DE102016115228B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine (2) mittels eines optischen Sensors (3), wobei ein Sender (8) einen Lichtstrahl (10) in eine Optik (7) sendet und der Lichtstrahl von der Optik (7) in Abhängigkeit des zu überwachenden Ölspiegels zu einem Empfänger (11) reflektiert oder gebrochen wird und dort ein Empfangssignal erzeugt, wobei der Lichtstrahl (10) im Überwachungsbetrieb mit einer eingestellten Sendeleistung ausgesandt wird und ein Ölmangel erkannt wird, wenn das Empfangssignal einen vorgegebenen Pegelwert (PW) überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung des Lichtstrahls (10) zwischen einer minimalen und einer maximalen Sendeleistung einstellbar ist und eine Überprüfung eines Verschmutzungsgrades der Optik (7) gemäß folgendem Testbetrieb durchgeführt wird, sobald ein Ölmangel erkannt wird:a. der Sender (8) sendet einen ersten Lichtstrahl mit der maximalen Sendeleistung aus, wodurch am Empfänger ein erstes Empfangssignal erzeugt wird,b. sodann wird eine Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und einem zweiten Empfangssignal gebildet, wobei das zweite Empfangssignal durch einen mit geringerer als der maximalen Sendeleistung gesendeten zweiten Lichtstrahl erzeugt wurde, wobei die Größe der Differenz ein Maß für den Verschmutzungsgrad der Optik (7) darstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine mittels einem optischen Sensor, wobei ein Sender einen Lichtstrahl in eine Optik sendet und der Lichtstrahl von der Optik in Abhängigkeit des zu überwachenden Ölspiegels zu einem Empfänger reflektiert oder gebrochen wird und dort ein Empfangssignal erzeugt, wobei der Lichtstrahl im Überwachungsbetrieb mit einer eingestellten Sendeleistung ausgesandt wird und ein Ölmangel erkannt wird, wenn das Empfangssignal einen vorgegebenen Pegelwert überschreitet.
  • Für dieses Verfahren kommt ein sogenannter Ölspiegelregulator zur Anwendung, der den Ölspiegel (Ölstand) in einer Maschine, beispielsweise einem Verdichter, überwacht und Öl aus einem Sammler nachfüllt, sobald ein Ölmangel festgestellt wird. Die für die Überwachung zum Einsatz kommende Optik kann jedoch im Laufe der Zeit verschmutzen, indem sich auf der Optik eine Schmutzschicht ablagert und die Reflektion/Brechung des Lichtstrahls verfälscht wird. Dies wird vor allem dann problematisch, wenn das Empfangssignal so schwach wird, dass es den vorgegebenen Pegelwert nicht mehr erreicht und immer einen ausreichenden Ölstand meldet, wenngleich in Wirklichkeit schon Ölmangel herrscht.
  • Die GB 2 036 326 A offenbart einen Füllstandssensor mit einer Lichtquelle, die ein moduliertes Licht ausstrahlt und die Intensität und die Anzahl der empfangenen Lichtpulse ermittelt. Der Sendestrahl gemäß der US 5 452 076 A wird ebenfalls durch Lichtpulse gebildet, wobei sich die Sendeleistung von Puls zu Puls verändert wird.
