DE102004050496A1

DE102004050496A1 - Device for determination and monitoring of process variable of medium has first and second modulation range given within single range and evaluation unit modulates output signal within first and second modulation range

Info

Publication number: DE102004050496A1
Application number: DE200410050496
Authority: DE
Inventors: Volker Dreyer; Alexander Müller; Christoph Dr. Rompf
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-05-04

Abstract

Device has first and second modulation range given within single range. The evaluation unit (20) is so organized that output signal (A) is modulated within first or second modulation range with the basic information of measuring signal (M). Evaluation unit modulates output signal within first modulation range if process variable is smaller than limit value. The evaluation unit modulates output signal within the second modulation range if process variable is larger than limit value.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße eines Mediums in einem Behälter, mit mindestens einer Sensoreinheit, welche ein Messsignal mit mindestens einer von der Prozessgröße abhängigen Grundinformation erzeugt, und mit mindestens einer Auswerteeinheit, welche aus dem Messsignal der Sensoreinheit einen Messwert für die Prozessgröße bestimmt, und welche mindestens ein Ausgangssignal erzeugt, wobei das Ausgangssignal mindestens eine Information darüber trägt, ob der Messwert größer oder kleiner als mindestens ein vorgebbarer Grenzwert ist, und wobei das Ausgangssignal innerhalb eines vorgebbaren Signalbereichs liegt. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand, die Dichte, die Viskosität, die Temperatur, den Druck, den Durchfluss, die Leitfähigkeit oder den pH-Wert eines Mediums. Das Medium wiederum kann beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Schüttgut sein. Eine allgemeine Bezeichnung für solche Vorrichtungen ist auch Schalter oder Switch.The The invention relates to a device for determination and / or monitoring at least one physical or chemical process variable of a Medium in a container, with at least one sensor unit, which has a measuring signal with at least a basic information dependent on the process variable generated, and with at least one evaluation unit, which from the Measuring signal of the sensor unit determines a measured value for the process variable, and which generates at least one output signal, the output signal being at least an information about it wearing, whether the reading is greater or less is less than at least a predetermined limit, and wherein the output signal is within a predefinable signal range. at the process variable is For example, it is the level, the density, the viscosity, the temperature, the pressure, the flow, the conductivity or the pH of a medium. The medium in turn can, for example a liquid or a bulk material be. A common name for such devices is also switch or switch.

Von der Anmelderin werden Grenzstandschalter hergestellt und vertrieben. Dabei handelt es sich beispielsweise um sog. Schwinggabeln, die mit ihrer Resonanzfrequenz zu Schwingungen angeregt werden. Treten diese Sensoren in Wechselwirkung mit dem Medium, so ändern sich die Frequenz und auch die Amplitude der Schwingungen. Bei Schüttgütern wird meist die Amplitude betrachtet, bei Flüssigkeiten wird eher die Frequenz ausgewertet. Schwingt die Gabel frei, so ist die Schwingfrequenz höher als in dem Zustand, dass das Medium die Gabel bedeckt. Daher kann aus einer Verminderung der Resonanzfrequenz auf die Bedeckung der Gabel durch das Medium und somit auch auf das Erreichen eines Füllstands durch das Medium geschlossen werden. Der umgekehrte Fall gilt dafür, dass ein solcher Füllstand unterschritten wird. Je nach Fall wird ein entsprechendes Schaltsignal ausgegeben. Der Grenzwert selbst ist u.a. abhängig von der Dimensionierung der Sensoreinheit und seiner Einbauposition.From the applicant level limit switches are manufactured and sold. These are for example so-called. Schwinggabeln, the be excited with their resonance frequency to vibrate. To step These sensors interact with the medium, so they change frequency and also amplitude of fluctuations. For bulk goods is usually the amplitude is considered, with liquids becomes rather the frequency evaluated. If the fork swings freely, then the oscillation frequency is higher than in the condition that the medium covers the fork. Therefore, from a Reduction of the resonance frequency on the covering of the fork by the Medium and thus closed on reaching a level by the medium become. The reverse case is that such a level is fallen short of. Depending on the case, a corresponding switching signal is output. The limit itself is u.a. depending on the dimensioning the sensor unit and its mounting position.

