DE102017119274A1

DE102017119274A1 - System der Automatisierungstechnik

Info

Publication number: DE102017119274A1
Application number: DE102017119274.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Strittmatter; Simon Gerwig; Harald Schäuble; Wolfgang Brutschin
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US20190064044A1

Abstract

System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums, wenigstens aufweisend:- eine erste Sensoreinheit (1) zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums, die dazu eingerichtet ist, anhand eines Sensorelementes (2) die Temperatur des Mediums zu erfassen und entsprechende Temperaturwerte zu bestimmen, wobei die erste Sensoreinheit (1) ferner dazu eingerichtet ist, die Temperaturwerte drahtlos zu kommunizieren;- eine Dichtemesseinrichtung (4) mit zumindest einer schwingfähigen Einheit (5), die zumindest teilweise dem Medium ausgesetzt ist, und einer Elektronikeinheit (6), die die schwingfähige Einheit (5) mit einer von zumindest der Dichte und Temperatur des Mediums abhängigen Schwingfrequenz zur mechanischen Schwingung anregt, wobei die Elektronikeinheit (6) dazu eingerichtet ist, die drahtlos von der ersten Sensoreinheit (1) kommunizierten Temperaturwerte des Mediums zu empfangen und anhand zumindest der empfangenen Temperaturwerte und der Schwingfrequenz Dichtewerte zu ermitteln und auszugeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums.
Es sind bereits Vorrichtungen mit zumindest einem Schwingelement, sog. Vibrationsdetektoren, zur Detektion bzw. zur Überwachung des Füllstandes eines Mediums in einem Behälter bekannt geworden. Bei dem Schwingelement handelt es sich üblicherweise um zumindest einen Schwingstab, der an einer Membran befestigt ist. Die Membran wird über einen elektromechanischen Wandler, z. B. ein piezo-elektrisches Element, zu Schwingungen angeregt. Aufgrund der Schwingungen der Membran führt auch das an der Membran befestigte Schwingelement selbst Schwingbewegungen aus.
Als Füllstandsmessgeräte ausgebildete Vibrationsdetektoren nutzen den Effekt aus, dass die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude abhängig sind von dem jeweiligen Bedeckungsgrad des Schwingelements: Während das Schwingelement in Luft frei und ungedämpft seine Schwingungen aus-führen kann, erfährt es eine Dämpfung und als Folge davon eine Frequenz- und Amplitudenänderung, sobald es teilweise oder vollständig in das Medium eintaucht. Anhand einer vorbestimmten Frequenzänderung lässt sich folglich ein eindeutiger Rückschluss auf den jeweiligen Füllstand in dem Behälter ziehen. Füllstandsmessgeräte werden übrigens vornehmlich als Überfüllsicherungen oder zum Zwecke des Pumpenleerlaufschutzes verwendet.
Darüber hinaus wird die Schwingfrequenz des Schwingelements auch von der jeweiligen Dichte des Mediums beeinflusst. Daher besteht bei konstantem Bedeckungsgrad eine funktionale Beziehung zur Dichte des Mediums, so dass Vibrationsdetektoren sowohl als Füllstandsmessgerät als auch als Dichtemessgerät geeignet sind. In der Praxis werden zwecks Überwachung und Erkennung des Füllstandes bzw. der Dichte des Mediums in dem Behälter die Schwingungen der Membran aufgenommen und mittels zumindest eines Piezoelements in elektrische Empfangssignale umgewandelt.
Die elektrischen Empfangssignale werden anschließend von einer Auswerteeinheit bzw. einem Dichterechner, mit der das Dichtemessgerät kabelgebunden verbunden ist, ausgewertet. Der Dichterechner befindet sich abgesetzt von dem Dichtemessgerät in einem Schaltschrank und ist zur Versorgung des Dichtemessgerätes und zur Messwertübertragung über separate Leitungen mit diesem verbunden. Das Dichtemessgerät bzw. Füllstandsmessgerät bilden zusammen mit dem abgesetzt angeordneten Dichterechner ein System zum Bestimmen des Füllstandes oder der Dichte eines Mediums.