  • Die DE 199 36 574 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Überwachung des Füllstandes eines flüssigen Mediums in einem Behälter, wobei zur Erkennung von Verschmutzungen neben einer Messstrecke zusätzlich noch eine Referenzmessstrecke vorgesehen ist. In der DE 102 01 770 A1 wird ein Fahrzeug mit einem Füllstandssensor offenbart, der einen Sender und einen Empfänger aufweist, wobei zur Erkennung einer Verschmutzung eine quantitative Auswertung der vom Empfänger erfassten Strahlung vorgesehen ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Ölspiegels in einer Maschine anzugeben, wodurch ein zuverlässiger Überwachungsbetrieb sichergestellt wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 9 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine verwendet einen optischen Sensor, wobei ein Sender einen Lichtstrahl in eine Optik sendet und der Lichtstrahl von der Optik in Abhängigkeit des zu überwachenden Ölspiegels zu einem Empfänger reflektiert oder gebrochen wird und dort ein Empfangssignal erzeugt, und wobei der Lichtstrahl im Überwachungsbetrieb mit einer eingestellten Sendeleistung ausgesandt wird und ein Ölmangel erkannt wird, wenn das Empfangssignal einen vorgegebenen Pegelwert überschreitet. Die Sendeleistung des Lichtstrahls ist dabei zwischen einer minimalen und einer maximalen Sendeleistung einstellbar und eine Überprüfung eines Verschmutzungsgrad der Optik wird gemäß folgendem Testbetrieb durchgeführt, sobald ein Ölmangel erkannt wird:
    1. a. der Sender sendet einen ersten Lichtstrahl mit der maximalen Sendeleistung aus, wodurch am Empfänger ein erstes Empfangssignal erzeugt wird,
    2. b. sodann wird eine Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und einem zweiten Empfangssignal gebildet, wobei das zweite Empfangssignal durch einen Lichtstrahl mit geringerer als der maximalen Sendeleistung erzeugt wurde, wobei die Größe der Differenz ein Maß für den Verschmutzungsgrad der Optik darstellt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine weist einen optischen Sensor auf, der einen Sender zum Senden eines Lichtstrahls in eine Optik und einen Empfänger zum Empfangen eines von der Optik in Abhängigkeit des zu überwachenden Ölspiegels reflektierten oder gebrochenen Lichtstrahls und zur Erzeugung eines Empfangssignals aufweist. Weiterhin ist eine Auswertungseinrichtung zum Vergleichen des Empfangssignals mit einem vorgegebenen Pegelwert vorgesehen, wobei ein Ölmangel erkannt wird, wenn das Empfangssignal den vorgegebenen Pegelwert überschreitet. Weiterhin sind eine Leistungsregelungseinrichtung mit dem Sender zur Einstellung der Sendeleistung des Lichtstrahls zwischen einer minimalen und einer maximalen Sendeleistung und die Auswertungseinrichtung zur Überprüfung eines Verschmutzungsgrades der Optik gemäß den oben beschriebenen Verfahren Schritten a) und b) vorgesehen.
  • Indem die Sendeleistung des Lichtstrahls zwischen einer minimalen und einer maximalen Sendeleistung einstellbar ist, besteht im Testbetrieb die Möglichkeit, den Verschmutzungsgrad der Optik zu überprüfen und dadurch frühzeitig auf einen fehlerhaften Überwachungsbetrieb aufmerksam zu werden.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit den Überwachungsbetrieb auch dann noch in zuverlässiger Art und Weise aufrecht zu erhalten, wenn bereits eine leichte Verschmutzung der Optik eingesetzt hat. Dies wird dadurch erreicht, dass die Sendeleistung des Lichtstrahls im Überwachungsbetrieb in Abhängigkeit der Größe der Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal erhöht wird. Dadurch kann man bei einer sauberen Optik mit vergleichsweise niedriger Sendeleistung, beispielsweise 10% Sendeleistung, gearbeitet werden, wodurch Betriebskosten eingespart werden. Erst dann, wenn im Testbetrieb ein gewisser Verschmutzungsgrad erkannt wird, kann man durch eine Erhöhung der Sendeleistung im Überwachungsbetrieb ein zuverlässiger Überwachungsbetrieb weiter aufrechterhalten werden. Erst wenn die Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal einen vorgegebenen Wert unterschreitet wird zweckmäßigerweise eine Reinigung der Optik durchgeführt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Empfangssignal im Überwachungsbetrieb, mit dem ein Ölmangel erkannt wurde, als zweites Empfangssignal im Testbetrieb verwendet. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Ölspiegel in der in der Maschine im Falle eines festgestellten Ölmangels nach Durchführung des Testbetriebs durch Nachfüllen von Öl angehoben wird.
  • Optional kann ferner vorgesehen werden, dass der Testbetrieb auch dann durchgeführt wird, wenn kein Ölmangel im Überwachungsbetrieb gemessen wird, aber eine festgelegte Zeitspanne seit dem letzten, festgestellten Ölmangel verstrichen ist. So kann routinemäßig nach beispielsweise einer Stunde der Testbetrieb durchgeführt werden. Auf diese Weise kann insbesondere eine bereits beim Anlaufen der Maschine bestehende starke Verschmutzung der Optik erkannt werden.