Von einer solchen Messeinrichtung wird üblicherweise ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Information darüber trägt, ob der Füllstand unter- oder überschritten wird. Aus dem Messsignal, welches die Information über die Amplitude und die Resonanzfrequenz des Sensors trägt, wird bei solchen Grenzstandschaltern also eine einzige Information destilliert, d.h. es ist zu einer Informationsreduktion, aber damit auch zu einem Informationsverlust gekommen. Dieses Ausgangssignal erlaubt zwar die Steuerung von Aktoren wie Pumpen, Ventilen etc., es kann aber nicht mehr ausgenutzt werden, dass sich z.B. die Resonanzfrequenz graduell mit der Bedeckung verändert.From Such a measuring device usually becomes an output signal generated, which carries the information about whether the level below or exceeded becomes. From the measurement signal, which is the information about the Amplitude and resonant frequency of the sensor carries is so distills a single information at such limit switches, i.e. it is for a reduction of information, but also for one Information lost. Although this output signal allows the control of actuators such as pumps, valves, etc., but it can are no longer exploited, that e.g. the resonance frequency changed gradually with the cover.

Somit ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung anzugeben, die sowohl ein eindeutiges Schaltsignal bzgl. der gemessenen Prozessgröße liefert, als auch mindestens eine weitere Information über die Messung selbst übermittelt.Consequently It is the object of the invention to provide a measuring device which supplies both a clear switching signal with respect to the measured process variable, as well as at least one further information about the measurement itself transmitted.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass mindestens ein erster und ein zweiter Modulationsbereich innerhalb des Signalbereichs vorgegeben sind, und dass die Auswerteeinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie das Ausgangssignal innerhalb des ersten oder zweiten Modulationsbereichs mindestens mit der Grundinformation des Messsignals moduliert, wobei die Auswerteeinheit das Ausgangssignal innerhalb des ersten Modulationsbereichs moduliert, wenn die Prozessgröße kleiner als der Grenzwert ist, und wobei die Auswerteeinheit das Ausgangssignal innerhalb des zweiten Modulationsbereichs moduliert, wenn die Prozessgröße größer als der Grenzwert ist.The Invention solves the task in that at least a first and a second Modulation range are specified within the signal range, and that the evaluation unit is designed such that they the output signal within the first or second modulation range modulated at least with the basic information of the measurement signal, wherein the evaluation unit the output signal within the first modulation range modulated when the process size is smaller as the threshold, and wherein the evaluation unit receives the output signal modulated within the second modulation range when the process size is larger than the Limit is.

Das erfindungsgemäße Messgerät gewinnt aus dem Messsignal den Wert der Prozessgröße. Der Messwert wird darauf überprüft, ob er größer oder kleiner als mindestens ein vorgebbarer Grenzwert ist. Im einfachsten Fall ist nur ein Grenzwert vorgesehen. Ausgehend von diesem Vergleich gibt die Auswerteeinheit ein Ausgangssignal aus, welches mindestens die Information darüber trägt, ob der Grenzwert über- oder unterschritten worden ist. Praktisch handelt es sich also bei dem Messgerät um einen Grenzstandschalter. Handelt es sich beispielsweise um ein Füllstandsmessgerät, so gibt das Ausgangssignal darüber Auskunft, ob ein vorgegebener Füllstand, der durch die Ausgestaltung der Sensoreinheit und die Einbauposition des Sensors bestimmt wird, unter- oder überschritten wird. Mit dieser Information lassen sich dann Pumpen oder Ventile steuern. Für die Unterscheidung der beiden Zustände liegt das Ausgangssignal also entweder innerhalb des ersten oder des zweiten Modulationsbereichs. Umfasst der Signalbereich einen Stromstärkebereich des Ausgangssignals, so handelt es sich bei den Modulationsbereichen um zwei einzelne Stromstärkebereiche. Die Modulationsbereiche sind weiterhin möglichst überlappungsfrei, d.h. es handelt sich um zwei voneinander getrennte Modulationsbereiche.The inventive measuring device wins the measured signal the value of the process variable. The reading is checked to see if it is bigger or is less than at least a predefinable limit. In the simplest Case, only one limit is foreseen. Based on this comparison the evaluation unit outputs an output signal which is at least the information about it wearing, whether the limit value exceeds or has been undershot. Practically it is so with the meter around a level switch. For example, is it a Level gauge, so there the output signal above Information, whether a given level, by the configuration of the sensor unit and the installation position of the sensor is determined, under or exceeded. With this Information can then be controlled by pumps or valves. For the distinction the two states the output signal so either within the first or the second Modulation range. Does the signal range include a current range of the Output signal, so it is the modulation areas by two individual current ranges. The modulation regions are furthermore as free of overlapping as possible, i. it deals around two separate modulation ranges.

