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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln eines Füllstands eines Füllguts. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Messanordnung und ein Verfahren zum Ermitteln eines Füllstands eines Füllguts mittels Triangulation.
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Hintergrund der Erfindung
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Zum Messen von Füllständen, beispielsweise in Industriebehältern oder Schiffstanks, werden häufig Füllstandmessgeräte eingesetzt, die basierend auf einer Laufzeitmessung von Radarwellen, Laserstrahlen oder Ultraschallwellen den jeweiligen Füllstand ermitteln.
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Die
WO 2007/01471303 A2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines Füllstands eines Füllguts mittels Abstandsbestimmung zwischen einer Sende- und einer Empfangseinheit.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine kostengünstig installierbare, zuverlässige, auf einfache Weise nachrüstbare und wartungsarme Messanordnung zum Ermitteln eines Füllstandes eines Füllguts sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Ermitteln eines Füllstandes. Die Messanordnung weist einen Behälter zum Befüllen mit einem Füllgut auf. Der Behälter kann beispielsweise ein Industriebehälter und/oder ein Container sein, und das Füllgut kann insbesondere ein fluides Medium und/oder ein Schüttgut sein. Weiter weist die Messanordnung eine Sendeeinheit auf, welche in dem Behälter angeordnet ist und welche zum Schwimmen an einer Oberfläche des Füllguts eingerichtet ist. Beispielsweise kann die Sendeeinheit hierzu einen geeigneten Schwimmkörper aufweisen. Ferner weist die Messanordnung wenigstens drei Empfangseinheiten, welche jeweils außenseitig an dem Behälter angeordnet und/oder befestigt sind, und eine Auswerteeinheit auf, welche mit jeder der Empfangseinheiten gekoppelt und/oder verbunden ist. Die Auswerteeinheit kann etwa mittels elektrischer Leitung und/oder mittels Drahtlosverbindung mit den Empfangseinheiten gekoppelt sein. Wenigstens zwei der drei Empfangseinheiten sind dabei an unterschiedlichen bzw. verschiedenen Positionen des Behälters angeordnet. Die Empfangseinheiten können etwa an unterschiedlichen Positionen, insbesondere an unterschiedlichen Höhen des Behälters an einer Seite des Behälters angeordnet sein. Insbesondere können wenigstens zwei der drei Empfangseinheiten an unterschiedlichen Seiten, Flanken, Außenflächen und/oder Flächen des Behälters angeordnet sein. Bei einem runden und/oder kugelförmigen Behälter können „unterschiedliche Seiten” des Behälters schräg zueinander angeordnete Positionen, Flächen und/oder Außenflächen des Behälters bezeichnen. Auch können die unterschiedlichen Seiten sich im Wesentlichen gegenüberliegende und/oder schräg gegenüberliegende Positionen, Flächen und/oder Außenflächen des Behälters bezeichnen. Mit anderen Worten können die drei Empfangseinheiten an wenigstens zwei unterschiedlichen Seiten angeordnet sein. Ferner ist jede der Empfangseinheiten dazu eingerichtet, ein von der Sendeeinheit gesendetes, insbesondere drahtloses, Messsignal zu empfangen und ein mit dem empfangenen Messsignal korrelierendes Signal an die Auswerteeinheit zu übermitteln, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf den von den Empfangseinheiten empfangenen Signalen mittels Triangulation den Füllstand des Füllguts zu ermitteln.
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Die Sendeeinheit kann das Messsignal, etwa als Funksignal, beispielsweise in alle Raumrichtungen abstrahlen. Die an unterschiedlichen Positionen an dem Behälter, insbesondere an wenigstens zwei verschiedenen Seiten des Behälters, angeordneten wenigstens drei Empfangseinheiten können jeweils das Messsignal empfangen. In Abhängigkeit von der Position der Empfangseinheiten an dem Behälter und damit einhergehend in Abhängigkeit eines Abstandes zur Sendeeinheit kann das von verschiedenen Empfangseinheiten empfangene Messsignal unterschiedlich sein, beispielsweise hinsichtlich einer Signalstärke und/oder aufgrund von Laufzeitunterschieden. Jede der Empfangseinheiten kann dazu eingerichtet sein, ein für das jeweils empfangene Messsignal repräsentatives Signal zu erzeugen und an die Auswerteeinheit zu übermitteln. Die von den Empfangseinheiten an die Auswerteeinheit übermittelten Signale können drahtlos und/oder drahtgebunden übermittelt werden. Basierend auf den wenigstens drei Signalen der wenigstens drei Empfangseinheiten kann die Auswerteeinheit, insbesondere unter Kenntnis der Positionen der Empfangseinheiten am Behälter, mittels Triangulation eine Position der Sendeeinheit in dem Behälter bestimmen, wodurch der Füllstand bzw. eine Füllhöhe des Füllguts ermittelt werden kann.