  • Eine weitere Option besteht darin, dass der Testbetrieb auch dann durchgeführt wird, wenn kein Ölmangel in Überwachungsbetrieb gemessen wird, aber ein Zeitintervall seit dem letzten Nachfüllen von Öl im Vergleich zu den in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen zwischen zwei Ölnachfüllungen einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Auch dies dient als Sicherheitsmaßnahme, mit der eine zwischen zwei Testbetrieb-Phasen plötzlich auftretende starke Verschmutzung der Optik erkannt werden kann. Dabei kann auch vorgesehen werden, dass für den Vergleich mit den in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen ein Mittelwert aus einer vorgegebenen Anzahl von zuletzt in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen verwendet wird.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Ölspiegels,
    • 2 eine schematische Detailansicht des optischen Sensors bei Ölmangel,
    • 3 eine schematische Detailansicht optischen Sensors bei ausreichendem Ölspiegel,
    • 4 ein Diagramm mit Kennlinien von Empfangssignalen basierend auf unterschiedlichen Sendeleistungen bei sauberer Optik,
    • 5 ein Diagramm mit Kennlinien von Empfangssignalen basierend auf unterschiedlichen Sendeleistungen bei leicht verschmutzter Optik und
    • 6 ein Diagramm mit Kennlinien von Empfangssignalen basierend auf unterschiedlichen Sendeleistungen bei stark verschmutzter Optik.
  • Die in 1 dargestellte Vorrichtung zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine 2 wird durch einen Ölspiegelregulator 1 gebildet. Bei der Maschine 2 handelt es sich beispielsweise um einen Verdichter. Der Ölspiegelregulator 1 hat die Aufgabe, aus einem Ölsammler 6 bei Ölmangel Öl in die Maschine 2 nachzufüllen. Der Ölspiegelregulator 1 weist hierfür einen optischen Sensor 3 auf, der den Ölstand in der Maschine 2 misst. Wird ein Ölmangel festgestellt, öffnet ein Regler 4 ein Magnetventil 5, um Öl aus dem Sammler 6 in die Maschine 2 zu füllen.
  • Im Folgenden wird anhand der 2 und 3 das Messprinzip des optischen Sensors 3 näher erläutert. Der optische Sensor 3 weist einen optischen Reflexionskörper 7 auf, der beispielsweise als Glaskegel ausgebildet ist und mit einer kegelförmigen Spitze 7a in einen Behälter 2a der Maschine 2 hineinragt. In dem Behälter 2a befindet sich das zu überwachende Öl 9. An einem der kegelförmigen Spitze 7a des optischen Reflexionskörpers 7 gegenüberliegenden Ende 7b wird über einen optischen Sender 8 ein Lichtstrahl 10 in den optischen Reflexionskörper 7 eingestrahlt. Nachdem das Niveau des zu überwachenden Öls 9 in 2 unterhalb des optischen Reflexionskörpers 7 liegt, findet an der kegelförmigen Spitze 7a des optischen Reflexionskörper 7 eine Totalreflexion des eingestrahlten Lichtstrahls 10 statt, sodass der reflektierte Lichtstrahl am gegenüberliegenden Ende 7b aus dem optischen Reflexionskörper auf einen optischen Empfänger 11 trifft und dort als Empfangssignal 12 detektiert wird.
  • In einer Auswertungseinrichtung 13 wird das Empfangssignal 12 mit einem vorgegebenen Pegelwert verglichen. Ist der Ölspiegel zu niedrig, wie in 2, gelangt ein ausreichend hohes Empfangssignal 12 zum Empfänger 11, sodass der vorgegebene Pegelwert überschritten wird und dadurch der Ölmangel erkannt wird. In der in 3 dargestellten Situation befindet sich die kegelförmige Spitze 7a des in dem Behälter 2a hineinragenden optischen Reflexionskörpers 7 innerhalb des zu überwachenden Öls 9. Dies führt dazu, dass der vom Sender 8 ausgesandte Lichtstrahl 10 an der kegelförmigen Spitze 7a nicht reflektiert, sondern gebrochen wird. Es gelangt daher nur wenig oder gar kein Licht zum optischen Empfänger 11. Ein fehlendes bzw. zu niedriges Empfangssignal am Empfänger 11 wird von der Auswertungseinrichtung 13 dahingehend interpretiert, dass das zu überwachende Öl 9 im Behälter 2a ein ausreichendes Niveau (0 ausreichender Ölspiegel) hat.
