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JP2010256015A - Sensor device - Google Patents

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JP2010256015A
JP2010256015A JP2009102590A JP2009102590A JP2010256015A JP 2010256015 A JP2010256015 A JP 2010256015A JP 2009102590 A JP2009102590 A JP 2009102590A JP 2009102590 A JP2009102590 A JP 2009102590A JP 2010256015 A JP2010256015 A JP 2010256015A
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voltage
circuit
liquid
detection electrode
output
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JP2009102590A
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義典 ▲高▼嶋
Yoshinori Takashima
Mikinori Oshima
幹啓 大島
Motoki Ogata
基樹 緒方
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Abstract

【課題】本発明は、複雑な演算装置を設けることなく、被測定液の誘電率や温度が変化しても高精度で液位を検出することができ、かつ液位を表す信号や液質を表す信号を電源ラインのみの2線で出力することができるセンサ装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明のセンサ装置は、液位に比例した第1の直流電圧を発生する回路と液質に比例した第2の直流電圧を発生する回路とを備えるとともに、各々の直流電圧を互いに重ならない電圧範囲に制限した後、これらの電圧値をスイッチング回路99において一定の周期で交互にパルス幅変調し、この変調信号によって出力電流を大小の2水準に切り替える電流切替回路77とを設け、この出力電流を液位と液質を表すデジタル信号として電源ラインに重畳するようにしたものである。
【選択図】図8
The present invention is capable of detecting a liquid level with high accuracy even if the dielectric constant or temperature of a liquid to be measured is changed without providing a complicated arithmetic device, and also provides a signal and liquid quality representing the liquid level. It is an object of the present invention to provide a sensor device that can output a signal representing the above-described signal using only two power lines.
The sensor device of the present invention includes a circuit that generates a first DC voltage proportional to the liquid level and a circuit that generates a second DC voltage proportional to the liquid quality, and each DC voltage is After limiting to a voltage range that does not overlap with each other, the voltage value is alternately pulse-width modulated at a constant period in the switching circuit 99, and a current switching circuit 77 is provided for switching the output current between two levels of magnitude by this modulation signal. The output current is superimposed on the power supply line as a digital signal representing the liquid level and liquid quality.
[Selection] Figure 8

Description

本発明は、複数の物理量を検出するセンサ装置に関し、特に自動車、建築機械等のエンジンオイルや燃料の液位や液質等の物理量を検出するセンサ装置に関するものである。   The present invention relates to a sensor device that detects a plurality of physical quantities, and more particularly to a sensor device that detects physical quantities such as engine oil and fuel liquid levels and liquid quality of automobiles and construction machines.

自動車、建築機械等のエンジンオイルや燃料の液位等の物理量を検出するセンサ装置としては図12、図13に示すようなものが知られている(特許文献1参照)。図12は従来のセンサ装置の検出部の正面図を示したもので、この図12において、1は上下に延びる長方形の基板で、この基板1の下端部には櫛歯形状の第1の検出電極2が、略中央部には櫛歯形状の第2の検出電極3が設けられている。そして、前記第1の検出電極2は上下に所定の間隔をおいて配置された複数の線状電極からなり、これらは基板1の両側縁に沿って上下に延びる引き出し線4,5に交互に接続されている。また、前記第2の検出電極3は左右に所定の間隔をおいて上端部から下端部に延びるように配置された複数の線状電極からなり、かつこれらの線状電極は上端がリード線6,7に交互に接続されている。   As sensor devices for detecting physical quantities such as engine oil and fuel liquid levels of automobiles and construction machines, those shown in FIGS. 12 and 13 are known (see Patent Document 1). FIG. 12 is a front view of a detection unit of a conventional sensor device. In FIG. 12, reference numeral 1 denotes a rectangular substrate extending vertically, and a first detection of a comb-like shape is provided at the lower end of the substrate 1. The electrode 2 is provided with a comb-shaped second detection electrode 3 at a substantially central portion. The first detection electrode 2 is composed of a plurality of linear electrodes arranged at predetermined intervals in the vertical direction, and these are alternately arranged on the lead lines 4 and 5 extending vertically along both side edges of the substrate 1. It is connected. The second detection electrode 3 is composed of a plurality of linear electrodes arranged so as to extend from the upper end to the lower end with a predetermined interval on the left and right sides, and these linear electrodes have a lead wire 6 at the upper end. , 7 are alternately connected.

液位測定時には前記検出部は被測定液中に浸漬されるもので、この時、前記第1の検出電極2は常に被測定液中に浸漬するように配置される。一方、前記第2の検出電極3は被測定液面と交差し、液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減することになる。   At the time of liquid level measurement, the detection unit is immersed in the liquid to be measured. At this time, the first detection electrode 2 is always arranged to be immersed in the liquid to be measured. On the other hand, the second detection electrode 3 intersects the liquid surface to be measured, and the portion immersed in the liquid increases and decreases as the liquid level rises and falls.

図13は上記検出部を用いた検出回路図を示したもので、発振回路8と処理回路9とよりなる。発振回路8はインバータ10,11,12と、抵抗13とを有し、前記インバータ11,12間にはそれぞれアナログスイッチ14,15を介して前記検出部における第1、第2の検出電極2,3が接続されている。そして、マイクロコンピュータを有する処理回路9は最初にアナログスイッチ14を閉じ、前記抵抗13と、第1の検出電極2の容量で決定される発振周波数から被測定液の誘電率を計算して記憶する。続いて処理回路9は一方のアナログスイッチ14に代えて他方のアナログスイッチ15を閉じ、前記抵抗13と、第2の検出電極3の容量とで決定される発振周波数と前記被測定液の誘電率とから液位を算出して出力ライン16に出力するもので、被測定液の誘電率が変動した場合でも正確な液位を知ることができるものである。そして、17は電源ラインである。   FIG. 13 is a detection circuit diagram using the above-described detection unit, and includes an oscillation circuit 8 and a processing circuit 9. The oscillation circuit 8 includes inverters 10, 11, 12 and a resistor 13, and the first and second detection electrodes 2, 2 in the detection unit are connected between the inverters 11, 12 via analog switches 14, 15, respectively. 3 is connected. The processing circuit 9 having a microcomputer first closes the analog switch 14 and calculates and stores the dielectric constant of the liquid to be measured from the oscillation frequency determined by the resistance 13 and the capacitance of the first detection electrode 2. . Subsequently, the processing circuit 9 closes the other analog switch 15 in place of the one analog switch 14, and the oscillation frequency determined by the resistor 13 and the capacitance of the second detection electrode 3 and the dielectric constant of the liquid to be measured. From this, the liquid level is calculated and output to the output line 16, so that the accurate liquid level can be known even when the dielectric constant of the liquid to be measured fluctuates. Reference numeral 17 denotes a power supply line.

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。   As prior art document information relating to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

特開昭63−79016号公報JP-A-63-79016

しかしながら、上記した従来のセンサ装置においては、常に被測定液中に浸漬される第1の検出電極2間の容量で決定される発振回路8の発振周波数より被測定液の誘電率を算出して記憶した後、被測定液面と交差し、そして、液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減する第2の検出電極3間の容量で決定される発振回路8の発振周波数と前記被測定液の誘電率とから被測定液の液位を演算するようにしているため、演算装置が複雑で大がかりになってしまうという問題点を有していた。また、上記した従来のセンサ装置においては、電源ラインおよび出力ラインの3線が必要であるため、特に電線の延長距離の長い車両等においては取り扱いが面倒で製造コストも上昇するという問題点をも有していた。   However, in the conventional sensor device described above, the dielectric constant of the liquid to be measured is calculated from the oscillation frequency of the oscillation circuit 8 determined by the capacitance between the first detection electrodes 2 that is always immersed in the liquid to be measured. After storing, the oscillation frequency of the oscillation circuit 8 determined by the capacitance between the second detection electrodes 3 that intersects with the liquid surface to be measured and is increased or decreased as the liquid level rises or lowers. Since the liquid level of the liquid to be measured is calculated from the dielectric constant of the liquid to be measured, there is a problem that the calculation device becomes complicated and large. In addition, since the above-described conventional sensor device requires three wires, that is, a power supply line and an output line, there is a problem that handling is troublesome and the manufacturing cost is increased particularly in a vehicle having a long electric wire extension distance. Had.

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、複雑な演算装置を設けることなく、被測定液の誘電率や温度が変化しても高精度で液位を検出することができ、かつ液位を表す信号や液質等を表す複数の信号を電源ラインのみの2線で出力することができるセンサ装置を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can detect the liquid level with high accuracy even if the dielectric constant or temperature of the liquid to be measured is changed without providing a complicated arithmetic device. It is an object of the present invention to provide a sensor device capable of outputting a signal representing a position and a plurality of signals representing liquid quality and the like with only two power supply lines.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。   In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明の請求項1に記載の発明は、第1の物理量を第1の直流電圧に変換する第1の回路と、第2の物理量を第2の直流電圧に変換する第2の回路と、前記第1の直流電圧の電圧値を第1の範囲に制限する第1の電圧制限回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を前記第1の範囲と重ならない第2の範囲に制限する第2の電圧制限回路と、前記第1、第2の電圧制限回路の出力電圧の各々を一定の周期で出力するスイッチング回路を設け、さらにこのスイッチング回路の出力側に、前記スイッチング回路からの出力電圧をパルス幅に変調する回路と、前記パルス幅に変調された変調信号によって電流源からの出力電流を大小の2水準に切り替える電流切替回路とを設け、前記電流切替回路で切り替えられた大小2水準の出力電流を前記第1の物理量と第2の物理量とを表すデジタル信号として電源ラインに重畳するようにしたもので、この構成によれば、複数の信号を電源ラインのみの2線で出力することができ、これにより、特に電線の延長距離の長い機器において取り扱いが容易で製造コストを抑えたセンサ装置を提供することができるという作用効果を有するものである。   The invention according to claim 1 of the present invention includes a first circuit that converts a first physical quantity into a first DC voltage, a second circuit that converts a second physical quantity into a second DC voltage, A first voltage limiting circuit that limits a voltage value of the first DC voltage to a first range; and a voltage value of the second DC voltage is limited to a second range that does not overlap the first range. A second voltage limiting circuit and a switching circuit that outputs each of the output voltages of the first and second voltage limiting circuits at a constant cycle are provided, and an output from the switching circuit is provided on the output side of the switching circuit. A circuit that modulates the voltage to a pulse width, and a current switching circuit that switches the output current from the current source between two levels, large and small, according to the modulation signal modulated to the pulse width, and the magnitude 2 that is switched by the current switching circuit Level output current of the first The digital signal representing the quantity and the second physical quantity is superimposed on the power supply line. According to this configuration, a plurality of signals can be output by only two power supply lines. It has the effect of being able to provide a sensor device that can be easily handled and reduced in manufacturing cost in a device having a long extension distance of an electric wire.