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Die Sendeeinheit kann insbesondere dazu eingerichtet sein, frei schwimmend und/oder befestigungsfrei und/oder führungsfrei und/oder lose in dem Behälter angeordnet zu werden. Dadurch können mechanische Anpassungen im Behälterinneren, wie z. B. eine Führung, eine Führungsschiene und/oder ein Flansch, entfallen. Dies kann wiederum ein kosteneffizientes, einfaches und schnelles Nachrüsten an bereits vorhandenen Behältern ermöglichen. Auch eine Wartung und/oder ein Austausch eines Teils der Messanordnung, insbesondere der Sendeeinheit, kann wesentlich vereinfacht sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jede der Empfangseinheiten dazu eingerichtet, eine Signalstärke des empfangenen Messsignals zu ermitteln und ein mit der jeweiligen Signalstärke korrelierendes Signal an die Auswerteeinheit zu übermitteln, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf den mit der jeweiligen Signalstärke korrelierenden Signalen der Empfangseinheiten mittels Triangulation den Füllstand zu bestimmen. Mit anderen Worten kann eine Signalstärke des Messsignals an den jeweiligen Positionen der Empfangseinheiten am Behälter unterschiedlich sein. Von jeder Empfangseinheit kann ein für die Signalstärke des jeweils empfangenen Messsignals repräsentatives Signal erzeugt und an die Auswerteeinheit übermittelt werden. Die Auswerteeinheit kann dann wiederum basierend auf den wenigstens drei Signalen der wenigstens drei Empfangseinheiten mittels Triangulation die Position der Sendeeinheit und somit den Füllstand ermitteln.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jede der Empfangseinheiten dazu eingerichtet, einen Zeitstempel drahtlos an die Sendeeinheit zu übermitteln, wobei die Sendeeinheit dazu eingerichtet ist, als Antwort auf den empfangenen Zeitstempel ihrerseits einen weiteren Zeitstempel an die Empfangseinheiten zu übermitteln. Ferner ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, basierend auf den Zeitstempeln und dem weiteren Zeitstempel den Füllstand zu ermitteln. Die Zeitstempel sowie der weitere Zeitstempel können etwa ein Datenelement bezeichnen, in welchem in beliebiger Form eine beliebige Zeitinformation und/oder beliebige Zeitinformationsdaten kodiert sein können. Der von der Sendeeinheit übermittelte weitere Zeitstempel kann dabei Teil des Messsignals sein und/oder das eigentliche Messsignal darstellen. Die Empfangseinheiten können beispielsweise eine Zeitdifferenz zwischen dem von ihnen an die Sendeeinheit übermittelten Zeitstempel und dem von der Sendeeinheit empfangenen weiteren Zeitstempel bestimmen und diese Zeitdifferenz an die Auswerteeinheit übermitteln. Die Auswerteeinheit kann dann basierend auf dieser Zeitdifferenz im Rahmen einer Laufzeitmessung einen Abstand jeder Empfangseinheit zur Sendeeinheit ermitteln und dann wiederum unter Kenntnis der Positionen der Empfangseinheiten am Behälter mittels Triangulation die Position der Sendeeinheit sowie des Füllstandes. Auch kann jede der Empfangseinheiten bereits basierend auf der ermittelten Zeitdifferenz durch Laufzeitmessung den Abstand zur Sendeeinheit selbst bestimmen und diese Abstandsinformation an die Auswerteeinheit übermitteln. Auch ist denkbar, dass die Empfangseinheiten die Zeitstempel und/oder den weiteren Zeitstempel an die Auswerteeinheit übermitteln und die Auswerteeinheit sämtliche Berechnungen durchführt. Ferner ist denkbar, dass die Sendeeinheit bereits eine Laufzeit der jeweils von den Empfangseinheiten übermittelten Zeitstempel bestimmt und diese Information in Form des weiteren Zeitstempels und/oder in Form des Messsignals an die Empfangseinheiten übermittelt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest eine der Empfangseinheiten dazu eingerichtet, eine aktive drahtlose Verbindung mit der Sendeeinheit herzustellen. Beispielsweise kann eine derartige