  • Kommt es an der kegelförmigen Spitze 7a des optischen Reflexionskörpers 7 zu einer Verschmutzung wird nur ein Teil des eingestrahlten Lichtstrahls 10 im Falle eines Ölmangels reflektiert. Dies bedeutet, dass das Empfangssignal 12 mit zunehmender Verschmutzung immer schwächer wird. Im Extremfall kann die Verschmutzung so groß sein, dass das bei Ölmangel am Empfänger 11 erzeugte Empfangssignal 12 unterhalb des vorgegebenen Pegelwertes liegt und somit der Ölmangel von der Auswerteeinheit nicht mehr erkannt werden kann.
  • Mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren lässt sich erkennen, ob die Optik bzw. die kegelförmige Spitze 7a des optischen Reflexionskörpers 7 verschmutzt ist. Hierfür steht der Sender 8 mit einer Leistungsregelungseinrichtung 14 in Verbindung, sodass die Sendeleistung des eingestrahlten Lichtstrahls 10 zwischen einer minimalen (beispielsweise 10%) und einer maximalen (beispielsweise 100%) Sendeleistung eingestellt werden kann.
  • 4 betrifft den Fall einer sauberen Optik und zeigt Kennlinien von Empfangssignalen 12, die auf unterschiedlichen Sendeleistungen (10%, 20% und 100%) des eingestrahlten Lichtstrahls 10 basieren. Auf der Abszisse ist der Überwachungsbereich des Ölspiegels in Prozent aufgetragen. Auf der Ordinate wird die Spannung des an Empfänger 11 erzeugten Empfangssignals 12 angezeigt. Der Überwachungsbereich des Ölspiegels wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch den halben Durchmesser des optischen Reflexionskörpers 7 gebildet, wobei die kegelförmige Spitze den Ölspiegel bei einem Niveau von 100% anzeigt. Das untere Ende des optischen Reflexionskörpers 7 entspricht 0% (siehe 2). Der Überwachungsbereich liegt somit zwischen der Spitze 7a und dem unteren Ende des optischen Reflexionskörpers 7 und beträgt beispielsweise 4mm. Ein Ölmangel liegt dann vor, wenn das Empfangssignal 12 größer als ein vorgegebener Pegelwert PW ist. Dieser Pegelwert wird im dargestellten Beispiel mit der Hälfte des maximalen Pegels des Empfangssignals angenommen. Man erkennt, dass das Empfangssignal bei ausreichendem Ölspiegel in allen Fällen niedrig ist und alle Kennlinien das größtmögliche Empfangssignal (hier bei 5V) bei zunehmend sinkendem Ölspiegel erreichen. Ein Ölmangel wird dadurch erkannt, dass das Empfangssignal mit dem vorgegebenen Pegelwert PW verglichen wird, wobei ein Ölmangel dann vorliegt, wenn das Empfangssignal den Pegelwert PW übersteigt.
  • Anhand der verschiedenen Kennlinien erkennt man, dass das tatsächliche Niveau des Ölspiegels, bei dem ein Ölmangel festgestellt wird, von der Sendeleistung des ausgesandten Lichtstrahls 10 abhängt. Wird im Überwachungsbetrieb der vom Sender 8 ausgesandte Lichtstrahl 10 mit einer Sendeleistung von 10% ausgesandt, schneidet die Kennlinie die durch den Pegelwert PW festgelegte Schaltschwelle bei etwa 34% des Ölspiegels. Bei 20% Sendeleistung liegt der Schnittpunkt bei etwa 40% und bei einer Sendeleistung von 100% wird ein mangelnder Ölspiegel bei einem Niveau von 46% erreicht.
  • Dies hätte dann zufolge, dass über den Regler 4 und das Magnetventil 5 Öl aus dem Sammler 6 nachgefüllt wird, sodass der Ölspiegel wieder steigt und das Empfangssignal unterhalb des Pegelwertes PW bleibt, bis der Ölspiegel wieder abfällt.
