DE102004050495A1 - Medium level measuring device, has guard-electrode control unit, which charges guard-electrode with charge compensation signal, and monitoring unit formed such that it monitors compensation signal and/or power requirements of control unit - Google Patents

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Abstract

The device has a control/evaluation unit (6), which controls a sensor unit (5) with an electrical control signal. A guard-electrode control unit (11) charges a guard-electrode with a charge compensation signal. A monitoring unit (15) is formed such that it monitors the charge compensation signal and/or power requirements of the control unit. The unit (15) produces a signal, if the requirements lies over a threshold value.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung eines Mediums in einem Behälter, mit mindestens einer Sondeneinheit, mit mindestens einer Regel-/Auswerteeinheit, welche die Sondeneinheit mit einem elektrischen Ansteuersignal ansteuert, mit mindestens einer Guard-Elektrode, und mit mindestens einer Guard-Elektroden-Steuereinheit, welche die Guard-Elektrode mit einem Ansatzkompensationssignal beaufschlagt.The The invention relates to a device for capacitive level measurement a medium in a container, with at least one probe unit, with at least one control / evaluation unit, which drives the probe unit with an electrical drive signal, with at least one guard electrode, and with at least one guard electrode control unit, which acts on the guard electrode with a neck compensation signal.

Das kapazitive Messverfahren erlaubt sowohl eine kontinuierliche Messung des Füllstandes als auch die Signalisierung des Erreichens eines vorgegebenen Füllstandes. Im letzteren Fall handelt es sich also um einen Grenzstandschalter. Dabei bilden eine Sondeneinheit und die Behälterwand (oder eine zweite Sondeneinheit) einen Kondensator, dessen Dielektrikum das Medium in dem Behälter ist. Die Kapazität dieses Kondensators ist dabei u.a. vom Füllstand des Mediums abhängig, so dass aus der Kapazität auf den Füllstand geschlossen werden kann. Die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Messung der Kapazität lassen sich beispielsweise den Offenlegungsschriften DE 101 57 762 A1 oder DE 101 61 069 A1 der Anmelderin entnehmen. Üblicherweise wird zur Messung des Kapazitätswerts die Sondeneinheit mit einem Ansteuersignal beaufschlagt, bei dem es sich meist um eine elektrische Wechselspannung handelt. Die Sondeneinheit ist üblicherweise entweder ein Stab oder ein Seil.The capacitive measuring method allows both a continuous measurement of the level and the signaling of reaching a predetermined level. In the latter case, it is therefore a level limit switch. In this case, a probe unit and the container wall (or a second probe unit) form a capacitor whose dielectric is the medium in the container. The capacity of this capacitor is inter alia dependent on the level of the medium, so that it can be concluded from the capacity of the level. The different possibilities for measuring the capacity can be, for example, the publications DE 101 57 762 A1 or DE 101 61 069 A1 remove the applicant. Usually, the probe unit is subjected to a drive signal for measuring the capacitance value, which is usually an electrical alternating voltage. The probe unit is usually either a rod or a rope.

