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Stand der Technik
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Bei einem Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit besteht oftmals das Problem, dass nicht direkt ersichtlich ist, wie der aktuelle Füllstand des Behälters ist. Dies liegt darin begründet, dass der Behälter oftmals aus einem undurchsichtigen Material, beispielsweise aus Metall, besteht und eine Abschätzung des Füllstands, welche zum Beispiel anhand des Gewichts des Behälters erfolgen kann, entweder ungenau oder auch sehr aufwendig ist.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes eines Behälters zur Aufnahme einer Flüssigkeit.
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Solch eine Vorrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
CN 1348091 A offenbart. In dieser Schrift ist ein System mit einem Ultraschallwandler offenbart, welches hochfrequente Ultraschallwellen mittels des Ultraschallwandlers in den Behälter sendet und die von der Oberfläche der Flüssigkeit reflektierten Ultraschallwellen detektiert, um in Abhängigkeit davon den Füllstand des Behälters zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer zur Bestimmung eines Füllstandes eines Behälters zur Aufnahme einer Flüssigkeit.
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Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung ein Aktorelement zur Einkopplung eines vordefinierten Körperschallsignals in den Behälter aufweist, und wobei die Vorrichtung ein Sensorelement zur Erfassung eines sich in dem Behälter ausbreitenden Körperschallsignals über eine vorgegebene Zeitdauer aufweist, und wobei die Vorrichtung am Behälter anordenbar ist und eine Verarbeitungseinheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das vordefinierte Körperschallsignal mittels des Aktorelements einzukoppeln, das sich ausbreitende Körperschallsignal mittels des Sensorelements zu erfassen und den Füllstand des Behälters in Abhängigkeit von dem erfassten Körperschallsignal zu bestimmen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass besonders einfach der Füllstand des Behälters bestimmt werden kann. Hierbei ist die Ausrichtung des Behälters für die Bestimmung irrelevant. Zudem ist es in der Regel auch egal, wo die Vorrichtung an dem Behälter angeordnet ist.
Das Körperschallsignal und der Füllstand stehen derartig in Zusammenhang, dass das eingekoppelte Körperschallsignal je nach Füllstand der Flüssigkeit innerhalb des Behälters verschieden gedämpft wird und das anschließend erfasst Körperschallsignal diese Dämpfung aufweist, woraus auf den Füllstand des Behälters geschlossen werden kann.
Die Vorrichtung hat vorteilhafterweise geringe Produktionskosten und ist einfach am Behälter anbringbar. Insbesondere kann die Vorrichtung auch nachträglich an dem Behälter angebracht werden. Des Weiteren kann die Vorrichtung unabhängig vom Behältertyp genutzt werden.
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Unter Flüssigkeit ist ein Medium zu verstehen, welches in flüssiger Form vorliegt und in den Behälter gefüllt werden kann. Eine solche Flüssigkeit kann beispielsweise ein Getränk, Öl, eine flüssige Chemikalie oder auch Flüssiggas sein.
Unter Füllstand ist hierbei zu verstehen, welches Volumen die Flüssigkeit von einem Gesamtvolumen des Behälters einnimmt. Der Füllstand kann hierbei beispielsweise als Prozentangabe vom Gesamtvolumen angegeben werden. Bei 0% ist der Behälter beispielsweise leer, bei 100% ist der Behälter vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt.
Ein Behälter kann beispielsweise ein Fass, beispielsweise für Bier, eine Gasflasche oder aber einen Tank, beispielsweise für Öl, Chemikalien oder Benzin, darstellen.
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Unter Körperschallsignal sind Vibrationen oder Schwingungen zu verstehen, welche sich in einem Festkörper ausbreiten. Der Festkörper ist hierbei der Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeit. Unter vordefinierten Körperschallsignal ist zu verstehen, dass das Aktorelement ein entsprechend reproduzierbares Körperschallsignal in den Behälter einkoppeln kann, welches jeweils eine identische Größe bzw. Stärke aufweist und von einem im Wesentlichen exakt wiederholbaren Impuls erzeugt wird, zum Beispiel, indem ein Hammer immer mit der gleichen Kraft auf den Behälter auftrifft oder aber indem ein Vibrationssensor jeweils gleich stark angeregt wird.
