DE102020112366A1

DE102020112366A1 - Arrangement of a sensor for detecting a level or limit level on a holding device, method for determining a level of bulk material

Info

Publication number: DE102020112366A1
Application number: DE102020112366.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Burgert
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) eines Sensors (12) zur Erfassung eines Füllstandes oder Grenzstandes an einer Haltevorrichtung (14).Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung (10) eines Sensors (12) an einer Haltevorrichtung (14) zur Verfügung zu stellen, mittels welchem eine ungleichmäßige Verteilung des Füllstandes insbesondere von Schüttgütern (18) möglichst genau und einfach bestimmt werden kann.Der Sensor (12) ist dazu an der Haltevorrichtung (14) frei schwingend angeordnet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ermitteln eines Füllstandes von Schüttgut (18).The invention relates to an arrangement (10) of a sensor (12) for detecting a fill level or limit level on a holding device (14). The underlying object of the invention is to provide an arrangement (10) of a sensor (12) on a holding device (14). by means of which an uneven distribution of the filling level, in particular of bulk goods (18), can be determined as precisely and simply as possible. The sensor (12) is arranged to swing freely on the holding device (14) for this purpose. The invention also relates to a method for determining a fill level of bulk material (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Sensors zur Erfassung eines Füllstandes oder eines Grenzstandes an einer Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1. Der Sensor ist an der Haltevorrichtung insbesondere oberhalb von Schüttgut angeordnet. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines Füllstandes von Schüttgut gemäß Anspruch 8.The invention relates to an arrangement of a sensor for detecting a fill level or a limit level on a holding device according to claim 1. The sensor is arranged on the holding device, in particular above bulk material. The invention also relates to a method for determining a fill level of bulk material according to claim 8.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Sensoren zur Bestimmung eines Füllstandes bzw. Grenzstandes von Füllgut bekannt. Insbesondere kann es sich bei einem solchen Sensor um ein Radarfüllstandmessgerät handeln. Solche Radarfüllstandmessgeräte sind beispielsweise mit Hornantennen ausgestattet, über die ein eingekoppeltes HF-Signal in Richtung des Schüttgutes abgestrahlt wird. Dieses HF-Signal wird von dem Schüttgut reflektiert und das reflektierte Signal dann von einem kombinierten Sende- und Empfangssystem des Radarfüllstandmessgerätes empfangen und ausgewertet. Dabei erfolgt die Ermittlung des Füllstandes auf Basis der Laufzeit.Various sensors for determining a filling level or limit level of filling material are known from the prior art. In particular, such a sensor can be a radar level measuring device. Such radar level measuring devices are equipped, for example, with horn antennas via which a coupled RF signal is emitted in the direction of the bulk material. This RF signal is reflected by the bulk material and the reflected signal is then received and evaluated by a combined transmitting and receiving system of the radar level measuring device. The level is determined on the basis of the running time.