Eine Problematik besteht darin, dass das Medium an der Sondeneinheit als Ansatz anhaften kann. Dieser Ansatz kann je nach Mediumsbeschaffenheit als Abschirmung wirken, so dass die Füllstandsmessung negativ beeinflusst oder sogar unmöglich gemacht wird. Durch den Ansatz wird das Messgerät quasi kurzgeschlossen und "erkennt" weiterhin Medium, obgleich der Füllstand bereits gesunken ist. Besonders bei hochviskosen Medien besteht die Gefahr, dass sich über die gesamte Sondeneinheit Ansatz bildet. Für diesen Fall gibt es Messgeräte mit einer aktiven Ansatzkompensation. Bei dieser wird eine Guard-Elektrode, die die eigentliche Sondeneinheit üblicherweise koaxial umgibt, derartig angesteuert, dass sich die Guard-Elektrode und die Sondeneinheit auf dem gleichen elektrischen Potential befinden. Das Ansatzkompensationssignal und das Ansteuersignal gleichen sich daher üblicherweise in Amplitude und Phase. Eine Guard-Elektroden-Steuereinheit führt üblicherweise das Signal nach. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass der Ansatz derartig beschaffen sein kann, dass eine aktive Kompensation nicht mehr möglich ist, da z.B. die Schicht zu stark oder die Leitfähigkeit bzw. die Dielektrizität zu hoch ist.A The problem is that the medium on the probe unit can attach as an approach. This approach may vary depending on the medium condition act as a shield, so that the level measurement adversely affected or even impossible is done. Due to the approach, the measuring device is quasi short-circuited and "recognizes" further medium, although the level already sunk. Especially with highly viscous media is the Danger that over the entire probe unit approach forms. In this case, there are measuring devices with one active approach compensation. This is a guard electrode, which usually coaxially surrounds the actual probe unit, controlled such that the guard electrode and the probe unit to be at the same electrical potential. The neck compensation signal and the drive signal are therefore usually equal in amplitude and Phase. A guard electrode control unit usually tracks the signal. One difficulty is that the approach is such may be that active compensation is no longer possible since e.g. the layer too strong or the conductivity or the dielectric too high is.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kapazitives Füllstandsmessgerät mit einer aktiven Ansatzkompensation anzugeben, wobei die Effektivität der Kompensation sichergestellt wird.The The object of the invention is a capacitive level gauge with a indicate active approach compensation, the effectiveness of the compensation is ensured.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Überwachungseinheit vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass sie das Ansatzkompensationssignal und/oder die Guard-Elektroden-Steuereinheit überwacht. Der Ansatz wird also kompensiert, wobei die Kompensation selbst ständig überwacht wird. Somit ist es möglich, bei einem Ansatz, der z.B. zu groß ist, ein Alarmsignal zu setzen, so dass z.B. eine manuelle Entfernung des Ansatzes vorgenommen wird. Die Ansatzkompensation verläuft also selbstständig, aber sie wird überwacht, so dass auch ein Eingreifen sinnvoll gesteuert oder z.B. geplant werden kann (vorbeugende Wartung). Hierfür wird mindestens eine Kenngröße oder das zeitliche Verhalten dieser Kenngröße überwacht. Die Überwachungseinheit überwacht also das Arbeiten der Guard-Elektroden-Steuereinheit in Hinsicht auf den Ansatz. Oder umgekehrt formuliert: Das Funktionieren der Steuereinheit wird in Hinsicht auf den Ansatz ausgewertet.The The object is achieved in that provided at least one monitoring unit which is configured to receive the neck compensation signal and / or the guard electrode control unit monitors. The approach is thus compensated, with the compensation itself constantly monitored becomes. Thus, it is possible at an approach, e.g. is too big to set an alarm signal so that e.g. a manual removal of the Approach is made. The approach compensation thus runs self-employed, but she is being watched so that intervention can also be meaningfully controlled or e.g. planned can be (preventive maintenance). For this purpose, at least one characteristic or monitors the temporal behavior of this parameter. The monitoring unit monitors So the work of the guard electrode control unit in terms on the approach. Or vice versa: The functioning of the Control unit is evaluated in terms of approach.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungseinheit den Leistungsbedarf der Guard-Elektroden-Steuereinheit überwacht. Je stärker oder größer der Ansatz wird, desto mehr Energie/Leistung wird von der Steuereinheit benötigt, um das Kompensationssignal zu erzeugen. Dieser Leistungsbedarf kann jedoch auch aufzeigen, wenn gewisse Grenzen der Elektronik erreicht werden. Die überwachte Kenngröße ist in diesem Fall also der Leistungsbedarf.A Embodiment provides that the monitoring unit the power requirement the guard electrode control unit monitors. The stronger or bigger the Approach becomes, the more energy / achievement becomes from the control unit needed to generate the compensation signal. This power requirement can but also show, if reached certain limits of electronics become. The supervised Characteristic is in In this case, the power requirement.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass ein oberer Grenzwert für den Leistungsbedarf der Guard-Elektroden-Steuereinheit vorgegeben ist, und dass die Überwachungseinheit ein Signal erzeugt, wenn der Leistungsbedarf der Guard-Elektroden-Steuereinheit über dem Grenzwert liegt. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Guard-Elektroden-Steuereinheit wird also ein Grenzwert vorgegeben, oberhalb dessen eine ausreichende Ansatzkompensation nicht mehr gewährleistet ist. Das Prinzip besteht darin, dass der Ansatz selbst einen gewissen Leistungsbedarf erforderlich macht. Daraus wiederum lässt sich eine Aussage über den Ansatz dahingehend gewinnen, dass er eine Beschaffenheit erlangt hat, die nicht mehr mit der Guard-Elektrode zu kompensieren ist, d.h. der Ansatz ist derartig, dass z.B. nur noch eine Entfernung des Ansatzes eine weitere Messung des Füllstandes ermöglicht.A Embodiment includes that an upper limit for the power requirement the guard electrode control unit is predetermined, and that the monitoring unit generates a signal when the power requirement of the guard electrode control unit exceeds the Limit value is. Dependent on from the design of the guard electrode control unit is so given a limit above which sufficient approach compensation no longer guaranteed is. The principle is that the approach itself has a certain Power requirement required. This in turn can be a statement about gain the idea that it acquires a quality that is no longer able to compensate with the guard electrode, i.e. the approach is such that e.g. only one more distance the approach allows a further measurement of the level.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Überwachungseinheit das zeitliche Verhalten des Leistungsbedarfs der Guard-Elektroden-Steuereinheit überwacht. Hiermit wird also nicht nur der Absolutwert betrachtet, sondern das zeitliche Verhalten wird untersucht. Dies erlaubt z.B. ein predictive maintenance bzw. eine vorbeugende Wartung, indem z.B. abgeschätzt werden kann, wann in Zukunft eine Reinigung der Sondeneinheit erforderlich sein wird.A Embodiment provides that the monitoring unit the temporal Behavior of the power requirement of the guard electrode control unit monitored. This not only considers the absolute value, but also the temporal behavior is examined. This allows e.g. a predictive maintenance or preventive maintenance by e.g. be estimated may be necessary when cleaning the probe unit in the future will be.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following drawing. It shows:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 : a schematic representation of a device according to the invention.

