JPH038697B2

JPH038697B2 -

Info

Publication number: JPH038697B2
Application number: JP59112277A
Authority: JP
Inventors: Chikahisa Hayashi; Makoto Kawai; Mikio Adachi
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1991-02-06
Also published as: JPS60253920A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的（産業上の利用分野）この発明は自動車、産業用機械器具等に設けら
れるタンクその他の各種容器内における、ガソリ
ン、オイル、石油、水その他の各種液体のレベル
を検出して表示するための液体レベル計に係り、
詳しくは液面レベルの検出部におけるコイルのイ
ンダクタンス変化を電圧変化に変換するＬ−Ｖ変
換回路に関するものである。

（従来の技術）従来、第１４図に示すアームフロート式の液面
レベル計があつた。この液面レベル計について簡
単に説明すると、１０１は液体の容器に取付ける
セツトプレートであつてその下面には回転ポテン
シヨメータ（図示しない）を内装したボデイ１０
２が取付けられている。１０３はボデイ１０２の
上部に回動可能に取付けられたフロートアームで
あつて、その下端には発泡ゴムにて形成されたフ
ロート１０４が取着されている。このフロートア
ーム１０３の上端は、前記ポテンシヨメータを回
動しうるように連結されている。

１０５はボデイ１０２に設けられたフロートア
ームのストツパである。１０６がボデイ１０２の
下面から下方に延びるシヤフトであつて、レベル
スイツチ１０７のケーブル１０８が巻き付けられ
ている。１０９は出力ケーブルである。

このアームフロート式液面レベル計において
は、フロートアーム１０３の形状誤差、取付け
精度等の点から精度が低い、フロートアームの
軸受部のフリクシヨンによつてフロート１０４位
置の検出精度にバラツキが生じる、軸に対しス
ラスト方向の揺動に弱い回転タイプであるため、
回転角と液面レベルとの間のリニアリテイが低
い、液体の容器内に挿入しにくい、容器内に
おいてフロートアーム１０３の移動する範囲が広
くなりすぎる等という問題点があつた。

また、従来、第１５〜１７図に示すリニアポテ
ンシヨメータ式の液面レベル計もあつた。この液
面レベル計についても簡単に説明しておくと、１
１０はセツトプレート、１１１はその下面に取付
けられた円筒状のケースである。１１２はケース
１１１の下端に取着されたブツシングラバーであ
つて、その中央部にはスリツト状の穴１１３が形
成され、第１７図に示すように内側へ折返されて
いる。

１１４はケース内に設けられたリニアポテンシ
ヨメータであつて、第１６図に示すようにコモン
ライン１１５と矩形波状の抵抗パターン１１６が
コーテイングされている。同リニアポテンシヨメ
ータ１１４の下端は前記穴１１３に密着してい
る。１１７はリニアポテンシヨメータ１１４に外
嵌されたフロートであつて、前記コモンライン１
１５と抵抗パターン１１６とを短絡している。１
１８はエア抜き穴、１１９，１２０は液体の流通
穴である。

このリニアポテンシヨメータ式液面レベル計に
おいては、フロート１１７のリニアポテンシヨ
メータ１１４に対するフリクシヨンがフロート１
１７の浮力に影響して、精度が低くなる、フロ
ート１１７が大きくなる、フロート１１７の揺
動を極力避けるためのケース１１１が必要であ
る、リニアポテンシヨメータ１１４が露出して
おり、かつ抵抗体１１５，１１６の凹凸があるた
め液中のごみが付着しやすい、従つて接触不良
やフロートの引掛りの生ずるおそれがある等とい
う問題点があつた。

（発明が解決しようとする問題点）そこで、本願発明者は最近、上記のような問題
点を解消した液面レベル計を発明しているが、こ
の液面レベル計において問題となつたのは、どの
ようにしたらコイルのインダクタンス変化を正確
かつ低コストに電圧変化に変換することができる
かということであつた。

すなわち、コアを有するコイルの外周に、導電
体リングを内蔵したフロートを移動可能に設け、
導電体リングの移動に伴うコイルのインダクタン
ス変化をＬ−Ｖ変換回路により電圧変化に変換し
て指示計を駆動するように液面レベル計を構成し
たが、従来のＬ−Ｖ変換回路を用いた場合、精度
や信頼性が低い、コストが高くなる等という問題
があつた。