Bei solchen Füllstandmessgeräten und auch anderen aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren zur Erfassung eines Füllstandes oder Grenzstandes erfolgt die Ermittlung des Füllstandes jeweils auf Basis einer Messung in einem Punkt bzw. einem kleinen Bereich der Oberfläche des Füllguts, auf welchen das gesendete Signal fokussiert ist. Dies ist bei Flüssigkeiten unproblematisch. Diese bilden eine ebene, sich rein horizontal erstreckende Oberfläche aus und weisen damit einen konstanten Füllstand über die gesamte Oberfläche auf. Jedoch ist eine solche, aus dem Stand der Technik bekannte Füllstandmessung bei Schüttgütern, wie beispielsweise bei Kies oder Getreide, oft ungenau. Solche Schüttgüter weisen in der Regel keine rein horizontal orientierten Oberflächen mit einem konstanten Füllstand auf. Vielmehr können sich durch das Aufschütten von Schüttgut oder die Entnahme von Schüttgut Schüttkegel ausbilden, wobei der Füllstand in einigen Bereichen der Oberfläche höher ist als in anderen Bereichen. Ebenfalls kann es zu Anhaftungen des Schüttguts an Wänden von Behältern kommen, wobei diese abweichenden Füllstände mit den aus dem Stand der Technik bekannten Füllstandmessgeräten ebenfalls nicht erfasst werden können.In such level measuring devices and also other sensors known from the prior art for detecting a level or limit level, the level is determined on the basis of a measurement in a point or a small area of the surface of the product on which the transmitted signal is focused. This is not a problem with liquids. These form a flat, purely horizontally extending surface and thus have a constant fill level over the entire surface. However, such a level measurement, known from the prior art, is often inaccurate in the case of bulk goods, such as, for example, gravel or grain. Such bulk goods generally do not have any purely horizontally oriented surfaces with a constant fill level. Rather, the pouring of bulk material or the removal of bulk material can form cones of material, the filling level being higher in some areas of the surface than in other areas. The bulk material can also stick to the walls of containers, with these deviating fill levels likewise not being able to be detected with the fill level measuring devices known from the prior art.

Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung eines Sensors an einer Haltevorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung eines Füllstandes zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine ungleichmäßige Verteilung des Füllstandes insbesondere von Schüttgütern möglichst genau und einfach bestimmt werden kann.The underlying object of the invention is therefore to provide an arrangement of a sensor on a holding device and a method for determining a fill level, by means of which an uneven distribution of the fill level, in particular of bulk goods, can be determined as precisely and simply as possible.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by an arrangement according to the features of claim 1 and by a method according to the features of claim 8. Advantageous further developments are the subject matter of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Anordnung betrifft einen Sensor zur Erfassung eines Füllstandes oder Grenzstandes an einer Haltevorrichtung. Der Sensor ist dabei an der Haltevorrichtung insbesondere oberhalb von zu messendem Schüttgut angeordnet. Bei der Haltevorrichtung kann es sich insbesondere um einen Behälter selbst handeln, in welchem das Schüttgut eingefüllt ist oder um eine unmittelbar mit einem Behälter verbundene Haltevorrichtung. Beispielsweise um ein Silo oder einen Tank. Wenn sich Schüttgut jedoch nicht in einem Behälter befindet, kann als Haltevorrichtung auch ein Gestell oder ähnliches vorgesehen sein.An arrangement according to the invention relates to a sensor for detecting a fill level or limit level on a holding device. The sensor is arranged on the holding device in particular above the bulk material to be measured. The holding device can in particular be a container itself, in which the bulk material is filled, or a holding device connected directly to a container. For example around a silo or a tank. However, if bulk material is not in a container, a frame or the like can also be provided as a holding device.

Erfindungsgemäß ist der Sensor frei schwingend an der Haltevorrichtung angeordnet. Mit frei schwingend ist vorliegend gemeint, dass der Sensor keine einzige starre Verbindung zu der Haltevorrichtung aufweist, sondern gegenüber der Haltevorrichtung alle Richtungen schwingen kann bzw. gegenüber der Haltevorrichtung in alle Richtungen verschwenkbar ist. Insgesamt ist der Sensor gegenüber der Haltevorrichtung in allen drei Raumrichtungen beweglich, d.h. sowohl verschwenkbar als auch in horizontaler und vertikaler Richtung beweglich.According to the invention, the sensor is arranged to swing freely on the holding device. In the present case, freely oscillating means that the sensor does not have a single rigid connection to the holding device, but can oscillate in all directions with respect to the holding device or is pivotable in all directions with respect to the holding device. Overall, the sensor can be moved in all three spatial directions with respect to the holding device, i.e. it can be pivoted as well as moved in the horizontal and vertical directions.