  • Kommt es nun im Laufe des Betriebes der Maschine zur einen Verschmutzung der Optik, ergeben sich die in 5 dargestellten Kurven. Man erkennt, dass das Empfangssignal, welches auf eine Sendeleistung von 10% beruht, gerade noch die den Pegelwert P5 erreicht, um einen Ölmangel zu erkennen. In 6 ist die Situation bei einer stark verschmutzten Optik dargestellt. Hier ist ersichtlich, dass ein im Überwachungsbetrieb verwendeter Lichtstrahl mit einer Sendeleistung von 10% nicht mehr geeignet ist, den Pegelwert PW zu erreichen. Es ist daher vorgesehen, dass die Sendeleistung im Überwachungsbetrieb mit zunehmender Verschmutzung erhöht wird, um sicher zu stellen, dass ein Ölmangel zuverlässig erkannt wird.
  • Dazu ist es aber erforderlich, dass der der Verschmutzungsgrad der Optik ermittelt wird. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass der nachfolgend beschriebene Testbetrieb durchgeführt wird, sobald ein Ölmangel erkannt wird. Hierzu sendet der Sender 8 einen ersten Lichtstrahl mit der maximalen Sendeleistung (100%) aus, wodurch am Empfänger 11 ein erstes Empfangssignal erzeugt wird. So dann wird eine Differenz zwischen diesem ersten Empfangssignal und einem zweiten Empfangssignal gebildet, wobei das zweite Empfangssignal durch einen Lichtstrahl mit geringerer als der maximalen Sendeleistung erzeugt wurde. Bei der Bildung der Differenz der beiden Empfangssignale wird die Differenz der maximalen Pegel des jeweiligen Empfangssignals gebildet. Die Größe der Differenz stellt dabei ein Maß für den Verschmutzungsgrad der Optik dar.
  • Als zweites Empfangssignal im Testbetrieb wird zweckmäßigerweise das Empfangssignal des Überwachungsbetriebes verwendet, bei dem der Ölmangel festgestellt wurde. Es wäre aber auch denkbar, dass im Testbetrieb zur Erzeugung des zweiten Empfangssignals ein separater (Test-)Lichtstrahl mit geringerer Sendeleistung (beispielsweise 10%) verwendet wird.
  • In den 4 bis 6 ist die Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal bei 100% und dem zweiten Empfangssignal bei 10% Sendeleistung als Differenzsignal D dargestellt. Man erkennt, dass der maximale Pegel des Differenzsignals D mit zunehmender Verschmutzung immer niedriger wird. So liegt der maximale Pegel des Differenzsignals bei sauberer Optik gemäß 4 bei etwa 4,7V und sinkt bei einer leicht verschmutzten Optik auf 3,2V ab und beträgt bei einer stark verschmutzten Optik nur noch 2,3V. Das Differenzsignal D, welches durch Empfangssignale mit unterschiedlicher Sendeleistung des eingestrahlten Lichtstrahls erzeugt wurde, kann daher als Maß für den Verschmutzungsgrad der Optik angesehen werden. Um Betriebskosten zu sparen macht es Sinn, wenn der von Sender 8 ausgesandte Lichtstrahl 10 mit möglichst niedriger Senderleistung ausgesandt wird. Die Sendeleistung muss aber so hoch sein, dass ein Ölmangel sicher erkannt wird. Mit dem oben beschriebenen Testverfahren kann nun die Sendelistung in Abhängigkeit der Größe der Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal erhöht werden. So stellt die Situation in 5 den spätmöglichsten Zeitpunkt dar, bei dem die ursprüngliche Sendeleistung von 10% erhöht werden muss. Bei einem Verschmutzungsgrad, wie er in 5 zugrunde liegt, ist eine Sendeleistung von 20% für eine zuverlässige Erkennung des Ölmangels ausreichend.