本発明は上記Ｌ−Ｖ変換回路における問題点を
解決するためになされたものである。

発明の構成（問題点を解決するための手段）この発明の液面レベル計は上記問題点を解決す
るために、コイルの全長に亘り絶縁性を有する磁
性体のコアを挿通し、そのコイルの外周に、導電
体リングを有したフロートを移動可能に設け、導
電体リングの移動に伴うコイルのインダクタンス
変化をＬ−Ｖ変換回路により電圧変化に変換し
て、指示計を駆動するように構成した液面レベル
計において、前記Ｌ−Ｖ変換回路はコイルにLR
直列回路を形成する抵抗を接続し、このLR直列
回路に発振回路を接続するとともに、LR直列回
路に生ずる電圧が基準電圧に達するまでの応答時
間を抽出してコイルのインダクタンスに対応した
電圧を出力するよう構成したものである。

（作用）発振回路からLR直列回路を形成する抵抗に発
振電圧が印加されると、応答遅れが生ずる。LR
直列回路に生ずる電圧が基準電圧に達するまでの
応答時間は、コイルのインダクタンスに対応して
変化する。Ｌ−Ｖ変換回路はこの応答時間を抽出
するので、コイルのインダクタンスに対応した電
圧を精度よく出力する。

（実施例）以下、自動車の燃料タンクに装着されガソリン
や軽油等の燃料の残量を表示する液面レベル計に
おいて、本発明を具体化した一実施例を図面に従
つて説明する。

まず、第１図に従つて本実施例の構成全体の概
略を説明しておくと、本実施例は棒状のコアを有
するコイルの外周に、導電体リングを内蔵したフ
ロートが移動可能に設けられてなる検出部Ａと、
同コイルに接続されてそのインダクタンス変化を
電圧変化に変換するＬ−Ｖ変換回路Ｂと、Ｌ−Ｖ
変換回路Ｂの出力電圧を指示計の特性に合せるた
めの出力補正回路Ｃと、液面レベルの指示計Ｄと
よりなるものである。そこで、これら各部Ａ〜Ｄ
の順に詳述する。

検出部Ａ検出部Ａにつき第２〜５図に従つて説明する
と、１はガソリン、軽油等の燃料２を貯溜する自
動車の燃料タンクであつて、上板３と底板４のみ
が図示されている。５は上板３に設けられた検出
部Ａの装着穴である。

６はタンク１の上板３にネジ７によつて取付け
られた検出部Ａのハウジングであつて、その中央
部には貫通孔８が設けられている。９はハウジン
グ６の上部に設けられた収納凹部であつて、その
上面にはカバー１０が取着されている。１１はハ
ウジング６とタンク１の間に介装されたゴム製の
パツキンである。

１２は上端において貫通孔８に取付けられ、底
板４の直上まで下方に鉛直に延びる棒状のコイル
であつて、次述するようにコア、巻き線及びスリ
ーブを有している。同コイル１２のインダクタン
スをＬ、直流抵抗をｒとする。１３は非磁性体の
コアホルダ１３ａによつて貫通孔８に取付けら
れ、底板４の直上まで延びる棒状のコアであつ
て、高透磁率及び絶縁性を有する磁性体、例えば
フエライトによつて直径10mm、長さ160mmの寸法
に形成されている。

１４はコア１３の外周に巻き付けられたコイル
１２の巻き線であつて、次のような巻き方が施さ
れている。すなわち、特に第３図ａに示すよう
に、コア１３の最下端部の約10mmには不巻部１４
ａが形成され、コア１３下端からの距離で10〜
140mmの範囲には均一かつ一方向に巻かれた平巻
部１４ｂが形成され、コア１３上端からの距離で
10〜20mmの範囲には多数巻きされた密巻部１４ｃ
が形成され、コア１３の最上端部の約10mmには不
巻部１４ｄが形成されている。１５は巻き線１４
の外周に遊嵌され、貫通孔８に嵌着された合成樹
脂製（非磁性体）のスリーブであつて、巻き線１
４を保護するとともに、次に述べるフロートの上
下動をガイドするようになつている。１６はスリ
ーブ１５の下端に嵌着された合成樹脂製（非磁性
体）のキヤツプであつて、燃料２のスリーブ１５
内への侵入を防いでいる。

