DE102019207852A1 - Free-emitting radar sensor for level and point level detection - Google Patents

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Abstract

Freistrahlender Radarsensor (100) zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts in einem Behälter (300) oder auf einer Halde. Der freistrahlende Radarsensor (100) umfasst eine erste Antennenanordnung (101), die vertikal ausgerichtet und zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts eingerichtet ist, eine zweite Antennenanordnung (102), die horizontal ausgerichtet und zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts eingerichtet ist, und eine Umschalteinrichtung (110), die zum wechselseitigen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) eingerichtet ist.Free-emitting radar sensor (100) for serial level and point level detection of a product in a container (300) or on a stockpile. The unshielded radar sensor (100) comprises a first antenna arrangement (101) which is vertically aligned and set up to determine the filling level of the filling material, a second antenna arrangement (102) which is horizontally aligned and is set up to detect the limit level of the filling material, and a switchover device (110), which is set up for the mutual activation of the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen freistrahlenden Radarsensor zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts in einem Behälter, ein Verfahren zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.The invention relates to an unshielded radar sensor for serial level and limit level detection of a product in a container, a method for serial level and limit level detection of a product, a program element and a computer-readable medium.

Technologischer HintergrundTechnological background

Zur berührungslosen Erfassung von Füllständen in Behältern, die Füllgüter wie z. B. Flüssigkeiten oder Schüttgüter enthalten, sind Radarsensoren mit unterschiedlichen Funktionalitäten und Messgenauigkeiten im Einsatz. Beispielsweise wird das Füllstandmessgerät für die kontinuierliche Füllstandbestimmung durch eine Laufzeitmessung von Sensorsignalen verwendet. Dieses Verfahren kann bei bestimmten Füllständen oder Schüttgutoberflächen zu ungenauen Messergebnissen führen.For the contactless detection of fill levels in containers that contain products such as B. contain liquids or bulk goods, radar sensors with different functionalities and measuring accuracies are used. For example, the level measuring device is used for continuous level determination by measuring the transit time of sensor signals. This method can lead to inaccurate measurement results at certain fill levels or bulk material surfaces.

ZusammenfassungSummary

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Ungenauigkeiten bei der Füllstandmessung möglichst gering zu halten.It is an object of the invention to keep inaccuracies in the level measurement as low as possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.This object is achieved by the features of the independent patent claims. Further developments of the invention result from the subclaims and the following description.

Ein Aspekt betrifft einen freistrahlenden Radarsensor zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts in einem Behälter oder auf einer Halde oder einem Förderband.One aspect relates to an unshielded radar sensor for serial level and point level detection of a product in a container or on a stockpile or a conveyor belt.

Der Fadarsensor weist eine Antenneneinrichtung auf, eingerichtet zum Abstrahlen eines Füllstandmesssignals in Richtung des Füllguts zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts, wobei die Antenneneinrichtung weiterhin eingerichtet ist zum Abstrahlen eines Grenzstandmesssignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts.The fadar sensor has an antenna device set up to emit a level measurement signal in the direction of the product to determine the level of the product, the antenna device also being set up to emit a limit level measurement signal transversely to the direction of emission of the level measurement signal to detect the limit level of the product.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Antenneneinrichtung eine erste Antennenanordnung auf, die vertikal ausgerichtet zum Abstrahlen des Füllstandmesssignals in Richtung des Füllguts zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts eingerichtet ist, und eine zweite Antennenanordnung, die horizontal ausgerichtet zum Abstrahlen des Grenzstandmesssignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts eingerichtet ist, sowie eine Umschalteinrichtung, eingerichtet zum wechselseitigen Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung.According to one embodiment, the antenna device has a first antenna arrangement which is vertically aligned to emit the level measurement signal in the direction of the filling material to determine the level of the filling material, and a second antenna arrangement which is horizontally aligned to emit the limit level measurement signal transversely to the emission direction of the level measurement signal for detection the limit level of the filling material is set up, and a switchover device set up for the mutual activation of the first antenna arrangement and the second antenna arrangement.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Antenneneinrichtung einen einschiebbaren oder fest installierten Radarspiegel auf, eingerichtet zum Umlenken des abgestrahlten Messsignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals.According to one embodiment, the antenna device has a retractable or permanently installed radar mirror, set up to deflect the emitted measurement signal transversely to the emission direction of the level measurement signal.

Die erste Antennenanordnung ist vertikal ausgerichtet und zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts eingerichtet. Die erste Antennenanordnung kann auch als Füllstandmessanordnung bezeichnet werden.The first antenna arrangement is aligned vertically and set up to determine the filling level of the filling material. The first antenna arrangement can also be referred to as a fill level measuring arrangement.