Die zuvor genannten Systeme zum Messen des Füllstandes oder der Dichte werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, beispielsweise in der Chemie, in der Lebensmittelindustrie oder bei der Wasseraufbereitung. Die Bandbreite der überwachten Füllgüter reicht von Wasser über Yoghurt, Farben und Lacke bis hin zu hochviskosen Füllgütern, wie Honig, oder bis hin zu stark schäumenden Füllgütern, wie z.B. Bier.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen ist, dass das Füllstandsmessgerät bzw. das Dichtemessgerät und der Dichterechner aufwendig über eine größere Distanz mit Leitungen miteinander verbunden werden müssen.
Dieser Nachteil macht sich umso mehr bemerkbar, als dass für hochgenaue Messungen die zuvor genannten Größen Füllstand und Dichte durch weitere physikalische Größen, insbesondere Druck und Temperatur, die wiederum über separate Druckmessgeräte bzw. Temperaturmessgeräte erfasst und an den davon abgesetzt angeordneten Dichterechner zur Kompensation übertragen werden müssen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beheben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums, gelöst, welches wenigstens folgendes aufweist:

- eine erste Sensoreinheit zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums, die dazu eingerichtet ist, anhand eines Sensorelementes die Temperatur des Mediums zu erfassen und entsprechende Temperaturwerte zu bestimmen, wobei die erste Sensoreinheit ferner dazu eingerichtet ist, die Temperaturwerte drahtlos zu kommunizieren;
- eine Dichtemesseinrichtung mit zumindest einer schwingfähigen Einheit, die zumindest teilweise dem Medium ausgesetzt ist, und einer Elektronikeinheit, die die schwingfähige Einheit mit einer von zumindest der Dichte und Temperatur des Mediums abhängigen Schwingfrequenz zur mechanischen Schwingung anregt, wobei die Elektronikeinheit dazu eingerichtet ist, die drahtlos von der ersten Sensoreinheit kommunizierten Temperaturwerte des Mediums zu empfangen und anhand zumindest der empfangenen Temperaturwerte und der Schwingfrequenz Dichtewerte zu ermitteln und auszugeben.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Kompensation direkt in der Dichtemesseinrichtung bzw. dem Dichtemessgerät erfolgt, wofür die Temperaturwerte drahtlos zu dieser bzw. diesem übertragen werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht ferner eine zweite Sensoreinheit zur Bestimmung eines Druckes des Mediums vor, die dazu eingerichtet ist, anhand eines Sensorelementes den Druck des Mediums zu erfassen und entsprechende Druckwerte zu bestimmen, wobei die zweite Sensoreinheit ferner dazu eingerichtet ist, die Druckwerte drahtlos zu kommunizieren und wobei die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die drahtlos von der zweiten Sensoreinheit kommunizierten Druckwerte des Mediums zu empfangen und anhand der empfangenen Druck- und Temperaturwerte sowie der Schwingfrequenz Dichtewerte zu ermitteln und auszugeben.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die erste Sensoreinheit und/oder zweite Sensoreinheit dazu eingerichtet ist bzw. sind, die Temperaturwerte bzw. Druckwerte gemäß einem Bluetooth-Standard oder einer auf dem Bluetooth-Standard basierenden Variante, bspw. Bluetooth 4.0 oder höher, drahtlos zu übertragen.
Wiederum eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die ermittelten Dichtewerte über ein Stromsignal, insbesondere ein 4 bis 20 mA Stromsignal, auszugeben.