本発明の請求項2に記載の発明は、常に被測定液中に浸漬され、かつ被測定液が有する誘電率の影響を受けることなく電極間の静電容量を測定する第1の検出電極と、常に被測定液中に浸漬され、かつ被測定液が有する誘電率の影響を受けて電極間の静電容量を測定する第2の検出電極と、被測定液の液位を測定する第3の検出電極と、常に被測定液外にある第4の検出電極を検出部に設けるとともに、前記第3の検出電極が被測定液中に浸漬されている部分の長さに比例する時間だけ充電し、かつ前記第3の検出電極が被測定液外にある部分の長さに比例する時間だけ前記充電された電荷を放電するという動作を繰り返すことにより液位に比例した第1の直流電圧を発生する回路とを備えるとともに、前記第2の検出電極で測定される静電容量と第1の検出電極で測定される静電容量との差に比例する時間だけ充電し、かつ前記第1の検出電極で測定される静電容量に比例する時間だけ前記充電された電荷を放電するという動作を繰り返すことにより液質に比例した第2の直流電圧を発生する回路とを備え、前記第1の直流電圧の電圧値を第1の範囲に制限する電圧制限回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を前記第1の範囲と重ならない第2の範囲に制限する電圧制限回路と、前記電圧制限回路の出力電圧の各々を一定の周期で出力するスイッチング回路を設け、さらにこのスイッチング回路の出力側に、前記スイッチング回路の出力電圧をパルス幅に変調する回路と、前記パルス幅に変調された変調信号によって電流源からの出力電流を大小の2水準に切り替える電流切替回路とを設け、前記電流切替回路で切り替えられた大小2水準の出力電流を液位と液質を表すデジタル信号として電源ラインに重畳するようにしたもので、この構成によれば、複雑な演算装置を設けることなく、被測定液の誘電率や温度等が変化しても常に液位を正確に表す信号と、液質を表す信号とを出力することができるとともに、前記液位を表す信号と液質を表す信号を電源ラインのみの2線で出力することができ、これにより、特に電線の延長距離の長い車両等において取り扱いが容易で製造コストを抑えたセンサ装置を提供することができるという作用効果を有するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a first detection electrode that is always immersed in a liquid to be measured and that measures the capacitance between the electrodes without being affected by the dielectric constant of the liquid to be measured. A second detection electrode that is always immersed in the liquid to be measured and that is affected by the dielectric constant of the liquid to be measured, and that measures the capacitance between the electrodes; and a third that measures the liquid level of the liquid to be measured. The detection electrode and a fourth detection electrode that is always outside the liquid to be measured are provided in the detection unit, and charged for a time proportional to the length of the portion where the third detection electrode is immersed in the liquid to be measured. And repeating the operation of discharging the charged electric charge for a time proportional to the length of the portion where the third detection electrode is outside the liquid to be measured, thereby generating a first DC voltage proportional to the liquid level. And a circuit that generates the static electricity measured by the second detection electrode. Charge for a time proportional to the difference between the quantity and the capacitance measured at the first sensing electrode, and charge the charged charge for a time proportional to the capacitance measured at the first sensing electrode. A circuit for generating a second DC voltage proportional to the liquid quality by repeating the operation of discharging, a voltage limiting circuit for limiting the voltage value of the first DC voltage to a first range, and the first A voltage limiting circuit that limits a voltage value of the DC voltage of 2 to a second range that does not overlap the first range, and a switching circuit that outputs each of the output voltages of the voltage limiting circuit at a constant period, On the output side of the switching circuit, there is a circuit for modulating the output voltage of the switching circuit to a pulse width, and a current switching circuit for switching the output current from the current source to two levels of large and small by the modulation signal modulated to the pulse width. And superimposing two or two levels of output current switched by the current switching circuit on a power supply line as a digital signal representing the liquid level and the liquid quality. Without being provided, a signal that accurately represents the liquid level and a signal that represents the liquid quality can be output at all times even when the dielectric constant or temperature of the liquid to be measured changes, and a signal that represents the liquid level; A signal representing the liquid quality can be output with only two power lines, thereby providing a sensor device that is easy to handle and has low manufacturing costs, particularly in vehicles with a long cable extension distance. It has a working effect.

以上のように本発明のセンサ装置は、第1の物理量を第1の直流電圧に変換する第1の回路と、第2の物理量を第2の直流電圧に変換する第2の回路と、前記第1の直流電圧の電圧値を第1の範囲に制限する第1の電圧制限回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を前記第1の範囲と重ならない第2の範囲に制限する第2の電圧制限回路と、前記第1、第2の電圧制限回路の出力電圧の各々を一定の周期で出力するスイッチング回路を設け、さらにこのスイッチング回路の出力側に、前記スイッチング回路からの出力電圧をパルス幅に変調する回路と、前記パルス幅に変調された変調信号によって電流源からの出力電流を大小の2水準に切り替える電流切替回路とを設け、前記電流切替回路で切り替えられた大小2水準の出力電流を前記第1の物理量と第2の物理量とを表すデジタル信号として電源ラインに重畳するようにしているため、複数の信号を電源ラインのみの2線で出力することができ、これにより、特に電線の延長距離の長い機器において取り扱いが容易で製造コストを抑えたセンサ装置を提供することができるという優れた効果を奏するものである。   As described above, the sensor device of the present invention includes a first circuit that converts a first physical quantity into a first DC voltage, a second circuit that converts a second physical quantity into a second DC voltage, A first voltage limiting circuit that limits the voltage value of the first DC voltage to a first range; and a second voltage that limits the voltage value of the second DC voltage to a second range that does not overlap the first range. And a switching circuit that outputs each of the output voltages of the first and second voltage limiting circuits at a constant cycle, and further, an output voltage from the switching circuit is provided on the output side of the switching circuit. And a current switching circuit for switching the output current from the current source between two levels, large and small, according to the modulation signal modulated to the pulse width, and the large and small two levels switched by the current switching circuit Output current of the first Since the digital signal representing the physical quantity and the second physical quantity is superimposed on the power supply line, a plurality of signals can be output with only two power supply lines. It is possible to provide a sensor device that can be easily handled in a long device and can reduce the manufacturing cost.

本発明の一実施の形態におけるセンサ装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the sensor apparatus in one embodiment of this invention (a)〜(d)同センサ装置における電圧変換回路の動作を説明するための特性図(A)-(d) The characteristic view for demonstrating operation | movement of the voltage conversion circuit in the sensor apparatus (a)(b)同センサ装置におけるパルス幅変調回路の動作を説明するための電圧波形図(A) (b) Voltage waveform diagram for explaining the operation of the pulse width modulation circuit in the sensor device (a)〜(e)同センサ装置におけるスイッチング回路、波形整形・分周回路、パルス幅変調回路、鋸波発生器の動作を説明するための電圧波形図(A)-(e) Voltage waveform diagram for explaining the operation of the switching circuit, waveform shaping / frequency dividing circuit, pulse width modulation circuit, and sawtooth generator in the sensor device 同センサ装置から第1および第2の物理量を表すデジタル信号を離れた位置に伝送する方法を示す回路図The circuit diagram which shows the method of transmitting the digital signal showing the 1st and 2nd physical quantity from the sensor apparatus to the position distant 本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置の検出部の正面図The front view of the detection part of the sensor apparatus in other embodiment of this invention 同センサ装置の検出部における第1の検出電極の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the 1st detection electrode in the detection part of the sensor apparatus 同センサ装置の検出回路図Detection circuit diagram of the sensor device (a)〜(l)同センサ装置の回路動作を説明するための電圧波形図(A)-(l) Voltage waveform diagram for explaining circuit operation of the sensor device (a)〜(d)同センサ装置における電圧変換回路の動作を説明するための特性図(A)-(d) The characteristic view for demonstrating operation | movement of the voltage conversion circuit in the sensor apparatus (a)〜(e)同センサ装置におけるスイッチング回路、波形整形・分周回路、パルス幅変調回路、鋸波発生器の動作を説明するための電圧波形図(A)-(e) Voltage waveform diagram for explaining the operation of the switching circuit, waveform shaping / frequency dividing circuit, pulse width modulation circuit, and sawtooth generator in the sensor device 従来のセンサ装置の検出部の正面図Front view of detection unit of conventional sensor device 従来のセンサ装置の検出回路図Detection circuit diagram of conventional sensor device