  • Aus dieser Weise wird die Sendeleistung mit zunehmender Verschmutzung immer weiter erhöht. Bei einer sehr starken Verschmutzung, wie sie im Diagramm gemäß 6 dargestellt ist, kann ein Ölmangel nur noch dann festgestellt werden, wenn der Lichtstrahl im Überwachungsbetrieb mit 100% Sendeleistung eingestrahlt wird. Dies ist dann auch der späteste Zeitpunkt, zu dem die Optik, insbesondere die kegelförmige Spitze 7a des optischen Reflexionskörpers 7 zu reinigen ist. Der richtige Zeitpunkt zur Reinigung der Optik kann beispielsweise dadurch festgelegt werden, dass die Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  • Der Testbetrieb wird routinemäßig immer dann durchgeführt, wenn ein Ölmangel erkannt wird. Optional kann der Testbetrieb aber auch dann durchgeführt werden, wenn kein Ölmangel im Überwachungsbetrieb gemessen wird, aber eine festgelegte Zeitspanne seit dem letzten festgestellten Ölmangel verstrichen ist. So ist beispielsweise vorstellbar, dass die Optik bereits beim Einschalten der Maschine so stark verschmutzt ist, dass die verwendete Sendeleistung nicht ausreicht, um bei Ölmangel ein ausreichend hohes Empfangssignal zu erzeugen. Wird aber routinemäßig nach einer festgelegten Zeitspanne (von beispielsweise 30 Minuten oder 60 Minuten) ein Testbetrieb durchgeführt, kann eine solche Verschmutzung zuverlässig erkannt werden.
  • Beim Betrieb von Maschinen, wie insbesondere bei einem Verdichter, ist es üblich, dass Öl immer wieder nachgefüllt werden muss. Dabei kann man die Zeitintervalle zwischen zwei Ölnachfüllungen erfassen und einen Testbetrieb dann durchführen, wenn das Zeitintervall seit dem letzten Nachfüllen von Öl im Vergleich zu den in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen um ein vorgegebenes Maß überschritten wird. Dabei bietet sich insbesondere an, wenn die in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervalle gemittelt werden, indem beispielsweise die letzten fünf Zeitintervalle berücksichtig werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine (2) mittels eines optischen Sensors (3), wobei ein Sender (8) einen Lichtstrahl (10) in eine Optik (7) sendet und der Lichtstrahl von der Optik (7) in Abhängigkeit des zu überwachenden Ölspiegels zu einem Empfänger (11) reflektiert oder gebrochen wird und dort ein Empfangssignal erzeugt, wobei der Lichtstrahl (10) im Überwachungsbetrieb mit einer eingestellten Sendeleistung ausgesandt wird und ein Ölmangel erkannt wird, wenn das Empfangssignal einen vorgegebenen Pegelwert (PW) überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung des Lichtstrahls (10) zwischen einer minimalen und einer maximalen Sendeleistung einstellbar ist und eine Überprüfung eines Verschmutzungsgrades der Optik (7) gemäß folgendem Testbetrieb durchgeführt wird, sobald ein Ölmangel erkannt wird: a. der Sender (8) sendet einen ersten Lichtstrahl mit der maximalen Sendeleistung aus, wodurch am Empfänger ein erstes Empfangssignal erzeugt wird, b. sodann wird eine Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und einem zweiten Empfangssignal gebildet, wobei das zweite Empfangssignal durch einen mit geringerer als der maximalen Sendeleistung gesendeten zweiten Lichtstrahl erzeugt wurde, wobei die Größe der Differenz ein Maß für den Verschmutzungsgrad der Optik (7) darstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung des Lichtstrahls (10) im Überwachungsbetrieb in Abhängigkeit der Größe der Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangssignal im Überwachungsbetrieb, mit dem der Ölmangel erkannt wurde, als das zweite Empfangssignal im Testbetrieb verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölspiegel in der Maschine (2) im Falle eines festgestellten Ölmangels nach Durchführung des Testbetriebs durch Nachfüllen von Öl (9) angehoben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Testbetrieb auch dann durchgeführt wird, wenn kein Ölmangel im Überwachungsbetrieb gemessen wird, aber eine festgelegte Zeitspanne seit dem letzten, festgestellten Ölmangel verstrichen ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Testbetrieb