Die Zeitdauer, in welcher das Körperschallsignal erfasst wird, sollte hierbei ausreichend lang gewählt werden, um eine Reaktion auf das eingekoppelte Körperschallsignal erfassen zu können. Insbesondere kann die Zeitdauer so lang gewählt werden, dass das komplette Abklingen des eingekoppelten Körperschallsignals erfasst wird. Gegebenenfalls kann es jedoch auch ausreichen, beispielsweise lediglich die maximale Amplitude des sich ausbreitenden Körperschallsignals zu erfassen, um einen Rückschluss auf den Füllstand des Behälters geben zu können.
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Unter anordenbar ist zu verstehen, dass die Vorrichtung derartig am Behälter angeordnet werden kann, dass mittels des Aktorelements ein vordefiniertes Körperschallsignal in den Behälter eingekoppelt und dass mittels des Sensorelements ein sich im Behälter ausbreitendes Körperschallsignal erfasst werden kann. Dies bedeutet, dass das Aktorelement und das Sensorelement unmittelbar oder über einen Körperschallleiter mit dem Behälter verbunden sind. Insbesondere kann auch die Verarbeitungseinheit gemeinsam mit dem Aktorelement und dem Sensorelement am Behälter angeordnet werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Verarbeitungseinheit als externer Server ausgestaltet ist, wobei diese das Aktorelement mittels einer entsprechenden Kommunikationseinheit, insbesondere drahtlos, steuert oder auch das das erfasste Körperschallsignal vom Sensorelement an die Verarbeitungseinheit übertragen und anschließend ausgewertet wird. Dies hat den Vorteil, dass ein externer Server typischerweise eine sehr große Rechenleistung aufweist und somit schnell der Füllstand des Behälters bestimmt werden kann.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung ein weiteres Sensorelement zur Erfassung einer Temperatur des Behälters aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Temperatur mittels des weiteren Sensorelements zu erfassen und den Füllstand zusätzlich in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur zu bestimmen.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass anhand der erfassten Temperatur des Behälters auf die Temperatur der darin enthaltenen Flüssigkeit geschlossen werden kann. Die Temperatur hat hierbei Auswirkungen auf die Viskosität der Flüssigkeit und somit auf deren dämpfenden Eigenschaften.
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Es ist auch denkbar, dass ein entsprechender Temperaturverlauf erfasst werden kann, welcher beispielsweise Rückschlüsse über einen Transport des Behälters ermöglicht, zum Beispiel, ob eine Kühlkette unterbrochen bzw. ob der Behälter und somit auch die darin enthaltene Flüssigkeit während des Transports zu warm wurde. Hierbei kann die erfasste Temperatur auch mit einem Temperaturschwellenwert verglichen werden, wobei bei Überschreitung bzw. Unterschreitung des Temperaturschwellenwerts auf eine unsachgemäße Handhabung des Behälters geschlossen werden kann. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechendes Alarmsignal angezeigt werden, welches von der Vorrichtung ausgesendet oder in der Vorrichtung abgespeichert werden kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, das erfasste Köperschallsignal mit wenigstens einem Referenzsignal zu vergleichen, um den Füllstand zu bestimmen, wobei das Referenzsignal in Abhängigkeit von dem vordefinierten, eingekoppelten Körperschallsignal und dem Füllstand erfasst wurde, und insbesondere zusätzlich in Abhängigkeit von der Temperatur des Behälters und/oder der Art der Flüssigkeit erfasst wurde.
Vorteilhaft ist hierbei, dass hierdurch besonders exakt der Füllstand bestimmt werden kann. Das Referenzsignal stellt hierbei insbesondere ein erfasstes Körperschallsignal zu vorgegebenen Konditionen dar. Als solche Konditionen sind zu verstehen, dass ein vordefiniertes Körperschallsignal eingekoppelt wurde und bei der Erfassung des Körperschallsignals der Füllstand des Behälters bekannt ist. Insbesondere kann ein solches Referenzsignal beispielsweise bei einem Auffüllvorgang eines Behälters erfasst werden, bei welchem zu verschiedenen charakteristischen Zeitpunkten eine entsprechende Einkopplung eines Körperschallsignals mit nachfolgender Erfassung des sich ausbreitenden Körperschallsignals erfolgt. Ein solch charakteristischer Zeitpunkt kann beispielsweise sein, wenn der Behälter noch vollständig leer, halb gefüllt oder auch komplett voll ist.