以下、本発明の一実施の形態におけるセンサ装置について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a sensor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施の形態におけるセンサ装置20の構成を示すブロック図であり、この図1に示すように、温度や液位等の任意の第1の物理量を第1の直流電圧に変換する第1の回路21と第2の物理量を第2の直流電圧に変換する第2の回路22が第1の電位(V1)にある出力端子23と第2の電位(V2)にある定電圧源24の出力端子25との間に接続されている。そして、この第1の回路21の出力直流電圧は第1の電圧制限回路26において第1の電圧範囲に制限され、かつ第2の回路22の出力直流電圧は第2の電圧制限回路27において前記第1の電圧範囲と重ならない第2の電圧範囲に制限される。そしてまた、この第1の電圧制限回路26の出力はスイッチング回路28の第1の入力に加えられ、かつ第2の電圧制限回路27の出力はスイッチング回路28の第2の入力に加えられる。さらに、波形整形・分周回路29の出力により制御されるスイッチング回路28の出力はパルス幅変調回路30における第1の入力に接続されている。31は鋸波発生器で、その出力はパルス幅変調回路30における第2の入力に接続されるとともに波形整形・分周回路29に加えられる。また、前記パルス幅変調回路30の出力は電源端子32と定電圧源24との間に接続された電流切替回路33の制御入力に接続されている。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sensor device 20 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an arbitrary first physical quantity such as a temperature or a liquid level is changed to a first DC voltage. The first circuit 21 for conversion and the second circuit 22 for converting the second physical quantity to the second DC voltage are set to the output terminal 23 and the second potential (V 2 ) at the first potential (V 1 ). It is connected between an output terminal 25 of a certain constant voltage source 24. The output DC voltage of the first circuit 21 is limited to the first voltage range by the first voltage limiting circuit 26, and the output DC voltage of the second circuit 22 is the second voltage limiting circuit 27. It is limited to a second voltage range that does not overlap the first voltage range. The output of the first voltage limiting circuit 26 is applied to the first input of the switching circuit 28, and the output of the second voltage limiting circuit 27 is applied to the second input of the switching circuit 28. Further, the output of the switching circuit 28 controlled by the output of the waveform shaping / dividing circuit 29 is connected to a first input in the pulse width modulation circuit 30. 31 is a sawtooth generator, and its output is connected to the second input in the pulse width modulation circuit 30 and is applied to the waveform shaping / frequency dividing circuit 29. The output of the pulse width modulation circuit 30 is connected to the control input of a current switching circuit 33 connected between the power supply terminal 32 and the constant voltage source 24.

次に、図2(a)(b)(c)(d)を用いて、前記第1、第2の電圧制限回路26,27の動作を説明する。図2(a)は第1の物理量と第1の回路21の出力直流電圧(V21)との関係を示す特性図である。ここで第1の物理量は規格化して0〜100%で表されており、出力直流電圧(V21)は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。同様に、図2(b)は第2の物理量と第2の回路22の出力直流電圧(V22)との関係を示す特性図である。ここで第2の物理量は規格化して0〜100%で表されており、出力直流電圧(V22)は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。図2(c)は第1の物理量と第1の電圧制限回路26の Next, the operation of the first and second voltage limiting circuits 26 and 27 will be described with reference to FIGS. 2 (a), (b), (c) and (d). FIG. 2A is a characteristic diagram showing the relationship between the first physical quantity and the output DC voltage (V 21 ) of the first circuit 21. Here, the first physical quantity is normalized and represented by 0 to 100%, and the output DC voltage (V 21 ) is normalized by the difference (V 2 −V 1 ) between the second potential and the first potential. 0 to 100%. Similarly, FIG. 2B is a characteristic diagram showing the relationship between the second physical quantity and the output DC voltage (V 22 ) of the second circuit 22. Here, the second physical quantity is normalized and represented by 0 to 100%, and the output DC voltage (V 22 ) is normalized by the difference (V 2 −V 1 ) between the second potential and the first potential. 0 to 100%. FIG. 2C shows the first physical quantity and the first voltage limiting circuit 26.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

との関係を示す特性図である。ここで It is a characteristic view which shows the relationship. here

Figure 2010256015
Figure 2010256015

は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。この図2(c)から第1の物理量を表す第1の電圧制限回路26の Is represented by 0 to 100%, normalized by the difference (V 2 −V 1 ) between the second potential and the first potential. From FIG. 2C, the first voltage limiting circuit 26 representing the first physical quantity

Figure 2010256015
Figure 2010256015

の範囲は10〜40%に圧縮されてスイッチング回路28の第1の入力に加えられることが分かる。同様に、図2(d)は第2の物理量と第2の電圧制限回路27の Is compressed to 10-40% and added to the first input of the switching circuit 28. Similarly, FIG. 2D shows the second physical quantity and the second voltage limiting circuit 27.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

との関係を示す特性図である。ここで前記 It is a characteristic view which shows the relationship. Where

Figure 2010256015
Figure 2010256015

は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。この図2(d)から第2の物理量を表す第2の電圧制限回路27の Is represented by 0 to 100%, normalized by the difference (V 2 −V 1 ) between the second potential and the first potential. From FIG. 2D, the second voltage limiting circuit 27 representing the second physical quantity

Figure 2010256015
Figure 2010256015

の範囲は60〜90%に変換されてスイッチング回路28の第2の入力に加えられることが分かる。このように電圧を変換することにより、第1の物理量を表す第1の電圧制限回路26の Is converted to 60-90% and added to the second input of the switching circuit 28. By converting the voltage in this way, the first voltage limiting circuit 26 representing the first physical quantity is converted.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

と第2の物理量を表す第2の電圧制限回路27の And the second voltage limiting circuit 27 representing the second physical quantity.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

とは常に異なった範囲の電圧値をとることになる。 It always takes a voltage value in a different range.

次に、図3(a)(b)を用いてパルス幅変調回路30の動作を説明する。図3(a)はパルス幅変調回路30における第2の入力に加えられる鋸波発生回路31の出力を示す。この鋸波発生回路31の出力電圧は   Next, the operation of the pulse width modulation circuit 30 will be described with reference to FIGS. FIG. 3A shows the output of the sawtooth wave generation circuit 31 applied to the second input in the pulse width modulation circuit 30. The output voltage of this sawtooth wave generation circuit 31 is

Figure 2010256015
Figure 2010256015

において、第1の電位(V1)から第2の電位(V2)まで立ち上がり、その後直線的に低下して Rises from the first potential (V 1 ) to the second potential (V 2 ) and then decreases linearly.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

で第1の電位(V1)に達する。さらに To reach the first potential (V 1 ). further

Figure 2010256015
Figure 2010256015

で第1の電位(V1)から第2の電位(V2)まで立ち上がり、その後直線的に低下して Rises from the first potential (V 1 ) to the second potential (V 2 ) and then decreases linearly.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

で第1の電位(V1)に達する。以後、同じ動作を繰り返す。図3(b)はパルス幅変調回路30から出力される信号を示す。パルス幅変調回路30における第1の入力に、例えば、第1の物理量を表す第1の電圧制限回路26の To reach the first potential (V 1 ). Thereafter, the same operation is repeated. FIG. 3B shows a signal output from the pulse width modulation circuit 30. The first input of the pulse width modulation circuit 30 includes, for example, the first voltage limiting circuit 26 representing the first physical quantity.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

が加えられると、 Is added,

Figure 2010256015
Figure 2010256015

において、パルス幅変調回路30における第2の入力に加えられる電圧が , The voltage applied to the second input in the pulse width modulation circuit 30 is

Figure 2010256015
Figure 2010256015

に達するとパルス幅変調回路30の出力はハイ(VH)に立ち上がり、その状態を維持する。その後、パルス幅変調回路30における第2の入力に加えられる電圧が再び The output of the pulse width modulation circuit 30 rises to high (V H ) and maintains that state. Then, the voltage applied to the second input in the pulse width modulation circuit 30 is again

Figure 2010256015
Figure 2010256015

に達すると When it reaches

Figure 2010256015
Figure 2010256015

パルス幅変調回路30の出力はロー(VL)に遷移して、その状態を維持する。さらに The output of the pulse width modulation circuit 30 transitions to low (V L ) and maintains its state. further

Figure 2010256015
Figure 2010256015

でパルス幅変調回路30における第2の入力に加えられる電圧が The voltage applied to the second input in the pulse width modulation circuit 30 is

Figure 2010256015
Figure 2010256015

に達するとパルス幅変調回路30の出力はハイ(VH)に立ち上がり、その状態を維持する。その後、パルス幅変調回路30における第2の入力に加えられる電圧が再び The output of the pulse width modulation circuit 30 rises to high (V H ) and maintains that state. Then, the voltage applied to the second input in the pulse width modulation circuit 30 is again

Figure 2010256015
Figure 2010256015

に達すると When it reaches

Figure 2010256015
Figure 2010256015

パルス幅変調回路30の出力はロー(VL)に遷移して、その状態を維持する。以後、同様の動作を繰り返すものである。 The output of the pulse width modulation circuit 30 transitions to low (V L ) and maintains its state. Thereafter, the same operation is repeated.

次に、図4を用いて、スイッチング回路28、波形整形・分周回路29、パルス幅変調回路30、鋸波発生器31の動作を説明する。   Next, operations of the switching circuit 28, the waveform shaping / dividing circuit 29, the pulse width modulation circuit 30, and the sawtooth generator 31 will be described with reference to FIG.

図4(a)は鋸波発生器31の出力信号であり、この出力信号は波形整形・分周回路29とパルス幅変調回路30とに加えられる。波形整形・分周回路29ではこの鋸波発生器31の出力信号を図4(b)に示す矩形パルス波に整形した後、4分周することにより図4(c)に示す矩形パルス波をスイッチング回路28の制御信号として出力する。そして、図4(d)に示すように、スイッチング回路28は、このスイッチング回路28の制御信号の立ち下がり時(tp0)から第1の電圧制限回路26の FIG. 4A shows an output signal of the sawtooth generator 31, and this output signal is applied to the waveform shaping / dividing circuit 29 and the pulse width modulation circuit 30. In the waveform shaping / dividing circuit 29, the output signal of the sawtooth wave generator 31 is shaped into the rectangular pulse wave shown in FIG. 4 (b), and then divided by 4 to obtain the rectangular pulse wave shown in FIG. 4 (c). It is output as a control signal for the switching circuit 28. Then, as shown in FIG. 4 (d), the switching circuit 28 is connected to the first voltage limiting circuit 26 from the time when the control signal of the switching circuit 28 falls (t p0 ).