Das Messsignal selbst trägt üblicherweise die Grundinformation über eine physikalische Größe, die abhängig von der Prozessgröße ist, die ferner von der Sensoreinheit detektiert wird, und die schließlich den Rückschluss auf die Prozessgröße erlaubt. Unter Modulation sei generell das Aufprägen einer Information auf ein Signal verstanden. Daher sei unter Modulation auch das Kodieren des Ausgangssignals mit der Zusatzinformation verstanden. Darunter dass die Modulation innerhalb eines Modulationsbereiches – möglich ist somit auch die Bezeichnung Kodierungsbereich – stattfindet, sei verstanden, dass das Ausgangssignal innerhalb dieses Modulationsbereiches liegt. Handelt es sich bei der Sensoreinheit beispielsweise um einen oben beschriebenen Grenzstandschalter mit einer mechanisch schwingfähigen Einheit, so wird hier die Frequenz, die Amplitude oder die Phase der Schwingungen relativ zum Anregesignal gemessen. Bei einem solchen Messgerät wird die Wechselwirkung der schwingfähigen Einheit mit dem Medium ausgenutzt, um den Füllstand zu messen. Die physikalische Größe, d.h. die Grundinformation ist also in diesem Beispiel die Frequenz, aufgrund der die Prozessgröße Füllstand bestimmt, also quasi aus der Grundinformation abgeleitet wird.The measurement signal itself usually carries the basic information about a physical quantity, which is dependent on the process variable, which is also detected by the sensor unit, and which finally allows the conclusion about the process variable. Modulation should generally be understood as the imposition of information on a signal. Therefore, be under Modulation also understood the coding of the output signal with the additional information. Under the fact that the modulation within a modulation range - it is also possible the term coding range - takes place, it should be understood that the output signal is within this modulation range. If the sensor unit is, for example, a limit level switch with a mechanically oscillatable unit described above, the frequency, the amplitude or the phase of the oscillations relative to the starting signal is measured here. In such a measuring device, the interaction of the oscillatable unit with the medium is used to measure the level. The physical variable, ie the basic information is therefore in this example, the frequency, due to the process size determines level, so it is almost derived from the basic information.

Die Erfindung ist nun, dass das Ausgangssignal mit mindestens der Grundinformation moduliert wird, wobei die Modulation in mindestens einem von zwei Modulationsbereichen (sind mehrere Grenzwerte vorgesehen, so sind auch entsprechend viele Modulationsbereiche zu definieren) stattfindet. Das Ausgangssignal trägt also die Grundinformation. Die Modulationsbereiche erlauben weiterhin, dass die abgeleitete Information über die Prozessgröße ebenfalls übermittelt wird (durch die Modulation oder speziell durch eine entsprechende Kodierung). Handelt es sich bei dem Messgerät um den obigen Grenzstandschalter, so wird beispielsweise die Frequenz als Grundinformation und als abgeleitete Information das Unter- oder Überschreiten mit dem Ausgangssignal übermittelt. Aus dem speziellen Modulationsbereich, innerhalb dessen die Modulation stattfindet oder innerhalb dessen das Ausgangssignal liegt, folgt die Aussage über den Füllstand relativ zum vorgegebenen Grenzwert. Und aus der Modulation oder der Kodierung des Ausgangssignals (z.B. durch eine direkte Frequenzmodulation oder z.B. durch eine festgelegte Zuordnung/Kodierung zwischen einer Frequenzänderung und einer Stromstärke des Ausgangssignals; letzteres also eine Art Kodierung) innerhalb dieses Modulationsbereiches folgt die Aussage über die Resonanzfrequenz der Schwingungen der mechanisch schwingfähigen Einheit.The Invention is now that the output signal with at least the basic information is modulated, wherein the modulation in at least one of two Modulation areas (are several limits provided, so are also correspondingly many modulation ranges to define) takes place. The output signal carries So the basic information. The modulation ranges continue to allow that the derived information about the process size also transmitted is (by the modulation or specifically by an appropriate Coding). If the meter is the above level limit switch, For example, the frequency is used as basic information and as derived information, the undershoot or exceeded with the output signal transmitted. From the special modulation range, within which the modulation takes place or within which the output signal is, follows the statement about the level relative to the preset limit. And from the modulation or encoding the output signal (e.g., by direct frequency modulation or e.g. by a defined assignment / coding between a frequency change and a current the output signal; the latter therefore a kind of coding) within This modulation range follows the statement about the resonance frequency of the Vibrations of the mechanically oscillatable unit.