Eine hierzu alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die erste Sensoreinheit und/oder zweite Sensoreinheit dazu eingerichtet ist bzw. sind, die Temperaturwerte bzw. Druckwerte in Form von Broadcast-Paketen zu kommunizieren und die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die Broadcast-Pakete zu empfangen und die Temperaturwerte bzw. Druckwerte aus den Broadcast-Nachrichten zu ermitteln, so dass die die Temperaturwerte bzw. Druckwerte zum Ermitteln der Dichtwerte vorliegen bzw. verwendet werden können. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die erste Sensoreinheit und/oder zweite Sensoreinheit sowie die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung dazu eingerichtet sind, eine erste Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der Elektronikeinheit und der ersten Sensoreinheit zur drahtlosen Kommunikation der Temperaturwerte und/oder eine zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der Elektronikeinheit und der zweiten Sensoreinheit zur drahtlosen Kommunikation der Druckwerte zu ermöglichen. Ferner kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, alternierend die erste oder zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu der ersten Sensoreinheit bzw. der zweiten Sensoreinheit aufzubauen, um die Temperatur- und Druckwerte zu empfangen oder dass die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die erste Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu der ersten Sensoreinheit und die zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu der zweiten Sensoreinheit parallel aufzubauen, um die Temperatur- und Druckwerte zu empfangen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, sowohl in einem Master-Betrieb die drahtlos von der ersten Sensoreinheit kommunizierten Temperaturwerte des Mediums und/oder die drahtlos von der zweiten Sensoreinheit kommunizierten Druckwerte des Mediums zu empfangen als auch in einem Slave-Betrieb von einem externen Geräte drahtlos konfigurierbar zu sein.
Wiederum eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, zwischen dem Master-Betrieb zum Empfangen der Temperatur- und/oder Druckwerte und dem Slave-Betrieb zur Konfiguration umzuschalten, insbesondere alternierend bzw. periodisch umzuschalten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die schwingfähige Einheit und die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und insbesondere keine von dem Gehäuse abgesetzte Auswerteinheit bzw. Dichterechner vorhanden ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die erste und/oder die zweite Sensoreinheit mit zumindest einem Kabel zur Energieübertragung, insbesondere zumindest einem Zweileiterkabel, mit der Dichtemesseinrichtung verbunden ist bzw. sind, so dass die erste und/oder die zweite Sensoreinheit von der Dichtemesseinrichtung über das Kabel, insbesondere über das Zweileiterkabel, mit Energie, insbesondere ausschließlich mit Energie, versorgt wird bzw. werden und die Temperaturwerte und/oder Druckwerte drahtlos kommuniziert werden.
Eine letzte vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die erste und/oder die zweite Sensoreinheit über zumindest ein von der Dichtemesseinrichtung abgesetzt angeordnetes Netzteil mit Energie versorgt wird bzw. werden und die Temperaturwerte und/oder Druckwerte drahtlos kommuniziert werden.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1: ein aus dem Stand der Technik bekanntes System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums,
2: eine Dichtemesseinrichtung, die in dem aus dem Stand der Technik bekannten System zur Bestimmung der Dichte des Mediums zum Einsatz kommt, und
3: ein erfindungsgemäßes System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums.

1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums 17. Das System umfasst hierbei eine erste Sensoreinheit 1 zur Temperaturerfassung, eine zweite Sensoreinheit 3 zur Druckerfassung und eine dritte Sensoreinheit in Form einer Dichtemesseinrichtung 8, die alle drei an einem Behälter, welcher mit einem Medium 17 gefüllt ist, befestigt sind. Die drei Sensoreinheiten 1,3 und 8 bilden somit zusammen eine am Behälter befindliche Messumgebung 12. Von der Messumgebung 12 abgesetzt befindet sich eine Auswerteeinheit bzw. ein Dichterechner 10, welche ebenfalls Teil des Systems ist.
Die erste Sensoreinheit 1 weist ein Sensorelement 2 zur Temperaturerfassung einer Mediumstemperatur in dem Behälter auf. Bspw. kann das Sensorelement 2 ein PT100-Element aufweisen, welches in Abhängigkeit der Mediumstemperatur seinen Widerstandswert ändert. Diese Änderung wird durch eine sich innerhalb der ersten Sensoreinheit 1 befindlichen Auswertelektronik festgestellt bzw. detektiert und in ein von der Mediumstemperatur abhängiges Temperaturausgangssignal gewandelt und an einer Sensorschnittstelle der ersten Sensoreinheit 1 zur Verfügung gestellt.
