DE102017106046A1

DE102017106046A1 - Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts und Füllstandmessgerät

Info

Publication number: DE102017106046A1
Application number: DE102017106046.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Skowaisa; Clemens Hengstler
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Bereitgestellt werden ein Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) mit einem Sensor zur Füllstandüberwachung (10), mit einer Steuerung (40) zur Auswertung der vom Sensor zur Füllstandüberwachung (10) gemessenen Daten und mit einem am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektor (20), der wenn er am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist vom Sensor zur Füllstandüberwachung (10) ausgesandte Signale reflektiert, bei dem mittels eines Sensors zur Positionsüberwachung (30) von der Steuerung (40) überwacht wird, ob der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist oder nicht und dass dann, wenn die Steuerung (40) bei dieser Überwachung feststellt, dass der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist, automatisch eine Kalibration des Füllstandmessgeräts (1) vorgenommen wird und ein Füllstandmessgerät (1) zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Füllstandmessgerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 8.
In manchen Freigewässern und in vielen Anlagen zur Wasser- und Abwasseraufbereitung werden Füllstandmessgeräte zur Erfassung der Füllstände und Pegel eingesetzt. Diese Füllstandmessgeräte müssen in bestimmten zeitabständen überprüft und evtl. kalibriert werden. Bei berührungslos messenden Füllstandmessgeräten, insbesondere solchen, die mit Ultraschall oder freistrahlendem Radar arbeiten, wird dazu -oft manuell- ein Reflektor in einen bestimmten Abstand so am Füllstandmessgerät angeordnet, dass er ein Echo-Signal erzeugt und der daraus ermittelte Messwert wird mit der tatsächlichen Distanz verglichen. Bei eventuellen Abweichungen wird der Abgleich korrigiert.
Ein Beispiel für einen solchen Füllstandsensor ist das in der DE 10 2013 214 324 A1 beschriebene Radarfüllstandmessgerät.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass nach wie vor die Notwendigkeit fortbesteht, das Durchführen einer Kalibration manuell zu initiieren. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts anzugeben, bei dem die Kalibration automatisch initiiert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Füllstandmessgerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts wird mit einem Füllstandmessgerät, das einen Sensor zur Füllstandüberwachung, eine Steuerung zur Auswertung der vom Sensor zur Füllstandüberwachung gemessenen Daten und einen derart am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor, dass er, wenn er am Füllstandmessgerät angeordnet ist, vom Sensor zur Füllstandüberwachung ausgesandte Signale reflektiert, aufweist, ausgeführt.
Als Sensoren zur Füllstandüberwachung kommen dabei insbesondere Radar- und Ultraschallsensoren in Frage, bei denen die Steuerung aus der vom Sensor zur Füllstandüberwachung nachgewiesenen Reflektion von vom Sensor ausgesandten Radar- oder Ultraschallwellen am Füllgut, insbesondere durch Bestimmung der Laufzeit vom Aussenden des Signals bis zum Eintreffen eines durch Reflektion an der Füllgutoberfläche hervorgerufenen Echos, auf bekannte Weise der Füllstand ermittelt.
Erfindungswesentlich ist, dass von der Steuerung mittels eines Sensors zur Positionsüberwachung des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektors überwacht wird, ob der am Füllstandmessgerät anordenbare Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist oder nicht und dass dann, wenn die Steuerung bei dieser Überwachung feststellt, dass der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist, automatisch eine Kalibration des Füllstandmessgeräts vorgenommen wird.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Sensor zur Füllstandüberwachung auch als Sensor zur Positionsüberwachung verwendet wird und dass die Steuerung durch einen Nachweis der Reflektion des Reflektors, die in der Regel an an diesem angeordneten Reflektionsflächen erfolgt, in den vom Sensor zur Füllstandüberwachung gemessenen Daten feststellt, dass der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist und eine Kalibration des Füllstandmessgeräts initiiert. Auf diese Weise kann das Vorsehen eines zusätzlichen Sensors mit den damit verbundenen Kosten und dem damit verbundenen Hinzufügen zusätzlicher Fehlerquellen sicher vermieden werden. Die Steuerung überwacht also das Signal des Sensors zur Füllstandmessungen auf das Auftreten zusätzlicher -bevorzugt für den Reflektor z.B. wegen eines spezifischen Laufzeitfensters oder eines speziellen Signalprofils charakteristischer- Reflektionen und leitet dann, wenn diese auftreten, eine Kalibrationsroutine ein, bei der aus den gemessenen dem Reflektor zuzuordnenden Reflektionen und dem bekannten Abstand zwischen Reflektor und Sensor zur Füllstandmessung eine Kalibration des Sensors vorgenommen oder aktualisiert wird.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass ein separater zusätzlicher Sensor als Sensor zur Positionsüberwachung verwendet wird und dass die Steuerung anhand der Daten des zusätzlichen Sensors feststellt, dass der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist und eine Kalibration des Füllstandmessgeräts initiiert. Bevorzugt geschieht dies berührungslos.
