DE102014104983A1 - level sensor - Google Patents

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    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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Abstract

Ein Füllstandsensor zum Erfassen des Füllstands einer Kartusche umfasst eine Ultraschallschranke mit einem Sender und einem Empfänger, die jeweils mit einem Haltemittel einander gegenüberliegend an die Außenwandung der Kartusche anlegbar sind.A fill level sensor for detecting the fill level of a cartridge comprises an ultrasound barrier with a transmitter and a receiver, each of which can be placed opposite a holding means on the outer wall of the cartridge.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Füllstandsensor für Kartuschen.The present invention relates to a level sensor for cartridges.

Der Füllstand von Kartuschen wird üblicherweise durch optische Sensoren gemessen oder durch Tastsensoren, die einen in der Flüssigkeit schwimmenden Kolben verfolgen. Beide Verfahren sind nicht zuverlässig. Für eine automatische Dosierung aus einer Kartusche ist aber eine zuverlässige Füllstandssensorik notwendig. Oft ist es hinreichend, wenn ein eindeutiges Signal bei einem geringen Füllstand gegeben wird. Wie viel an Inhalt noch aus der Kartusche entnommen werden kann, kann dann errechnet werden.The level of cartridges is usually measured by optical sensors or by tactile sensors tracking a piston floating in the fluid. Both methods are not reliable. For an automatic dosage from a cartridge but a reliable level sensor is necessary. Often it is sufficient if a clear signal is given at a low level. How much of the content can still be taken from the cartridge can then be calculated.

Erfindungsgemäß erfolgt die Messung des Füllstandes einer Kartusche mit einer Ultraschallschranke. 1 zeigt schematisch eine Kartusche 10, wie sie üblicherweise eingesetzt wird. Diese besteht aus Kunststoff oder Metall und weist am unteren Ende einen Anschluss 12 für eine Dosiereinheit auf. Erfindungsgemäß sind im Bereich des unteren Endes der Kartusche 10 zwei gegenüberliegende und durch Federn angedrückte Ultraschallsensoren 14 und 16 vorgesehen. Sender 14 und Empfänger 16 sind dabei identisch. Von den beiden Wandlern wird lediglich der eine als Sender 14, der andere als Empfänger 16 betrieben. According to the measurement of the filling level of a cartridge with an ultrasonic barrier. 1 schematically shows a cartridge 10 as it is commonly used. This is made of plastic or metal and has a connection at the bottom 12 for a dosing unit. According to the invention are in the region of the lower end of the cartridge 10 two opposite and pressed by springs ultrasonic sensors 14 and 16 intended. transmitter 14 and receiver 16 are identical. Of the two converters, only the one as transmitter 14 , the other as a receiver 16 operated.

Wie 1 verdeutlicht, befinden sich Sender 14 und Empfänger 16 jeweils in einem hülsenartigen Gehäuse 18 bzw. 20, wobei beide Gehäuse 18 und 20 an einer gemeinsamen Halterung 22 befestigt sind. Um einen Austausch der Kartusche 10 zu ermöglichen und zu erleichtern, sind dabei Sender 14 und Empfänger 16 jeweils über ein Haltemittel in Form einer Feder 24 und 26 einander gegenüberliegend an die Außenwandung der Kartusche anlegbar. Hierbei sind Sender 14 und Empfänger 16 so orientiert, dass diese entlang der Achse A kollinear ausgerichtet sind. Hierdurch kann durch Aussenden von Ultraschallimpulsen durch den Sender 14 und durch Empfang der Impulse durch den Empfänger 16 festgestellt werden, ob sich auf der Höhe der Achse A Medium im Inneren der Kartusche 10 befindet oder ob dies bereits unter die Achse A abgesunken ist. As 1 clarifies, there are transmitters 14 and receiver 16 each in a sleeve-like housing 18 respectively. 20 , where both housings 18 and 20 on a common bracket 22 are attached. To exchange the cartridge 10 to facilitate and facilitate, are thereby transmitters 14 and receiver 16 in each case via a holding means in the form of a spring 24 and 26 opposite each other to the outer wall of the cartridge can be applied. Here are stations 14 and receiver 16 oriented so that they are aligned colinearly along the axis A. As a result, by emitting ultrasound pulses through the transmitter 14 and by receiving the pulses by the receiver 16 be determined whether at the height of the axis A medium inside the cartridge 10 or whether this has already dropped below the axis A.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung vorgesehen, mit der die Amplitude des von dem Empfänger 16 empfangenen Empfangssignals ausgewertet wird. Wenn die Amplitude des empfangenen Signals stark abgesunken ist, so befindet sich nur noch Luft im Bereich der Achse A. According to the invention, an evaluation device (not shown) is provided for this purpose, with which the amplitude of the signal from the receiver 16 received received signal is evaluated. When the amplitude of the received signal has dropped sharply, there is only air in the area of the axis A.