Figure 2010256015
Figure 2010256015

を、次の制御信号の立ち上がり時(tp1)から第2の電位(V2)をパルス幅変調回路30の第1の入力に加える。次に、スイッチング回路28は次の制御信号の立ち下がり時(tp2)から第2の電圧制限回路27の The second potential (V 2 ) is applied to the first input of the pulse width modulation circuit 30 from the time when the next control signal rises (t p1 ). Next, the switching circuit 28 starts the second voltage limiting circuit 27 from the time when the next control signal falls (t p2 ).

Figure 2010256015
Figure 2010256015

を、次の制御信号の立ち上がり時(tp3)から第1の電位(V1)をパルス幅変調回路30の第1の入力に加える。その後、同様の動作を繰り返すものである。パルス幅変調回路30は鋸波発生回路31からの第2の入力信号をスイッチング回路28からの第1の入力信号でパルス幅変調して図4(e)に示すような電圧信号を電流切替回路33の制御入力に加える。これにより、第1の物理量を表す電圧信号を所定の回数(8回)出力した後、第2の物理量を表す電圧信号を所定回数(8回)出力することを繰り返すものである。 The first potential (V 1 ) is applied to the first input of the pulse width modulation circuit 30 from the time when the next control signal rises (t p3 ). Thereafter, the same operation is repeated. The pulse width modulation circuit 30 performs pulse width modulation on the second input signal from the sawtooth wave generation circuit 31 with the first input signal from the switching circuit 28 to generate a voltage signal as shown in FIG. Add to 33 control inputs. Thus, after outputting the voltage signal representing the first physical quantity a predetermined number of times (eight times), outputting the voltage signal representing the second physical quantity a predetermined number of times (eight times) is repeated.

電流切替回路33は前記パルス幅に変調された変調信号によって出力電流を大小の2水準に切り替えるもので、本発明の一実施の形態においては、電流切替回路33に加えられる電圧がハイの場合、電流切替回路33は大電流を出力し、一方、電流切替回路33に加えられる電圧がローの場合、電流切替回路33は小電流を出力するように構成されている。これにより、本発明の一実施の形態におけるセンサ装置20は前記電流切替回路33で切り替えられた大小2水準の出力電流を第1、第2の物理量を表すデジタル信号として出力端子23から出力することができるものである。   The current switching circuit 33 switches the output current between two levels of magnitude according to the modulation signal modulated to the pulse width. In one embodiment of the present invention, when the voltage applied to the current switching circuit 33 is high, The current switching circuit 33 outputs a large current. On the other hand, when the voltage applied to the current switching circuit 33 is low, the current switching circuit 33 is configured to output a small current. As a result, the sensor device 20 according to the embodiment of the present invention outputs the output current of two levels of magnitude, switched by the current switching circuit 33, from the output terminal 23 as a digital signal representing the first and second physical quantities. It is something that can be done.

次に、本発明の一実施の形態におけるセンサ装置20から第1の物理量および第2の物理量を表すデジタル信号をセンサ装置20より離れた位置に伝送する方法を図5を用いて説明する。この図5に示しているように、センサ装置20の電源端子32と直流電流のホット側とを電源ライン41の一方に接続し、センサ装置20の出力端子23と増幅器42の入力側とを電源ライン41の他方に接続する。43は増幅器42の入力側とグランドとの間に接続されたプルダウン抵抗である。前記出力端子23からの出力電流はプルダウン抵抗43と増幅器42とにより電流−電圧変換される。また、前記増幅器42からの出力電圧は増幅器42の後段に接続された信号処理装置44に加えられて処理され制御信号として利用される。   Next, a method for transmitting a digital signal representing the first physical quantity and the second physical quantity from the sensor device 20 in one embodiment of the present invention to a position away from the sensor device 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the power supply terminal 32 of the sensor device 20 and the hot side of the direct current are connected to one of the power supply lines 41, and the output terminal 23 of the sensor device 20 and the input side of the amplifier 42 are connected to the power supply. Connect to the other side of the line 41. A pull-down resistor 43 is connected between the input side of the amplifier 42 and the ground. The output current from the output terminal 23 is current-voltage converted by a pull-down resistor 43 and an amplifier 42. The output voltage from the amplifier 42 is applied to a signal processing device 44 connected to the subsequent stage of the amplifier 42 and processed and used as a control signal.

上記の説明から明らかなように、本発明の一実施の形態におけるセンサ装置は、複数の信号を電源ラインのみの2線で出力することができ、これにより、特に電線の延長距離の長い機器において、取り扱いが容易で製造コストを抑えたセンサ装置を提供することができるという効果を有するものである。   As is apparent from the above description, the sensor device according to the embodiment of the present invention can output a plurality of signals by only two power supply lines, and thereby, particularly in a device having a long extension distance of the electric wire. The sensor device is advantageous in that it can be easily handled and the manufacturing cost can be reduced.

なお、上記本発明の一実施の形態におけるセンサ装置においては、第1、第2の2つの物理量を表す信号を電源ラインに重畳するようにしているが、2つ以上の物理量を表す信号を電源ラインに重畳することも可能である。   In the sensor device according to the embodiment of the present invention, signals representing the first and second physical quantities are superimposed on the power supply line, but signals representing two or more physical quantities are supplied from the power source. It is also possible to overlap the line.

図6は本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置の検出部の正面部を示したもので、この図6において、51は上下に延びる長方形のポリイミドフィルム等からなる検出部で、この検出部51の下端部には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第1の検出電極52を設けている。また、前記第1の検出電極52の上には櫛歯形状のカーボンからなる一対の第2の検出電極53を設け、そしてこの第2の検出電極53の上には同じく櫛歯形状のカーボンからなる一対の第3の検出電極54を設け、さらに前記検出部51の上端部には同じく櫛歯形状のカーボンからなる一対の第4の検出電極55を設けている。そして、前記第1、第2、第3、第4の検出電極52,53,54,55は上下に延びる引き出し線によって端子56,57,58,59,60に接続されているものである。   FIG. 6 shows a front part of a detection unit of a sensor device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 51 denotes a detection unit made of a rectangular polyimide film or the like extending vertically. A pair of first detection electrodes 52 made of comb-shaped carbon is provided at the lower end of 51. Further, a pair of second detection electrodes 53 made of comb-shaped carbon is provided on the first detection electrode 52, and the comb-shaped carbon is also formed on the second detection electrode 53. A pair of third detection electrodes 54 are provided, and a pair of fourth detection electrodes 55 made of comb-shaped carbon is also provided at the upper end of the detection unit 51. The first, second, third, and fourth detection electrodes 52, 53, 54, and 55 are connected to terminals 56, 57, 58, 59, and 60 by lead wires extending vertically.

図7は図6における第1の検出電極52のA−A線での断面図を示したもので、この図7に示すように、検出部51の下端部に設けた第1の検出電極52は、対向する電極61全体を絶縁物62を介して金属層63で覆うことにより構成しているもので、このような構成とすることにより、対向する電極61間に発生する電気力線は被測定液内を通過しないため、第1の検出電極52で測定される対向する電極61間の静電容量は被測定液が有する誘電率の影響を受けることがなくなるものである。   FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of the first detection electrode 52 in FIG. 6. As shown in FIG. 7, the first detection electrode 52 provided at the lower end of the detection unit 51. Is configured by covering the entire opposing electrode 61 with a metal layer 63 via an insulator 62. With this configuration, the lines of electric force generated between the opposing electrodes 61 are covered. Since it does not pass through the measurement liquid, the capacitance between the opposed electrodes 61 measured by the first detection electrode 52 is not affected by the dielectric constant of the liquid to be measured.

なお、前記絶縁物62としては、被測定液または被測定液を含浸させた固形物あるいは被測定液と実質的に同じ誘電率温度特性を持つ物質を選択するのが望ましい。これにより、液質測定における温度変化の影響を除去することができるものである。   As the insulator 62, it is desirable to select a liquid to be measured, a solid material impregnated with the liquid to be measured, or a substance having substantially the same dielectric constant temperature characteristics as the liquid to be measured. Thereby, the influence of the temperature change in liquid quality measurement can be removed.

本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置の動作時には、前記第1の検出電極52と第2の検出電極53はオイル等の熱伝導性の高い被測定液中に常に浸漬されるため、第1の検出電極52と第2の検出電極53の温度は実質的に等しいと見なすことができる。   During the operation of the sensor device according to another embodiment of the present invention, the first detection electrode 52 and the second detection electrode 53 are always immersed in a liquid to be measured having high thermal conductivity such as oil. The temperatures of the first detection electrode 52 and the second detection electrode 53 can be considered to be substantially equal.