„Vertikale“ Ausrichtung bedeutet, dass die Füllstandmessanordnung so angeordnet ist, dass das Sendesignal der Füllstandmessanordnung senkrecht zum Boden in Richtung des Füllguts abgestrahlt wird.“Vertical” orientation means that the level measuring arrangement is arranged in such a way that the transmission signal of the level measuring arrangement is emitted perpendicular to the bottom in the direction of the product.

Die zweite Antennenanordnung ist horizontal oder zumindest schräg zur ersten Antenneneinrichtung ausgerichtet und zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts eingerichtet. Bei der zweiten Antennenanordnung handelt es sich um eine berührungslos messende Grenzstandmessanordnung, die beispielsweise zur Erkennung der Erreichung einer maximalen Füllhöhe bzw. eines maximalen Pegels des Schüttguts dient. Die Grenzstandmessanordnung kann eingerichtet sein, einen Warnhinweis über einen zu hohen Füllstand bereitzustellen, wenn der Füllstand eine vorgegebene Füllhöhe bzw. eine maximale Füllhöhe überschreitet oder wenn sich das Füllgut in der Nähe des Radarsensors befindet. Insbesondere kann ein Schaltausgang, ein zweiter Stromausgang oder ähnliches vorgesehen sein.The second antenna arrangement is aligned horizontally or at least obliquely to the first antenna device and is set up to detect the limit level of the filling material. The second antenna arrangement is a contactless measuring limit level measuring arrangement which is used, for example, to detect when a maximum fill level or a maximum level of the bulk material has been reached. The limit level measuring arrangement can be set up to provide a warning about a fill level that is too high if the fill level exceeds a predetermined fill level or a maximum fill level or if the fill material is in the vicinity of the radar sensor. In particular, a switching output, a second current output or the like can be provided.

„Horizontale“ Ausrichtung der zweiten Antennenanordnung bedeutet, dass die Grenzstandmessanordnung so angeordnet ist, dass das Sendesignal der Grenzstandmessanordnung parallel zum Boden abgestrahlt wird.“Horizontal” alignment of the second antenna arrangement means that the limit level measuring arrangement is arranged in such a way that the transmission signal of the limit level measuring arrangement is emitted parallel to the ground.

Vorteilhaft kann der freistrahlende Radarsensor mit der horizontal (oder leicht schräg) ausgerichteten zweiten Antennenanordnung zur Grenzstanderfassung von Schüttgütern im Behälter, auf einer Halde oder einer sonstsigen Messumgebung eingesetzt werden, die eine kegelförmige Anhäufung mit einer zufälligen höchsten Stelle der Anhäufung aufweisen.The unshielded radar sensor with the horizontally (or slightly obliquely) aligned second antenna arrangement can advantageously be used for level detection of bulk materials in the container, on a dump or in any other measuring environment that have a conical cluster with a random highest point of the cluster.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die zweite Antennenanordnung bzw. die Grenzstandanordnung nicht nur horizontal sondern auch mit einem bestimmten Winkel zur horizontalen Ausrichtung ausgerichtet sein kann. Eine niedrigere maximale Füllhöhe kann auch zur Sicherheit des Radarsensors beitragen.Alternatively, it can be provided that the second antenna arrangement or the limit level arrangement can be aligned not only horizontally but also at a certain angle to the horizontal alignment. A lower maximum fill level can also contribute to the safety of the radar sensor.

Die Umschalteinrichtung ist zum wechselseitigen Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung eingerichtet ist.The switching device is set up for the mutual activation of the first antenna arrangement and the second antenna arrangement.

Der freistrahlende Radarsensor ist somit multifunktionell. Aus der Kombination der Füllstand- und Grenzstanderfassung kann sich ein integrierter Radarsensor ergeben, der einen kompakten Aufbau aufweist. Dadurch kann ein separater, zusätzlicher Sensor eingespart werden.The unshielded radar sensor is therefore multifunctional. The combination of level and point level detection can result in an integrated radar sensor with a compact design. This means that a separate, additional sensor can be saved.

Darüber hinaus ist der freistrahlende Radarsensor durch Integration der berührungslosen Grenzstandmessanordnung in der Füllstandmessanordnung weniger wartungsintensiv und daher ausfallssicherer.In addition, the unshielded radar sensor is less maintenance-intensive and therefore more fail-safe due to the integration of the non-contact limit level measuring arrangement in the filling level measuring arrangement.

Die zwei Antennenanordnungen werden, gemäß einer Ausführungsform, durch dieselbe Steuereinheit und Signalerzeugungseinheit angesteuert und mit einem Sendesignal versorgt. Auch kann nur eine einzelne Auswerteeinheit vorgesehen sein.According to one embodiment, the two antenna arrangements are controlled by the same control unit and signal generating unit and supplied with a transmission signal. Only a single evaluation unit can also be provided.