Wenn andererseits der Pegelstand noch nicht so weit abgesunken ist, empfängt der Empfänger 16 ein vergleichsweise starkes Ultraschallsignal. On the other hand, if the level has not dropped so far, the receiver will receive 16 a comparatively strong ultrasonic signal.

Je nach Art des Mediums innerhalb der Kartusche kann es auch von Interesse sein, den Aggregatszustand bzw. die Dichte oder auch die Temperatur des Mediums in der Kartusche festzustellen. Wenn es sich bei dem Medium beispielsweise um Heißleim handelt, so kann durch Auswerten der Laufzeit des Ultraschallsignals auf die Dichte des Heißleims geschlossen werden und es kann festgestellt werden, ob dieser noch flüssig ist oder sich bereits verfestigt hat. Wenn das Medium innerhalb der Kartusche bekannt ist, kann auch aus der Laufzeit auf die Temperatur des Mediums in der Kartusche rückgeschlossen werden, da die Schallgeschwindigkeit auch temperaturabhängig ist. Depending on the nature of the medium within the cartridge, it may also be of interest to determine the state of aggregation or the density or even the temperature of the medium in the cartridge. If the medium is, for example, hot glue, then the density of the hot glue can be determined by evaluating the transit time of the ultrasonic signal and it can be determined whether it is still liquid or has already solidified. If the medium within the cartridge is known, it is also possible to deduce the temperature of the medium in the cartridge from the transit time since the speed of sound is also temperature-dependent.

In den 2 bis 4 zeigt der obere Graph jeweils das Sendesignal des von dem Sender 14 abgegebenen Ultraschallimpuses.In the 2 to 4 The upper graph respectively shows the transmission signal from that of the transmitter 14 delivered ultrasonic pulses.

2 zeigt in der Mitte das Empfangssignal, wenn die Kartusche 10 mit Wasser bis über die Verbindungslinie A zwischen Sender 14 und Empfänger 16 gefüllt ist. 2 shows in the middle the received signal when the cartridge 10 with water to over the connecting line A between transmitter 14 and receiver 16 is filled.

Die Schalllaufzeit beträgt 17 µs. Dies entspricht einer Schallgeschwindigkeit von 1500 m/s.The sound propagation time is 17 μs. This corresponds to a speed of sound of 1500 m / s.

Im unteren Graphen befindet sich kein Wasser mehr zwischen Sender und Empfänger.In the lower graph there is no more water between transmitter and receiver.

In 3 zeigt der obere Graph wieder das Sendesignal.In 3 the upper graph again shows the transmission signal.

Zwischen Sender und Empfänger befindet sich jetzt flüssiger Heißleim. Die Laufzeit des Signals beträgt 22 µs. Dies entspricht einer Schallgeschwindigkeit von 1180 m/s. Between sender and receiver is now liquid hot glue. The duration of the signal is 22 μs. This corresponds to a speed of sound of 1180 m / s.

In dem unteren Graphen befindet sich kein Heißleim mehr zwischen Sender und Empfänger.In the lower graph there is no more hot melt between transmitter and receiver.