図8は本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置の検出回路図を示したもので、この図8において、前記検出部51の端子56は第1の電位(V1)にある出力端子71に接続する。また、前記検出部51の端子57,58,59,60はそれぞれ第1の抵抗72,第2の抵抗73,第3の抵抗74,第4の抵抗75を介して定電圧源76の第2の電位(V2)にある出力78に接続される。77は定電圧源76と電源端子79との間に接続された電流切替回路である。これにより、第1の検出電極52、第2の検出電極53、第3の検出電極54、第4の検出電極55がそれぞれ第1の抵抗72、第2の抵抗73、第3の抵抗74、第4の抵抗75に接続される。 FIG. 8 shows a detection circuit diagram of a sensor device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 8, the terminal 56 of the detection unit 51 is an output terminal 71 at a first potential (V 1 ). Connect to. The terminals 57, 58, 59 and 60 of the detection unit 51 are connected to the second resistor of the constant voltage source 76 via the first resistor 72, the second resistor 73, the third resistor 74 and the fourth resistor 75, respectively. Connected to an output 78 at a potential (V 2 ). Reference numeral 77 denotes a current switching circuit connected between the constant voltage source 76 and the power supply terminal 79. As a result, the first detection electrode 52, the second detection electrode 53, the third detection electrode 54, and the fourth detection electrode 55 are respectively connected to the first resistor 72, the second resistor 73, the third resistor 74, Connected to the fourth resistor 75.

この時、第2、第3、第4の検出電極53,54,55がすべて被測定液外にある状態で第2の検出電極53の電極間容量と第2の抵抗73とで決まる時定数と、第3の検出電極54の電極間容量と第3の抵抗74とで決まる時定数と、第4の検出電極55の電極間容量と第4の抵抗75とで決まる時定数とは実質的に等しくなるようにしているものである。そして、第1の検出電極52と第1の抵抗72とで決まる時定数は、被測定液中に浸漬させた状態で第2の検出電極53の電極間容量と第2の抵抗73とで決まる時定数よりも小さくなるようにしている。   At this time, a time constant determined by the interelectrode capacitance of the second detection electrode 53 and the second resistor 73 in a state where the second, third, and fourth detection electrodes 53, 54, and 55 are all outside the liquid to be measured. The time constant determined by the interelectrode capacitance of the third detection electrode 54 and the third resistor 74 and the time constant determined by the interelectrode capacitance of the fourth detection electrode 55 and the fourth resistor 75 are substantially equal. It is intended to be equal to. The time constant determined by the first detection electrode 52 and the first resistor 72 is determined by the interelectrode capacitance of the second detection electrode 53 and the second resistance 73 in a state of being immersed in the liquid to be measured. It is made smaller than the time constant.

また、前記第1の抵抗72と前記第1の検出電極52との中点電位はコンパレータからなる第1の比較手段80において、抵抗81,82からなる閾値発生手段と比較される。これと同様に、前記第2の抵抗73と前記第2の検出電極53との中点電位、前記第3の抵抗74と前記第3の検出電極54との中点電位および前記第4の抵抗75と前記第4の検出電極55との中点電位はそれぞれコンパレータからなる第2の比較手段83、第3の比較手段84および第4の比較手段85において、抵抗81,82からなる閾値発生手段と比較される。そして、前記第2、第3、第4の比較手段83,84,85の出力信号は論理素子からなる第1の論理回路86に入力される。そしてまた、前記第1、第2の比較手段80,83の出力信号は論理素子からなる第2の論理回路87に入力される。   Further, the midpoint potential of the first resistor 72 and the first detection electrode 52 is compared with the threshold value generating means comprising resistors 81 and 82 in the first comparing means 80 comprising a comparator. Similarly, the midpoint potential between the second resistor 73 and the second detection electrode 53, the midpoint potential between the third resistor 74 and the third detection electrode 54, and the fourth resistance. 75 and the fourth detection electrode 55 have a midpoint potential in the second comparing means 83, the third comparing means 84, and the fourth comparing means 85 each comprising a comparator, and a threshold value generating means comprising resistors 81 and 82, respectively. Compared with The output signals of the second, third, and fourth comparison means 83, 84, and 85 are input to a first logic circuit 86 made up of logic elements. The output signals of the first and second comparing means 80 and 83 are input to a second logic circuit 87 made up of logic elements.

さらに、前記第1の論理回路86の後段には第1の論理回路86の出力信号により開閉制御される第1のアナログスイッチ88と第2のアナログスイッチ89が設けられている。90は一端が前記第1のアナログスイッチ88と第2のアナログスイッチ89との中点に接続され、かつ他端が第1のローパスフィルタ91に接続された第5の抵抗である。92は一端が第1の電位(V1)にある出力端子71と接続され、かつ他端が前記第5の抵抗90と第1のローパスフィルタ91との間に接続されたコンデンサである。 Further, a first analog switch 88 and a second analog switch 89 that are controlled to be opened and closed by an output signal of the first logic circuit 86 are provided at the subsequent stage of the first logic circuit 86. Reference numeral 90 denotes a fifth resistor having one end connected to the midpoint of the first analog switch 88 and the second analog switch 89 and the other end connected to the first low-pass filter 91. A capacitor 92 has one end connected to the output terminal 71 at the first potential (V 1 ) and the other end connected between the fifth resistor 90 and the first low-pass filter 91.

さらにまた、前記第2の論理回路87の後段には第2の論理回路87の出力信号により開閉制御される第3のアナログスイッチ93と第4のアナログスイッチ94が設けられている。95は一端が前記第3のアナログスイッチ93と第4のアナログスイッチ94との中点に接続され、かつ他端が第2のローパスフィルタ96に接続された第6の抵抗である。97は一端が第1の電位(V1)にある出力端子71と接続され、かつ他端が前記第6の抵抗95と第2のローパスフィルタ96との間に接続されたコンデンサである。第1のローパスフィルタ91の出力は第1の電圧変換回路98を介してスイッチング回路99における第1の入力に加えられる。また第2のローパスフィルタ96の出力は第2の電圧変換回路100を介して前記スイッチング回路99における第2の入力に加えられる。波形整形・分周回路101の出力により制御されるスイッチング回路99の出力はパルス幅変調回路102における第1の入力に接続されている。103は鋸波発生器で、その出力はパルス幅変調回路102における第2の入力に接続されるとともに波形整形・分周回路101に加えられる。また、前記パルス幅変調回路102の出力は電流切替回路77の制御入力に接続されている。 Furthermore, a third analog switch 93 and a fourth analog switch 94 that are controlled to open and close by an output signal of the second logic circuit 87 are provided at the subsequent stage of the second logic circuit 87. A sixth resistor 95 has one end connected to the midpoint of the third analog switch 93 and the fourth analog switch 94 and the other end connected to the second low-pass filter 96. A capacitor 97 has one end connected to the output terminal 71 at the first potential (V 1 ) and the other end connected between the sixth resistor 95 and the second low-pass filter 96. The output of the first low-pass filter 91 is applied to the first input in the switching circuit 99 via the first voltage conversion circuit 98. The output of the second low-pass filter 96 is applied to the second input of the switching circuit 99 via the second voltage conversion circuit 100. The output of the switching circuit 99 controlled by the output of the waveform shaping / frequency dividing circuit 101 is connected to the first input in the pulse width modulation circuit 102. Reference numeral 103 denotes a sawtooth wave generator whose output is connected to the second input of the pulse width modulation circuit 102 and applied to the waveform shaping / frequency dividing circuit 101. The output of the pulse width modulation circuit 102 is connected to the control input of the current switching circuit 77.

次に、本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置の回路動作を図9を用いて説明する。図9(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)はこのセンサ装置の各部の電圧波形を示したものである。   Next, the circuit operation of the sensor device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) (j) (k) (l) show voltage waveforms at various parts of the sensor device. Is.

図6で示したセンサ装置の検出部51を図示していないオイルパン中のエンジンオイル等の被測定液に浸漬する。この時、第1の検出電極52と第2の検出電極53は常に被測定液中に浸漬され、かつ第4の検出電極55は常に被測定液外に配置される。そして、第3の検出電極54は被測定液面と交差し、かつ液中に浸漬する部分は液位の昇降に伴って増減する。   The detection unit 51 of the sensor device shown in FIG. 6 is immersed in a liquid to be measured such as engine oil in an oil pan (not shown). At this time, the first detection electrode 52 and the second detection electrode 53 are always immersed in the liquid to be measured, and the fourth detection electrode 55 is always disposed outside the liquid to be measured. And the 3rd detection electrode 54 cross | intersects the to-be-measured liquid surface, and the part immersed in a liquid increases / decreases with the raising / lowering of a liquid level.

本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置は、電源投入前の初期状態(t0)においては、第1、第2、第3、第4の検出電極52,53,54,55の電極対間に電荷が存在しないため、第1の抵抗72と第1の検出電極52との中点電位、第2の抵抗73と第2の検出電極53との中点電位、第3の抵抗74と第3の検出電極54との中点電位および第4の抵抗75と第4の検出電極55との中点電位はすべて第1の電位(V1)にある。 In the sensor device according to another embodiment of the present invention, the electrode pair of the first, second, third, and fourth detection electrodes 52, 53, 54, and 55 is in an initial state (t 0 ) before power-on. Since there is no electric charge between them, the midpoint potential between the first resistor 72 and the first detection electrode 52, the midpoint potential between the second resistor 73 and the second detection electrode 53, and the third resistor 74 The midpoint potential of the third detection electrode 54 and the midpoint potential of the fourth resistor 75 and the fourth detection electrode 55 are all at the first potential (V 1 ).