Der multifunktionelle Radarsensor, der durch die Integration oder die Kombination der Füllstandmessanordnung und der Grenzstandmessanordnung ausgebildet ist, kann eingerichtet sein, durch Auswertung der Messergebnisse Rückschlüsse auf das Füllgutvolumen zu treffen. Zusätzlich kann die Position des höchsten Punktes der Füllgut-Anhäufung ermittelt werden und in die Auswertung einfließen.The multifunctional radar sensor, which is formed by the integration or the combination of the level measuring arrangement and the limit level measuring arrangement, can be set up to draw conclusions about the product volume by evaluating the measurement results. In addition, the position of the highest point of the product accumulation can be determined and incorporated into the evaluation.

Gemäß einer Ausführungsform weist der freistrahlende Radarsensor weiterhin eine Schwenkeinrichtung auf, an der die zweite Antennenanordnung angeordnet ist. Die Schwenkeinrichtung ist eingerichtet, die zweite Antennenanordnung zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts um eine horizontale und/oder eine vertikale Achse zu schwenken.According to one embodiment, the unshielded radar sensor also has a swivel device on which the second antenna arrangement is arranged. The pivoting device is set up to pivot the second antenna arrangement around a horizontal and / or a vertical axis in order to detect the limit level of the filling material.

Da eine Schwenkeinrichtung oder Dreheinheit vorgesehen ist, kann die Ausrichtungen der zweiten Antennenanordnung kontinuierlich geändert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtung während der Messung automatisch geändert wird, z. B. wenn ein gewisser Füllstand unterschritten oder überschritten wird.Since a pivoting device or rotating unit is provided, the orientations of the second antenna arrangement can be changed continuously. In particular, it can be provided that the alignment is automatically changed during the measurement, e.g. B. if a certain level is fallen below or exceeded.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schwenkeinrichtung des freistrahlenden Radarsensors eine mechanische Arretierung auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Schwenkeinrichtung einen elektrischen Antrieb aufweisen, der zum kontinuierlichen Schwenken der zweiten Antennenanordnung eingerichtet ist.According to a further embodiment, the pivoting device of the freely radiating radar sensor has a mechanical locking mechanism. As an alternative or in addition, the pivoting device can have an electric drive which is set up to continuously pivot the second antenna arrangement.

Durch die mechanische Arretierung kann die Ausrichtung der zweiten Antennenanordnung manuell geändert und dann fixiert werden.The mechanical locking means that the alignment of the second antenna arrangement can be changed manually and then fixed.

Der elektrische Antrieb der Schwenkeinrichtung ermöglicht ein automatisches Schwenken der zweiten Antennenanordnung. Die Automatisierung des Schwenkens ermöglicht eine präzise Steuerung des Ausrichtungswinkels der zweiten Antennenanordnung.The electric drive of the pivoting device enables the second antenna arrangement to be pivoted automatically. The automation of the panning enables precise control of the orientation angle of the second antenna arrangement.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schwenkeinrichtung eingerichtet, die zweite Antennenanordnung zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts um 360 Grad zu schwenken.According to a further embodiment, the pivoting device is set up to pivot the second antenna arrangement through 360 degrees in order to detect the limit level of the filling material.

Die Rotationsachse kann vertikal oder horizontal oder mit einem Winkel zur Ausrichtung der Grenzstandmessanordnung angeordnet sein.The axis of rotation can be arranged vertically or horizontally or at an angle to align the limit level measuring arrangement.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Umschalteinrichtung zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung zyklisch in einer fest vorgegebenen zeitlichen Abfolge eingerichtet sein.According to a further embodiment, the switching device can be set up for the selective activation of the first antenna arrangement and the second antenna arrangement cyclically in a fixed, predetermined time sequence.

Alternativ oder zusätzlich kann die Umschalteinrichtung zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung durch ereignisabhängige Trigger oder Ereignis-abhängiges Triggern eingerichtet sein. Beispiele zur Durchführung bzw. Auslösung des Triggerns sind SPS, Feldbus, Funk, zusätzliche Sensorik, eine einstellbare (Mindest)Füllstandänderungsrate oder die Detektion eines zunehmenden Füllstands.Alternatively or additionally, the switchover device can be set up to selectively activate the first antenna arrangement and the second antenna arrangement by event-dependent triggers or event-dependent triggers. Examples for performing or triggering triggering are PLC, fieldbus, radio, additional sensors, an adjustable (minimum) level change rate or the detection of an increasing level.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Umschalteinrichtung zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung durch Triggern bei Erreichen oder bei Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Füllhöhe des Füllguts eingerichtet sein.According to a further embodiment, the switching device can be set up to selectively activate the first antenna arrangement and the second antenna arrangement by triggering when a predetermined maximum fill level of the filling material is reached or exceeded.