１７はコイル１２の外周に上下動可能に遊嵌さ
れたフロートであつて、ゴム又は合成樹脂の発泡
体（非磁性体）によりドーナツ状に形成されてお
り、その比重は燃料２の比重より小さい。従つ
て、フロート１７は燃料２上に浮き、燃料２の液
面レベルの変化によつて上下動される。１８はフ
ロート１７の内周に取着された導電体リングであ
つて、小さい比重（燃料２の比重に近い）で導電
性を有する高分子材料、例えばカーボンを充填し
た合成樹脂により形成されている。この導電体リ
ング１８の下端は、前記キヤツプ１６に係止され
て落下が防止される。

１９はハウジング６の収納凹部９内に装着され
た基板であつて、後述するＬ−Ｖ変換回路Ｂ及び
出力補正回路Ｃが組込まれている。

２０は巻き線１４とスリーブ１５の間に設けら
れた導電筒であつて、第５図に示すように絶縁シ
ート２０ａと導電シート２０ｂを貼り合わせてな
るシート体を、絶縁シート２０ａが内側となるよ
うに巻き線１４の外周に筒状に巻き付けることに
よりなつている。導電シート２０ｂの巻き端同士
は接触していないため、導電筒２０に過電流損は
生じない。この導電筒２０の作用効果について
は、Ｌ−Ｖ変換回路Ｂの項で詳述する。

上記コイル１２の等価回路を第４図に示す。コ
ア１３が絶縁体であり、かつ磁性体であるため、
コア１３自体の巻き線成分S_cは解放される。ま
た、導電体リング１８は導電性を有するため、そ
の巻き線成分S_rは短絡される。S_nは巻き線１４
の巻き線成分、C_nは巻き線１４の浮遊容量、C_x
はこの導電筒２０とコイル１２の間の静電容量、
C_yは導電筒２０と導電体リング１８との間の静
電容量である。C_x及びC_yは導電体リング１８の
移動にかかわらず一定である。

次に、以上のように構成された検出部Ａの作用
効果について説明する。

上記コイル１２の磁気回路ではオープン状態に
あるとき、磁束分布が生ずる。ここで、導電体リ
ング１８があると、同リング１８に電磁誘導が生
ずるが、導電体であるため渦電流損が生ずる。従
つて、巻き線１４からみた場合のインダクタンス
が減少する。すなわち、コア１３からの磁束分布
により、インダクタンスＬの減少の仕方が変化す
る。ところで、導電体リング１８は液面レベル変
化によるフロート１７の上下動に伴つて、コイル
１２の外周上を移動するが、導電体リング１８に
直交する磁束密度は、コイル１２の位置によつて
異なり、渦電流損も異なる。従つて、インダクタ
ンスＬは導電体リング１８の移動によつて変化す
ることになる。

なお、前述の通り導電筒２０に渦電流損が生じ
ないため、同導電筒２０は磁束分布にほとんど影
響を及ぼさない。

ここで、フロート１７のコイル１２下端からの
変位をＸとし、燃料２が空になりフロート１７が
最も下にあるとき（以下、Empレベルと記す）、
Ｘ＝０、燃料２が満たされフロート１７が最も上
にきたとき（以下、Fullレベルと記す）、Ｘ＝Ｆ
とする。

いま仮に、巻き線１４がすべて均一な平巻部で
あつたとすると、コイルは上下対称となり、導電
体リング１８に直交する磁束密度はコイル１２の
中央部で最大になるため、インダクタンスＬはＸ
がＦ／２に近いときに極小となる。従つて、全変
位にわたるインダクタンスＬのリニアリテイがと
れない。

しかし、本実施例では平巻部１４ｂの上部に連
続して密巻部１４ｃを設けて、磁束分布を非対称
にしているため、導電体リング１８に直交する磁
束密度はコイル１２の上端部付近で最大になる。
従つて、インダクタンスＬが最小となる導電体リ
ング１８の位置はコイル１２の上端近くまで上昇
し、インダクタンスＬはフロート１７が上へ移動
するに伴つて常に減少する。また、不巻部１４
ａ，１４ｄを設けているため、磁束分布が変化
し、Ｘ＝Ｆ付近におけるインダクタンスＬの上昇
が押さえられる。

