JPH0259936B2 - - Google Patents

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、さらに
詳しく述べればタンク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
ソリン貯蔵タンクにおける液位をしらべるために
用いられる。この際タンクから例えばタンクトラ
ツク（タンクローリー）中にガソリンが引込まれ
るとき、取出されるガソリンの量を用い、その値
を正確に測定できる。検出される液体がが高価で
あればあるだけ液位の変化を正確に測定すること
が益々重要となることは明らかである。

斯様な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は、液面
に浮く検出板を用いる。その板はサーボモータの
シヤフトに連結された回転ドラムからロープで吊
される。モータシヤ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
自体が回転可能且つフレキシブルに装置ハウジン
グに取付けられている。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
トのバランスが生ぜしめられるようになされる。

検出板への上向き力が、液位の昇降に基づき増
減す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
タ又はモータシヤフトの角度ふれが生ぜしめられ
る。そのようなふれないし変位の大きさと方向は
検出装置によつて検出され、この検出装置からは
そのふれないし変位を表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れるように昇降せしめられ
る。サーボモータによつて駆動される指示装置に
より、検出板の位置の可視的指示ひいては収容液
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。

また、ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第
2853360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）ユニツトに弾性的に供給され、その回転
（台）ユニツトは伝動装置を介してサーボモータ
シヤフトに摩擦連結されこのシヤフトによつて指
示装置も駆動される。検出板が液体上に載置して
いる際ドラムに及ぼされるねじりモーメントはば
ね緊張力によつてバランスされるように装置構成
されている。液位が変化すると、そのモーメント
は増大または減少され、ばねによりそれに応じて
回転（台）ユニツ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
発信器によつて捕捉され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、この制御装置は各モーメントのバランスが回
復されるまでドラムを回転させる。このような装
置における無接触形発信器として、２つの回転
（台）ユニツトに配置されたスリツト付又は孔付
デイスクが設けられており、これらデイスクは静
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を発生す
る。これらの電圧信号は一方ではモータ速度制御
ユニツトを介して、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
ユニツトが、磁気ユニツトを介してロープ付ドラ
ムと連結されている。この種装置ではサーボモー
タはモータシヤフトに同軸的に支承された回転
（台）ユニツ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。またモータシヤフトには歯車伝動装置
が連結されており、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
制御信号の形成のため回転台にポテンシオメータ
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ピンと係合する。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。タンク中に測
定液体が流入したり撹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、もつて、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は全く高価であり、一
方、接触形絶対エンコーダは耐摩耗強度が低く、
故障し易い。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イスプレイ
エンコーダのため較正又は零セツテイングを行な
わせることに困難性がある。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
庫量に対する精密な監視制御を維持するのに所要
の精度で指示しないという欠点がある。

発明の要約 従つて本発明の目的とするところは改良された
液位測定装置を提供することにある。

すなわち、測定される液体の液位の急速な変化
に迅速且つ精確に応答し、さらに、液体の表面に
おける波動等の阻害要因により液位レベル測定が
悪影響を受けない液位測定装置を提供することに
ある。

本発明の装置は測定すべき液体を収容するタン
クの頂部又はその近くに取付けられるように配置
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ー式に支持されたサー
ボモータのシヤ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）ユニツトはフ
レキシブル部材によりケーシングに回転可能に取
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つて、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れ（変位）を回
転（台）ユニツト及びモータが行ない得るように
なる。

回転（台）ユニツトは基準角度位置に向つてば
ねバイアスされ、したがつて、検出板が液面にと
どまる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つてド
ラムに加えられる捩り力に変化が起こりそれによ
り回転ユニツ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）ユニツトとケーシング
との間に作用する無接触センサによつて検出さ
れ、このセンサから、ふれの方向と大きさを表わ
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をドラムに対す
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を有する信号を発生す
るために用いられ、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。