Der Vorteil der beiden getrennten Modulationsbereiche ergibt sich aus der Sicherheit, dass die Aussage über die Prozessgröße (= Schaltsignal) eindeutig übertragen wird, da das Ausgangssignal speziell nur im jeweiligen Modulationsbereich liegen kann. Mit anderen Worten: Das Schaltsignal ist derartig ausgestaltet, dass die Bereiche der Zustandsänderung (z.B. bedeckter oder freier Sensor) klar und eindeutig unterscheidbar sind und dass die Auswertung einer weiteren Information hiervon unabhängig ist.Of the Advantage of the two separate modulation ranges arises the certainty that the statement about the process variable (= switching signal) clearly transmitted is because the output signal specifically only in the respective modulation range can lie. In other words: the switching signal is designed in such a way that the areas of state change (e.g., covered or free sensor) clearly and uniquely distinguishable and that the evaluation of a further information of this is independent.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die beiden Modulationsbereiche fertigungsseitig bei der Herstellung der Vorrichtung vorgegeben werden. Es wird also vom Hersteller definiert, welche Bereiche zu welcher Information zugeordnet sind. Somit lassen sich auch Abhängigkeiten des Schaltpunktes von z.B. Viskosität oder Dichte bei der Prozessgröße Füllstand im Messgerät vorgeben und es ist nicht möglich, dass auf der Anwenderseite Fehleinstellungen vorgenommen werden können.A Embodiment includes that the two modulation areas manufacturing side be specified in the manufacture of the device. So it will be Defined by the manufacturer which areas to which information assigned. This also allows dependencies of the switching point from e.g. viscosity or density at the process level level in the meter pretend and it is not possible that incorrect settings are made on the user side can.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Ausgangssignal innerhalb des ersten Modulationsbereichs liegt, wenn die Prozessgröße kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist, und dass das Ausgangssignal innerhalb des zweiten Modulationsbereichs liegt, wenn die Prozessgröße größer als der vorgegebene Grenzwert ist. Durch die Lage des Ausgangssignals innerhalb des Signalbereichs kann also durch diese Trennung bereits festgestellt werden, wie die Prozessgröße relativ zum Grenzwert liegt.A Embodiment includes that the output signal within the first modulation range, if the process size is smaller than the preset limit, and that the output is within of the second modulation range, if the process variable is greater than is the predetermined limit. Due to the position of the output signal within the signal range can thus already by this separation determine how the process variable is relative to the limit.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen den beiden Modulationsbereichen ein Trennbereich liegt. Ein solcher Trennbereich zwischen dem ersten und zweiten Modulationsbereich (bei mehr Grenzwerten sind entsprechend mehr Modulationsbereiche und daher auch mehr Trennbereiche erforderlich) ist beispielsweise ein Signalbereich, in welchem das Ausgangssignal nicht auftreten kann und auch nicht auftreten darf. Ein solcher Trennbereich erlaubt somit eine striktere Trennung zwischen den Modulationsbereichen und auch das Erkennen des Vorliegens eines Fehlers. Durch diese Ausgestaltung wird auch jeglicher Überlapp zwischen den Modulationsbereichen und somit eine Mehrdeutigkeit der Grundaussage (z.B. Sensor frei oder bedeckt) verhindert.A Embodiment provides that between the two modulation areas a separation area is located. Such a separation area between the first and second modulation range (with more limits are accordingly more modulation ranges and therefore more separation ranges required) is for example a signal range in which the output signal can not occur and may not occur. Such a Separation area thus allows a more strict separation between the Modulation areas and the recognition of the presence of a Error. By this configuration, any overlap between the modulation areas and thus an ambiguity the basic message (e.g., sensor free or covered).