aktive Verbindung eine bluetoothbasierte und/oder eine WLAN-basierte Kommunikationsverbindung sein. Die aktive Verbindung kann beispielsweise die eigentliche Füllstandmessung initiieren und insbesondere das Übermitteln der Zeitstempel und/oder des weiteren Zeitstempels vereinfachen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Empfangseinheiten und die Sendeeinheit dazu eingerichtet, sich gegenseitig zu synchronisieren. Die Empfangseinheiten und die Sendeeinheit können jeweils eine integrierte Zeiterfassungseinheit aufweisen. Um insbesondere basierend auf einer Laufzeitmessung des Messsignals bzw. basierend auf einem Austausch von Zeitstempeln zwischen den Empfangseinheiten und der Sendeeinheit den Füllstand zu ermitteln, kann es erforderlich sein, dass die Zeiterfassungseinheiten der Empfangseinheiten und der Sendeeinheit zeitsynchron laufen und/oder synchronisiert sind. Beispielsweise kann in gewissen zeitlichen Abständen mit einer entsprechenden Anfrage und/oder mit einem entsprechenden Steuerbefehl, welcher von wenigstens einer Empfangseinheit und/oder der Sendeeinheit verschickt werde kann, eine Synchronisierung initiiert und/oder durchgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Sendeeinheit einen Beschleunigungssensor auf. Mit Hilfe des Beschleunigungssensors bzw. mit dessen Daten, kann die Sendeeinheit etwa in festen, vordefinierten und/oder programmierbaren Zeitintervallen entscheiden und/oder ermitteln, ob eine Änderung des Füllstandes stattgefunden hat. Wird eine solche Änderung erkannt, kann die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheiten aktiviert werden und der neue Füllstand kann mit der Messanordnung ermittelt werden. Mit anderen Worten kann der Beschleunigungssensor zur Aktivierung der Sendeeinheit und/oder der Empfangseinheiten bei einer Füllstandänderung eingerichtet sein. Auch kann der Beschleunigungssensor zur Initiierung eine Füllstandmessung eingerichtet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine der Empfangseinheiten an einer Oberseite des Behälters und zwei der Empfangseinheiten sind an zwei sich gegenüberliegenden Positionen, Seiten, Flanken, Flächen und/oder Außenflächen des Behälters angeordnet. Mit anderen Worten kann jede der Empfangseinheiten an einer anderen Seite des Behälters angeordnet sein. Auch kann die Messanordnung mehr als drei Empfangseinheiten aufweisen, welche grundsätzlich derart außenseitig an dem Behälter angeordnet und/oder verteilt sein können, dass sichergestellt sein kann, dass sich stets wenigstens drei der Empfangseinheiten in Reichweite der Sendeeinheit bzw. in Reichweite des Messsignals befinden. Derart kann eine zuverlässige Arbeits- und/oder Funktionsweise der Messanordnung sichergestellt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Messanordnung wenigstens eine weitere Sendeeinheit auf, welche in dem Behälter angeordnet ist und welche zum Schwimmen an einer Oberfläche des Füllguts eingerichtet ist. Auch kann die Messanordnung mehr als zwei Sendeeinheiten aufweisen. Durch diese Redundanz hinsichtlich der Sendeeinheiten kann sichergestellt sein, dass sich die wenigstens drei Empfangseinheiten stets in Reichweite von wenigstens einer der beiden Sendeeinheiten befinden, so dass eine zuverlässige Arbeits- und/oder Funktionsweise der Messanordnung gewährleistet sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Messanordnung weiter eine in dem Behälter angeordnete Drucksensoreinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, drahtlos ein mit einem in dem Behälter herrschenden Druck korrelierendes Drucksignal an wenigstens eine der Empfangseinheiten zu übermitteln. Das Drucksignal und/oder ein für den Druck repräsentatives weiteres Signal kann dann von der Empfangseinheit an die Auswerteeinheit übermittelt werden, welche wiederum die eigentliche Druckbestimmung basierend auf dem Drucksignal