Beispielsweise kann ein Reed-Schalter, der in durch einen Magneten betätigt wird, wenn der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist, vorgesehen werden, oder es kann durch einen kapazitiven Sensor eine Kapazitätsänderung, die herbeigeführt wird, wenn der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist, nachgewiesen werden.
Besonders zuverlässig kann eine durchgeführte Kalibration sein, wenn zur Kalibration des Füllstandmessgerätes mehrere Reflektionen des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektors in unterschiedlichen Abständen vom Sensor zur Füllstandmessung herbeigeführt, ausgewertet und verwendet werden.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor mehrere Reflektionsflächen aufweist, die in festem Abstand voneinander und in unterschiedlichen Abständen zum Sensor zur Füllstandmessung angeordnet sind und die gemeinsam beim Anordnen des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektors in den Messkegel des Sensors zur Füllstandmessung eingebracht werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die unterschiedlichen Reflektionen des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektors in unterschiedlichen Abständen vom Sensor zur Füllstandmessung sequentiell herbeigeführt werden, da dadurch bei Verwendung des Sensors zur Füllstandüberwachung zum Nachweis der Position des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektors ein weniger komplexes Signal ausgewertet werden muss. Zudem kann eine solche Sequenz auch als Signal zur Auslösung eines Kalibrationsprozesses verwendet werden, z.B. wenn ein einzelnes reflektiertes Signal nicht zuverlässig genug vom Sensor zur Überwachung des Füllstands nachgewiesen werden kann.
In eine bevorzugten Variante des Verfahrens zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts wird die sequentielle Herbeiführung der unterschiedlichen Reflektionen des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor in unterschiedlichen Abständen vom Sensor zur Füllstandmessung dadurch erreicht, dass die Position von mindestens einer Reflektionsfläche des am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektors durch Auseinanderziehen oder Zusammenschieben eines teleskopartig auseinanderziehbaren und zusammenschiebbaren Stabs, an dem der am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor bzw. dessen Reflektionsfläche angeordnet ist, verändert wird. Dies kann auch durch einen Antrieb, der insbesondere als Motor ausgeführt sein kann, erfolgen.
Eine dazu alternative Variante der Erfindung sieht vor, dass die Reflektionen bei unterschiedlichen Abständen dadurch herbeigeführt werden, dass stabförmige Reflektionsflächen so am am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor vorgesehen sind, dass sie durch Rotation des beweglichen Reflektors um eine Achse, die z.B. durch einen Motor erfolgen kann, nacheinander in den Abstrahlkegel des Sensors zur Füllstandüberwachung hineingedreht werden. Dies kann insbesondere auch bei einer kontinuierlichen Drehung periodisch erfolgen, so dass die Kalibration regelmäßig und automatisiert wiederholt wird.
Bei einer geeigneten stabförmigen Ausführung der Reflektionsflächen kann man auch die unterschiedlichen Orientierungen der stabförmigen Reflektionsflächen bei einer Drehbewegung relativ zu den Polarisationsrichungen des ausgesandten Signals zur Erzeugung von Ablaufsequenzen des Referenzsignals nutzen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn eine automatische Speicherung und/oder Protokollierung der Kalibrationsmessung erfolgt. Auf diese Weise lässt sich vollautomatisch ein Verlaufsprotokoll erzeugen und auf einem mit dem Sensor bzw. dem Füllstandmessgerät verbundenen PC, Tablet oder Smartphone hinterlegen und/oder wiedergeben.