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Ausgangssignal um ein elektrisches Stromsignal handelt. Je nach dem verwendeten Protokoll können mit der Stromhöhe am Ausgang des Messgerätes die Schaltzustände (Unterschreiten oder Überschreiten) signalisiert werden.A Embodiment provides that it is the output signal to is an electrical current signal. Depending on the protocol used with the current level at the output of the meter the switching states (Undershooting or exceeding) be signaled.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Signalbereich des Ausgangssignals zwischen 4 mA und 20 mA liegt. Dies ist eine besondere Ausgestaltung, die in der Automatisierungstechnik üblich ist.A Embodiment includes that the signal range of the output signal between 4 mA and 20 mA. This is a special design that common in automation technology is.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messsignal ein elektrisches Signal ist, welches eine Resonanzfrequenz der Sensoreinheit trägt. Im oben diskutierten Fall des Grenzstandschalters mit einer mechanisch schwingfähigen Einheit werden die Schwingungen der schwingfähigen Einheit in eine elektrische Wechselspannung übertragen, deren Frequenz der Resonanzfrequenz der schwingfähigen Einheit entspricht. Aus dieser Grundinformation Frequenz lässt sich dann die Information über den Füllstand gewinnen.An embodiment provides that the measurement signal is an electrical signal which carries a resonance frequency of the sensor unit. In the case of the limit switch with a mechanically oscillatable unit discussed above, the oscillations of the oscillatable unit are transmitted to an alternating electrical voltage whose frequency corresponds to the resonant frequency of the oscillatable unit. From this basic information frequency can then be the information about the filling win.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Auswerteeinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie das Ausgangssignal mit der Resonanzfrequenz oder mit einer Änderung der Resonanzfrequenz des Messsignals moduliert. Diese Ausgestaltung ist mit der obigen verbunden, indem die Grundinformation, aus der der Füllstand abgeleitet wird, zur Modulation des Ausgangssignals verwendet wird. Würde das Ausgangssignal nur mit der Frequenz moduliert ohne die Modulationsbereiche, so wäre die Zuordnung zwischen Schaltpunkt und Frequenz nicht mehr sichergestellt. In der Auswerteeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese Zuordnung fest hinterlegt, so dass von dieser Seite aus beim richtigen Füllstand das entsprechende Schaltsignal gegeben wird. Diese Trennung zwischen den Zuständen wäre bei einem nur modulierten Signal nach außen verlagert, was mit Risiken verbunden sein kann. Das Ausgangssignal kann also direkt eine Information über den Absolutbetrag der Resonanzfrequenz tragen (z.B. durch eine entsprechende Frequenzmodulation) oder es wird die Änderung der Resonanzfrequenz gegenüber einer vorgegebenen Frequenz (z.B. die Resonanzfrequenz bei einer unbedeckt und somit frei schwingenden schwingfähigen Einheit) übertragen. Ersteres ist eine Modulation des Signals im klassischen Sinne, Zweiteres ist eine Art Kodierung.A Embodiment includes that the evaluation designed in such a way is that it is the output signal at the resonant frequency or with a change the resonance frequency of the measuring signal is modulated. This embodiment is connected to the above by the basic information from which the level is derived, is used to modulate the output signal. Would that be Output signal modulated only with the frequency without the modulation ranges, that would be the assignment between switching point and frequency is no longer ensured. In the evaluation unit of the device according to the invention, this assignment firmly deposited, so that from this side at the correct level the corresponding switching signal is given. This separation between the states would be at shifted to the outside only modulated signal, what with risks can be connected. The output signal can therefore directly information about the Absolute amount of the resonant frequency wear (for example, by a corresponding Frequency modulation) or it becomes the change of the resonance frequency across from a predetermined frequency (e.g., the resonant frequency at a uncovered and thus freely oscillating oscillatable unit) transmitted. The former is a modulation of the signal in the classical sense, second is a kind of coding.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Sensoreinheit mindestens eine mechanisch schwingfähige Einheit aufweist, deren Resonanzfrequenz mindestens vom Grad der Bedeckung der mechanisch schwingfähigen Einheit durch das Medium abhängt. Hierbei handelt es sich also um ein Messgerät aus dem Bereich der Vibronik. Die Grundinformation ist hier beispielsweise die Frequenz oder die Amplitude der Schwingungen.A Embodiment includes that the sensor unit at least one mechanically oscillatable Unit whose resonance frequency at least the degree of Covering of the mechanically oscillatable unit by the medium depends. in this connection So it is a measuring device in the field of vibronic engineering. The basic information here is for example the frequency or the Amplitude of the vibrations.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Auswerteeinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie das Unter- oder Überschreiten eines vorgegebenen Füllstandes überwacht, und dass der erste Modulationsbereich das Unterschreiten und der zweite Modulationsbereich das Überschreiten des Füllstandes anzeigt.A Embodiment provides that the evaluation designed in such a way is that they are under or over monitored a predetermined level, and that the first modulation range falls below and the second modulation range is the crossing the level displays.