vornehmen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, basierend auf den von den Empfangseinheiten empfangenen Signalen zu ermitteln, ob ein Teil der Empfangseinheiten oberhalb oder unterhalb des Füllstandes des Füllguts an dem Behälter angeordnet ist. Im Gegensatz zu einer oberhalb des Füllstandes angeordneten Empfangseinheit detektiert eine unterhalb des Füllstandes angeordnete Empfangseinheit das von der Sendeeinheit gesendete Messsignal nach Durchqueren des Füllguts. Insbesondere kann das Messsignal beim Durchqueren des Füllguts gedampft und/oder verzögert werden. Durch Auswerten und/oder Vergleichen der Signale der Empfangseinheiten durch die Auswerteeinheit, kann so festgestellt werden, ob sich zumindest eine der Empfangseinheiten oberhalb oder unterhalb des Füllstandes befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, basierend auf den von den Empfangseinheiten empfangenen Signalen eine Permittivität und/oder eine Permeabilität des Füllguts zu ermitteln. Sofern eine der Empfangseinheiten unterhalb des Füllstandes angeordnet ist und das Messsignal erst nach Durchqueren des Füllguts empfängt, kann dieses entsprechend der Permittivität und/oder der Permeabilität des Füllguts gedämpft und/oder verzögert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das von der Sendeeinheit gesendete Messsignal ein bluetoothbasiertes Signal ist. Ein bluetoothbasiertes Signal bzw. eine bluetoothbasierte Sendeeinheit zeichnet sich insbesondere durch einen geringen Energieverbrauch aus, so dass in vorteilhafter Weise ein Wartungsintervall für die Messanordnung verlängert sein kann. Auch kann ein anderes kurzreichweitiges Messsignal, wie etwa ein WLAN (Wireless Local Area Network) oder ein anderes Funksignal verwendet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Messanordnung ferner wenigstens eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung einer Position jeder Empfangseinheit an dem Behälter auf. Beispielsweise kann die Positionsbestimmungsvorrichtung in Form eines Speichers, etwa in der Auswerteeinheit und/oder in den Empfangseinheiten, realisiert sein, in welchem die Positionen der einzelnen Empfangseinheiten hinterlegt sein können. Alternativ oder zusätzlich können die Empfangseinheiten über eine GPS-Einrichtung (Global Positioning System) verfügen und so die Positionen an dem Behälter bestimmen sowie diese gegebenenfalls an die Auswerteeinheit übermitteln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst jede der Empfangseinheiten und/oder jede der Sendeeinheiten eine Energieversorgung. Dabei kann die Energieversorgung durch Akkus, Solarzellen, Batterie und/oder ein Netzteil bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann mittels eines Schleifkontakts durch Berührung der Sendeeinheit mit einer Behälterwand, mittels elektromagnetischer Übertragung und/oder mittels eines Schwingkreises eine Energieversorgung bereitgestellt werden. Somit wird eine kontaktlose Energieübertragung ermöglicht.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Füllstandes eines Füllguts in einem Behälter. Das Verfahren weist einen Schritt des Sendens eines Messsignals mit einer Sendeeinheit, einen Schritt des Empfangens des Messsignals mit wenigstens drei außenseitig an dem Behälter angeordneten Empfangseinheiten und einen Schritt des Übermitteln – durch jede der Empfangseinheiten – eines mit dem Messsignal korrelierenden Signals an eine Auswerteeinheit auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Ermittelns – durch die Auswerteeinheit – des Füllstands basierend auf den empfangenen Signalen mittels Triangulation auf. Die Sendeeinheit ist dabei in dem Behälter angeordnet und zum Schwimmen an einer Oberfläche des Füllguts eingerichtet, und zumindest zwei der der drei Empfangseinheiten sind an unterschiedlichen Positionen, Flächen, Außenflächen und/oder Seiten des Behälters angeordnet.