そして、電源が投入されると(t0)、前記第4の抵抗75と第4の検出電極55との中点電位は、図9(a)に示すように第1の電位(V1)から第2の電位(V2)に向かって、前記第4の抵抗75と第4の検出電極55の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。また、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54との中点電位は、図9(b)に示すように第1の電位(V1)から第2の電位(V2)に向かって、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。この時、第3の検出電極54の一部は被測定液中にあるため、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54の静電容量とで決まる時定数は、前記第4の抵抗75と第4の検出電極55とで決まる時定数よりも大きくなる。そしてまた、前記第2の抵抗73と第2の検出電極53との中点電位は、図9(c)に示すように第1の電位(V1)から第2の電位(V2)に向かって、それぞれ前記第2の抵抗73と第2の検出電極53の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。この時、第2の検出電極53は常に被測定液中に浸漬されているため、前記第2の抵抗73と第2の検出電極53の静電容量とで決まる時定数は、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54とで決まる時定数よりも大きくなる。さらに、前記第1の抵抗72と第1の検出電極52との中点電位は、図9(d)に示すように第1の電位(V1)から第2の電位(V2)に向かって、それぞれ前記第1の抵抗72と第1の検出電極52の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。この時、前記した通り、第1の検出電極52と第1の抵抗72とで決まる時定数は、被測定液中に浸漬させた状態で第2の検出電極53の電極間容量と第2の抵抗73とで決まる時定数よりも小さくなるように設定している。 When the power is turned on (t 0 ), the midpoint potential between the fourth resistor 75 and the fourth detection electrode 55 is the first potential (V 1 ) as shown in FIG. Toward the second potential (V 2 ) exponentially with a time constant determined by the fourth resistor 75 and the interelectrode capacitance of the fourth detection electrode 55. Further, the midpoint potential of the third resistor 74 and the third detection electrode 54 goes from the first potential (V 1 ) to the second potential (V 2 ) as shown in FIG. 9B. Thus, it rises exponentially with a time constant determined by the third resistor 74 and the interelectrode capacitance of the third detection electrode 54. At this time, since a part of the third detection electrode 54 is in the liquid to be measured, the time constant determined by the third resistance 74 and the capacitance of the third detection electrode 54 is the fourth resistance. It becomes larger than the time constant determined by 75 and the fourth detection electrode 55. Further, the midpoint potential of the second resistor 73 and the second detection electrode 53 is changed from the first potential (V 1 ) to the second potential (V 2 ) as shown in FIG. 9C. On the other hand, it rises exponentially with time constants determined by the second resistance 73 and the interelectrode capacitance of the second detection electrode 53, respectively. At this time, since the second detection electrode 53 is always immersed in the liquid to be measured, the time constant determined by the second resistor 73 and the capacitance of the second detection electrode 53 is the third constant. It becomes larger than the time constant determined by the resistor 74 and the third detection electrode 54. Further, the midpoint potential of the first resistor 72 and the first detection electrode 52 goes from the first potential (V 1 ) to the second potential (V 2 ) as shown in FIG. As a result, each of the first resistors 72 and the first detection electrode 52 increase exponentially with time constants determined by the interelectrode capacitance. At this time, as described above, the time constant determined by the first detection electrode 52 and the first resistor 72 is the interelectrode capacitance of the second detection electrode 53 and the second capacitance when immersed in the liquid to be measured. It is set to be smaller than the time constant determined by the resistor 73.

その後、前記第4の抵抗75と第4の検出電極55との中点電位が抵抗81,82で決められる閾値電圧Vthに達すると、コンパレータからなる第4の比較手段85の出力は図9(e)に示すようにハイからローに遷移する(t1)。これと同様に、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54との中点電位が抵抗81,82で決められる閾値電圧Vthに達すると、コンパレータからなる第3の比較手段84の出力は図9(f)に示すようにハイからローに遷移する(t2)。また、前記第1の抵抗72と第1の検出電極52との中点電位が抵抗81,82で決められる閾値電圧Vthに達すると、コンパレータからなる第1の比較手段80の出力は図9(h)に示すようにハイからローに遷移する(t3)。さらに、前記第2の抵抗73と前記第2の検出電極53との中点電位が抵抗81,82で決められる閾値電圧Vthに達すると、コンパレータからなる第2の比較手段83の出力は図9(g)に示すようにハイからローに遷移する(t4)とともに、第1、第2、第3、第4の検出電極52,53,54,55に蓄積された電荷がオープンコレクタ構成である素子104を介して第1の電位(V1)に放電されるため、前記第1の抵抗72と第1の検出電極52との中点電位、前記第2の抵抗73と第2の検出電極53との中点電位、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54との中点電位および前記第4の抵抗75と第4の検出電極55との中点電位はすべて第1の電位(V1)に戻り、かつ前記第1、第2、第3、第4の比較手段80,83,84,85の出力はそれぞれ図9(h)(g)(f)(e)に示すようにローからハイに遷移する(t5)。 Thereafter, when the midpoint potential of the fourth resistor 75 and the fourth detection electrode 55 reaches the threshold voltage V th determined by the resistors 81 and 82, the output of the fourth comparison means 85 comprising a comparator is as shown in FIG. As shown in (e), the transition is made from high to low (t 1 ). Similarly, when the midpoint potential of the third resistor 74 and the third detection electrode 54 reaches the threshold voltage V th determined by the resistors 81 and 82, the output of the third comparison means 84 comprising a comparator. Transition from high to low as shown in FIG. 9 (f) (t 2 ). When the midpoint potential of the first resistor 72 and the first detection electrode 52 reaches a threshold voltage Vth determined by the resistors 81 and 82, the output of the first comparison means 80 comprising a comparator is as shown in FIG. As shown in (h), the transition is made from high to low (t 3 ). Further, when the midpoint potential of the second resistor 73 and the second detection electrode 53 reaches the threshold voltage Vth determined by the resistors 81 and 82, the output of the second comparing means 83 comprising a comparator is shown in FIG. As shown in FIG. 9 (g), the charge is accumulated in the first, second, third, and fourth detection electrodes 52, 53, 54, and 55 at the time of transition from high to low (t 4 ). Is discharged to the first potential (V 1 ) via the element 104, so that the midpoint potential of the first resistor 72 and the first detection electrode 52, the second resistor 73 and the second potential The midpoint potential of the detection electrode 53, the midpoint potential of the third resistor 74 and the third detection electrode 54, and the midpoint potential of the fourth resistor 75 and the fourth detection electrode 55 are all the first. returning to the potential (V 1), and said first, second, third, fourth comparison means 80, 8 Each output of 84, 85 Figure 9 (h) (g) ( f) a transition from low to high as shown in (e) (t 5).

さらにその後、前記第4の抵抗75と第4の検出電極55との中点電位、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54との中点電位、前記第2の抵抗73と第2の検出電極53との中点電位、前記第1の抵抗72と第1の検出電極52との中点電位は、再び図9(a)(b)(c)(d)に示すように第1の電位(V1)から第2の電位(V2)に向かって、それぞれ前記第4の抵抗75と第4の検出電極55の電極間容量、前記第3の抵抗74と第3の検出電極54の電極間容量、前記第2の抵抗73と第2の検出電極53の電極間容量、前記第1の抵抗72と第1の検出電極52の電極間容量とで決まる時定数で指数関数的に上昇する。以後、第4の比較手段85の出力がハイからローに遷移し(t6)、第3の比較手段84の出力がハイからローに遷移し(t7)、第1の比較手段80の出力がハイからローに遷移し(t8)、第2の比較手段83の出力がハイからローに遷移し(t9)、以後、前と同様の動作を繰り返す。 Thereafter, the midpoint potential of the fourth resistor 75 and the fourth detection electrode 55, the midpoint potential of the third resistor 74 and the third detection electrode 54, the second resistor 73 and the second resistor As shown in FIGS. 9 (a), 9 (b), 9 (c) and 9 (d), the midpoint potential of the first detection electrode 53 and the midpoint potential of the first resistor 72 and the first detection electrode 52 are the same as shown in FIGS. From the first potential (V 1 ) to the second potential (V 2 ), the interelectrode capacitance of the fourth resistor 75 and the fourth detection electrode 55, and the third resistor 74 and the third detection, respectively. An exponential function with a time constant determined by the interelectrode capacitance of the electrode 54, the interelectrode capacitance of the second resistor 73 and the second detection electrode 53, and the interelectrode capacitance of the first resistor 72 and the first detection electrode 52 Rises. Thereafter, the output of the fourth comparison means 85 changes from high to low (t 6 ), the output of the third comparison means 84 changes from high to low (t 7 ), and the output of the first comparison means 80. Transition from high to low (t 8 ), the output of the second comparison means 83 transitions from high to low (t 9 ), and thereafter the same operation as before is repeated.

上記した第2、第3、第4の比較手段83,84,85の出力信号は論理素子からなる論理回路86に入力され、そして、第1のアナログスイッチ88には図9(i)に示す信号が、また第2のアナログスイッチ89には図9(j)に示す信号が出力される。これと同様に、上記第1、第2の比較手段80,83の出力信号は論理素子からなる論理回路87に入力され、そして、第3のアナログスイッチ93には図9(k)に示す信号が、また第4のアナログスイッチ94には図9(l)に示す信号が出力される。   The output signals of the second, third, and fourth comparison means 83, 84, and 85 are input to a logic circuit 86 composed of logic elements, and the first analog switch 88 is shown in FIG. 9 (i). The signal shown in FIG. 9J is output to the second analog switch 89. Similarly, the output signals of the first and second comparing means 80 and 83 are inputted to a logic circuit 87 made up of logic elements, and the third analog switch 93 has a signal shown in FIG. 9 (k). However, the signal shown in FIG. 9L is output to the fourth analog switch 94.