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Beim späteren Gebrauch des Behälters, kann dann mittels der Vorrichtung durch einen Vergleich des erfassten Körperschallsignals mit dem Referenzsignal bestimmt werden, wie der Füllstand ist. Stimmen die beiden Signale im Wesentlichen überein, kann angenommen werden, dass der Füllstand dem Referenzsignal zugeordneten Füllstand entspricht. Werte dazwischen können beispielsweise entsprechend interpoliert oder abgeschätzt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, den Füllstand in Abhängigkeit von einer Amplitude des erfassten Körperschallsignals und/oder einer Zeitkonstanten des Abklingverhaltens des erfassten Körperschallsignals zu bestimmen. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies charakteristische Merkmale eines entsprechenden Körperschallsignals darstellen, welche einen entsprechenden Rückschluss auf den Füllstand des Behälters zulassen.
Zum Beispiel kann angenommen werden, dass je größer die Amplitude ist bzw. je weniger der Unterschied zur Amplitude des eingekoppelten Körperschallsignals ist, umso geringer ist der Füllstand des Behälters. Dies liegt darin begründet, dass eine Flüssigkeit das Körperschallsignal entsprechend dämpft. Insbesondere kann hierbei die maximale Amplitude des erfassten Körperschallsignals mit dem Referenzsignal und insbesondere dessen maximaler Amplitude verglichen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sensorelement zur Erfassung des Körperschallsignals als Beschleunigungssensor ausgebildet ist, welcher insbesondere als Piezoelement ausgebildet ist.
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Der Beschleunigungssensor ist wenigstens ein einachsiger Beschleunigungssensor. Es kann jedoch auch ein mehrachsiger Beschleunigungssensor sein, falls beispielsweise Beschleunigungswerte entlang weitere Achsen erfasst werden sollen. Hierbei kann der mehrachsige Beschleunigungssensor auch aus mehreren, einachsigen Beschleunigungssensoren aufgebaut sein.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass ein solches Sensorelement besonders einfach und kostengünstig herzustellen ist und zudem eine zuverlässige Erfassung eines entsprechenden Körperschallsignals ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aktorelement zur Einkopplung des Körperschallsignals als mikroelektromechanischer Aktor, insbesondere als Vibrationsmotor oder als elektromechanischer Hammer, oder als innerhalb eines Führungselements bewegbares Gewichtselement ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass solch ein Aktorelement einfach und kostengünstig herzustellen und ohne großen Aufwand erfindungsgemäß am Behälter anordenbar ist, um ein entsprechendes Körperschallsignal einkoppeln zu können.
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Das Führungselement kann beispielsweise ein Rohr sein, in welchem ein Stahlball beweglich angeordnet ist. Der Stahlball kann entsprechend auf eine vorgegebene Höhe angehoben und anschließend durch dessen Gewichtskraft auf den Behälter fallen gelassen werden, wodurch ein vordefiniertes Körperschallsignal in den Behälter eingekoppelt wird. Hierfür muss das Aktorelement jedoch immer entsprechend ausgerichtet sein.
Ein elektromechanischer Hammer kann beispielsweise durch ein Spulenelement und ein Bolzenelement gebildet sein. Insbesondere kann der Hammer zudem noch ein Federelement aufweisen. Bezüglich des Aufbaus und der genauen Funktionsweise des Hammers wird auf die zugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sensorelement zur Erfassung des Körperschallsignals zusätzlich als Aktorelement zur Einkopplung des vordefinierten Körperschallsignals ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass lediglich ein Bauteil benötigt wird, welches sowohl die Einkopplung des Körperschallsignals in den Behälter als auch die Erfassung des sich im Behälter ausbreitenden Körperschallsignals übernimmt. Hierdurch wird der Aufbau der Vorrichtung weiter vereinfacht und kostengünstiger umsetzbar. Insbesondere kann ein solches Bauteil ein Piezoelement sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Amplitude des erfassten Körperschallsignals mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und bei Überschreiten des vorgegebenen Schwellenwerts ein Alarmsignal zu erzeugen.
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Das Alarmsignal signalisiert entsprechend, falls ein entsprechender Schwellenwert überschritten wurde.
Vorteilhaft ist hierbei, dass anhand des Alarmsignals Rückschlüsse darüber gemacht werden können, ob eine unsachgemäße Behandlung des Behälters vorliegt bzw. vorgelegen hat. Beispielsweise ob zu starke mechanische Kräfte auf ein Fass während dessen Transport gewirkt haben. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn das Fass während des Transports nicht richtig gesichert wurde und deshalb im Transportfahrzeug herumgeschleudert wurde, oder aber wenn beim Entladen das Fass fallengelassen wurde.