以上より、コイル１２のインダクタンスＬは、
フロート１７の変位Ｘによつて直線的に変化する
ことになる。本実施例において測定した、インダ
クタンスＬと変位Ｘとの関係を第３図ｂに示す
が、インダクタンスＬは約450ｍＨから300ｍＨま
でほぼ直線的に変化（減少）しており、高いリニ
アリテイが得られている。

また、導電体リング１８を小さい比重（燃料２
の比重に近い）の材料で形成したため、軽量とな
り小さい浮力で浮く。従つて、フロート１７を小
さく形成することができる。さらに、コイル１２
も細く、スペースをとらない。

従つて、検出部Ａは燃料タンク１に装着しやす
く、タンク１内において移動する範囲も小さい。
また、検出部Ａは電気的に非接触であるため、フ
リクシヨンの影響もなくフロートの上下動がスム
ーズである。よつて、動作不良や精度低下が少な
く、フロートの揺動も故障につながらない。

さらに、コイル１２の表面に従来のリニアポテ
ナンシヨメータのような凹凸がないので、液体中
のゴミが付着しにくく、フロートの動作不良が著
しく低減される。また、フロートはコイルの外周
を直線的に動くので、液面の横揺れに対して精度
の低下が少ない。加えて、従来のような揺動防止
のケースを必要としない。

また、コア１３の材質を高透磁率と絶縁性を有
する磁性体としたことにより、前記の通りコア１
３自体の巻き線成分Scが解放され、インダクタ
ンスＬは導電体リング１８のみによつて変化する
ため、検出感度が上昇する。

Ｌ−Ｖ変換回路Ｂ次に、検出部Ａに接続され、コイル１２のイン
ダクタンスＬの変化を電圧変化に変換するＬ−Ｖ
変換回路Ｂにつき、第６〜８図に従つて説明す
る。

Ｒ１はコイル１２の一端に接続された抵抗であ
つて、その抵抗値をＲとする。この抵抗Ｒ１はコ
イル１２とともにLR直列回路を構成しており、
その時定数は数十μsecである。２２はコイル１２
の他端に接続された発振回路であつて、10〜15k
Hzの矩形波パルスを発振しうるようになつてい
る。この矩形波のパルス電圧をV_f、周期をＴ、
周波数をｆとする。第７図ａは矩形波のパルス電
圧V_fを示し、第７図ｂはLR直列回路において抵
抗Ｒ１に生ずる電圧V_rを示す。なお、本Ｌ−Ｖ
変換回路Ｂの電源電圧をV_ddとする。

Ｒ２は基準電圧V_sを発生する可変抵抗である。
２３はLR直列回路に接続されてV_rとV_sを比較す
る電圧比較回路であつて、第７図ｃに示すように
V_rがV_sより低くなるとき、出力電圧V_aが一定の
正電圧となる。２４は電圧比較回路２３と発振回
路２２に接続されたAND論理回路であつて、バ
ツフア２４ａを有しており、第７図ｄに示すよう
に矩形波のパルス電圧V_fと出力電圧V_aが共に正
となるとき、その出力電圧V_aodは電源電圧V_ddに
等しい値となる。この出力時間を位相時間t_xとす
る。

２５はAND論理回路２４に接続されたローパ
スフイルタであつて、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１
のCR回路よりなる。その出力電圧V_bを第７図ｅ
に示す。

次に、このＬ−Ｖ変換回路Ｂの作用効果につい
て説明する。この回路ＢはLR直列回路に印加さ
れる矩形波パルスに伴う過渡応答を利用するもの
である。

まず、矩形波形のハイレベルがLR直列回路に
印加される時、同LR直列回路は充電状態となり、
V_rは下式のように変化する。

また、矩形波形のローレベル時には、LR直列
回路は放電状態となり、V_rは下式のように変化
する。

なお、このV_r波形においては前記検出部Ａの
導電筒２０の作用により、波形ひずみが解消され
ている。

すなわち、いま仮に導電筒２０がなかつたとす
ると、コイル１２間の浮遊容量、コイル１２と導
電体リング１８の間の静電容量及びコイル１２の
インダクタンスによつて共振回路が形成される。
この場合、導電体リング１８がコイル１２のある
箇所に位置するとき、同コイル１２はその点で分
圧されることになり、導電体リング１８の移動に
伴つて共振周波数が変化することになる。従つ
て、過渡現象によつて第７図ｂに点線で示すよう
に、V_r波形にひずみが発生する。