またふれ（変位）信号はデコーダに加えられこ
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、遂には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を形成するため
装置にて比較器を用いることが特に望ましい。そ
れは変数を補償するサーボループ中への制御信号
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
降するにしたがつて、検出板を支持するケーブル
の非巻回（繰出）部分の変化する重量に基づきド
ラムに加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
グナリング装置を駆動し、その際、それの出力は
モータシヤフト回転度、したがつ検出板を支持す
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
成するために用いられ、その補償電圧によつて、
液位の昇降と共に非巻回ケーブル部分の長さが増
減するにしたがつて、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際の変化が起ると本
発明の装置は高速モードで動作する。このモード
では検出板をを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ツトのふれに
相応する周波数パルスで制御される。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、選択されたウインドウ内に入ると
（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
発振器より供給される比較的低い周波数の信号に
よつて駆動され、それによつ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
もたらされる。

高速制御モードにおいてサーボモータに加えら
れ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
れた信号によつて制御され、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められた各モ
ーメントのバランスのわずかなずれがあつてもサ
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、ドラ
ムに対する合成モーメントのアンバランスによつ
て比較器からふれ信号がイニシエイトないし初期
設定され、それによつ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。したがつて装置によりなされる新たな
レベル指示には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イスプレイを
有し、このデイスプレイは適当な歯車を介してサ
ーボモータによつて駆動され、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
を制御するための信号が形成される。しかも遠隔
デイ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
イ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つて実現される。タ
ンクの液位の変化に応じて検出板の垂直運動を表
わすエンコーダからの出力信号は遠隔位置におけ
るアツプ／ダウンカウンタ又は他のデジタルデイ
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を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ツパによつて
形成される。始動の際、又は電源故障後、リセツ
ト信号（RESET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、それにより比較
器はサーボモータはふれ信号を生じそのふれを信
号により、サーボモータをして検出板をストツプ
に向つて持上げさせる。検出板がストツパに向つ
て引張られる力は当該板が液面にて平衡位置にあ
る際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。そのリセツトの持ち上
げ力では表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
は詳細を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げ力を加える。

各ドラムに対する各モーメントのバランスが成
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。比較器へのリセツト
（RESET）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ツト又は較正
されて、タンクにおける液の実際の高さを精確に
表わす。

なお本発明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
ケーブルの非巻回部分（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に加えられるトルクモ
ーメントを補償する手段を有する構成を用い得
る。

また、サーボモータシヤフトの回転状態を表わ
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、モータシヤ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
パ手段と、 検出板が液面にて平衡状態にある際ドラムに及
ぼされる繰出す方向での力に多かれ少かれ等しい
小さな力のもとで前記基準位置に検出板を動かし
て、その際ドラムに対する各モーメントの実質的
バランスがとれるようにして、各モーメントのバ
ランスの状態に応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
をリセツト又は較正するようにした構成を用い得
る。

また、前記力に相応するリセツト信号を生じさ
せる手段と、 前記リセツト信号を比較手段に加え、該比較手
段に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ツト信号の大き
さを変える手段を有していて検出板をその基準位
置に向つて動かす力を変化させるようにした構成
を用い得る。

以上のような配置構成により、レベルがその容
器中で昇降するとき検出板ロープの巻回されてい
ない部分（繰出された部分）の長さの変化があつ
てもそれに対して当該測定指示が影響されず、ま
た、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を提供すること
ができる。

次に図を用いて本発明を説明する。

第１図に示すように、全体を１０で示す測定装
置はタンク又は他の容器における液体Ｌ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
内に収容されており、このケーシングの対向する
端部は１４ａにフランジ結合されていて、平円板
状ないしデイスク状の操作カバー１６はボルト１
８によりフランジ１４ａに取外し可能に連結され
ている。ケーシング１４にはフランジ２２ａによ
つて終端された、すなわちボルト２４によつてタ
ンク１２の上壁部１２ａに取外し可能に連結され
た管状頚部ないし接続部２２が形成されており、
その頚部２２のすぐ下方の上壁部１２ａのところ
に開口部２６が設けられている。