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

1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Messgerätes, und 1 : a schematic representation of a measuring device according to the invention, and

2: eine schematische Darstellung des Verlaufs des Ausgangssignals. 2 : a schematic representation of the course of the output signal.

Die Sensoreinheit 10 der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in 1 weist eine mechanisch schwingfähige Einheit 11 in Form einer Schwinggabel mit zwei Gabelzinken auf. Diese schwingfähige Einheit 11 wird beispielsweise über eine Membran, an der sie befestigt ist, von einer piezo-elektrischen Einheit (nicht dargestellt) zu mechanischen Schwingungen angeregt. Umgekehrt lassen sich die mechanischen Schwingungen durch eine solche piezo-elektrische Einheit dergestalt detektieren, dass sie in eine elektrische Wechselspannung übertragen werden. Die Frequenz und die Amplitude, aber auch die Phase der detektieren Signale relativ zum Anregesignal erlauben Rückschluss auf den Füllstand. So ist beispielsweise die Frequenz geringer, wenn die mechanisch schwingfähige Einheit 11 vom Medium 1 bedeckt wird.The sensor unit 10 the measuring device according to the invention in 1 has a mechanically oscillatable unit 11 in the form of a tuning fork with two forks. This oscillatory unit 11 For example, is excited by a piezoelectric unit (not shown) to mechanical vibrations via a membrane to which it is attached. Conversely, the mechanical vibrations can be detected by such a piezoelectric unit in such a way that they are transmitted to an electrical alternating voltage. The frequency and the amplitude, but also the phase of the detected signals relative to the excitation signal allow conclusion on the level. For example, the frequency is lower when the mechanically oscillatable unit 11 from the medium 1 is covered.

Es gibt jedoch auch andere Abhängigkeiten wie von der Dichte oder der Viskosität des Mediums 1.However, there are other dependencies such as the density or viscosity of the medium 1 ,

Die Sensoreinheit 10 erzeugt das eigentliche Messsignal M, welches hier die besagte elektrische Wechselspannung ist. Das Messsignal M wird zur Auswerteinheit 20 übertragen. Im konkreten Fall ist in der Auswerteeinheit 20 eine Rückkoppeleinheit – nicht dargestellt – vorgesehen, welches das Messsignal verstärkt und wieder der Sensoreinheit 10 zuführt. Daher ist für die Auswerteeinheit 20 auch die Bezeichnung Regel-/Auswerteeinheit üblich. Die Auswerteeinheit 20 erzeugt ein Ausgangssignal A, welches gemäß dem Stande der Technik den Schaltzustand übermittelt. Getrennt wird üblicherweise zwischen dem Über- und Unterschreiten eines Füllstandes, wobei dafür auch die Bezeichnungen Max- oder Überlaufschutz gegenüber Min- oder Leerlaufschutz bestehen. Im Stande der Technik wird also das Messsignal M auf eine Aussage bzgl. des Füllstandes reduziert.The sensor unit 10 generates the actual measurement signal M, which is the said electrical AC voltage here. The measurement signal M becomes the evaluation unit 20 transfer. In the specific case is in the evaluation unit 20 a feedback unit - not shown - provided which amplifies the measurement signal and again the sensor unit 10 supplies. Therefore, for the evaluation unit 20 also the term control / evaluation unit usual. The evaluation unit 20 generates an output signal A, which transmits the switching state according to the prior art. It is usually separated between exceeding and falling below a level, for which there are also the terms maximum or overflow protection against min or idle protection. In the prior art, therefore, the measurement signal M is reduced to a statement regarding the level.