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Merkmale und Elemente der Messanordnung, wo wie obenstehend und untenstehend beschreiben, können Merkmale und Schritte des Verfahrens, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, sein. Umgekehrt können Merkmale und Schritte des Verfahrens Merkmale und Elemente der Messanordnung sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einer Prozessoranordnung einer Messanordnung ausgeführt wird, die Messanordnung anleitet, die Schritte des Verfahrens, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, auszuführen. Die Prozessoranordnung kann dabei eine Mehrzahl von Prozessoreinheiten aufweisen, welche sowohl in der Auswerteeinheit als auch in den Empfangseinheiten und/oder der Sendeeinheit realisiert sein können. Unterschiedliche Schritte des Verfahrens können auf unterschiedlichen Prozessoreinheiten der Prozessoranordnung ablaufen. Auch können Schritte des Verfahrens auf parallel und/oder sequentiell auf mehreren Prozessoreinheiten der Prozessoranordnung ablaufen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einer Prozessoranordnung einer Messanordnung ausgeführt wird, die Messanordnung anleitet, die Schritte des Verfahrens, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, auszuführen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt schematisch eine Messanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zum Ermitteln eines Füllstandes gemäß einem der Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt schematisch eine Messanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Messanordnung 10 weist einen zumindest teilweise mit einem Füllgut 11 gefüllten Behälter 12 auf. Das Füllgut 11 kann insbesondere ein fluides Medium sein.
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Weiter weist die Messanordnung 10 eine in dem Behälter 12 angeordnete erste Sendeeinheit 14 und eine zweite Sendeeinheit 16 auf. Die erste und die zweite Sendeeinheit 14, 16 sind jeweils dazu eingerichtet, auf bzw. an einer Oberfläche 13 des Füllguts 11 zu schwimmen. Dazu kann jede der Sendeeinheiten 14, 16 beispielsweise einen geeigneten Schwimmkörper aufweisen.
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Ferner weist die Messanordnung 10 insgesamt fünf Empfangseinheiten 18 auf, welche über eine Kommunikationsverbindung 19 jeweils mit einer Auswerteeinheit 20 gekoppelt und/oder verbunden sind. Jede der Empfangseinheiten 18 weist eine Prozessoreinheit 17 auf. Auch die Auswerteeinheit 20 weist eine Prozessoreinheit 21 auf. Zusammen können die Prozessoreinheiten 17, 21 eine Prozessoranordnung 24 der Messanordnung 10 bilden. Ferner kann auch die erste und/oder die zweite Sendeeinheit 14, 16 eine Prozessoreinheit aufweisen, welche ebenso Teil der Prozessoranordnung 24 sein kann.
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Jede der Empfangseinheiten 18 ist außenseitig an dem Behälter 12 angeordnet und/oder befestigt. Insbesondere kann jede der Empfangseinheiten 18 fest an einer Außenfläche und/oder einer Außenseite des Behälters 12 montiert sein. Die im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigten Empfangseinheiten 18 sind an insgesamt drei unterschiedlichen Seiten 15a, 15b, 15c angeordnet, wobei jeweils zwei Empfangseinheiten 18 an zwei sich gegenüberliegenden Seiten bzw. Flanken 15a, 15b des Behälters 12 angeordnet sind und eine Empfangseinheit 18 an einer Oberseite 15c des Behälters angeordnet ist. Der Behälter 12 kann auch eine runde, zylindrische und/oder kugelförmige Geometrie bzw. Außenform aufweisen. In diesem Fall können die Seiten 15a, 15b, 15c sich im Wesentlichen gegenüberliegende und/oder schräg zueinander angeordnete und/oder schräg gegenüberliegende Positionen 15a, 15b, 15c bzw. Außenflächen 15a, 15b, 15c bzw. Flächen 15a, 15b, 15c des Behälters 12 bezeichnen. Auch kann an einer Unterseite 15d des Behälters 12 eine weitere Empfangseinheit 18 vorgesehen sein. Auch können mehrere Empfangseinheiten 18 an der Oberseite 15c und/oder der Unterseite 15d angeordnet sein. Ferner können auch mehr als zwei Empfangseinheiten 18 an jeder Flanke 15a, 15b vorgesehen sein und/oder es können mehrere Empfangseinheiten 18 entlang eines Außenumfangs des Behälters 12, welcher beispielsweise zylinderförmig sein kann, verteilt sein.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist an jeder Seite 15a, 15b bzw. an jeder Flanke 15a, 15b jeweils eine Empfangseinheit 18 in einem oberen Bereich und jeweils eine Empfangseinheit 18 in einem unteren Bereich des Behälters 12 angeordnet. Der obere und der untere Bereich können sich in Längserstreckungsrichtung des Behälters 12 gegenüberliegende Enden des Behälters 12 bezeichnen. Die sich in einer Querrichtung des Behälters 12 gegenüberliegenden Empfangseinheiten 18, welche an den Seiten 15a, 15b angeordnet sind, können direkt gegenüberliegend oder in Längserstreckungsrichtung des Behälters 12 leicht versetzt zueinander angeordnet sein, so wie in 1 gezeigt.