Die zweite Sensoreinheit 3 weist ein Sensorelement 7 zur Druckerfassung eines Druckes in dem Behälter auf. Bspw. kann das Sensorelement 7 ein piezoresistives oder kapazitives Element aufweisen, welches in Abhängigkeit des Druckes seine elektrischen Eigenschaften ändert. Diese Änderung wird durch eine sich innerhalb der zweiten Sensoreinheit 3 befindlichen Auswertelektronik festgestellt bzw. detektiert und in ein von dem Druck abhängiges Druckausgangssignal gewandelt und an einer Sensorschnittstelle der zweiten Sensoreinheit 3 zur Verfügung gestellt.
Die dritte Sensoreinheit bzw. die Dichtemesseinrichtung 8 weist, wie in 2 dargestellt, ein Sensorrohr 8a auf, das in einem dem Medium 17 zugewandten Endbereich durch eine Membran 8b verschlossen ist. An der Außenfläche der Membran 8b ist ein als Stimmgabel ausgestaltete schwingfähige Einheit 9 mit zwei Zinken 9a befestigt ist. Nur wenn die Form und die Masse der beiden Zinken 9a zumindest näherungsweise gleich sind, lässt sich die zum Betreiben der Dichtemesseinrichtung 8 erforderliche harmonische Schwingung realisieren. Die beiden Zinken 9a sind vorzugsweise, wie für vibronische Sensoren in der Messtechnik üblich, in Form von Paddeln ausgebildet. Weiterhin weist die Dichtemesseinrichtung 8 eine Anregungseinheit 8c auf, die die Membran 8b mit dem Schwingelement zu Schwingungen anregt und die die Schwingungen empfängt. Eine Regel-/Auswerteeinheit 8e, welche über eine elektrische Verbindung 8d mit der Anregungseinheit 8c verbunden ist, bestimmt anhand der empfangenen Schwingungen die unkompensierte, d.h. weder temperatur- noch druckkompensierte Dichte des Mediums. Die Regel-/Auswerteeinheit 8e gibt die bestimmte Dichte des Mediums 17 in Form eines Pulsfrequenzmodulierten Druckausgangssignals über eine Sensorschnittstelle 8f der Dichtemesseinrichtung zur Verfügung.
Wie aus 1 ersichtlich, befindet sich bei dem aus dem Stand der Technik bekannten System die Auswerteeinheit bzw. der Dichterechner 10 für gewöhnlich in einem Schaltschrank 11, welcher sich abgesetzt von der eigentlichen Messumgebung 12 befindet. Um die Sensordaten der drei Sensoreinheiten 1, 3, 8 auswerten zu können, ist die Auswerteeinheit 10 über jeweils eine drahtgebundene Verbindung mit jedem der Sensoreinheiten 1, 3 und 8 verbunden. Bspw. kann die Auswerteeinheit 10 über jeweils eine Zweidrahtleitung mit der ersten, der zweiten und der dritten Sensoreinheit 1, 3, und 8 verbunden sein. Über die jeweilige Zweidrahtleitung werden die drei Sensoreinheiten 1, 3, und 8 durch die Auswerteeinheit 10 mit Energie versorgt sowie die jeweiligen Sensordaten übertragen. Zum Übertragen der jeweiligen Sensordaten wird für gewöhnliche ein 4..20 mA Stromsignal verwendet. Auf diese Weise wird sowohl das Temperaturausgangssignal, das Druckausgangssignal als auch das Druckausgangssignals zu dem Dichterechner übertragen, welcher anhand der übertragenen Werte ein temperatur- und druckkompensiertes Dichtesignal zur Verfügung stellt.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums. Das erfindungsgemäße System umfasst zumindest eine erste Sensoreinheit 1 zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums und eine Dichtemesseinrichtung. Ferner kann das System zusätzlich noch eine zweite Sensoreinheit 3 zur Bestimmung eines Druckes des Mediums aufweisen.