しかし、本実施例の検出部Ａでは、前記の通り
コイル１２の外周に導電筒２０を設け、コイル１
２と導電体リング１８の間を静電的に遮断してい
る。すなわち、導電筒２０とコイル１２の間の静
電容量C_x、導電筒２０と導電体リング１８との
間の静電容量C_yを夫々導電体リング１８の移動
にかかわらず一定にしているので、過渡現象が起
こらず上記ひずみが生じない。

AND論理回路２４の出力電圧V_aod（第７図ｄ）
は、LR直列回路の遅れ時間、すなわち電圧V_rが
パルスの立ち上がりから基準電圧V_sに至るまで
の位相時間t_xを周期ごとに出している。

(1)式からV_r＝V_sとしてt_xを求めると、下式の
通りである。

t_x＝−ln（１−V_s／V_dd）Ｌ／Ｒ (3) V_s、V_dd及びＲは定数であるから、位相時間t_x
はインダクタンスＬに正比例する。AND論理回
路２４の出力電圧V_aodはパルスであるが、その平
均電圧V_aod _neaoは下式で示される。

V_aod _neao＝V_ddt_x／Ｔ (4) （３、４）式より、V_aod _neaoはインダクタン
スＬに正比例することが分る。電圧V_aodを平均値
化するには前記ローパスフイルタ２５を用いれば
よく、出力電圧V_b＝V_aod _neaoとなる。

以上により、本Ｌ−Ｖ変換回路Ｂの出力電圧
V_bは下式の通りインダクタンスＬに正比例する。

V_b＝−ln（１−V_s／V_dd）V_ddＬ／RT (5) 前記の通り、インダクタンスＬは導電体リング
１８の変位Ｘに対してリニアリテイがとれている
ため、出力電圧V_bも変位Ｘに対してリニアリテ
イがある。本実施例において測定した出力電圧
V_bと変位Ｘとの関係を第８図に示す。これは、
ｆ＝15kHz、V_s＝6V、V_dd＝8Vの条件における測
定値であるが、高いリニアリテイが得られてい
る。

このＬ−Ｖ変換回路Ｂが有効な理由は、コイル
１２において種々の工夫を施し、そのインダクタ
ンスＬを10〜1000ｍＨという比較的大きなレベル
（本実施例では前記の通り300〜450ｍＨ）で変化
させることができたことによる。

すなわち、出力電圧V_bを高めるためには周期
Ｔは短かい程、また位相時間t_xが長い程よいが、
t_x＜Ｔ／２を満たす必要がある。ところで、周期
Ｔは、前記AND論理回路２４等に用いられる一
般的な集積回路における応答遅れが無視できる程
度の長い周期とする必要がある。そこで、位相時
間t_xを長くするために、インダクタンスＬの上昇
が必要となるのである。

なお、発振回路２２は矩形波を発振すれば良く
正確な正弦波を必要としないので、構成も単純で
安価かつ信頼度の高いものができる。

ところで、第７図ｂのV_r波形において、矩形
波パルスの立上がり及び立下がり時に過渡的なリ
ンギングがでる（ただし、前記作用に支障はない
程度である）。これは、コイル１２の巻き数が多
い場合に、巻き線１４間で生ずる僅かな浮遊容量
が影響して、CR直列回路相当の作用をするため
である。特に、コイル１２に並列にダイオードを
接続して、放電時の時定数を小さくする方法は、
ダイオードの大きな静電容量により大きなリンギ
ングが発生するため好ましくない。巻き数が少な
くなるとこの過渡現象も小さくなるが、理想的に
は消失させた方が良い。

上記Ｌ−Ｖ変換回路Ｂ以外の変換手段として
は、発振回路中にコイルを組込み、このインダク
タンスによる発振周波数の変化を検出する方法も
あるが、発振回路を構成する部品が多くなり、
夫々の特性が安定している必要がある。逆の見方
をすれば、部品個々の特性の安定性にはコストの
点から限度があるので、回路特性のバラツキが大
きく、精度が低くなる。この精度を向上させよう
とすれば、更に付加回路が必要となり、コストア
ツプや信頼性の低下等を生ずる。また、発振周波
数を電圧に変換するのに必要なｆ−Ｖ変換回路の
部品点数が増え、コストや信頼性において不利で
ある。