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Insbesondere kann die Vorrichtung eine Kommunikationseinheit aufweisen, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, das Alarmsignal mittels der Kommunikationseinheit auszusenden.
Hierdurch kann eine externe Einheit das ausgesendete Alarmsignal empfangen und entsprechend darauf reagieren. So kann beispielsweise ein Transportunternehmen überprüfen, ob beim Transport des Behälters eine unsachgemäße Handhabung vorgelegen hat.
Das Alarmsignal kann hierbei insbesondere drahtlos, beispielsweise über WLAN, Bluetooth oder auch ein Mobilfunknetz ausgesendet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung noch eine Speichereinheit aufweisen, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, das Alarmsignal in der Speichereinheit abzuspeichern.
Hierbei ist vorteilhaft, dass anhand des abgespeicherten Alarmsignals jederzeit überprüft werden kann, ob ein unsachgemäßer Gebrauch des Behälters aufgetreten ist.
Hierbei ist es auch denkbar, dass die Zeitspanne, während welcher die Amplitude des erfassten Körperschallsignals den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet als Information dem Alarmsignal hinzugefügt wird. Hierdurch kann beispielsweise darauf geschlossen werden, wann der jeweilige Einfluss auf den Behälter stattgefunden hat.
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Die Erfindung betrifft zudem einen Behälter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Vorrichtung am Behälter angeordnet ist. Die Vorrichtung ist hierbei derartig am Behälter angeordnet, dass mittels des Aktorelements ein vordefiniertes Körperschallsignal in den Behälter eingekoppelt und dass mittels des Sensorelements ein sich im Behälter ausbreitendes Körperschallsignal erfasst werden kann. Dies bedeutet, dass das Aktorelement und das Sensorelement unmittelbar oder über einen Körperschallleiter mit dem Behälter verbunden sind.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes eines Behälters zur Aufnahme einer Flüssigkeit.
- 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktorelements zur Einkopplung eines vordefinierten Körperschallsignals in einen Behälter.
- 3 zeigt ein beispielhaftes Referenzsignal, welches ein erfasstes Körperschallsignal bei verschiedenen Füllständen des Behälters darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes eines Behälters zur Aufnahme einer Flüssigkeit. Dargestellt ist eine Vorrichtung 10, welche an einem Behälter 100 angebracht ist. Der Behälter 100 ist beispielsweise ein Fass, welches zur Aufnahme einer Flüssigkeit wie Bier eingerichtet ist.
Die Vorrichtung 10 weist ein Aktorelement 20 zur Einkopplung eines vordefinierten Körperschallsignals in den Behälter 100 und ein Sensorelement 30 zur Erfassung eines sich im Behälter 100 ausbreitenden Körperschallsignals auf. Das Aktorelement 20 kann beispielsweise als mikroelektromechanischer Aktor, insbesondere als Vibrationsmotor oder als elektromechanischer Hammer, oder als innerhalb eines Führungselements bewegbares Gewichtselement ausgebildet sein. Das Sensorelement 30 kann beispielsweise als Beschleunigungssensor ausgebildet sein, insbesondere als Piezoelement.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 eine Verarbeitungseinheit 40 auf, welche derartig mit dem Aktorelement 20 und dem Sensorelement 30 verbunden ist, dass die Verarbeitungseinheit 40 das vordefinierte Körperschallsignal mittels des Aktorelements 20 einkoppeln sowie das sich ausbreitende Körperschallsignal über eine vorgegebene Zeitdauer mittels des Sensorelements 30 erfassen kann. Die Verarbeitungseinheit 40 kann beispielsweise ein Mikrocontroller sein.
Die Vorrichtung 10 kann entsprechend derartig am Behälter 100 angeklebt oder auch magnetisch an dem Behälter 100 fixiert sein, dass sowohl das Aktorelement 20 als auch das Sensorelement 30 unmittelbar mit dem Behälter 100 verbunden sind. Alternativ kann zwischen Aktorelement 20 und dem Behälter 100 oder auch zwischen dem Sensorelement 30 und dem Behälter 100 ein bildlich nicht dargestelltes Verbindungselement angeordnet sein, welches den Körperschall übertragen kann, wobei die Übertragung insbesondere mit einer möglichst geringen oder keiner Dämpfung erfolgt. Das Verbindungselement kann beispielsweise auch ein Gehäuse der Vorrichtung 10 sein.