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２
２の少し右のところからはじまつている。その支
承壁は頚部２２を被う全体としてシリンダ状のポ
ケツト３２を形成し、ポケツト３２の端部は比較
的に厚さのある壁部２８ａによつて閉鎖されてい
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内の雰囲気にさ
らされている。しかし壁２８より右方にある装置
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つてもタ
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３４ａには相互に逆方向に延び
る軸対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
回転する。他方の軸３６は平円板状ないしデイス
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４８に取外し可能に保持されている。液位検
出板５２は頚部２２を介してタンク１２中へ延び
下つているロープ又はケーブル５４によりドラム
３４から懸吊されている。図示の装置構成にて検
出板はＰにより破線で示す開放パイプ内で上下移
動する。その開放パイプは開口部２６を取囲み、
検出板が液体Ｌの表面における撹乱ないし動きか
ら影響を受けないようにする。通常検出板は液体
Ｌの表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３４にはマグネツトリング５６が配置さ
れており、このリングはポケツト３２内部の磁石
ロータ５８と共働し無接触磁気カツプリングを形
成する。磁石ロータ５８はシヤフト６２に装着さ
れており、このシヤフト６２はケーシング１４の
軸に沿つてポケツト３２外に延びている。シヤフ
ト６２は支承体対６４によりフランジ付ブツシン
グ６６に回転可能に装着されている。このブツシ
ングは支承部材対６８を介してフランジ付環状ブ
ロツク７２に回転可能に装着されており、このブ
ロツクはポケツト３２の口部に差込まれる。ブロ
ツクフランジ７２ａは溶接又は他の手段によりケ
ーシング壁２８に永続的に留められている。壁２
８を越えるシヤフト６２の端部は磁気クラツチ７
４を介してサーボモータ７６のシヤフト７６ａに
連結されている。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
ツク７２のところからカンチレバー式にそのシヤ
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１
４内に収容されている。斯くしてサーボモータは
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）８
３によりモータ７６に連結され、環状板８４はモ
ータの反対側端部を取囲んでいる。２つの板８
２，８４はモータ７６と共に、８５で全体を示す
回転（台）ユニツトを形成しており、この回転
（台）ユニツトはシヤフト６２にてカンチレバー
式に支持されておりブツシング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、モータシヤフト及びシヤフト６２は支承体６
４上でブツシング６６に対して相対的に回転可能
である。回転（台）ユニツト８５は１本以上のば
ね８８によりケーシング１４に対して相対的に基
準角度位置に向つて駆動され、そのばねは板８２
と、ケーシング壁２８に取付けられたフランジ付
ブロツク７２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を有し、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。カウンタシヤフト
９２ｂはすべりクラツチ９４を介して平歯車９６
に連結されている。歯車９６は比較的に大の歯車
９８と噛合い、この歯車９８はモータ７６によつ
て駆動されるシヤフト６２と共に回転するように
取付けられている。タンク１２における液位が変
ると、モータ７６が作動されてドラム３４が回転
されて板５２は昇降されて液位に追従する。斯く
てシヤフト６２の回転が液位変化を表わすように
なる。従つてカウンタ９２はクラツチ９４を介し
てセツト又は較正され得、そのカウント状態が任
意の所定の時にて実際の液位に相応する。

歯車９８はまた第２の平歯車１０２と噛合いこ
の第２平歯車は板８２，８４に回転可能に取付け
られたシヤフト１０４を駆動する。シヤフト１０
４は全体を１０６で示す無接触形インクリメンタ
ルエンコーダを駆動する。このエンコーダからは
やはりシヤフト６２の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ツトの
２つのずれた列を含む板１０６ａを有する。その
板はアラインメントされた光源とフオトダイオー
ドの１対を支持する固定子１０６ｂに対向して回
転される。回転板はフオ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
AC信号が発生される。それ故にそれらの信号は
シヤフト１０４及び以てこれが連結されているシ
ヤフト６２の回転の大きさ及び方向を表わす。こ
れらの信号はアツプ／ダウンカウンタ１０７のよ
うな液体レベルの遠隔デイ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、別の歯車１０
８はシヤフト６２と回転するように取付けられて
いる。歯車１０８は歯車１１０と噛合いこの歯車
は板８４に取付けられたポテンシオメータ１１２
の可動子（アーマチユア）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ヤフト６２
の回転状態を表わし、その値はケーブル５４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つて
変る。

ケーシング１４には全体を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ダが設け
られており、これは回転ユニツト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
れないし変位を測定する。センサ１１４は磁石１
１４ａを有しこの磁石はブラケツト１１６を介し
て板８４とホールセンサブローブ１１４ｂとに連
結され、このプローブはブラケツト１１８によ
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１２
８により第２図に詳細を示す装置制御部１３２に
連結されている。