Die Frequenz der Schwingungen ändert sich graduell mit der Bedeckung, so dass üblicherweise ein Grenzwert vorgegeben ist, ab welchem die Auswerteeinheit 20 das entsprechende Schaltsignal im Ausgangssignal A ausgibt. Aus einer Information, die die Angabe von Zwischenstufen ermöglichen würde, wird also eine strikte Trennung zwischen zwei Bereichen: Unter- oder Überschreiten. Gemäß der Erfindung wird das Ausgangssignal A mit der Grundinformation in Gestalt der Frequenz des Messsignals M moduliert. Dabei richtet sich jedoch der Bereich, innerhalb dessen moduliert wird, danach, ob vom Füllstand der Grenzwert unter- oder überschritten worden ist. Somit kann aus der Modulation des Ausgangssignals A die Grundinformation – hier die Frequenz der Schwingungen – und aus dem Modulationsbereich der Schaltzustand gewonnen werden. Zwei Informationen also, die dabei immer noch voneinander getrennt sind und die sich somit gegenseitig nicht beeinflussen.The frequency of the vibrations changes gradually with the coverage, so that usually a limit value is predetermined, from which the evaluation unit 20 the corresponding switching signal in the output signal A outputs. From an information that would allow the specification of intermediate levels, so is a strict separation between two areas: under or exceeded. According to the invention, the output signal A is modulated with the basic information in the form of the frequency of the measurement signal M. However, the range within which is modulated depends on whether the limit has been exceeded or exceeded. Thus, from the modulation of the output signal A, the basic information - in this case the frequency of the oscillations - and from the modulation range of the switching state can be obtained. Two pieces of information, which are still separated from each other and thus do not influence each other.

In der 2 ist beispielhaft der schematische Verlauf eines Ausgangssignals A der Vorrichtung in 1 dargestellt. Es handelt sich hier um ein 4...20 mA- Signal, d.h. das Ausgangssignal A ist ein Stromsignal, welches zwischen 4 mA und 20 mA liegen kann. Der Signalbereich des Ausgangssignals A ist somit 4 mA bis 20 mA. In diesem Beispiel sind die beiden Modulationsbereiche 4 bis 10 mA und 14 bis 20 mA mit einem Trennbereich dazwischen vorgesehen. Damit ist folgende Information verbunden: Liegt das Ausgangssignal A unterhalb von 10 mA, so ist der Schaltpunkt bzw. der dazugehörige Füllstand noch nicht erreicht. Liegt das Ausgangssignal A oberhalb von 14 mA, so ist der Füllstand überschritten. Dies ist die direkte Information über den Schaltzustand.In the 2 is an example of the schematic course of an output signal A of the device in 1 shown. This is a 4 ... 20 mA signal, ie the output signal A is a current signal, which can be between 4 mA and 20 mA. The signal range of the output signal A is thus 4 mA to 20 mA. In this example, the two modulation areas 4 to 10 mA and 14 to 20 mA with a separation area in between. The following information is thus connected: If the output signal A is below 10 mA, then the switching point or the associated fill level has not yet been reached. If the output signal A is above 14 mA, the level is exceeded. This is the direct information about the switching state.