Die erste Sensoreinheit 1 des erfindungsgemäßen Systems erfasst anhand eines Sensorelementes 2 die Temperatur des Mediums und bestimmt entsprechende Temperaturwerte. Die erste Sensoreinheit 1 ist, bspw. über eine entsprechende interne, d.h. innerhalb der ersten Sensoreinheit angeordnete, Elektronikeinheit 18 ferner dazu eingerichtet, die bestimmten Temperaturwerte drahtlos zu kommunizieren. Bspw. kann die erste Sensoreinheit 1 derartig eingerichtet sind, dass die Temperaturwerte gemäß einem Bluetooth-Standard oder einer auf dem Bluetooth-Standard basierenden Variante, bspw. Bluetooth 4.0 oder höher, drahtlos übertragen werden. Hierfür weist die interne Elektronikeinheit 18 eine entsprechend eingerichtete Funkantenne und eine entsprechende Funkelektronik auf. Die interne Elektronikeinheit 18 kann dabei derartig ausgebildet sein, dass die Temperaturwerte in Form von Broadcast-Paketen bzw. Broadcast-Nachrichten kommuniziert werden. Ergänzend oder alternativ kann die interne Elektronikeinheit 18 der ersten Sensoreinheit 1 dazu eingerichtet sein, eine erste Punkt-zu-Punkt-Verbindung 13 zur drahtlosen Kommunikation der Temperaturwerte zu ermöglichen.
Die zweite Sensoreinheit 3 des erfindungsgemäßen Systems erfasst anhand eines Sensorelementes 7 den Druck des Mediums 17 und bestimmt entsprechende Druckwerte. Die zweite Sensoreinheit 3 ist, bspw. über eine entsprechende interne, d.h. innerhalb der zweiten Sensoreinheit 3 angeordnete, Elektronikeinheit 19 ferner dazu eingerichtet, die bestimmten Druckwerte drahtlos zu kommunizieren. Bspw. kann die zweite Sensoreinheit 3 derartig eingerichtet sind, dass die Druckwerte gemäß einem Bluetooth-Standard oder einer auf dem Bluetooth-Standard basierenden Variante, bspw. Bluetooth 4.0 oder höher, drahtlos übertragen werden. Hierfür weist die interne Elektronikeinheit 19 eine entsprechend eingerichtete Funkantenne und eine entsprechende Funkelektronik auf. Die interne Elektronikeinheit 19 kann dabei derartig ausgebildet sein, dass die Druckwerte in Form von Broadcast-Paketen bzw. Broadcast-Nachrichten kommuniziert werden. Ergänzend oder alternativ kann die interne Elektronikeinheit 19 der zweiten Sensoreinheit 3 dazu eingerichtet sein, eine zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung 14 zur drahtlosen Kommunikation der Druckwerte zu ermöglichen.
Die Dichtemesseinrichtung 4 des erfindungsgemäßen Systems ist gegenüber der in 2 dargestellten Dichtemesseinrichtung 8 dahingehend erweitert, dass die interne Elektronikeinheit nicht nur eine Regel-/Auswerteeinheit 6a entsprechend der in 2 dargestellten Dichtemesseinrichtung aufweist, sondern zusätzlich auch eine Funkantenne und eine Funkelektronik 6b die dazu eingerichtet sind, die drahtlos von der ersten Sensoreinheit 1 kommunizierten Temperaturwerte des Mediums 17 zu empfangen. Die drahtlos empfangenen Temperaturwerte können anschließend von der Regel-/Auswerteeinheit dazu verwendet werden, zumindest temperaturkompensierte Dichtewerte zu ermitteln. Die wiederum über eine Schnittstelle der Dichtemesseinrichtung, bspw. in Form eines Stromsignales, insbesondere eines 4 bis 20 mA Stromsignales, ausgegeben werden können.
Ergänzend hierzu kann die interne Elektronikeinheit 6a, 6b der Dichtemesseinrichtung dazu eingerichtet sein, auch die drahtlos von der zweiten Sensoreinheit 3 kommunizierten Druckwerte des Mediums 17 zu empfangen. Die drahtlos empfangenen Druckwerte können anschließend von der Regel-/Auswerteeinheit 6a dazu verwendet werden, zusätzlich zu der Temperaturkompensation auch eine Druckkompensation bei der Ermittlung der Dichte des Mediums 17 durchzuführen.