そして、この場合、各アナログスイッチに入力される信号がハイの時、アナログスイッチは「閉」、ローの時、「開」となる。これにより、図9の時間t1〜t2およびt6〜t7においては、第1のアナログスイッチ88が「閉」で第2のアナログスイッチ89が「開」となるため、第2の電位(V2)から第5の抵抗90を通してコンデンサ92が充電される。そして、図9の時間t2〜t4およびt7〜t9においては、第1のアナログスイッチ88が「開」で第2のアナログスイッチ89が「閉」となるため、コンデンサ92に蓄積された電荷が第5の抵抗90を通して第1の電位(V1)に放電される。このようにして、第3の検出電極54が被測定液に浸漬されている部分の長さと被測定液外にある部分の長さにより決まる時間だけ第1のアナログスイッチ88と第2のアナログスイッチ89とを交互に開閉してコンデンサ92を充放電することにより、被測定液の液位を表すアナログ電圧がコンデンサ92の両端に出力される。 In this case, the analog switch is “closed” when the signal input to each analog switch is high, and “open” when the signal is low. Accordingly, the first analog switch 88 is “closed” and the second analog switch 89 is “open” at times t 1 to t 2 and t 6 to t 7 in FIG. The capacitor 92 is charged through the fifth resistor 90 from (V 2 ). 9 , since the first analog switch 88 is “open” and the second analog switch 89 is “closed” at time t 2 to t 4 and t 7 to t 9 in FIG. The discharged electric charge is discharged to the first potential (V 1 ) through the fifth resistor 90. In this way, the first analog switch 88 and the second analog switch are set for the time determined by the length of the portion where the third detection electrode 54 is immersed in the liquid to be measured and the length of the portion outside the liquid to be measured. By alternately opening and closing 89 and charging / discharging the capacitor 92, an analog voltage representing the liquid level of the liquid to be measured is output to both ends of the capacitor 92.

また、これと同様に、図9の時間t3〜t4およびt8〜t9においては、第3のアナログスイッチ93が「閉」で第4のアナログスイッチ94が「開」となるため、第2の電位(V2)から第6の抵抗95を通してコンデンサ97が充電される。そして、図9の時間t0〜t3およびt5〜t8においては、第3のアナログスイッチ93が「開」で第4のアナログスイッチ94が「閉」となるため、コンデンサ97に蓄積された電荷が第5の抵抗95を通して第1の電位(V1)に放電される。このようにして、前記第1の検出電極52で測定される静電容量と第2の検出電極53で測定される静電容量との差に比例する時間だけ前記第2のコンデンサ97を充電し、かつ前記第1の検出電極52で測定される静電容量に比例する時間だけ前記第2のコンデンサ97に充電された電荷を放電するという動作を繰り返すことにより、被測定液の液質を表すアナログ電圧がコンデンサ97の両端に出力される。 Similarly to this, because at time t 3 ~t 4 and t 8 ~t 9 in FIG. 9, the third analog switch 93 is a fourth analog switch 94 in the "closed" is "open", The capacitor 97 is charged through the sixth resistor 95 from the second potential (V 2 ). 9, since the third analog switch 93 is “open” and the fourth analog switch 94 is “closed” at the times t 0 to t 3 and t 5 to t 8 in FIG. The discharged electric charge is discharged to the first potential (V 1 ) through the fifth resistor 95. In this way, the second capacitor 97 is charged for a time proportional to the difference between the capacitance measured by the first detection electrode 52 and the capacitance measured by the second detection electrode 53. In addition, by repeating the operation of discharging the charge charged in the second capacitor 97 for a time proportional to the capacitance measured by the first detection electrode 52, the liquid quality of the liquid to be measured is expressed. An analog voltage is output across the capacitor 97.

コンデンサ92,97の両端に出力される電圧はリップルを含んでいるが、このリップルはローパスフィルタ91,96により除去されるため、電源を投入してから一定時間経過後には被測定液の液位を表す直流電圧(Vh D)が第1の電圧変換回路98に、被測定液の液質を表す直流電圧(Vq D)が第2の電圧変換回路100に加えられることになる。 The voltage output to both ends of the capacitors 92 and 97 includes a ripple, but since this ripple is removed by the low-pass filters 91 and 96, the level of the liquid to be measured is measured after a lapse of a certain time after the power is turned on. a DC voltage (V h D) a first voltage conversion circuit 98 that represent, so that the DC voltage representative of the liquid property of the test liquid (V q D) is added to the second voltage conversion circuit 100.

次に、図10(a)(b)(c)(d)を用いて、電圧変換回路98,100の動作を説明する。   Next, the operation of the voltage conversion circuits 98 and 100 will be described with reference to FIGS. 10 (a), (b), (c), and (d).

図10(a)は第3の検出電極54と交差する被測定液の液位と前記直流電圧(Vh D)との関係を示す特性図である。ここで被測定液の液位は第3の検出電極54の全長で規格化して0〜100%で表されており、直流電圧(Vh D)は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。 FIG. 10A is a characteristic diagram showing the relationship between the liquid level of the liquid to be measured that intersects the third detection electrode 54 and the DC voltage (V h D ). Here, the liquid level of the liquid to be measured is normalized by the total length of the third detection electrode 54 and expressed as 0 to 100%, and the DC voltage (V h D ) is the second potential and the first potential. It is represented by 0 to 100%, normalized by the difference (V 2 −V 1 ).

図10(b)は被測定液の液質と前記直流電圧(Vq D)との関係を示す特性図である。ここで被測定液の液質は適宜の値で規格化して0〜100%で表されており、直流電圧(Vq D)は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。 FIG. 10B is a characteristic diagram showing the relationship between the quality of the liquid to be measured and the DC voltage (V q D ). Here, the liquid quality of the liquid to be measured is normalized by an appropriate value and expressed as 0 to 100%, and the DC voltage (V q D ) is the difference between the second potential and the first potential (V 2 − It is represented by 0 to 100% normalized by V 1).

図10(c)は第3の検出電極54と交差する被測定液の液位と第1の電圧変換回路98の   FIG. 10C shows the liquid level of the liquid to be measured that intersects the third detection electrode 54 and the first voltage conversion circuit 98.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

との関係を示す特性図である。ここで前記 It is a characteristic view which shows the relationship. Where

Figure 2010256015
Figure 2010256015

は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。図10(c)から被測定液の液位を表す Is represented by 0 to 100%, normalized by the difference (V 2 −V 1 ) between the second potential and the first potential. FIG. 10C shows the liquid level of the liquid to be measured.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

の範囲は10〜40%に圧縮されてスイッチング回路99の第1の入力に加えられることが分かる。 Is compressed to 10-40% and added to the first input of the switching circuit 99.

図10(d)は被測定液の液質と第2の電圧変換回路100の   FIG. 10 (d) shows the liquid quality of the liquid to be measured and the second voltage conversion circuit 100.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

との関係を示す特性図である。ここで前記 It is a characteristic view which shows the relationship. Where

Figure 2010256015
Figure 2010256015

は第2の電位と第1の電位との差(V2−V1)で規格化して0〜100%で表されている。この図10(d)から被測定液の液質を表す Is represented by 0 to 100%, normalized by the difference (V 2 −V 1 ) between the second potential and the first potential. The liquid quality of the liquid to be measured is shown from FIG.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

の範囲は60〜90%に変換されてスイッチング回路99の第2の入力に加えられることが分かる。 Is converted to 60-90% and added to the second input of the switching circuit 99.

このように電圧を変換することにより、被測定液の液位を表す第1の電圧変換回路98の   By converting the voltage in this way, the first voltage conversion circuit 98 representing the liquid level of the liquid to be measured is used.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

と被測定液の液質を表す第2の電圧変換回路100の And the second voltage conversion circuit 100 representing the liquid quality of the liquid to be measured.

Figure 2010256015
Figure 2010256015

とは常に異なった範囲の電圧値をとることになる。 It always takes a voltage value in a different range.

次に、図11を用いて、スイッチング回路99、波形整形・分周回路101、パルス幅変調回路102、鋸波発生器103の動作を説明する。   Next, operations of the switching circuit 99, the waveform shaping / frequency dividing circuit 101, the pulse width modulation circuit 102, and the sawtooth generator 103 will be described with reference to FIG.

図11(a)は鋸波発生器103の出力信号であり、この出力信号は波形整形・分周回路101とパルス幅変調回路102とに加えられる。波形整形・分周回路101では前記出力信号を図11(b)に示す矩形パルス波に整形した後、4分周することにより図11(c)に示す矩形パルス波をスイッチング回路99の制御信号として出力する。そして、図11(d)に示すように、スイッチング回路99は前記制御信号の立ち下がり時(tp0)から第1の電圧変換回路98の FIG. 11A shows an output signal of the sawtooth generator 103, and this output signal is applied to the waveform shaping / frequency dividing circuit 101 and the pulse width modulation circuit 102. In the waveform shaping / dividing circuit 101, the output signal is shaped into a rectangular pulse wave shown in FIG. 11 (b), and then divided into four, whereby the rectangular pulse wave shown in FIG. Output as. Then, as shown in FIG. 11 (d), the switching circuit 99 is connected to the first voltage conversion circuit 98 from the time when the control signal falls (t p0 ).

Figure 2010256015
Figure 2010256015

を、次の制御信号の立ち上がり時(tp1)から第2の電位(V2)をパルス幅変調回路102の第1の入力に加える。次に、スイッチング回路99は次の制御信号の立ち下がり時(tp2)から第2の電圧変換回路100の The second potential (V 2 ) is applied to the first input of the pulse width modulation circuit 102 from the rising edge (t p1 ) of the next control signal. Next, the switching circuit 99 starts the second voltage conversion circuit 100 from the time when the next control signal falls (t p2 ).

Figure 2010256015
Figure 2010256015

を、次の制御信号の立ち上がり時(tp3)から第1の電位(V1)をパルス幅変調回路102の第1の入力に加える。その後、同様の動作を繰り返すものである。パルス幅変調回路102は鋸波発生器103からの第2の入力信号をスイッチング回路99からの第1の入力信号でパルス幅変調して図11(e)に示すような電圧信号を電流切替回路77の制御入力に加える。これにより、液位を表す電圧信号を所定の回数(8回)出力した後、液質を表す電圧信号を所定回数(8回)出力することを繰り返すものである。 The first potential (V 1 ) is applied to the first input of the pulse width modulation circuit 102 from the time when the next control signal rises (t p3 ). Thereafter, the same operation is repeated. The pulse width modulation circuit 102 performs pulse width modulation on the second input signal from the sawtooth generator 103 with the first input signal from the switching circuit 99, and converts the voltage signal as shown in FIG. Add to 77 control inputs. Thus, after outputting the voltage signal indicating the liquid level a predetermined number of times (eight times), outputting the voltage signal indicating the liquid quality a predetermined number of times (eight times) is repeated.