Vorteilhaft ist, dass es somit nicht erforderlich ist, die zweite Antennenanordnung oder die Grenzstandmessanordnung während der gesamten Messzeit zu aktivieren. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Grenzstandmessanordnung bei geringer Füllmenge in einem Warte-Modus oder Schlaf-Modus befindet. Erst ab einer bestimmten Füllhöhe oder in einem ausgewählten Messbereich wird die Umschaltung von der ersten Antennenanordnung zur zweiten Antennenanordnung gestartet. Es kann vorgesehen sein, dass das Schwenken der zweiten Antennenanordnung auch erst ab der vorgegebenen maximalen Füllhöhe oder in dem ausgewählten Füllstandmessbereich gestartet wird. Somit kann die Effizienz des integrierten Radarsensors erhöht und Energie gespart werden.It is advantageous that it is therefore not necessary to activate the second antenna arrangement or the limit level measuring arrangement during the entire measuring time. It can be provided that the limit level measuring arrangement is in a waiting mode or sleep mode when the fill quantity is low. The switchover from the first antenna arrangement to the second antenna arrangement is only started from a certain fill level or in a selected measuring range. It can be provided that the pivoting of the second antenna arrangement is only started from the specified maximum fill level or in the selected fill level measuring range. Thus, the efficiency of the integrated radar sensor can be increased and energy can be saved.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Erfassen eines Füllstands des Füllguts mit einer ersten Antennenanordnung, die vertikal ausgerichtet ist; Erfassen eines Grenzstands des Füllguts mit einer zweiten Antennenanordnung, die horizontal ausgerichtet ist; Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung wechselseitig durch eine Umschalteinrichtung.Another aspect relates to a method for serial level and limit level detection of a product. The method has the following steps: Detecting a fill level of the filling material with a first antenna array oriented vertically; Detecting a limit level of the filling material with a second antenna arrangement which is aligned horizontally; Activate the first antenna arrangement and the second antenna arrangement alternately by a switching device.

Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Antennenanordnung und die zweite Antennenanordnung wahlweise, zyklisch in einer fest vorgegebenen zeitlichen Abfolge aktiviert werden.According to one embodiment, the first antenna arrangement and the second antenna arrangement can optionally be activated cyclically in a fixed, predetermined time sequence.

Die Messsequenz kann unterschiedlich eingestellt werden. Weiterhin sind unterschiedliche Messsequenzen für verschiedene Messbereiche kombinierbar. Beispielsweise kann die Füllstandmessanordnung bei dem Unterschreiten einer vorgegebenen minimalen Füllhöhe durchgängig ohne Aktivierung der Grenzstandmessanordnung betrieben werden, da die Grenzstanderfassung bei geringer Füllmenge im Behälter nicht notwendig ist. Ist der Behälter mit Füllgut zwischen der minimalen Füllhöhe und der maximalen Füllhöhe befüllt, kann die Füllstandmessanordnung häufiger als die Grenzstandmessanordnung, beispielsweise mit einem Verhältnis von 5:1, 3:1 oder 2:1, aktiviert werden. Erreicht oder überschreitet das Füllgut die maximale Füllhöhe, kann die Füllstandmessanordnung beispielsweise gleich häufig wie die Grenzmessanordnung aktiviert werden.The measurement sequence can be set differently. Furthermore, different measurement sequences can be combined for different measurement ranges. For example, if the fill level falls below a specified minimum fill level, the fill level measuring arrangement can be operated continuously without activating the limit level measuring arrangement, since limit level detection is not necessary when the fill quantity in the container is small. If the container is filled with filling material between the minimum filling level and the maximum filling level, the level measuring arrangement can be activated more frequently than the limit level measuring arrangement, for example with a ratio of 5: 1, 3: 1 or 2: 1. If the filling material reaches or exceeds the maximum filling level, the filling level measuring arrangement can, for example, be activated as often as the limit measuring arrangement.

Alternativ oder zusätzlich zur zyklischen Umschaltung kann die erste Antennenanordnung und die zweite Antennenanordnung wahlweise durch Ereignis-abhängiges Triggern aktiviert werden.As an alternative or in addition to the cyclical switching, the first antenna arrangement and the second antenna arrangement can optionally be activated by event-dependent triggering.

Ein solches Ereignis kann beispielsweise das Erreichen oder das Überschreiten der vorgegebenen maximalen Füllhöhe des Füllguts sein.Such an event can be, for example, reaching or exceeding the specified maximum filling level of the filling material.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor eines freistrahlenden Radarsensors zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung für ein Füllgut in einem Behälter ausgeführt wird, den Radarsensor anweist, die folgenden Schritte auszuführen: Erfassen eines Füllstands des Füllguts mit einer ersten Antennenanordnung, die vertikal ausgerichtet ist; Erfassen eines Grenzstands des Füllguts mit einer zweiten Antennenanordnung, die horizontal ausgerichtet ist; Aktivieren der ersten Antennenanordnung und der zweiten Antennenanordnung wechselseitig durch eine Umschalteinrichtung.Another aspect relates to a program element which, when executed on a processor of an unshielded radar sensor for serial level and limit level detection for a product in a container, instructs the radar sensor to carry out the following steps: Detecting a fill level of the product with a first antenna arrangement that is oriented vertically; Detecting a limit level of the filling material with a second antenna arrangement which is aligned horizontally; Activate the first antenna arrangement and the second antenna arrangement alternately by a switching device.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das oben beschriebene Programmelement gespeichert ist.Another aspect relates to a computer-readable medium on which the program element described above is stored.

Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Further embodiments are described below with reference to the figures.

FigurenlisteFigure list

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Sind in der nachfolgenden Beschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen angegeben, so bezeichnen diese gleichen oder ähnlichen Elemente.

  • 1a zeigt eine schematische Darstellung eines freistrahlenden Radarsensors zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung gemäß einer Ausführungsform.
  • 1b zeigt eine schematische Darstellung eines freistrahlenden Radarsensors zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung eines freistrahlenden Radarsensors mit mehreren Antennenanordnungen gemäß einer Ausführungsform.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts gemäß einer Ausführungsform.
The figures are schematic and not true to scale. If the same reference numerals are given in different figures in the following description, they denote the same or similar elements.
  • 1a shows a schematic representation of an unshielded radar sensor for serial level and limit level detection according to an embodiment.
  • 1b shows a schematic representation of an unshielded radar sensor for serial level and limit level detection according to a further embodiment.
  • 2 shows a schematic representation of a circuit of an unshielded radar sensor with a plurality of antenna arrangements according to an embodiment.
  • 3 FIG. 10 shows a flow diagram of a method for serial level and limit level detection of a product according to one embodiment.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments

1a und 1b zeigt schematische Darstellungen eines freistrahlenden Radarsensors 100. 1a and 1b shows schematic representations of an unshielded radar sensor 100 .

Der freistrahlende Radarsensor 100 ist seitlich an der Öffnung des Behälters 300 oberhalb des Füllguts angeordnet und zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts in einem Behälter 300 eingerichtet. Bei dem Behälter 300 kann es sich um einen geschlossenen Behälter handeln, aber auch um einen offenen Behälter, beispielsweise eine Schütthalde oder ein Förderband.The unshielded radar sensor 100 is on the side of the opening of the container 300 Arranged above the product and for serial level and limit level detection of a product in a container 300 furnished. By the container 300 it can be a closed container, but also an open container, for example a dump or a conveyor belt.

Der frei strahlende Radarsensor 100 weist eine erste Antennenanordnung 101 und eine zweite Antennenanordnung 102 auf.The free radiating radar sensor 100 has a first antenna array 101 and a second antenna array 102 on.

Die erste Antennenanordnung 101 ist vertikal ausgerichtet. Die Ausstrahlrichtung der ersten Antennenanordnung 101 ist senkrecht zum Boden des Behälters 300. Die erste Antennenanordnung 101 ist zur Abstrahlung eines Messsignals zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts eingerichtet.The first antenna array 101 is oriented vertically. The radiation direction of the first antenna arrangement 101 is perpendicular to the bottom of the container 300 . The first antenna array 101 is set up to emit a measurement signal to determine the fill level of the product.

Die zweite Antennenanordnung 102 ist horizontal ausgerichtet. Die Ausstrahlrichtung der zweiten Antennenanordnung 102 ist parallel zum Boden des Behälters 300. Die zweite Antennenanordnung ist zur Abstrahlung eines Messsignals zur berührungslosen Detektion des Grenzstands des Füllguts eingerichtet. Die Grenzstandmessanordnung erlaubt, ein Warnhinweis abzugeben, sobald der oberste Bereich des Schüttguts eine maximalen Füllhöhe erreicht.The second antenna array 102 is oriented horizontally. The radiation direction of the second antenna arrangement 102 is parallel to the bottom of the container 300 . The second antenna arrangement is set up to emit a measurement signal for the contactless detection of the limit level of the filling material. The limit level measuring arrangement allows a warning to be issued as soon as the uppermost area of the bulk material reaches a maximum fill level.

Alternativ kann die zweite Antennenanordnung 102 nicht horizontal, sondern mit einem bestimmten Winkel zur horizontalen Ausrichtung, wie in 1b dargestellt, ausgerichtet sein. Die „maximale“ Füllhöhe liegt in diesem Fall deutlich unterhalb der zweiten Antennenanordnung 102. Dadurch kann der freistrahlende Radarsensor 100 zuverlässig vor Überfüllung und vor Kontaminierung mit dem Füllgut geschützt werden.Alternatively, the second antenna arrangement 102 not horizontally, but at a certain angle to the horizontal orientation, as in 1b shown, be aligned. In this case, the “maximum” filling level is well below the second antenna arrangement 102 . This enables the free radiating radar sensor 100 reliably protected against overfilling and contamination with the product.