Ergänzend kann die interne Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung dazu eingerichtet sein, die von der ersten bzw. zweiten Sensoreinheit ausgesendeten Broadcast-Pakete bzw. Nachrichten zu empfangen und aus den empfangenen Broadcast-Nachrichten die Temperaturwerte bzw. Druckwerte zu extrahieren, so dass die Werte zur Kompensation der Dichtewerte verwendet werden können.
Ferner kann die Elektronikeinheit der Dichtemesseinrichtung 4 für einen Master-Betrieb eingerichtet sein, so dass jeweils eine, insbesondere alternierende drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung 13, 14 zu der ersten und/oder zweiten Sensoreinheit 1, 3 aufgebaut werden kann. Durch den Master-Betrieb können die Temperaturwerte und/oder die Druckwerte drahtlos über die jeweilige Punkt-zu-Punkt-Verbindung 13, 14 übertragen werden. Hierbei kann die Elektronikeinheit 6a, 6b derartig ausgebildet sein, dass jeweils eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung 13, 14 zu der ersten bzw. zweiten Sensoreinheit 1, 3 parallel, d.h. zeitgleich, aufgebaut werden kann. Bspw. kann die Elektronikeinheit zwei Funkantennen und zwei Funkelektroniken aufweisen. Alternativ kann die Elektronikeinheit 6a, 6b nur eine einzige Funkantenne und eine einzige Funkelektronik aufweisen, die alternierend, d.h. zeitlich zueinander versetzt, jeweils eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung 13, 14 zu dem ersten bzw. zweiten Sensorelement 1, 3 aufbaut.
Die Elektronikeinheit 6a, 6b kann neben dem Master-Betrieb auch für einen Slave-Betrieb eingerichtet sein, in dem die Dichtemesseinrichtung 4 drahtlos konfigurierbar ist, bspw. über ein mobiles Bediengerät. Im Slave-Betrieb können somit Parameter von dem mobilen Bediengerät, bspw. einem Smartphone, Tablet, etc., drahtlos zur Dichtemesseinrichtung 4 übertragen werden, die von der internen Elektronikeinheit nach der Übertragung entsprechend verwendet werden.
Ergänzend kann die Elektronikeinheit 6a, 6b dazu eingerichtet sein, zwischen dem Master- Betrieb und dem Slave-Betrieb umschalten zu können, umso einerseits die Temperatur- bzw. Druckwerte für die Dichtebestimmung zu empfangen und andererseits für eine mögliche Parametrierung durch die mobile Bedieneinheit bereit zu sein. Die Umschaltung zwischen Master- und Slave-Betrieb kann bspw. alternierend bzw. periodisch erfolgen.
Zur Energieversorgung sind die erste und/oder die zweite Sensoreinheit 1, 3 über ein Kabel 16, bspw. ein Zweileiterkabel, mit der innerhalb der Messumgebung befindlichen Dichtemesseinrichtung 4 verbunden. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten und aus dem Stand der Technik bekannten System findet über das Kabel 16 nur die Energieversorgung statt. Die Übertragung der Messwerte erfolgt wie zuvor beschrieben drahtlos. Dies bietet den Vorteil, dass die erste und/oder zweite Sensoreinheit 1, 3 nicht aufwendig zu einem abgesetzt von dem Behälter und somit der Messumgebung angeordneten Dichterechner verkabelt werden müssen, sondern lediglich zu der Dichtemesseinrichtung 4, die sich ebenfalls am Behälter befindet.
Alternativ hierzu kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Sensoreinheit 1, 3 über zumindest ein von der Dichtemesseinrichtung 4 abgesetzt angeordnetes, aber dennoch am Behälter und somit bei der Messumgebung befindliches Netzteil mit Energie versorgt wird bzw. werden und die Temperaturwerte und/oder Druckwerte drahtlos kommuniziert werden.