電流切替回路77は図1に示した本発明の一実施の形態におけるセンサ装置20の場合と同様に、電流切替回路77に加えられる電圧がハイの場合、たとえば14mAの大電流を出力し、一方、電流切替回路77に加えられる電圧がローの場合、たとえば7mAの小電流を出力するように構成されている。このように、本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置においては、前記電流切替回路77で切り替えられた大小2水準の出力電流を液位および液質を表すデジタル信号として出力端子71から出力することができるものである。   The current switching circuit 77 outputs a large current of, for example, 14 mA when the voltage applied to the current switching circuit 77 is high, as in the case of the sensor device 20 in the embodiment of the present invention shown in FIG. When the voltage applied to the current switching circuit 77 is low, for example, a small current of 7 mA is output. As described above, in the sensor device according to another embodiment of the present invention, the output current of two levels of magnitude, switched by the current switching circuit 77, is output from the output terminal 71 as a digital signal representing the liquid level and liquid quality. It is something that can be done.

また、本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置から液位および液質を表すデジタル信号をセンサ装置から離れた位置に置かれている車両のECU等に伝送する方法は、図5を用いて説明したものと同様の方法を用いることができる。   A method for transmitting a digital signal representing a liquid level and a liquid quality from a sensor device according to another embodiment of the present invention to an ECU or the like of a vehicle located at a position away from the sensor device is shown in FIG. Similar methods to those described can be used.

上記の説明から明らかなように、本発明の他の実施の形態におけるセンサ装置は、複雑な演算装置を設けることなく、被測定液の誘電率や温度等が変化しても常に液位を正確に表す信号と、液質を表す信号とを出力することができるとともに、前記液位を表す信号と、液質を表す信号とを電源ラインのみの2線で出力することができるもので、これにより、特に電線の延長距離の長い機器において、取り扱いが容易で製造コストを抑えたセンサ装置を提供することができるものである。   As is clear from the above description, the sensor device according to another embodiment of the present invention can always accurately correct the liquid level even if the dielectric constant or temperature of the liquid to be measured changes without providing a complicated arithmetic device. The signal indicating the liquid level and the signal indicating the liquid quality can be output, and the signal indicating the liquid level and the signal indicating the liquid quality can be output using only two power lines. Thus, it is possible to provide a sensor device that is easy to handle and has low manufacturing costs, particularly in a device having a long extension distance of an electric wire.

本発明に係るセンサ装置は、複雑な演算装置を設けることなく、被測定液の誘電率や温度が変化しても液位を正確に表す信号や液質を表す信号を出力することができるとともに、前記液位を表す信号や液質を表す信号を電源ラインのみの2線で出力することができ、これにより、特に電線の延長距離の長い機器において、取り扱いが容易で製造コストを抑えたセンサ装置を提供することができるという効果を有するものであり、特に、自動車、建築機械等のエンジンオイルや燃料の液位を検出するセンサ装置として有用なものである。   The sensor device according to the present invention can output a signal that accurately represents the liquid level and a signal that represents the liquid quality even if the dielectric constant or temperature of the liquid to be measured changes without providing a complicated arithmetic device. The sensor that can output the signal indicating the liquid level and the signal indicating the liquid quality with only two lines of the power supply line, which is easy to handle and suppresses the manufacturing cost, particularly in a device having a long extension distance of the electric wire. The present invention has an effect that the device can be provided, and is particularly useful as a sensor device for detecting the level of engine oil or fuel in automobiles, construction machines and the like.

21 第1の回路
22 第2の回路
26 第1の電圧制限回路
27 第2の電圧制限回路
28 スイッチング回路
30 パルス幅変調回路
33 電流切替回路
51 検出部
52 第1の検出電極
53 第2の検出電極
54 第3の検出電極
55 第4の検出電極
77 電流切替回路
98 第1の電圧変換回路
99 スイッチング回路
100 第2の電圧変換回路
102 パルス幅変調回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 1st circuit 22 2nd circuit 26 1st voltage limiting circuit 27 2nd voltage limiting circuit 28 Switching circuit 30 Pulse width modulation circuit 33 Current switching circuit 51 Detection part 52 1st detection electrode 53 2nd detection Electrode 54 Third detection electrode 55 Fourth detection electrode 77 Current switching circuit 98 First voltage conversion circuit 99 Switching circuit 100 Second voltage conversion circuit 102 Pulse width modulation circuit

Claims (2)

第1の物理量を第1の直流電圧に変換する第1の回路と、第2の物理量を第2の直流電圧に変換する第2の回路と、前記第1の直流電圧の電圧値を第1の範囲に制限する第1の電圧制限回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を前記第1の範囲と重ならない第2の範囲に制限する第2の電圧制限回路と、前記第1、第2の電圧制限回路の出力電圧の各々を一定の周期で出力するスイッチング回路を設け、さらにこのスイッチング回路の出力側に、前記スイッチング回路からの出力電圧をパルス幅に変調する回路と、前記パルス幅に変調された変調信号によって電流源からの出力電流を大小の2水準に切り替える電流切替回路とを設け、前記電流切替回路で切り替えられた大小2水準の出力電流を前記第1の物理量と第2の物理量とを表すデジタル信号として電源ラインに重畳するようにしたセンサ装置。 A first circuit that converts a first physical quantity into a first DC voltage, a second circuit that converts a second physical quantity into a second DC voltage, and a voltage value of the first DC voltage as a first value A first voltage limiting circuit that limits the voltage value of the second DC voltage to a second range that does not overlap with the first range; A switching circuit for outputting each of the output voltages of the second voltage limiting circuit at a constant period, and a circuit for modulating the output voltage from the switching circuit to a pulse width on the output side of the switching circuit; A current switching circuit for switching the output current from the current source between two levels of large and small by a modulation signal modulated in width, and the output current of the two levels of large and small switched by the current switching circuit and the first physical quantity A digital value representing the physical quantity of 2 Sensor apparatus that superimposed on the power line as a signal. 常に被測定液中に浸漬され、かつ被測定液が有する誘電率の影響を受けることなく電極間の静電容量を測定する第1の検出電極と、常に被測定液中に浸漬され、かつ被測定液が有する誘電率の影響を受けて電極間の静電容量を測定する第2の検出電極と、被測定液の液位を測定する第3の検出電極と、常に被測定液外にある第4の検出電極を検出部に設けるとともに、前記第3の検出電極が被測定液中に浸漬されている部分の長さに比例する時間だけ充電し、かつ前記第3の検出電極が被測定液外にある部分の長さに比例する時間だけ前記充電された電荷を放電するという動作を繰り返すことにより液位に比例した第1の直流電圧を発生する回路とを備えるとともに、前記第2の検出電極で測定される静電容量と第1の検出電極で測定される静電容量との差に比例する時間だけ充電し、かつ前記第1の検出電極で測定される静電容量に比例する時間だけ前記充電された電荷を放電するという動作を繰り返すことにより液質に比例した第2の直流電圧を発生する回路とを備え、前記第1の直流電圧の電圧値を第1の範囲に制限する第1の電圧制限回路と、前記第2の直流電圧の電圧値を前記第1の範囲と重ならない第2の範囲に制限する第2の電圧制限回路と、前記第1、第2の電圧制限回路の出力電圧の各々を一定の周期で出力するスイッチング回路を設け、さらにこのスイッチング回路の出力側に、前記スイッチング回路の出力電圧をパルス幅に変調する回路と、前記パルス幅に変調された変調信号によって電流源からの出力電流を大小の2水準に切り替える電流切替回路とを設け、前記電流切替回路で切り替えられた大小2水準の出力電流を液位と液質を表すデジタル信号として電源ラインに重畳するようにしたセンサ装置。 A first detection electrode which is always immersed in the liquid to be measured and which measures the capacitance between the electrodes without being affected by the dielectric constant of the liquid to be measured; and a first detection electrode which is always immersed in the liquid to be measured and A second detection electrode that measures the capacitance between the electrodes under the influence of the dielectric constant of the measurement liquid, a third detection electrode that measures the liquid level of the measurement liquid, and is always outside the measurement liquid The fourth detection electrode is provided in the detection unit, and the third detection electrode is charged for a time proportional to the length of the portion immersed in the liquid to be measured, and the third detection electrode is measured. A circuit that generates a first DC voltage proportional to the liquid level by repeating the operation of discharging the charged charge for a time proportional to the length of the portion outside the liquid, and the second The capacitance measured by the detection electrode and the measurement by the first detection electrode It is proportional to the liquid quality by repeating the operation of charging for a time proportional to the difference from the capacitance and discharging the charged charge for a time proportional to the capacitance measured by the first detection electrode. A first voltage limiting circuit for limiting the voltage value of the first DC voltage to a first range, and a voltage value of the second DC voltage. A second voltage limiting circuit for limiting to a second range that does not overlap with the first range, and a switching circuit for outputting each of the output voltages of the first and second voltage limiting circuits at a constant period, and On the output side of the switching circuit, a circuit that modulates the output voltage of the switching circuit to a pulse width, and a current switching circuit that switches the output current from the current source between two levels, large and small, by the modulation signal modulated to the pulse width; Set up The sensor apparatus that superimposes the power line the output current of the switched large and small levels in the current switching circuit as a digital signal representative of the liquid level and Ekishitsu.
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