Weiterhin weist der freistrahlenden Radarsensor 100 eine Schwenkeinrichtung 120 auf, an der die zweite Antennenanordnung 102 befestigt ist.Furthermore, the free-radiating radar sensor 100 a swivel device 120 on which the second antenna arrangement 102 is attached.

Die Schwenkeinrichtung 120 kann so eingerichtet sein, dass sich die zweite Antennenanordnung 102 um eine vertikale Rotationsachse Ry oder um eine horizontale Rotationsachse Rx rotieren lässt. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich die zweite Antennenanordnung 102 um eine Rotationsachse mit einem Winkel zur Ausrichtung der Grenzstandmessanordnung 102 rotieren lässt.The swivel device 120 can be set up so that the second antenna arrangement 102 can rotate about a vertical axis of rotation Ry or about a horizontal axis of rotation Rx. It can also be provided that the second antenna arrangement 102 around an axis of rotation at an angle to align the limit level measuring arrangement 102 can rotate.

Es ist möglich, die zweite Antennenanordnung 102 mittels der Schwenkeinrichtung 120 um 360 Grad zur Erfassung des Grenzstands zu schwenken. Zu bemerken ist, dass, um Fehlmessungen zu vermeiden, auf diese Weise gewisse Abschnitte bzw. Störquellen im Behälter umgangen werden können, beispielsweise durch eine software-gesteuerte Ausblendung der entsprechenden Messdaten oder eine parametrierbare Entfernung.It is possible to use the second antenna arrangement 102 by means of the swivel device 120 to swivel 360 degrees to detect the limit level. It should be noted that in order to avoid incorrect measurements, certain sections or sources of interference in the container can be bypassed in this way, for example by means of a software-controlled masking of the corresponding measurement data or a parameterizable distance.

Es kann ein einschiebbarer oder fest installierter Radarspiegel 500 vorgesehen sein, eingerichtet zum Umlenken des von der ersten Antennenanordnung 101 abgestrahlten Messsignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals zur Grenzstanderfassung. Es kann sich hierbei um einen halbdurchlässigen Spiegel handeln, so dass kein Herausschieben aus dem Strahlengang erforderlich ist, um den Füllstand zu messen. Die zweite Antennenanordnung 102 kann bei Verwendung des Spiegels entfallen.It can be a retractable or permanently installed radar mirror 500 be provided, set up to deflect the from the first antenna arrangement 101 emitted measurement signal transversely to the emission direction of the level measurement signal for point level detection. This can be a semitransparent mirror so that it is not necessary to slide it out of the beam path in order to measure the level. The second antenna array 102 can be omitted when using the mirror.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung eines freistrahlenden Radarsensors 100 mit mehreren Antennenanordnungen. 2 shows a schematic representation of a circuit of an unshielded radar sensor 100 with multiple antenna arrangements.

Der frei strahlende Radarsensor weist mehrere Antennenanordnungen 101, 102, 103 auf, welche zur Füllstandmessung, Grenzstandmessung und eine weitere Messung dienen. Die Antennenanordnungen 101, 102, 103 sind durch die Umschalteinrichtung 110 mit einer einzelnen, gemeinsamen Signalerzeugungseinheit 130 und einer einzelnen, gemeinsamen Steuereinheit 140 verbunden. Die Signalerzeugungseinheit 130 ist eingerichtet, ein gemeinsames Pulssignal, kontinuierliches Signal (FMCW) oder anderweitiges Messsignal, für die Antennenanordnungen 101, 102, 103 zu erzeugen. Die Steuereinheit 140 ist eingerichtet, die Umschalteinrichtung 110 so zu steuern, dass eine Füllstandmessung oder Grenzstandmessung nacheinander aktiviert bzw. deaktiviert wird.The free radiating radar sensor has several antenna arrangements 101 , 102 , 103 which are used for level measurement, limit level measurement and another measurement. The antenna arrangements 101 , 102 , 103 are through the switching device 110 with a single, common signal generation unit 130 and a single, common control unit 140 connected. The signal generation unit 130 is set up, a common pulse signal, continuous signal (FMCW) or other measurement signal for the antenna arrangements 101 , 102 , 103 to create. The control unit 140 is set up, the switching device 110 to be controlled in such a way that a level measurement or limit level measurement is activated or deactivated one after the other.

3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts. 3 shows a flow chart of a method for serial level and limit level detection of a product.