Das erfindungsgemäße Füllstandmessgerät zur Durchführung des Verfahrens oder einer seiner soeben beschriebenen Weiterbildungen weist zumindest einen Sensor zur Füllstandüberwachung, eine Steuerung, die zur Auswertung der vom Sensor zur Füllstandüberwachung gemessenen Daten eingerichtet ist und einen derart am Füllstandmessgerät anordenbaren Reflektor, dass er, wenn er am Füllstandmessgerät angeordnet ist, vom Sensor zur Füllstandüberwachung ausgesandte Signale reflektiert, auf.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Steuerung ferner eingerichtet ist, um zu überwachen, ob der am Füllstandmessgerät anordenbare Reflektor am Füllstandmessgerät angeordnet ist oder nicht und dann, wenn die Steuerung bei dieser Überwachung feststellt, dass der am Füllstandmessgerät anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät angeordnet ist, automatisch eine Kalibration des Füllstandmessgeräts vorzunehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Es zeigt:

1: Eine schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Füllstandmessgeräts.

1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Füllstandmessgeräts 1 mit einem Sensor zur Füllstandüberwachung 10, mit einem an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektor 20, mit einem Sensor zur Positionsüberwachung 30 des an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektors 20, der in diesem Beispiel als Magnetfeldsensor ausgeführt ist, der aber grundsätzlich auch durch den Sensor zur Füllstandüberwachung 10 gebildet werden kann, und mit einer Steuerung 40 zur Auswertung der vom Sensor zur Füllstandüberwachung 10 gemessenen Daten. Die Steuerung 40 ist ferner zur Überwachung der Position des an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektors 20 mittels der Daten des Sensors zur Positionsüberwachung 30 eingerichtet.
Die Steuerung 40 ist in diesem Ausführungsbeispiels beispielhaft mit dem Sensor zur Füllstandüberwachung 10 und dem Sensor zur Positionsüberwachung 30 in einem gemeinsamen Gehäuse 50 untergebracht, sie kann aber auch von diesem räumlich getrennt und lediglich durch eine Signalverbindung, die beispielsweise als Kabel oder drahtlos ausgeführt sein kann, mit dem Sensor zur Füllstandüberwachung 10 verbunden sein.
Üblicherweise ist beim Betrieb des Füllstandmessgeräts 1 das Gehäuse 50 in einer Aufnahme 60, die z.B. an einem nicht dargestellten Behälter, dessen Füllstand überwacht werden soll, angeordnet sein kann, angeordnet und nur zum besseren Verständnis in 1 separat von dieser dargestellt. Diese Anordnung muss, damit eine korrekte Kalibration gewährleistet werden kann, zudem in einer wohldefinierten Position erfolgen. Dies kann sichergestellt werden, indem ein Referenzpunkt 51 am Gehäuse festgelegt wird, der in eine definierte Position zu einem an der Aufnahme 60 vorgesehenen Referenzpunkt 61 gebracht wird.
Der an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbare Reflektor 20 ist als ein sich im Wesentlichen in Abstrahlrichtung des Sensors zur Füllstandüberwachung 10 erstreckender Stab 21 mit einer ersten Reflektionsfläche 22 und einer optionalen zweiten Reflektionsfläche 23 ausgeführt. In 1 ist der an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbare Reflektor 20 durch Einschieben oder Einhängen in die Aufnahme 60 an der Füllstandmessvorrichtung angeordnet; er kann aber auch von dieser entfernt werden.
Dadurch befinden sich die Reflektionsflächen 22,23 entweder in einem bekannten, festen definierten Abstand zu dem Referenzpunkt 61 oder, z.B. dadurch, dass ein Teleskopstab verwendet wird, der einen Weggeber aufweist, in einem bekannten, variablen aber definierten Abstand, wenn der an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbare Reflektor 20 am Füllstandmessgerät 1 angeordnet ist.
An dem an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektor 20 ist ferner ein Magnet 24 so angeordnet, dass sich beim Einschieben oder Einhängen des an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektors 20 in die Aufnahme 60 das vom als Magnetfeldsensor ausgeführten Sensor zur Positionsüberwachung 30 detektierte Magnetfeld ändert.