Innerhalb dieser Modulationsbereiche lässt sich jedoch aus der Stromstärke auch die Resonanzfrequenz der mechanisch schwingfähigen Einheit resp. deren Änderung selbst ablesen. Jeder Modulationsbereich verfügt über eine Spannbreite von 6 mA. Der Schaltpunkt liegt hier bei einem Füllstand, bei dem das Medium eine Frequenzänderung zwischen 12% und 15% relativ zur Resonanzfrequenz der Schwingungen im unbedeckten Zustand hervorruft. Damit führt also eine Bedeckung der mechanisch schwingfähigen Einheit bis zu dieser Schwelle nur zu einer Änderung von weniger als 12% bzw. ab dieser Schwelle ergibt sich eine Änderung größer als 15%. Um diese graduellen Änderungen anzuzeigen, wird das Ausgangssignal A derartig moduliert, dass eine Frequenzänderung von 2% gegenüber der Grundfrequenz mit einer Stromerhöhung von 1 mA verbunden ist. Für den unteren Modulationsbereich bedeutet dies, dass 4 mA mit 0% und 10 mA mit 12% Frequenzänderung verknüpft sind. Es ließe sich also auch von einer Kodierung sprechen. Somit kann aus der Stromstärke des Ausgangssignals A innerhalb des jeweiligen Modulationsbereichs auf die prozentuale Frequenzänderung geschlossen werden.Within these modulation ranges can be however from the current strength also the resonance frequency of the mechanically oscillatable unit respectively. their change read yourself. Each modulation range has a span of 6 mA. The switching point is here at a level at which the medium a frequency change between 12% and 15% relative to the resonant frequency of the vibrations in the uncovered state causes. Thus leads to a covering of the mechanically oscillatable Unit up to this threshold only to a change of less than 12% or from this threshold results in a change greater than 15%. To these gradual changes indicate, the output signal A is modulated such that a frequency change from 2% over the fundamental frequency is connected to a current increase of 1 mA. For the lower modulation range, this means that 4 mA with 0% and 10 mA with 12% frequency change connected are. It would be okay So also speak of a coding. Thus, from the current of the Output signal A within the respective modulation range the percentage frequency change getting closed.

11: Mediummedium
22: Behältercontainer
1010: Sensoreinheitsensor unit
1111: Mechanisch schwingfähige EinheitMechanically vibratory unit
2020: Auswerteeinheitevaluation
MM: Messsignalmeasuring signal
AA: Ausgangssignaloutput

Claims

Device for determining and / or monitoring at least one physical or chemical process variable of a medium ( 1 ) in a container ( 2 ), with at least one sensor unit ( 10 ), which generates a measuring signal (M) with at least one basic information dependent on the process variable, and with at least one evaluation unit ( 20 ), which from the measuring signal (M) of the sensor unit ( 10 ) determines a measured value for the process variable, and which generates at least one output signal (A), wherein the output signal (A) carries at least one piece of information as to whether the measured value is greater or less than at least one predefinable limit value, and wherein the output signal (A) is within a predefinable signal range, characterized in that at least one first and one second modulation range are predetermined within the signal range, and that the evaluation unit ( 20 ) is configured such that it modulates the output signal (A) within the first or second modulation range at least with the basic information of the measurement signal (M), wherein the evaluation unit ( 20 ) modulates the output signal (A) within the first modulation range if the process variable is smaller than the limit value, and wherein the evaluation unit ( 20 ) modulates the output signal (A) within the second modulation range if the process variable is greater than the threshold.

Device according to claim 1, characterized in that that the two modulation areas manufacturing side in the production the device are fixed.

Device according to claim 1, characterized, that the output signal (A) within the first modulation range is when the process size is smaller than the preset limit, and that the output signal (A) is within the second modulation range if the process size is greater than is the predetermined limit.

Device according to claim 1, characterized in that that there is a separation area between the two modulation areas.

Device according to claim 1, characterized in that in that the output signal (A) is an electrical current signal is.

Device according to claim 5, characterized in that a signal range of the output signal (A) is between 4 mA and 20 mA is located.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring signal (M) is an electrical signal which is a resonant frequency of the sensor unit ( 10 ) wearing.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is configured such that it modulates the output signal (A) with the resonance frequency or with a change of the resonance frequency of the measurement signal.

Device according to claim 1, characterized in that the sensor unit ( 10 ) at least one mechanically oscillatable unit ( 11 ) whose resonant frequency at least the degree of coverage of the mechanically oscillatable unit ( 11 ) through the medium ( 1 ) depends.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is configured such that it monitors the undershooting or exceeding a predetermined fill level, and that the first modulation range indicating the falling below and the second modulation range indicating the exceeding of the level.