Im ersten Schritt 301 wird ein Füllstand des Füllguts durch eine erste Antennenanordnung 101 einer Füllstandmessanordnung erfasst. Im Schritt 302 wird ein Grenzstand des Füllguts durch eine zweite Antennenanordnung 101 einer Grenzstandmessanordnung erfasst. Beide Anordnungen weisen dieselbe Elektronik auf. Im Schritt 303 erfolgt ein wechselseitiges Aktivieren der ersten Antennenanordnung 101 und der zweiten Antennenanordnung 102 durch eine Umschalteinrichtung 110.In the first step 301 a fill level of the product is determined by a first antenna arrangement 101 detected by a level measuring arrangement. In step 302 becomes a limit level of the filling material through a second antenna arrangement 101 detected by a limit level measuring arrangement. Both arrangements have the same electronics. In step 303 the first antenna arrangement is activated alternately 101 and the second antenna arrangement 102 by a switching device 110 .

Die Umschaltung, nämlich das Aktivieren der ersten Antennenanordnung 101 oder der zweiten Antennenanordnung 102, kann zyklisch in einer fest vorgegebenen zeitlichen Abfolge oder durch Ereignis-abhängiges Triggern, wie z. B. das Erreichen oder die Überschreitung der maximalen Füllhöhe, erfolgen.The switchover, namely the activation of the first antenna arrangement 101 or the second antenna arrangement 102 , can be done cyclically in a fixed time sequence or by event-dependent triggering, such as B. reaching or exceeding the maximum fill level, take place.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisen“ keine anderen Elemente ausschließt und „eine“ oder „ein“ kleine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that “comprehensive” or “have” does not exclude any other elements and excludes “a” or “a” small number. Furthermore, it should be pointed out that features that have been described with reference to one of the above embodiments can also be used in combination with other features of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be regarded as a restriction.

Claims (17)