In der 1 bilden die Sondeneinheit 5, die hier ein Stab ist, und die Wandung des Behälters 2 einen Kondensator, dessen Dielektrikum das Medium 1 ist. Die Regel-/Auswerteeinheit 6 beaufschlagt die Sondeneinheit 5 mit einem Ansteuersignal, bei welchem es sich um eine elektrische Wechselspannung handelt. Aus dem detektierten Stromsignal, das üblicherweise in eine Spannung umgewandelt wird, lässt sich die Kapazität des Kondensators und daraus der Füllstand des Mediums 1 bestimmen.In the 1 form the probe unit 5 which is a rod here, and the wall of the tank 2 a capacitor whose dielectric medium 1 is. The control / evaluation unit 6 acts on the probe unit 5 with a drive signal, which is an electrical AC voltage. From the detected current signal, which is usually converted into a voltage, the capacitance of the capacitor and hence the level of the medium can be 1 determine.

An der Sondeneinheit 5 hat sich jedoch Ansatz 3 gebildet, d.h. die Sondeneinheit 5 ist weiterhin vom Medium 1 bedeckt, obgleich der Füllstand bereits tiefer ist. Der Ansatz 3 eines üblicherweise leitfähigen Mediums 1 führt dazu, dass die Sondeneinheit 5 quasi über den Ansatz 3 mit dem Behälter 2 kurzgeschlossen wird, so dass eine Messung des wirklichen Füllstandes nicht mehr möglich ist. Dafür ist eine sog. Guard-Elektrode 10 vorgesehen, welche üblicherweise die Sondeneinheit 5 koaxial umgibt. Diese Guard-Elektrode 10 wird von der Guard-Elektroden-Steuereinheit 11 (diese ist hier getrennt von der Regel-/Auswerteeinheit 6 dargestellt, kann jedoch auch ein Bestandteil von ihr sein) mit einem Ansatzkompensationssignal beaufschlagt, so dass die Sondeneinheit 5 und die Guard-Elektrode 10 auf dem gleichen elektrischen Potential liegen. Dadurch wird der „Kurzschluss" durch den Ansatz 3 aufgehoben und die Sondeneinheit misst wieder den Füllstand.At the probe unit 5 However, approach has 3 formed, ie the probe unit 5 is still from the medium 1 covered, although the level is already lower. The approach 3 a commonly conductive medium 1 causes the probe unit 5 almost on the approach 3 with the container 2 is short-circuited, so that a measurement of the actual level is no longer possible. For this is a so-called guard electrode 10 provided, which usually the probe unit 5 Coaxially surrounds. This guard electrode 10 is from the guard electrode control unit 11 (This is here separated from the control / evaluation unit 6 shown, but may also be part of it) with a batch compensation signal, so that the probe unit 5 and the guard electrode 10 to be at the same electrical potential. This will be the "short circuit" through the approach 3 canceled and the probe unit again measures the level.