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Grundsätzlich kann der Füllstand eines Füllgutes 11 in dem Behälter 12 durch die erste und/oder die zweite Sendeeinheit 14, 16 und durch wenigstens drei der Empfangseinheiten 18 ermittelt werden, welche sich in Reichweite eines von der ersten und/oder der zweiten Sendeeinheit 14, 16 ausgesendeten kurzreichweitigen Messsignals befinden. Das Messsignal kann insbesondere ein bleutoothbasiertes Signal sein.
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Zur eigentlichen Bestimmung des Füllstandes kann beispielsweise die Signalstärke des von der ersten und/oder der zweiten Sendeeinheit 14, 16 ausgesendeten Messsignals durch mindestens drei der Empfangseinheiten 18 gemessen werden. Insbesondere kann die Signalstärke zeitgleich durch mindestens drei der Empfangseinheiten 18 gemessen werden. Die Empfangseinheiten 18 senden daraufhin ein mit der jeweiligen gemessenen Signalstärke korrelierendes Signal an die Auswerteeinheit 20, welche wiederum basierend auf diesen wenigstens drei Signalen die jeweiligen Abstände der wenigstens drei Empfangseinheiten 18 zu den Sendeeinheiten 14, 16 berechnen kann. Unter Kenntnis der Positionen der einzelnen Empfangseinheiten 18 an dem Behälter 12 kann die Auswerteeinheit 20 ferner durch Triangulation die Position der ersten und/oder zweiten Sendeeinheit 14, 16 berechnen und damit den Füllstand ermitteln.
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Zur Positionsbestimmung der einzelnen Empfangseinheiten 18 an dem Behälter 12 weist die Messanordnung 10 wenigsten eine Positionsbestimmungsvorrichtung 22 auf, welche beispielsweise als Speicher der Auswerteeinheit 20 realisiert sein kann, in welchem die Positionen hinterlegt sein können. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Empfangseinheiten 18, insbesondere alle, einen GPS-Empfänger aufweisen.
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Alternativ oder zusätzlich zu voranstehend beschriebenem Verfahren zur Füllstandmessung kann eine der Empfangseinheiten 18 eine aktive Verbindung zu wenigstens einer der Sendeeinheiten 14, 16 aufbauen, woraufhin ein Zeitstempel an die wenigstens eine Sendeeinheit 14, 16 geschickt wird, welche als Antwort auf den empfangenen Zeitstempel ihrerseits einen weiteren Zeitstempel an die Empfangseinheit 18 zurücksendet. Gegebenenfalls kann die wenigstens eine Sendeeinheit 14, 16 bereits die benötigte Laufzeit zur Übertragung des Zeitstempels ermitteln und lediglich die Laufzeit zurücksenden. Dafür kann jedoch eine Art Zeitabgleich und/oder Synchronisierung zwischen den Empfangseinheiten 18 und den Sendeeinheiten 14, 16 erforderlich sein, welcher ebenso über die aktive Verbindung zwischen Sendeeinheit 14, 16 und Empfangseinheiten 18 erfolgen kann. Die Empfangseinheit 18 kann nun die benötigte Laufzeit in die zurückgelegte Distanz umrechnen und somit den Abstand zur Sendeeinheit 14, 16 bestimmen. Sobald wenigstens drei oder mehr der Empfangseinheiten 18 derartiger Messungen von unterschiedlichen Empfangseinheiten 18, insbesondere zeitgleich, ausgeführt wurden, kann unter Kenntnis der Positionen der Empfangseinheiten 18 die Position der Sendeeinheit 14, 16 mittels Triangulation durch die Auswerteeinheit 20 berechnet und somit der Füllstand ermittelt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sendeeinheiten 14, 16 zeitgleich zu wenigstens drei der Empfangseinheiten 18 eine aktive Verbindung aufbauen.