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Die Verarbeitungseinheit 40 ist zudem dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem erfassten Köperschallsignal den Füllstand des Behälters zu bestimmen. Hierzu ist die Verarbeitungseinheit 40 dazu eingerichtet, das erfasste Körperschallsignal mit einem Referenzsignal 45 zu vergleichen. Der Vergleich kann hierbei insbesondere in Abhängigkeit von einer, insbesondere maximalen, Amplitude und/oder in Abhängigkeit von einer Zeitkonstanten des Abklingverhaltens des erfassten Körperschallsignals erfolgen.
Zudem kann die Verarbeitungseinheit 40 dazu eingerichtet sein, eine Amplitude des erfassten Körperschallsignals mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und wenn die Amplitude größer als dieser Schwellenwert ist, ein Alarmsignal 56 zu erzeugen.
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Optional kann die Vorrichtung 10 noch einen Temperatursensor 50 aufweisen, wobei die Verarbeitungseinheit 40 derartig mit dem Temperatursensor 50 verbunden und der Temperatursensor 50 derartig angeordnet ist, dass die Verarbeitungseinheit 40 eine Temperatur des Behälters 100 erfassen kann. Insbesondere kann eine erfasste Temperatur bei der Bestimmung des Füllstands des Behälters 100 mit einfließen, zum Beispiel, indem ein entsprechendes Referenzsignal 45 gewählt wird, welches bei einer identischen Temperatur erfasst wurde.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Art der Flüssigkeit bei der Wahl des Referenzsignals 45 entsprechend berücksichtigt werden, wobei typischerweise ein Behälter 100 während seiner kompletten Verwendungsdauer nur für eine einzige Art von Flüssigkeit genutzt wird und entsprechend nicht mit verschiedenen Flüssigkeiten befüllt wird.
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Des Weiteren kann die Vorrichtung 10 optional eine Speichereinheit 55 aufweisen, welche mit der Verarbeitungseinheit 40 verbunden ist, wobei die Verarbeitungseinheit 40 dazu eingerichtet ist, das erzeugte Alarmsignal 56 in der Speichereinheit 55 der Vorrichtung 10 abzuspeichern. Alternativ kann das Alarmsignal 56 auch in einem internen, nicht dargestellten Speicher der Verarbeitungseinheit 40 abgespeichert werden.
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Optional weist die Vorrichtung 10 noch eine, insbesondere drahtlose, Kommunikationseinheit 60 auf. Die Kommunikationseinheit 60 kann beispielsweise ein WLAN- und/oder Bluetooth- und/oder Mobilfunk-Modul sein. Die Verarbeitungseinheit 40 ist mit der Kommunikationseinheit 60 derartig verbunden, dass die Verarbeitungseinheit 40 das Alarmsignal 56 mittels der Kommunikationseinheit 60 aussenden kann, welches wiederum von einer externen Einheit 110 empfangen werden kann. Die externe Einheit 110 kann beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein Server sein, auf welchen zum Beispiel ein Logistikunternehmen zugreifen kann.
Mittels der Kommunikationseinheit 60 können der Vorrichtung 10 beispielsweise auch ein oder mehrere Referenzsignale 45 zur Verfügung gestellt werden.
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In einem alternativen, bildlich nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es auch denkbar, dass ein einzelnes Bauteil das Aktorelement 20 und das Sensorelement 30 bildet. Dies kann beispielsweise mittels eines Piezoelements umgesetzt sein, welches derartig am Behälter 100 angeordnet ist, dass sowohl ein vordefiniertes Körperschallsignal erzeugt und in den Behälter 100 eingekoppelt als auch ein sich im Behälter 100 ausbreitendes Körperschallsignal erfasst werden kann.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktorelements zur Einkopplung eines vordefinierten Körperschallsignals in einen Behälter. Dargestellt ist ein Aktorelement 20, das ein, insbesondere zylindrisches, Spulenelement 22 aufweist, durch welches ein Strom fließen kann, wodurch wiederum ein Magnetfeld erzeugt werden kann. Innerhalb des Spulenelements 22 ist ein in beide Pfeilrichtungen bewegliches Bolzenelement 24 angeordnet, welches von dem Spulenelement 22 geführt wird. Das Bolzenelement 24 ist magnetisch ausgestaltet und kann unter anderem durch das von dem Spulenelement 22 erzeugte Magnetfeld bewegt werden.