Die Dichtemesseinrichtung 4 kann, wie in 3 dargestellt, wiederum über eine separate Energieleitung 20 versorgt werden. Alternativ hierzu in 3 nicht dargestellt kann der Dichtemesseinrichtung 4 die Energie auch über die 4 bis 20 mA Leitung bzw. Zweidrahtleitung 21, über die auch die ermittelten Dichtewerte in Form eines 4 bis 20 mA Stromsignales übertagen werden, zur Verfügung gestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Erste Sensoreinheit
2: Sensorelement zur Temperaturerfassung
3: Zweite Sensoreinheit
4: Erfindungsgemäße Dichtemesseinrichtung
5: schwingfähige Einheit
6a: Regel-/Auswerteeinheit der Elektronikeinheit
6b: Funkantenne und Funkelektronik der Elektronikeinheit
7: Sensorelement zur Druckerfassung
8: Dritte Sensoreinheit bzw. Dichtemesseinrichtung gemäß des Standes der Technik
8a: Sensorrohr
8b: Membran
8c: Anregungseinheit
8d: elektrische Verbindung
8e: Regel-/Auswerteeinheit
8f: Sensorschnittstelle
9: schwingfähige Einheit
9a: Zinken
10: Dichterechner bzw. Auswerteinheit gemäß des Standes der Technik
11: Schaltschrank
12: Messumgebung
13: Erste Punkt-zu-Punkt-Verbindung
14: Zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung
15: Gehäuse der erfindungsgemäßen Dichtemesseinrichtung
16: Kabel, insbesondere Zweileiterkabel
17: Medium
18: interne Elektronik der ersten Sensoreinheit
19: interne Elektronik der zweiten Sensoreinheit
20: Energieleitung
21: 4 bis 20 mA Leitung bzw. Zweidrahtleitung

Claims

System der Automatisierungstechnik zur Bestimmung einer Dichte eines in einem Behälter befindlichen, insbesondere nicht strömenden Mediums, wenigstens aufweisend: - eine erste Sensoreinheit (1) zur Bestimmung einer Temperatur des Mediums, die dazu eingerichtet ist, anhand eines Sensorelementes (2) die Temperatur des Mediums zu erfassen und entsprechende Temperaturwerte zu bestimmen, wobei die erste Sensoreinheit (1) ferner dazu eingerichtet ist, die Temperaturwerte drahtlos zu kommunizieren; - eine Dichtemesseinrichtung (4) mit zumindest einer schwingfähigen Einheit (5), die zumindest teilweise dem Medium ausgesetzt ist, und einer Elektronikeinheit (6), die die schwingfähige Einheit (5) mit einer von zumindest der Dichte und Temperatur des Mediums abhängigen Schwingfrequenz zur mechanischen Schwingung anregt, wobei die Elektronikeinheit (6) dazu eingerichtet ist, die drahtlos von der ersten Sensoreinheit (1) kommunizierten Temperaturwerte des Mediums zu empfangen und anhand zumindest der empfangenen Temperaturwerte und der Schwingfrequenz Dichtewerte zu ermitteln und auszugeben.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine zweite Sensoreinheit (3) zur Bestimmung eines Druckes des Mediums, die dazu eingerichtet ist, anhand eines Sensorelementes (7) den Druck des Mediums zu erfassen und entsprechende Druckwerte zu bestimmen, wobei die zweite Sensoreinheit (3) ferner dazu eingerichtet ist, die Druckwerte drahtlos zu kommunizieren und wobei die Elektronikeinheit (6) der Dichtemesseinrichtung (4) ferner dazu eingerichtet ist, die drahtlos von der zweiten Sensoreinheit (3) kommunizierten Druckwerte des Mediums zu empfangen und anhand der empfangenen Druck- und Temperaturwerte sowie der Schwingfrequenz Dichtewerte zu ermitteln und auszugeben.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Sensoreinheit (1) und/oder zweite Sensoreinheit (3) dazu eingerichtet ist bzw. sind, die Temperaturwerte bzw. Druckwerte gemäß einem Bluetooth-Standard oder einer auf dem Bluetooth-Standard basierenden Variante, bspw. Bluetooth 4.0 oder höher, drahtlos zu übertragen.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtemesseinrichtung (4) ferner dazu eingerichtet ist, die ermittelten Dichtewerte über ein Stromsignal, insbesondere ein 4 bis 20 mA Stromsignal, auszugeben.