In 4 verdeutlicht der obere Graph wiederum das Sendesignal. Im mittleren Graphen ist der Heißleim im Bereich zwischen Sender und Empfänger erstarrt. Die Schallgeschwindigkeit in Feststoffen ist größer, die Laufzeit des Signals ist 16µs. Dies entspricht einer Schallgeschwindigkeit von 1625 m/s. In 4 the upper graph again illustrates the transmission signal. In the middle graph, the hot glue in the area between transmitter and receiver is solidified. The speed of sound in solids is greater, the duration of the signal is 16μs. This corresponds to a speed of sound of 1625 m / s.

Es lässt sich also durch die Amplitude des Signals eindeutig feststellen, ob innerhalb der Kartusche Medium zwischen Sender und Empfänger vorhanden ist. Durch die Laufzeit kann festgestellt werden, ob das Medium flüssig oder fest ist. Selbst die Temperatur lässt sich durch die Laufzeit noch ermitteln, wenn das Medium bekannt ist, da die Schallgeschwindigkeit auch temperaturabhängig ist.Thus, it can be clearly determined by the amplitude of the signal, whether there is medium between transmitter and receiver within the cartridge. Through the runtime can be determined whether the medium is liquid or solid. Even the temperature can be determined by the running time, if the medium is known, since the speed of sound is also temperature-dependent.

Claims (8)

Vorrichtung zum Erfassen des Füllstands einer Kartusche (10), umfassend eine Ultraschallschranke mit einem Sender (14) und einem Empfänger (16), die jeweils mit einem Haltemittel einander gegenüberliegend an die Außenwandung der Kartusche (10) anlegbar sind.Device for detecting the filling level of a cartridge ( 10 ), comprising an ultrasonic barrier with a transmitter ( 14 ) and a receiver ( 16 ), each with a holding means opposite each other to the outer wall of the cartridge ( 10 ) can be applied. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass Haltemittel ein Federmittel (24, 26) aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the holding means comprise a spring means ( 24 . 26 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (24, 26) von Sender (14) und Empfänger (16) durch eine gemeinsame Halterung (22) miteinander verbunden sind.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the holding means ( 24 . 26 ) of transmitter ( 14 ) and receiver ( 16 ) by a common bracket ( 22 ) are interconnected. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Auswerteeinrichtung aufweist, mit der die Amplitude des von dem Empfänger (16) empfangenen Empfangssignals ausgewertet wird.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that it has an evaluation device with which the amplitude of the from the receiver ( 16 ) Received signal is evaluated. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Auswerteeinrichtung aufweist, mit der die Laufzeit des von dem Empfänger (16) empfangenen Empfangssignals ausgewertet wird. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that it has an evaluation device, with which the duration of the receiver ( 16 ) Received signal is evaluated. Verfahren zur Erfassung des Füllstands in einer Kartusche mit einer Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Auswerteeinrichtung die Amplitude des von dem Empfänger (16) empfangenen Empfangssignals ausgewertet und daraus auf den Füllstand rückgeschlossen wird.Method for detecting the filling level in a cartridge with a device according to at least one of the preceding claims, characterized in that with an evaluation device, the amplitude of the from the receiver ( 16 Received signal received and it is deduced from the level. Verfahren zur Erfassung des Füllstands in einer Kartusche mit einer Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Auswerteeinrichtung die Laufzeit des von dem Empfänger (16) empfangenen Empfangssignals ausgewertet wird und aus der Laufzeit auf den Aggregatszustand des Mediums in der Kartusche (10) rückgeschlossen wird.Method for detecting the level in a cartridge with a device according to at least one of the preceding claims 1-5, characterized in that with an evaluation device, the duration of the by the receiver ( 16 Received signal received is evaluated and from the running time on the state of aggregation of the medium in the cartridge ( 10 ) is inferred. Verfahren zur Erfassung des Füllstands in einer Kartusche mit einer Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Auswerteeinrichtung die Laufzeit des von dem Empfänger (16) empfangenen Empfangssignals ausgewertet wird und aus der Laufzeit auf die Temperatur des Mediums in der Kartusche (10) rückgeschlossen wird.Method for detecting the level in a cartridge with a device according to at least one of the preceding claims 1-5, characterized in that with an evaluation device, the duration of the by the receiver ( 16 Received signal received is evaluated and from the running time to the temperature of the medium in the cartridge ( 10 ) is inferred.
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