Freistrahlender Radarsensor (100) zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts in einem Behälter (300), aufweisend: eine Antenneneinrichtung (101, 102), eingerichtet zum Abstrahlen eines Füllstandmesssignals in Richtung des Füllguts zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts; wobei die Antenneneinrichtung (101, 102) weiterhin eingerichtet ist zum Abstrahlen eines Grenzstandmesssignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts.Free-emitting radar sensor (100) for serial level and point level detection of a product in a container (300), comprising: an antenna device (101, 102) set up to emit a level measurement signal in the direction of the filling material to determine the filling level of the filling material; wherein the antenna device (101, 102) is further set up to emit a limit level measurement signal transversely to the emission direction of the fill level measurement signal to detect the limit level of the filling material. Freistrahlender Radarsensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Antenneneinrichtung (101, 102) aufweist: eine erste Antennenanordnung (101), die vertikal ausgerichtet zum Abstrahlen des Füllstandmesssignals in Richtung des Füllguts zur Bestimmung des Füllstands des Füllguts eingerichtet ist; eine zweite Antennenanordnung (102), die horizontal ausgerichtet zum Abstrahlen des Grenzstandmesssignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts eingerichtet ist; eine Umschalteinrichtung (110), eingerichtet zum wechselseitigen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102).Free radar sensor (100) according to Claim 1 , wherein the antenna device (101, 102) has: a first antenna arrangement (101) which is set up vertically aligned to emit the fill level measurement signal in the direction of the fill substance to determine the fill level of the fill substance; a second antenna arrangement (102) which is horizontally aligned to emit the limit level measurement signal transversely to the direction of emission of the level measurement signal to detect the limit level of the product; a switching device (110), set up for the mutual activation of the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102). Freistrahlender Radarsensor (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antenneneinrichtung (101, 102) aufweist: einen einschiebbaren oder fest installierten Radarspiegel (500), eingerichtet zum Umlenken des abgestrahlten Messsignals quer zur Abstrahlrichtung des Füllstandmesssignals.Free radar sensor (100) according to Claim 1 or 2 , wherein the antenna device (101, 102) has: a retractable or permanently installed radar mirror (500), set up to deflect the emitted measurement signal transversely to the emission direction of the level measurement signal. Freistrahlender Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: eine Schwenkeinrichtung (120); wobei die zweite Antennenanordnung (102) an der Schwenkeinrichtung (120) angeordnet ist; wobei die Schwenkeinrichtung (120) eingerichtet ist, die zweite Antennenanordnung (102) zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts um eine horizontale und/oder eine vertikale Achse zu schwenken.Free radiating radar sensor (100) according to one of the preceding claims, further comprising: a pivot device (120); wherein the second antenna arrangement (102) is arranged on the pivot device (120); wherein the pivoting device (120) is set up to pivot the second antenna arrangement (102) about a horizontal and / or a vertical axis in order to detect the limit level of the filling material. Freistrahlender Radarsensor (100) nach Anspruch 4, wobei die Schwenkeinrichtung (120) eine mechanische Arretierung aufweist.Free radar sensor (100) according to Claim 4 , wherein the pivot device (120) has a mechanical lock. Freistrahlender Radarsensor (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schwenkeinrichtung (120) einen elektrischen Antrieb aufweist, eingerichtet zum kontinuierlichen Schwenken der zweiten Antennenanordnung (102).Free radar sensor (100) according to Claim 4 or 5 wherein the pivoting device (120) has an electric drive, set up for continuously pivoting the second antenna arrangement (102). Freistrahlender Radarsensor (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 6, wobei die Schwenkeinrichtung (120) eingerichtet ist, die zweite Antennenanordnung (102) zur Erfassung des Grenzstands des Füllguts um 360 Grad zu schwenken.Free radiating radar sensor (100) according to one of the Claims 4 or 6th wherein the pivoting device (120) is set up to pivot the second antenna arrangement (102) through 360 degrees to detect the limit level of the filling material. Freistrahlender Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umschalteinrichtung (110) zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) zyklisch in einer fest vorgegebenen zeitlichen Abfolge eingerichtet ist.Free-radiating radar sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the switching device (110) is set up to selectively activate the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) cyclically in a fixed, predetermined time sequence. Freistrahlender Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umschalteinrichtung (110) zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) durch Ereignis-abhängiges Triggern eingerichtet ist.Free-radiating radar sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the switching device (110) is set up to selectively activate the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) by event-dependent triggering. Freistrahlender Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umschalteinrichtung (110) zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) durch Triggern bei dem Erreichen oder bei dem Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Füllhöhe des Füllguts eingerichtet ist.Free-radiating radar sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the switching device (110) is set up to selectively activate the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) by triggering when a predetermined maximum fill level of the filling material is reached or exceeded . Freistrahlender Radarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend: eine Steuereinheit (140), eingerichtet durch Auswertung der Messergebnisse der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) zur Berechung des Füllgutvolumens, indem die Position des höchsten Punktes der Füllgut-Anhäufung ermittelt wird und in die Berechnung einfließt.Free radiating radar sensor (100) according to one of the preceding claims, further comprising: a control unit (140), set up by evaluating the measurement results of the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) for calculating the volume of the filling material by determining the position of the highest point of the filling material accumulation and including it in the calculation. Verfahren zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung eines Füllguts, aufweisend die folgenden Schritte: Erfassen eines Füllstands des Füllguts mit einer ersten Antennenanordnung (101), die vertikal ausgerichtet ist; Erfassen eines Grenzstands des Füllguts mit einer zweiten Antennenanordnung (102), die horizontal ausgerichtet ist, oder mit Hilfe eines einschiebbaren oder fest installierten Radarspiegels (500).Method for serial level and point level detection of a product, comprising the following steps: Detecting a filling level of the filling material with a first antenna arrangement (101) which is oriented vertically; Detection of a limit level of the filling material with a second antenna arrangement (102), which is aligned horizontally, or with the aid of a retractable or permanently installed radar mirror (500). Verfahren nach Anspruch 12, weiter aufweisend den Schritt: Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) bzw. Ein- und Herausschieben des Radarspiegels wechselseitig durch eine Umschalteinrichtung (110).Procedure according to Claim 12 , further comprising the step: activating the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) or alternately pushing the radar mirror in and out by a switching device (110). Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Umschalteinrichtung (110) zum wahlweisen zyklischen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) in einer fest vorgegebenen zeitlichen Abfolge eingerichtet ist.Procedure according to Claim 13 , wherein the switching device (110) is set up for the optional cyclical activation of the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) in a fixed, predetermined time sequence. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Umschalteinrichtung (110) zum wahlweisen Aktivieren der ersten Antennenanordnung (101) und der zweiten Antennenanordnung (102) durch Ereignis-abhängiges Triggern eingerichtet ist.Method according to one of the Claims 13 or 14th wherein the switching device (110) is set up to selectively activate the first antenna arrangement (101) and the second antenna arrangement (102) by event-dependent triggering. Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor eines freistrahlenden Radarsensors (100) zur seriellen Füllstand- und Grenzstanderfassung für ein Füllgut in einem Behälter (300) ausgeführt wird, den Radarsensor (100) anweist, die folgenden Schritte auszuführen: Erfassen eines Füllstands des Füllguts mit einer ersten Antennenanordnung (101), die vertikal ausgerichtet ist; Erfassen eines Grenzstands des Füllguts mit einer zweiten Antennenanordnung (102), die horizontal ausgerichtet ist, oder mit Hilfe eines einschiebbaren oder fest installierten Radarspiegels (500).Program element which, if it is executed on a processor of an unshielded radar sensor (100) for serial level and limit level detection for a product in a container (300), instructs the radar sensor (100) to carry out the following steps: Detecting a fill level of the filling material with a first antenna arrangement (101) which is oriented vertically; Detection of a limit level of the filling material with a second antenna arrangement (102), which is aligned horizontally, or with the aid of a retractable or permanently installed radar mirror (500). Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 16 gespeichert ist.Computer-readable medium on which a program element is after Claim 16 is stored.
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