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Des Weiteren ist das Bolzenelement 24 über ein Federelement 23 mit einer Bodenfläche 25 des Aktorelements 20 verbunden. Wird das Spulenelement 22 nun entsprechend bestromt, kann das Bolzenelement 24 durch das erzeugte Magnetfeld in Richtung einer Deckelfläche 26 des Aktorelements 20 bewegt werden. Das Federelement 23 begrenzt hier die Bewegung des Bolzenelements 24, wobei sich eine entsprechende Federkraft aufbaut. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Federelement entfällt und lediglich eine auf das Bolzenelement 24 wirkende Gewichtskraft die Bewegung begrenzt.
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Zur Einkopplung des Körperschalls in den Behälter 100 kann dann die Bestromung des Spulenelements 22 gestoppt werden. Hierdurch bricht das Magnetfeld zusammen, wobei das Federelement 23 mittels der vorhandenen Federkraft das Bolzenelement 24 derartig zur Bodenfläche 25 des Aktorelements 20 bewegt, dass das Bolzenelement 24 auf der Bodenfläche 25 oder, falls eine Öffnung in der Bodenfläche 25 vorhanden ist, direkt auf dem Behälter 100 aufschlägt und ein entsprechendes Körperschallsignal erzeugt wird, welches sich auf den Behälter 100 überträgt. Wird wiederum auf das Federelement 23 verzichtet, kann eine auf das Bolzenelement 24 wirkende Gewichtskraft eine entsprechende Bewegung des Bolzenelements zur Bodenfläche 25 des Aktorelements 20 bewirken, wobei das Aktorelement 20 entsprechend ausgerichtet sein muss, insbesondere derartig, dass die Gewichtskraft senkrecht zur Bodenfläche 25 wirkt. Das erzeugte Körperschallsignal kann beispielsweise vordefiniert sein, indem jeweils der gleiche Strom fließt und somit das gleiche Magnetfeld erzeugt wird.
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3 zeigt ein beispielhaftes Referenzsignal, welches ein erfasstes Körperschallsignal bei verschiedenen Füllständen des Behälters darstellt. Dargestellt ist ein Referenzsignal 45, welches ein mittels eines erfindungsgemäßen Sensorelements 30 erfasstes Körperschallsignal während eines Auffüllvorgangs eines Behälters 100 darstellt. Hierbei wurde zu verschiedenen Zeitpunkten während des Auffüllvorgangs ein vordefiniertes Körperschallsignal als identischer Impuls mittels eines Aktorelements 20 in den Behälter 100 eingekoppelt und das sich hierdurch erzeugte Körperschallsignal erfasst. Es sind hierbei drei zeitlich nacheinander auftretende Ausschläge mit entsprechenden Abklingverhalten im Referenzsignal 45 ersichtlich, welche jeweils eine unterschiedliche maximale Amplitude aufweisen und welche mit unterschiedlichen Zeitkonstanten abklingen.
Die Zeitpunkte sind hierbei derartig gewählt, dass markante Momente des Auffüllvorgangs erfasst werden. So ist der erste Ausschlag bei einem Füllstand von etwa 10%, also einem fast leeren Behälter 100, erfasst worden. Der zweite Ausschlag ergibt sich bei einem Füllstand von ca. 50% und der dritte Ausschlag ist bei einem nahezu vollständig befüllten Behälter 100 erfasst worden.
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Bei Nutzung des Behälters 100 kann dann erneut das vordefinierte Körperschallsignal eingekoppelt und das sich daraus erzeugte Körperschallsignal erfasst werden. Das erfasste Körperschallsignal kann dann mit dem Referenzsignal 45 verglichen werden, um eine Aussage über den Füllstand des Behälters treffen zu können. Weist das erfasste Körperschallsignal beispielsweise eine maximale Amplitude auf, welche sich zwischen der maximalen Amplitude des ersten Ausschlags des Referenzsignals 45 und der maximalen Amplitude des zweiten Ausschlags des Referenzsignals 45 befindet, kann die Aussage getroffen werden, dass der Füllstand des Behälters 100 zwischen 10% und 50% beträgt.
Es ist auch denkbar, dass eine Interpolation des Referenzsignals erfolgt, um in Abhängigkeit von dem erfassten Körperschallsignal noch genauer den Füllstand bestimmen zu können. Zudem kann bei einer entsprechenden Bestimmung des Füllstands auch das Abklingverhalten des Körperschallsignals, insbesondere eine entsprechende Zeitkonstante des Abklingverhaltens, analysiert werden, insbesondere indem eine Zeitkonstante des Abklingverhaltens eines erfassten Körperschallsignals mit den Zeitkonstanten des Referenzsignals 45 verglichen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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