さらに、他の変換手段として、LR直列回路
における位相差から検出する方法がある。これは
発振波形を正弦波とし、LR直列回路における電
流の位相遅れを検出する方法である。しかし、良
好な正弦波の発振が必要である、精度の良い位相
の検出が必要である、位相差信号をインダクタン
スに比例した電圧に変換する回路が必要である、
かつその回路はtan演算をするものとなるという
問題点がある。

また、同じく正弦波を印加するが、そのインピ
ーダンスによる分圧電圧を検出する変換手段も
ある。しかし、この方法も部品点数、精度、コス
ト等において不利である。

しかし、問題点さえ考慮すれば、上記各変換手
段〜を本液面レベル計に採用することも可能
である。

出力補正回路Ｃ及び指示計Ｄ次に、指示計Ｄと、Ｌ−Ｖ変換回路Ｂの出力電
圧V_bをこの指示計Ｄの特性に合せるための出力
補正回路Ｃにつき、第９〜１３図に従つて説明す
る。

まず、第９図に示す指示計Ｄについて説明する
と、３１は指示計Ｄの指針を積極的に振らせるた
めの駆動電磁コイルである。３２は指針を制御し
ながら逆方向に制動するための制動電磁コイルで
あつて、駆動電磁コイル３１に対して直列に接続
されている。

本実施例で採用した指示計Ｄを、ホールドタイ
プという。このタイプは駆動電磁コイル３１に電
流によつて生ずる電磁力と、制動電磁コイル３２
とによつて生ずる電磁力とがバランスするような
位置に指針が振れるように動作する。また、ゼン
マイバネを持たないことから、自動車の電源を
OFFした場合でも、その時の指示をそのまま保
持することができる。すなわち、燃料の残量を知
る機会は従来より増え、従つて、燃料補給を怠り
走行途中で燃料切れを起すという不注意を著しく
低減できる。また、構造もシンプルで安価であ
る。

従来、このタイプの指示計Ｄと駆動する回路と
して、第１０図に示すものがあつた。すなわち、
抵抗R_a，R_bを駆動電磁コイル３１に接続すると
ともに、前述した従来技術における回転ポテンシ
ヨメータまたはリニアポテンシヨメータR_xを制
動動電磁コイル３２に接続したものである。しか
し、たとえポテンシヨメータR_xにリニアリテイ
があつたとしても、その抵抗値R_xと指示値ｍの
関係は第１１図に示すようにノンリニアなもので
あつた。このノンリニア特性のうち特に問題なの
は、指示計本来の役割が燃料補給タイミングを正
確に知らせるという点にあるにもかかわらず、
Empレベルにおいてリニアリテイが悪いという
ことである。

本実施例では、前述のとおり検出部Ａのリニア
リテイを向上させているが、指示計においてこれ
を低下させてしまつては、意味がない。そこで、
前記第１１図の特性が第１０図における回路構成
におけるものか、指示計Ｄ自体の特性によるもの
であるかを調べる必要がある。

そこで、まず、指示計Ｄ自体のリニアリテイに
ついて調べた結果を第１２図に示す。これは、駆
動電磁コイル３１に流れる駆動電流idを一定にし
ておき、制動電磁コイル３２に流れる制動電流ib
のみを変化させて測定したものである。同図によ
れば、idを一定に保てば、指示値ｍの０〜75％に
おいて極めて良好なリニアリテイがあることが分
つた。０％とはEmpレベルを意味しているので、
指示計Ｄ自体ではむしろEmpレベルでの燃料の
残量表示に適するのである。

このことから、第１１図の特性が指示計Ｄ自体
でなく回路構成に起因することが予想される。す
なわち、両コイル３１，３２が直列に接続されて
いるため、前記従来回路ではポテンシヨメータ
R_xの抵抗値の変化によつて、制動電流ibばかり
でなく、駆動電流idも変化することによるものと
考えられる。