装置の動作中、タンク１２における液位Ｌが変
化すると、検出板５２に対する液体の作用がそれ
に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５８及びブツシング６６を介し
て回転ユニツト８５に磁気的に結合され、このユ
ニツトはばね８８によつて設定されたその基準位
置外に回転せしめられる。よつてその角度ぶれな
いし変位は板５２と液体Ｌ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
つて測定される。センサ１１４から発生される相
応の信号が、制御部１３２を介してサーボモータ
７６に加えられサーボモータは作動される。そこ
でモータはロータ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うに
なる。斯くして板５２及びその支持ケーブル５４
の重さにより生ぜしめられる、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深さ
のところに留まるようになる。板の持上げ力（浮
揚力）が液位の変化に基づき変化すると、ドラム
３４に加られるトルクもわずかに変る。そこでサ
ーボモータ７６は制御部１３２の制御作用下で追
従動作し、ドラム３４に作用する各モーメントの
バランスを回復させる。

サーボモータのシヤフト７６ａが一方又は他方
の方向に回転して板５２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
昇降されるにしたがつてカウンタ９２はインクリ
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
ことになる。サーボモータによつてインクリメン
タルエンコーダ１０６も駆動されこのエンコーダ
から発生される電気信号が、制御部１３２を介し
てカウンタ１０７に供給されその結果液位レベル
も遠隔位置で表示される。

次に第２図に詳細を示す制御部について説明す
る。ホールセンサ１１４は定電流源１４８から給
電され、その出力は利得及びオフセツト特性の調
整可能なアンプ１５０を介して加算持続回路１５
２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、それによつてドラム３４における各モーメ
ントのバランスに相応する設定点が与えられる。
すなわち基準電圧は液体の表面に平衡状態にある
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で示す液位測定に対する液密度の影
響を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１５
６に加えられる。斯くて増幅された信号がふれ又
は誤差エラー信号を成し、２重位相（ダブルフエ
ーズ）整流器１５８、比較器１６２、可調整アツ
テネイタ１６４に供給される。整流器１５８から
の信号が非直線性電圧−周波数変換器１６６によ
つて変換されてモード制御スイツチ１６８の端子
Ｆに加えられる。スイツチ１６８はまたその端子
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１７１を介
し供給される。

比較器１６４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ツチ
１７２はスイツチ１６８と同期してスイツチング
動作する。アツテネイタ１６４の出力によつてト
リガ回路１７４が駆動される。このトリガ回路の
出力側はスイツチ１７２の端子Ｓに接続されてい
る。アツテネイタ信号はまたウインドウ形デイス
クリミネータ１７６を介して方向性制御時間遅延
回路１７８に供給される。そのデイスクリミネー
タは出力信号を発生して、次のような場合のみモ
ード制御スイツチ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
れ信号の振幅がドラム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。

スイツチ１６８の位置Ｆ又はＳにおける信号が
極性スイツチ１８２に供給される。このスイツチ
は単安定マルチバイブレータ対１８４，１８６に
接続された端子対ＲとＬを有する。マルチバイブ
レータの出力はカレントドライバ対１８８，１９
２を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れて、極性スイツチ１８
２の位置に応じて検出する５２（第１図）は昇降
せしめられる。そのスイツチはモード制御スイツ
チ１７２の位置Ｆ又はＳに現われる信号によつて
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系を有する。その１つ
は高速制御ループであつて、モータ７６を駆動す
るための信号をセンサ１１４から取出して変換器
１６６を介して供給するループと、もう１つは低
速制御ループであつて、周波数発生器１７０から
モータ駆動信号を導くループとである。高速又は
低速制御ループいずれが選ばれるかはスイツチ１
６８の位置次第であり、このスイツチ１６８は前
述のように時間遅延回路１７８の出力によつて制
御される。

タンクにおける液位が静止している間はドラム
３４に対する各モーメントのバランスがとれてい
る。よつて、回転ユニツト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つて、その
結果デイスクリミネータ１７６に加えられる減衰
されたふれ信号は小さい。その信号がデイスクリ
ミネータウインドウ内にある間、デイスクリミネ
ータから出力が生ぜしめられこの出力によつて、
モード制御スイツチは第２図に示すようなＳ位置
又は低速制御位置に維持される。その結果モータ
７６のスピードが、デバイダ１７１からの比較的
低周波の信号によつて制御される。