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Des Weiteren kann die Auswerteeinheit 20 aufgrund unterschiedlicher Dämpfung und/oder Verzögerung des Messsignals durch das Füllgut 11 im Vergleich zu Luft, basierend auf den von den Empfangseinheiten 18 empfangenen Signalen ermitteln, ob eine oder mehrere der Empfangseinheiten 18 oberhalb oder unterhalb des Füllstandes des Füllguts 11 an dem Behälter 12 angeordnet ist. Auch kann die Auswerteeinheit 20 so eine Permittivität und/oder eine Permeabilität des Füllguts 11 ermitteln.
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Ferner kann in wenigstens einer der Sendeeinheiten 14, 16 ein Beschleunigungssensor 26 angeordnet und/oder verbaut sein, mit Hilfe dessen die Sendeeinheiten 14, 16 zusätzlich zu festen Intervallen entscheiden können, ob eine Änderung des Füllstandes stattgefunden hat. Wird eine solche Veränderung erkannt, kann sich die jeweilige Sendeeinheit 14, 16 aktivieren und den neuen Füllstand an die Empfangseinheiten 18 weitergeben bzw. kann eine neue Füllstandmessung getriggert werden. Dadurch kann besser und schneller auf Veränderungen des Füllstandes reagiert werden.
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Zusätzlich kann in dem Behälter 12 wenigstens eine Drucksensoreinheit 28 vorgesehen sein, welche einen Druck in dem Behälter 12 ermittelt und ein mit dem ermittelten Druck korrelierendes Drucksignal an wenigstens eine in Reichweite befindliche Empfangseinheit 18 überträgt. Die Drucksensoreinheit 28 kann als separate Vorrichtung analog den Sendeeinheiten 14, 16 an der Oberfläche des Füllguts 11 schwimmen. Auch kann die Drucksensoreinheit 28 in wenigstens einer der Sendeeinheiten 14, 16 integriert sein.
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Die Sendeeinheiten 14, 16 und/oder die Drucksensoreinheit 28 kann so ein Drucksignal aussenden, etwa ein bluetoothbasiertes Signal, welches für den gemessenen Druck repräsentativ sein kann bzw. Daten bzgl. des Drucks umfassen kann. Die wenigstens eine Empfangseinheit 18, welche dieses Drucksignal empfangen kann, kann dann den gemessenen Druck aus dem Drucksignal auslesen und/oder basierend darauf den Druck ermitteln, ohne dass zwingend eine aktive Verbindung nötig wäre.
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Eine Energieversorgung der Sendeeinheiten 14, 16 und/oder der Drucksensoreinheit 28 kann etwa mittels einer Energie aus Druckveränderungen erzeugt und/oder gespeichert werden. Auch können derartige Druckveränderungen das Senden des neuen Druckes bzw. eines neuen Drucksignals auslösen und/oder triggern.
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2 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration von Schritten eines Verfahrens zum Ermitteln eines Füllstandes gemäß einem der Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In einem ersten Schritt S1 wird ein Messsignal mit einer Sendeeinheit 14, 16 gesendet. In einem zweiten Schritt S2 wird das Messsignal mit wenigstens drei außenseitig an einem Behälter 12 angeordneten Empfangseinheiten 18 empfangen. In einem weiteren Schritt S3 wird durch jede der Empfangseinheiten 18 ein mit dem Messsignal korrelierendes Signal an eine Auswerteeinheit 20 übermittelt, und in einem weiteren Schritt S4 wird durch die Auswerteeinheit 20 der Füllstand in dem Behälter 12 basierend auf den empfangenen Signalen mittels Triangulation ermittelt. Die Sendeeinheit 14, 16 ist dabei in dem Behälter 12 angeordnet und zum Schwimmen an einer Oberfläche des Füllguts 11 eingerichtet. Ferner sind zumindest zwei der der drei Empfangseinheiten 18 an unterschiedlichen Seiten 15a, 15b, 15c, 15d des Behälters 12 angeordnet.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/01471303 A2 [0003]