本実施例では、第１２図に示す指示計Ｄの特性
をそのまま生かすため、Ｌ−Ｖ変換回路Ｂと指示
計Ｄとの間に出力補正回路Ｃを設けたのである。

まず、この出力補正回路Ｃの基本原理を説明す
ると、駆動電磁コイル３１を定電流制御し、リニ
アリテイのある前記Ｌ−Ｖ変換特性と第１２図に
示す指示計Ｄの特性を調整する。すなわち、変位
Ｘ＝Ｆにおいて指示値ｍ＝100％、Ｘ＝０におい
て指示値ｍ＝０％となるような条件を作り、この
範囲でリニアリテイを得るように調整するもので
ある。

すなわち、第９図において、３３は前記Ｌ−Ｖ
変換回路Ｂの出力電圧V_bを増幅する増幅器であ
つて、その正入力端子には入力抵抗Ｒ４，Ｒ５が
設けられている。３４は増幅器３３のバツフア回
路であつて、その出力は両電磁コイル３１，３２
の接続端子に接続されるとともに、増幅器３３の
負入力端子に帰還される。同バツフア回路３４の
出力電圧をV_putとする。Ｒ６，Ｒ７はオフセツト
電圧V_pffset発生用の抵抗であつて、増幅器３３の
負入力端子に接続されている。３５は駆動電磁コ
イル３１に接続された定電流制御回路であつて、
抵抗Ｒ８とツエナーダイオードＤ１とよりなつて
いる。すなわち、駆動電磁コイル３１への印加電
圧が一定となり、駆動電磁コイル３１は常に定電
流駆動（id一定）される。

なお、駆動電磁コイル３１の内部抵抗をｒ１、
制動電磁コイル３２の内部抵抗をｒ２、増幅器３
３の増幅率をＫとする。

次に、この出力補正回路Ｃと指示計Ｄの作用効
果について説明する。

出力補正回路Ｃにおいては下式が成立する。

V_put＝Ｋ（V_b−V_pffset） (6) V_put＝ibr2 (7) また、FullレベルにおけるV_bをV_fullとし、
EmpレベルにおけるV_bをV_enpとすると、V_bは下
式で表わすことができる。

V_b＝−（V_enp−V_full）Ｘ／Ｆ＋V_enp (8) （６〜８）式から、ibについて整理すると下式
となる。

ib＝Ｋ（−（V_enp−V_full）Ｘ／Ｆ＋V_enp−V
_pffset））／r2(9) また、第１２図よりｍを下式で表わすことがで
きる。

ｍ＝138.8ib／id＋100 (10) （９、10）式よりｍについて下式が成立する。

ｍ＝138.8KX（V_enp−V_full）／idr2F＋100−138.8K（
V_enp−V_pffset）／idr2(11) ここで、Ｘ＝Ｆのときｍ＝100％、Ｘ＝０のと
きｍ＝０％の条件から、下式が成立するように調
節する必要がある。

V_full＝V_pffset (12) 138.8K（V_enp−V_pffset）／idr2＝100 （13）ここで、idをある値に定めれば、増幅率Ｋが決
まる。すなわち、下式が成立して指示値ｍは変位
Ｘに正比例する。

ｍ＝100X／Ｆ（14）本実施例において測定した、指示値ｍと変位Ｘ
との関係を第１３図に示す。これは、id＝50ｍＡ
における測定値であるが、高いリニアリテイが得
られており、指示精度も高い。

なお、前記実施例において次のような変更を行
うこともできる。

(1) コア１３の材質は前記フエライトに限定され
ず、高透磁率及び絶縁性を有する磁性体であれ
ば、どのようなものでもよい。

(2) コイル１２の巻き方を前記実施例の巻き方以
外に、例えば巻き密度をコア１３の下端から
序々に増加させるように巻いたり、平巻部１４
ｂと密巻部１４ｃの配分を変更したりする等、
任意に変更しうる。

(3) 導電体リング１８の材質は前記カーボン充填
合成樹脂以外にカーボン繊維強化樹脂
（CFRP）、導電性ポリ塩化ビニル（PVC）、導
電性ゴム、導電性発泡ゴム等、比重が小さく導
電性を有する高分子材料であればどのようなも
のでも使用できる。なお、これらの材料の液体
に対する耐蝕性が低い場合には、導電体リング
１８の内周に保護材を設ければよい。