auch dann durchgeführt wird, wenn kein Ölmangel im Überwachungsbetrieb gemessen wird, aber ein Zeitintervall seit einem letzten Nachfüllen von Öl im Vergleich zu den in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen zwischen zwei Ölnachfüllungen einen festgelegten Grenzwert überschreitet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Vergleich mit den in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen ein Mittelwert aus einer vorgegebenen Anzahl von zuletzt in der Vergangenheit aufgetretenen Zeitintervallen verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigung der Optik (7) durchgeführt wird, wenn die Differenz zwischen dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  9. Vorrichtung zur Überwachung eines Ölspiegels in einer Maschine (2) mit einem optischen Sensor (3), der einen Sender (8) zum Senden eines Lichtstrahls (10) in eine Optik (7) und einen Empfänger zum Empfangen eines von der Optik (7) in Abhängigkeit des zu überwachenden Ölspiegels reflektierten oder gebrochenen Lichtstrahls und zur Erzeugung eines Empfangssignals (12) aufweist, sowie mit einer Auswertungseinrichtung (13) zum Vergleichen des Empfangssignals (12) mit einem vorgegebenen Pegelwert (PW), wobei ein Ölmangel erkannt wird, wenn das Empfangssignal (12) den vorgegebenen Pegelwert (PW) überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsregelungseinrichtung (14) zur Einstellung einer Sendeleistung des Lichtstrahls (10) zwischen einer minimalen und einer maximalen Sendeleistung und die Auswertungseinrichtung (13) zur Überprüfung eines Verschmutzungsgrades der Optik (7) gemäß einem Testbetrieb gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen sind.
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US15/672,372 US10151617B2 (en) 2016-08-17 2017-08-09 Method and device for monitoring an oil level in a machine
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUA20164350A1 (it) * 2016-06-14 2017-12-14 Emak Spa Utensile da taglio
JP6822897B2 (ja) * 2017-05-19 2021-01-27 サンデン・リテールシステム株式会社 飲料供給装置
US10654450B2 (en) * 2018-09-11 2020-05-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Droplet sensor
DE102021104356A1 (de) 2021-02-24 2022-08-25 Kriwan Industrie-Elektronik Gmbh Messgerät zur Fluidniveau-Überwachung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2036326A (en) 1978-10-20 1980-06-25 Klinger Ag Liquid level sensor
US5452076A (en) 1993-09-29 1995-09-19 Optiguard, Inc. Fluid detection system
DE19936574A1 (de) 1999-08-03 2001-02-08 Schrodt Stephan Optischer Sensor zur kontinuierlichen Feststellung des Füllstandes eines flüssigen Mediums in einem Behälter
DE10201770A1 (de) 2001-11-30 2003-07-10 Mecoswiss Mechanische Componen Fahrzeug mit einem Füllstandssensor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005005A (en) * 1986-03-10 1991-04-02 Brossia Charles E Fiber optic probe system
US4898462A (en) * 1987-02-26 1990-02-06 Nippondenso Co., Ltd. Device for detecting a transmissivity of a substance
KR100303161B1 (ko) * 1998-08-31 2001-10-19 장철주 실시간윤활유오염도측정장치
US9105181B2 (en) * 2006-06-08 2015-08-11 Mueller International, Llc Systems and methods for generating power through the flow of water
JP6085608B2 (ja) * 2011-09-19 2017-02-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． エアロゾルの出力の分析及び制御
SI24888A (sl) * 2014-10-30 2016-05-31 Univerza V Ljubljani Fakulteta Za Elektrotehniko Senzor za merjenje vlage na neravni površini
CN105300862B (zh) * 2015-11-13 2018-08-28 金陵科技学院 基于云处理车载移动大气颗粒污染物的环境检测方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2036326A (en) 1978-10-20 1980-06-25 Klinger Ag Liquid level sensor
US5452076A (en) 1993-09-29 1995-09-19 Optiguard, Inc. Fluid detection system
DE19936574A1 (de) 1999-08-03 2001-02-08 Schrodt Stephan Optischer Sensor zur kontinuierlichen Feststellung des Füllstandes eines flüssigen Mediums in einem Behälter
DE10201770A1 (de) 2001-11-30 2003-07-10 Mecoswiss Mechanische Componen Fahrzeug mit einem Füllstandssensor

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US20180052034A1 (en) 2018-02-22
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