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Sensoreinheit (1) und/oder zweite Sensoreinheit (3) dazu eingerichtet ist bzw. sind, die Temperaturwerte bzw. Druckwerte in Form von Broadcast-Paketen zu kommunizieren und die Elektronikeinheit (6) der Dichtemesseinrichtung (4) ferner dazu eingerichtet ist, die Broadcast-Pakete zu empfangen und die Temperaturwerte bzw. Druckwerte aus den Broadcast-Nachrichten zu ermitteln, so dass die Temperaturwerte bzw. Druckwerte zum Ermitteln der Dichtwerte vorliegen bzw. verwendet werden können.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Sensoreinheit (1) und/oder zweite Sensoreinheit (3) sowie die Elektronikeinheit (6) der Dichtemesseinrichtung (4) dazu eingerichtet sind, eine erste Punkt-zu-Punkt-Verbindung (13) zwischen der Elektronikeinheit (6) und der ersten Sensoreinheit (1) zur drahtlosen Kommunikation der Temperaturwerte und/oder eine zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung (14) zwischen der Elektronikeinheit (6) und der zweiten Sensoreinheit (3) zur drahtlosen Kommunikation der Druckwerte zu ermöglichen.
System nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Elektronikeinheit (6) der Dichtemesseinrichtung (4) ferner dazu eingerichtet ist, alternierend die erste oder zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung (13, 14) zu der ersten Sensoreinheit (1) bzw. der zweiten Sensoreinheit (3) aufzubauen, um die Temperatur- und Druckwerte zu empfangen.
System nach Anspruch 6, wobei die Elektronikeinheit (6) der Dichtemesseinrichtung (4) ferner dazu eingerichtet ist, die erste Punkt-zu-Punkt-Verbindung (13) zu der ersten Sensoreinheit (1) und die zweite Punkt-zu-Punkt-Verbindung (14) zu der zweiten Sensoreinheit (3) parallel aufzubauen, um die Temperatur- und Druckwerte zu empfangen.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, sowohl in einem Master-Betrieb die drahtlos von der ersten Sensoreinheit (1) kommunizierten Temperaturwerte des Mediums und/oder die drahtlos von der zweiten Sensoreinheit (3) kommunizierten Druckwerte des Mediums zu empfangen als auch in einem Slave-Betrieb von einem externen Geräte drahtlos konfigurierbar zu sein.
System nach zumindest dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dichtemesseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, zwischen dem Master-Betrieb zum Empfangen der Temperatur- und/oder Druckwerte und dem Slave-Betrieb zur Konfiguration umzuschalten, insbesondere alternierend bzw. periodisch umzuschalten.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die schwingfähige Einheit (5) und die Elektronikeinheit (6) der Dichtemesseinrichtung (4) in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet sind und insbesondere keine von dem Gehäuse (15) abgesetzte Auswerteinheit bzw. Dichterechner (10) vorhanden ist.
System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder die zweite Sensoreinheit (1, 3) mit zumindest einem Kabel (16) zur Energieübertragung, insbesondere zumindest einem Zweileiterkabel, mit der Dichtemesseinrichtung (4) verbunden ist bzw. sind, so dass die erste und/oder die zweite Sensoreinheit von der Dichtemesseinrichtung (4) über das Kabel (16), insbesondere über das Zweileiterkabel, mit Energie, insbesondere ausschließlich mit Energie, versorgt wird bzw. werden und die Temperaturwerte und/oder Druckwerte drahtlos kommuniziert werden.
System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste und/oder die zweite Sensoreinheit (1, 3) über zumindest ein von der Dichtemesseinrichtung (4) abgesetzt angeordnetes Netzteil mit Energie versorgt wird bzw. werden und die Temperaturwerte und/oder Druckwerte drahtlos kommuniziert werden.