また、若干の重量増加はあるが、導電体リン
グ１８をアルミニウム、銅その他の金属で形成
し、フロート１７の内周に一体形成しても勿論
よい。

(4) 出力補正回路Ｃは駆動電磁コイル３１を定電
流駆動するものであり、前記指示計Ｄの特性と
Ｌ−Ｖ変換回路Ｂの特性とを調整するものであ
れば、他の回路でもよい。また、それほど高い
精度を要求しない場合には出力補正回路Ｃを省
略したり、駆動電磁コイル３１を定電流駆動す
るものである限りにおいて簡略化することもで
きる。

(5) 指示計Ｄに別のタイプのものを使用してもよ
い。特に、駆動電磁コイル３１と制動電磁コイ
ル３２との接続を外して独立させれば、出力補
正回路Ｃを省略しうる。

(6) 自動車の燃料タンクにおける液面レベル計以
外に、オイルタンク、貯水タンク、石油タン
ク、電解液タンク等、種々の容器内における液
面のレベル計として具体化することもできる。

なお、この発明は前記実施例の構成に限定され
るものではなく、例えばＬ−Ｖ変換回路Ｂにおい
て、発振回路２２の周波数ｆ、LR直列回路の時
定数、電圧比較回路２３の基準電圧V_s等を任意
に変更、設定して具体化しても良い。

発明の効果以上詳述したように、この発明はコアの材質を
絶縁性を有する磁性体としたことにより、コア自
体の巻線成分が解放され、インダクタンスは導電
体リングのみによつて変化するため、簡単な回路
で検出感度が上昇するとともに、コイルのインダ
クタンス変化に対応した電圧を高いリニアリテイ
で得ることが出来るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を自動車の燃料タンクにおけ
る液面レベル計において具体化した実施例の全体
を示す概略図、第２〜５図はこの実施例の検出部
を示し、第２図は検出部全体の断面図、第３図ａ
はコイルを示す正面図、第３図ｂは同コイルのイ
ンダクタンスのフロート変位に対する変化を示す
特性例図、第４図は同コイルの磁気等価回路を示
す回路図、第５図はコイル外周の導電筒を示す斜
視図、第６〜８図はＬ−Ｖ変換回路を示し、第６
図はその回路図、第７図は回路の作動説明図、第
７図ａは電圧V_f、同図ｂは電圧Vr、同図ｃは電
圧V_a、同図ｄは電圧V_aod、同図ｅは電圧V_bの変
化を示す作動説明図、第８図はＬ−Ｖ変換回路の
出力電圧とフロートの変位との関係を示す特性例
図、第９図は出力補正回路と指示計の回路図、第
１０図は従来の指示計駆動方法を示す回路図、第
１１図は従来の指示値とポテンシヨメータの関係
を示す特性例図、第１２図は本実施例の指示値と
制動電磁コイルに流れる電流との関係を示す特性
例図、第１３図は同じく指示値とフロートの変位
との関係を示す特性例図、第１４図は従来のアー
ムフロート式液面レベル計を示す斜視図、第１５
図は従来のリニアポテンシヨメータ式液面レベル
計を示す斜視図、第１６図はそのリニアポテンシ
ヨメータを示す部分拡大図、第１７図は同リニア
ポテンシヨメータの取付状態を示す断面図であ
る。検出部……Ａ、Ｌ−Ｖ変換回路……Ｂ、出力補
正回路……Ｃ、指示計……Ｄ、コイル……１２、
コア……１３、巻き線……１４、フロート……１
７、導電体リング……１８、発振回路……２２。

Claims

【特許請求の範囲】

１コイルの全長に亘り絶縁性を有する磁性体の
コアを挿通し、そのコイルの外周に、導電体リン
グを有したフロートを移動可能に設け、導電体リ
ングの移動に伴うコイルのインダクタンス変化を
Ｌ−Ｖ変換回路により電圧変化に変換して、指示
計を駆動するように構成した液面レベル計におい
て、前記Ｌ−Ｖ変換回路はコイルにLR直列回路
を形成する抵抗を接続し、このLR直列回路に発
振回路を接続するとともに、LR直列回路に生ず
る電圧が基準電圧に達するまでの応答時間を抽出
してコイルのインダクタンスに対応した電圧を出
力するよう構成したことを特徴とする液面レベル
計。