また、極性スイツチ１８２はトリガ回路１７４
からのパルスによつて制御され、このトリガ回路
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方の極
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１８
４を介してモータ７６に加えられる。その結果モ
ータは緩慢に時計方向に回転され板５２は緩慢に
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。液位の下降を表わす逆極性の
ふれ信号があるとスイツチ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板は相応して下降
せしめられる。アツテネイタ１６４はアンプ１５
６からのふれ信号を平滑にする。その際そのふれ
信号には瞬間的にドラム３４に対する各モーメン
トのバランスに影響を与え得る。液表面における
波動の撹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つて、液位の上
述のような撹乱に応答して、スイツチ１８２によ
りモータ７６の正転、逆転方向のスイツチングの
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、デイスクリミネート１７６に加えられ
た減衰された信号はデイスクリミネータのウイン
ドウ外に出る。そうするとデイスクリミネータの
出力の変化が生ぜしめられてモード制御スイツチ
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
イツ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ツチ１８２はアンプ１５６
から比較器１６２を介して加えられるふれ信号の
極性によつ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
よつて、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イスクリミネータの範囲
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を示す）、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
御スイツチ１６８，１７２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３
〜５秒）間遅延回路１７８により遅延される。こ
れにより検出板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いて、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。アツテネイタ
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撹乱にも拘ら
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５
２が液体Ｌ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がそれに応じて変化す
る。その非巻回部分の重さが変ると、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
の好適な実施例によつてケーブルの非巻回部分の
重さが補償される。さらに詳しく述べれば歯車１
０８，１１０を介してサーボモータによつて駆動
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。この高インピーダンスは高イ
ンピーダンスの電圧追従形アンプ１９８に加えら
れ、アンプ出力は加算接続回路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
がつて変えられ、その変化が補償される。また、
アンプ出力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２
０２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イスプレイを発生
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１９８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によつてセツトされる最も
低い点に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ツトされ、
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。その個所ではタンク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をリセツトするように類似の
装置構成行ない得る。

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１７６は液位の変化を表わす信号を発
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１０
７中への初期カウントをロードするのに板５２の
位置基準を必要とし、従つてカウンタは精確にタ
ンク１２における初期液位をデイスプレイする。
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、キヤンセルされ、従
つて、電源が回復され装置が再始動される際、そ
の値はカウンタ中に再セツトないしリセツトしな
ければならない。本発明の装置構成は特に簡単且
経済的にその目的を達成する。

さらに詳しく述べれば第１図に示すように検出
板ストツパないしストツプ２１０が、頚部２２の
低いほうの端部の近くに組込まれている。図示の
装置ではそのストツ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。斯くてストツプ部材は板５２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は制御ロジツクモジ
ユール２１２を有し、このモジユールはモード制
御スイツチ１７２から信号を供給され、且時間遅
延回路１７８の出力を供給される。モジユール２
１２はスイツチ２１３が閉じられるとそのルーチ
ンをスタートする。モジユール２１２はスイツチ
２１４を制御し、このスイツ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される。これによつ
て、検出板５２はストツプ２１０に向つて所定の
力で上昇せしめられる。このストツプは板に対す
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
トツプ部材２１０に向つての板を引つ張る力が同
じであるので、磁気カツプリング部材５６，５８
の相対的角度ふれも同じに保たれ、それにより装
置の各始動中遠隔カウンタ１０７の精確なリセツ
トが確保される。

板５２はプリセツトされた力でストツプ２１０
に向つて引張られ、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
つた後モジユール２１２はリセツトパルス
（RESETパルス）を遠隔レベルデイスプレイ１
０７に送出し、このデイスプレイはプリセツトさ
れた値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における液位の精確にデ
イ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ユール
２１２からの制御信号が止む。その結果そのスイ
ツチは開き、装置は主に基準回路１５４によつて
定められたサーボループの設定点を通常の測定動
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Ｌ
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、ゆつくりと検出板を液面
における平衡位置のところまで下降させ、その平
衡位置により、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により生ぜしめられる信号によ
つて、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
の液位をデイスプレイする。