Die Steuerung 40 ist ferner zur Überwachung der Position des an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektors 20 mittels der Daten des Sensors zur Positionsüberwachung 30 eingerichtet ist, kann bei dieser Ausgestaltung die Position des an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektors 20 von der Steuerung 40 mittels des Sensors zur Positionsüberwachung 30 des an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbaren Reflektors 20 überwacht werden und dann, wenn die Steuerung bei dieser Überwachung feststellt, dass der an dem Füllstandmessgerät 1 anordenbare Reflektor 20 an dem Füllstandmessgerät angeordnet ist, automatisch eine Kalibration des Füllstandmessgeräts vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Füllstandmessgerät
10: Sensor zur Füllstandüberwachung
20: Reflektor
21: Stab
22,23: Reflektionsfläche
24: Magnet
30: Sensor zur Positionsüberwachung
40: Steuerung
50: Gehäuse
51: Referenzpunkt
60: Aufnahme
61: Referenzpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013214324 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) mit einem Sensor zur Füllstandüberwachung (10), mit einer Steuerung (40) zur Auswertung der vom Sensor zur Füllstandüberwachung (10) gemessenen Daten und mit einem derart am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektor (20), dass er wenn er am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist vom Sensor zur Füllstandüberwachung (10) ausgesandte Signale reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Sensors zur Positionsüberwachung (30) von der Steuerung (40) überwacht wird, ob der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist oder nicht und dass dann, wenn die Steuerung (40) bei dieser Überwachung feststellt, dass der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist, automatisch eine Kalibration des Füllstandmessgeräts (1) vorgenommen wird.
Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Füllstandüberwachung (10) als Sensor zur Positionsüberwachung (30) verwendet wird und dass die Steuerung (40) durch einen Nachweis der Reflektion des am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektors (20) in den vom Sensor zur Füllstandüberwachung (10) gemessenen Daten feststellt, dass der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist und eine Kalibration des Füllstandmessgeräts (1) initiiert.
Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (19 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein separater zusätzlicher Sensor als Sensor zur Positionsüberwachung (30) verwendet wird und dass die Steuerung (40) anhand der Daten des zusätzlichen Sensors (30) feststellt, dass der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist und eine Kalibration des Füllstandmessgeräts (1) initiiert.
Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibration des Füllstandmessgerätes (1) mehrere Reflektionen des am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektor (20) in unterschiedlichen Abständen vom Sensor zur Füllstandmessung (10) herbeigeführt, ausgewertet und verwendet werden.
Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Reflektionen des am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektors (20) in unterschiedlichen Abständen vom Sensor zur Füllstandmessung (10) sequentiell herbeigeführt werden.
Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur sequentiellen Herbeiführung der unterschiedlichen Reflektionen des am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektors (20) in unterschiedlichen Abständen vom Sensor zur Füllstandmessung (10) die Position von Reflektionsflächen (22,23) des am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektors (20) durch Auseinanderziehen oder Zusammenschieben eines teleskopartig auseinanderziehbaren und zusammenschiebbaren Stabs (21), an dem Reflektionsflächen (22,23) des am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektors (20) angeordnet sind, verändert wird.
Verfahren zur Kalibration eines Füllstandmessgeräts (1) nach einem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Speicherung und/oder Protokollierung der Kalibrationsmessung erfolgt.
Füllstandmessgerät (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Sensor zur Füllstandüberwachung (10), mit einer Steuerung (40), die zur Auswertung der vom Sensor zur Füllstandsüberwachung (10) gemessenen Daten eingerichtet ist und mit einem derart am Füllstandmessgerät (1) anordenbaren Reflektor (20), dass er, wenn er am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist, vom Sensor zur Füllstandüberwachung (10) ausgesandte Signale reflektiert dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (40) eingerichtet ist, um zu überwachen, ob der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist oder nicht und dann, wenn die Steuerung (40) bei dieser Überwachung feststellt, dass der am Füllstandmessgerät (1) anordenbare Reflektor (20) am Füllstandmessgerät (1) angeordnet ist, automatisch eine Kalibration des Füllstandmessgeräts (1) vorzunehmen.