演算でき、これによ
って傾斜していない状態の実際の液面レベルを知ること
ができる。

（実　施　例）以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第２図および第３図はこの発明のレベルセンサーを装着
した燃料タンクを示している。

図において、１は矩形状に形成された燃料タンク、２は
燃料タンク１内に配設されたレベルセンサーである。

レベルセンサー２はタンク１の上部中心、Ｊなわち変動
中心○から適当位置離した状態で内部に嵌入して垂設さ
れた支持体３と、支持体３に所定の間隔離して平行配置
された一対のレベル測定用゛　　の放熱式の抵抗体４Ａ
、４Ｂとからなっている。

前記支持体３の向きは各抵抗体４Ａ、４Ｂが前記変動中
心Ｏから直線上に位置して横切るように設定配置されて
いる。

前記抵抗体４Ａ、４Ｂは、前述のごとくポリイミドフィ
ルム上にＮ１の薄膜を形成したものであって、各抵抗体
４Ａ、４Ｂには一定電流が各々印加されているとともに
、液面ＷＬの浸漬深さに応じた各抵抗体４Ａ、４Ｂの抵
抗値の増減を検出する電圧測定部６が接続されている。

各電圧測定部６の出力端は演算部７が接続され、ここで
それぞれの電圧値および配置間隔、抵抗体４Ａ、４Ｂの
長ざなどの諸元に基づき前記タンク１内の液面ＷＬを演
算する。

さらに演算部７の出力端にはレベル表示器８が接続され
演算結果を表示する。

演算部７の構成としては、各電圧測定部６から出力され
た電圧値ＶＢｅからＶＡｅを減じた差出力に定数Ｇを乗
するための乗算部９と、乗算部９から出力された値ΔＶ
ｅＧと抵抗体４Ｂ側からの出力値ＶＢｅを加算する加算
部１０とからなっており、この加算部１０からの出力値
を表示部８′ｃ液面レベルとして表示する。

なお、演算部７の構成としては、説明の便宜を図るため
、図示のごとくディ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、実用化にあたっては、ワンチップ
マイクロコンピュータの如き演算手段を採用できること
は勿論である。

要は、演算部７では以下の第４図に示１幾何図形および
これに基づいて算出される前述の定数Ｇをファクターと
する論理演算手順を実行し、各抵抗体４Ａ、／１．Ｂの
液面変化に応じた抵抗値変化を取込み、表示器８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。

図において、抵抗体４Δ、４Ｂの長さを１−１液面ＷＬ
からの嵌入深さを×１抵抗体／１．Ａ、４．Ｂ間の距離
を女１．変動中心Ｏとこれに近い抵抗体４８間の長さを
女２とする。

液面ＷＬが水平状態であった場合には各抵抗体４Ａ、４
Ｂの嵌入深さＸは等しい。

また、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く、したがっ
て、乗算部９から出力される値は０であり、加算部１０
からの出力は抵抗体４Ｂ側から出力される電圧に等しい
。

つまり、水平状態では抵抗体４Ｂ側からの出力のみが測
定対象となり、表示器８に表示されることになる。

タンク１が傾く、または揺れなどによって液面が移動し
、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θ°分傾くと、抵抗体１４Ａの
浸漬深さは抵抗体４Ｂの浸漬深さより深くなり、それぞ
れの浸漬深さを（Ｘ＋Ｘ＋　）、（Ｘ＋Ｘ２　）とする
と、各抵抗体４Ａ、４Ｂ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。

つまり、傾斜することによって、抵抗体４Ｂおよび４Ａ
からの測定電圧は水平状態Ｘの電圧値に比べ減少する。

したがって、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４Ａ、４８間の距離吏１と
、変動中心０とこれに近い抵抗体４Ｂ間の長ざ１２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（Ｘ＋　−Ｘ２　）が解れば
抵抗体４Ｂと変動中心Ｏまでの深さの差×１が算出でき
る。

したがって、実際上は、両者の検出電圧差（ｖＢｅ−ｖ
へ〇）に前述の定数Ｇを乗ずれば、補正値ΔＶｅＧが算
出でき、これに元の検出電圧ＶＢｅを加算すれば補償出
力を得られる。

なお、図示とは反対側に液面ＷＬが傾くと乗算部９から
出力される値は負となり、加算部１０では当然減算した
値を出力する。

いずれにあっ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って、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５図の想像線で示すように、液面の一端がタン
ク１の天井囲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を定めるにあたって、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、その他の形状であっ−Ｃ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
単なタンク）や、実験（幾何形状が複雑なタンク）によ
り容易に求めることができる。

したがって、本発明では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−−と変動
中心間の位置が正しく位置決めされていさえずれば、液
面が傾いた場合でも精度のよい測定値を得られるのであ
る。

さらに、前記実施例では、比較的検出精度の高い放熱式
の抵抗体をセンサーとして用い（いるが、例えばフロー
１〜式などのセンサーを用いても結果は同じであり、セ
ンサーの種類を問わないことは勿論である。

（効　果）以上実施例によって訂細に説明したように、この発明に
あっては、液面の変動によって、各レベルセンサー間の
出力に差が生じることを利用し−Ｃ１この出力差とレベ
ルセンサー間の距離および変動中心からの距離を諸元と
して実際の液面である変動中心からの傾きを検出電圧差
として演算することによって実際の液面レベルを知るこ
とかできる。

したがって、この発明によれば、多数のセンサーを用い
なくて−ｂ液面の傾ぎに応じた補償出力が得られるため
、特に例えばΦ両の燃料タンクなどの非安定的に股間さ
れる容器の液面測定のためのレベルセンサーおよびその
測定値補償方法として好適で・ある。

【図面の簡単な説明】

第１図＜ａ）、（ｂ）はこの発明を適用する放熱式抵抗
体の特性を示すグラフ、第２図はこの発明に係るレベル
センサーを燃料タンクに固定した状態を示す平面説明図
、第３図は第２図の■−■線断面においで、演算処理手
段を付加づるために一部模式化した説明図、第４図はセ
ンサーと変動中心との関係を現す幾何図形説明図、第５
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・・・燃わ１タンク２・・・レベルセンサー３・・・支持体４Δ、４１３・・・放熱式抵抗体６・・・電圧測定部７・・・演締部８・・・レベル表示器９・・・乗算部１０・・・加算部Ｏ・・・変動中心Ｗ［・・・液面文１・・・抵抗体間の距Ｍｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持体に少なくとも一対以上のレベルセンサーを
平行配置するとともに、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
るように前記支持体を前記変動中心から所定距離をおい
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）少なくとも一対以上のレベルセンサーを、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
切るように平行配置するとともに、前記液面の変動によ
り生ずる前記各レベルセンサーの出力の差と、各レベル
センサー間の距離および変動中心からの距離をもとに、
実際の液面である変動中心からの傾きに対する検出出力
差として演算し、この演算結果を実際の出力値に加算し
て前記変動中心の液面に補正するようにしたことを特徴
とするレベルセンサーの測定値補償方法。