大気圧の作用に基づき液への検出板５２の付着
状態が起こつて、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、ロジツクモジユール２１２も第２スイツチ
２１６を制御し、この第２スイツチは別のプリセ
ツ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。装置を最初リセツトするときまた
は電源故障の後モジユール２１２はスイツチ２１
４，２１６を閉じ、加算機能設定点をシフトする
ようにプロ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5sec
後、モジユール２１２はスイツチ２１６を開き、
その結果ストツパ２１０に向つての検出板の後続
する上向き運動が、板への液体の上向き力に相応
してスイツチ２１４を介して加算接続回路に加え
られる比較的に低い補充的電圧にのみ基づいて行
なわれる。

ロジツクモジユール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、
スイツチ２１３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
げられる。他方、スイツチ２１３が比較的長い期
間、例えば10秒間閉じられると、板５２は自動的
にストツプ２１０に向つて持上げられ、次いで、
板は自動的に液面に下降される。さらにスイツチ
が連続的に閉じられると、板５２はストツプ２１
０に向つての上昇した位置に維持される。

上述から明らかなように、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イ
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イ
スプレイのリセツ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。従つて、前述
から明かな諸目的な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、先に行なつた記載
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ツクダ
イヤグラムを表わす図である。 １０……測定装置、１２……タンク、１４……
ケーシング、１６……操作カバー、２２……頚
部、２８……支承壁、３２……ポケツト、３４…
…ドラム、１１４……ホールセンサ、１４８……
定電流源、１５０……アンプ、１５２……加算接
続回路、１５４……基準電圧発生器、１５８……
整流器、１６２……比較器、１６４……アツテネ
イタ、１６８……モード制御スイツチ、１７２…
…モード制御スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出板５２を有する測定ロープ５４が、サー
   ボモータ７６の駆動シヤフト６２に連結された回
   転ドラム３４に取付けられた液位測定装置であつ
   て、該装置は駆動シヤフト６２に結合された液位
   インジケータと制御装置とを有し、 回転可能に支承されたモータケーシングが両回
   転方向でフレキシブルに固定装置ケーシング１４
   に結合されているか、またはサーボモータ７６の
   シヤフト６２がばね部材８８を介してドラム３４
   に結合されており、 モータケーシングと装置ケーシングとの間に電
   気信号発生器１１４が設けられており、 該発生器の出力側には平衡トルクに相応する目
   標値の供給される比較手段１５２が接続されてお
   り、 測定流体のレベル変化により生じた回転によつ
   て形成された前記比較手段の信号が、制御装置を
   介して、平衡モーメントが調整されるまでサーボ
   モータ７６を制御し、 ここで前記制御装置には、速度制御、方向性識
   別およびサーボモータ制御のための手段が含まれ
   ている液位測定装置において、 前記比較手段１５２は制御偏差を表わす信号を
   出力し、 該比較手段の出力側には順次、増幅器１５６、
   整流器１５８、電圧周波数変換器１６６が接続さ
   れており、 電圧周波数変換器の周波数は方向性スイツチ１
   ８２を介して、サーボモータの制御に用いる２つ
   のモータ駆動段１８４，１８６のいずれか一方に
   供給され、 前記方向性スイツチ１８２は、前記比較段の増
   幅された出力信号の供給される方向性識別器１６
   ２により制御され、 さらに切換スイツチ１６８が設けられており、
   該切換スイツチによつて、制御偏差から導出され
   た電圧周波数変換器の周波数によるサーボモータ
   の高速（非緩慢）制御と、周波数発生器１７０か
   ら送出される調整可能な周波数によるサーボモー
   タの低速（緩慢）制御とが択一的に切換えられ、 前記切換スイツチは窓弁別器１７６によつて制
   御され、該窓弁別器には減衰素子１６４を介して
   比較手段１５２の増幅されたセンサ出力信号が供
   給されることを特徴とする液位測定装置。 ２ 方向性スイツチ１８２の制御線路には、窓弁
   別器１７６により制御される別の切換スイツチ１
   ７２が配置されており、該切換スイツチは制御偏
   差の方向性識別のために、サーボモータ７６の低
   速制御に対する切換位置では、トリガ回路１７４
   を介して減衰素子１６４の出力側に接続される特
   許請求の範囲第１項記載の装置。