Ein derartig angeordneter Sensor kann in einfacher Weise seine Ausrichtung ändern. Dabei kann sich der Sensor in horizontaler Richtung und vertikaler Richtung durch eine Relativbewegung gegenüber der Haltevorrichtung bewegen. Vor allem kann der Sensor aber seine Neigung gegenüber der Vertikalen verändern. Durch die möglichen Schwingungen wird nicht nur ein minimaler Bereich der Oberfläche des Schüttguts von dem Sensor erfasst, sondern der Sensor kann mehrere Bereiche erfassen und den Messpunkt vorzugsweise über die gesamte Oberfläche des Schüttguts variieren. Eine solche frei schwingende Anordnung ist leicht und kostengünstig zu konstruieren. Insgesamt können mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch Füllstände von Schüttgütern in einfacher Weise erfasst werden, die keine ebene und rein horizontale Oberfläche und damit keinen konstanten Füllstand aufweisen.A sensor arranged in this way can change its orientation in a simple manner. The sensor can move in the horizontal direction and vertical direction by a relative movement with respect to the holding device. Above all, however, the sensor can change its inclination relative to the vertical. As a result of the possible vibrations, not only a minimal area of the surface of the bulk material is detected by the sensor, but the sensor can also detect several areas and preferably vary the measuring point over the entire surface of the bulk material. Such a freely oscillating arrangement is easy and inexpensive to construct. Overall, with the arrangement according to the invention, fill levels of bulk goods can also be detected in a simple manner, which do not have a flat and purely horizontal surface and therefore do not have a constant fill level.

Insbesondere ist der Sensor derart an der Haltevorrichtung befestigt, dass der Sensor durch externe Umwelteinflüsse zum Schwingen anregbar ist. Es soll sich hier um eine passive Anregung handeln. Der Sensor soll durch externe Umwelteinflüsse, wie Wind, Vibrationen, Luftströmungen durch die Be- und Entlüftung des Tanks, das Freiblasen der integrierten Silofilter oder Ablagerungen am Sensor beim Aufschütten oder Entnehmen des Schüttguts oder bei mobilen Anwendungen durch die Bewegungen eines Fahrzeuges zum Schwingen angeregt werden. Es sind insbesondere keine weiteren Bauelemente erforderlich, welche dann gegebenenfalls eine zusätzliche Energieversorgung benötigen. Die Schwingungsanregung erfolgt hier autark und ist damit besondere energieeffizient und kostensparend.In particular, the sensor is attached to the holding device in such a way that the sensor can be excited to vibrate by external environmental influences. This is supposed to be a passive suggestion. The sensor should be affected by external environmental influences such as wind, vibrations, air currents through the ventilation of the tank, the blowing out of the integrated silo filter or deposits on the sensor when pouring or removing the bulk material or when mobile applications can be excited to vibrate by the movements of a vehicle. In particular, no further components are required, which may then require an additional power supply. The vibration excitation is self-sufficient and is therefore particularly energy-efficient and cost-saving.

In den Fällen, wo eine passive Schwingungsanregung nicht ausreichend ist, oder wo ein gezieltes Auslenken des Sensors gewünscht ist, kann an dem Sensor noch ein Impulsgeber angeordnet sein, der den Sensor zum Schwingen anregt. Es handelt sich hier im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Prinzip um eine aktive Anregung, welche zusätzliche Energie benötigt. Als Impulsgeber kann beispielsweise ein Motor mit Unwucht oder ein Piezoaktor vorgesehen sein.In cases where passive vibration excitation is not sufficient, or where targeted deflection of the sensor is desired, a pulse generator can also be arranged on the sensor, which stimulates the sensor to vibrate. In contrast to the principle described above, this is an active excitation which requires additional energy. A motor with unbalance or a piezo actuator, for example, can be provided as the pulse generator.