Erfindungsgemäß ist die Überwachungseinheit 15 vorgesehen, welche die Guard-Elektroden-Steuereinheit 11 überwacht und z.B. beim Überschreiten eines gewissen Grenzwerts für die Leistung einen Alarm erzeugt, so dass z.B. eine mechanische Entfernung des Ansatzes 3 vorgenommen wird, weil dieser z.B. so stark geworden oder weil die Leitfähigkeit so angestiegen ist, dass eine aktive Kompensation nicht mehr möglich ist. Wird das zeitliche Verhalten des Leistungsbedarfs überwacht, so kann beispielsweise berechnet werden, wann ungefähr der Grenzwert erreicht sein wird, so dass eine Reinigung der Sondeneinheit 5 vorausgeplant werden kann.According to the invention, the monitoring unit 15 provided which the guard electrode control unit 11 monitored and, for example, generates an alarm when exceeding a certain limit for the power, so that, for example, a mechanical removal of the approach 3 is made, for example, because it has become so strong or because the conductivity has risen so that an active compensation is no longer possible. If the temporal behavior of the power requirement is monitored, it can be calculated, for example, when the approximately the limit value will be reached, so that a cleaning of the probe unit 5 can be planned in advance.

11
Mediummedium
22
Behältercontainer
33
Ansatzapproach
55
Sondeneinheitprobe unit
66
Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
1010
Guard-ElektrodeGuard electrode
1111
Guard-Elektroden-SteuereinheitGuard electrode control unit
1515
Überwachungseinheitmonitoring unit

Claims (4)

Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung eines Mediums (1) in einem Behälter (2), mit mindestens einer Sondeneinheit (5), mit mindestens einer Regel-/Auswerteeinheit (6), welche die Sondeneinheit (5) mit einem elektrischen Ansteuersignal ansteuert, mit mindestens einer Guard-Elektrode (10), und mit mindestens einer Guard-Elektroden-Steuereinheit (11), welche die Guard-Elektrode (10) mit einem Ansatzkompensationssignal beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Überwachungseinheit (15) vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass sie das Ansatzkompensationssignal und/oder die Guard-Elektroden-Steuereinheit (11) überwacht.Device for capacitive level measurement of a medium ( 1 ) in a container ( 2 ), with at least one probe unit ( 5 ), with at least one control / evaluation unit ( 6 ), which the probe unit ( 5 ) with an electrical drive signal, with at least one guard electrode ( 10 ), and with at least one guard electrode control unit ( 11 ), which the guard electrode ( 10 ) is supplied with a batch compensation signal, characterized in that at least one monitoring unit ( 15 ) configured to receive the neck compensation signal and / or the guard electrode control unit ( 11 ) supervised. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (15) den Leistungsbedarf der Guard-Elektroden-Steuereinheit (11) überwacht.Device according to claim 1, characterized in that the monitoring unit ( 15 ) the power requirement of the guard electrode control unit ( 11 ) supervised. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Grenzwert für den Leistungsbedarf der Guard-Elektroden-Steuereinheit (11) vorgegeben ist, und dass die Überwachungseinheit (15) ein Signal erzeugt, wenn der Leistungsbedarf der Guard-Elektroden-Steuereinheit (11) über dem Grenzwert liegt.Apparatus according to claim 2, characterized in that an upper limit for the power requirement of the guard electrode control unit ( 11 ) and that the monitoring unit ( 15 ) generates a signal when the power requirement of the guard electrode control unit ( 11 ) is above the limit. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (15) das zeitliche Verhalten des Leistungsbedarfs der Guard-Elektroden-Steuereinheit (11) überwacht.Apparatus according to claim 2, characterized in that the monitoring unit ( 15 ) the temporal behavior of the power requirement of the guard electrode control unit ( 11 ) supervised.
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