In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist der Sensor mittels mindestens einer Feder an der Haltevorrichtung befestigt. Mittels einer oder mehrerer Federn kann der Sensor sicher an der Haltevorrichtung befestigt werden, wobei gleichzeitig eine relativbewegliche, frei schwingende Anordnung erzielt wird. Federn sind dabei als Standardbauteile erhältlich. Es können unterschiedliche, geeignete Arten von Federn zum Einsatz kommen, so können unter anderem Schraubenfedern, Spiralfedern oder auch Plattenfedern verwendet werden.In a practical embodiment of an arrangement according to the invention, the sensor is attached to the holding device by means of at least one spring. The sensor can be securely attached to the holding device by means of one or more springs, with a relatively movable, freely oscillating arrangement being achieved at the same time. Springs are available as standard components. Different, suitable types of springs can be used, for example helical springs, spiral springs or even plate springs can be used.

Insbesondere ist der Sensor mittels drei Federn an der Haltevorrichtung befestigt. Die drei Federn sind vorzugweise um den Sensor herum verteilt angeordnet und insbesondere in einem gleichmäßigen Abstand von 120°. In diesem Fall wird einem Verkippen des Sensors um mehr als 90° wirksam entgegengewirkt und so eine zuverlässige Messung gewährleistet.In particular, the sensor is attached to the holding device by means of three springs. The three springs are preferably arranged distributed around the sensor and in particular at an even distance of 120 °. In this case, tilting of the sensor by more than 90 ° is effectively counteracted, thus ensuring reliable measurement.

Der Sensor kann in unterschiedlichen Positionen gegenüber der Haltevorrichtung und insbesondere gegenüber einem Behälter angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass der Sensor oberhalb der Haltevorrichtung und insbesondere außerhalb und oberhalb eines Behälters angeordnet ist. In diesem Fall kann der Sensor besonders durch Wind in Schwingungen versetzt werden.The sensor can be arranged in different positions in relation to the holding device and in particular in relation to a container. It can be provided that the sensor is arranged above the holding device and in particular outside and above a container. In this case, the sensor can be made to vibrate, especially by wind.

Alternativ ist der Sensor unterhalb der Haltevorrichtung angeordnet und insbesondere innerhalb eines Behälters. Hier kann der Sensor vor Allem durch die Luftströmungen beim Aufschütten oder Entnehmen von Schüttgut in Schwingungen versetzt werden. Zudem ist eine solche hängende Anordnung für schwere Sensoren leichter zu realisieren.Alternatively, the sensor is arranged below the holding device and in particular within a container. Here, the sensor can be set into vibrations mainly by the air currents when pouring or removing bulk material. In addition, such a hanging arrangement is easier to implement for heavy sensors.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung weist der Sensor einen Neigungssensor auf. Neigungssensoren sind als Standardbauteile erhältlich. In der Regel setzen sich solche Neigungssensoren aus zwei Komponenten zusammen: einer statische Neigungskomponente und einer dynamischen Beschleunigungskomponente. Gerade bei passiv zum Schwingen angeregten Sensoren können solche Neigungssensoren sinnvoll sein, da die zum Teil bei chaotischen Schwingungen ermittelten Messwerte dann einer bestimmten Neigung des Sensors und damit auch einer bestimmten Position auf der Oberfläche des Schüttguts zugeordnet werden können. Mit dem Neigungssensor kann eine Art Karte der Oberfläche aufgezeichnet werden, wobei die örtliche Verteilung der Füllstände angegeben ist.In a further practical embodiment of the arrangement according to the invention, the sensor has an inclination sensor. Inclination sensors are available as standard components. As a rule, such inclination sensors are composed of two components: a static inclination component and a dynamic acceleration component. Such inclination sensors can be useful, especially in the case of sensors that are passively excited to vibrate, since the measured values, some of which are determined in the case of chaotic vibrations, can then be assigned to a specific inclination of the sensor and thus also to a specific position on the surface of the bulk material. With the inclination sensor, a kind of map of the surface can be recorded, with the local distribution of the fill levels being indicated.

Wie vorstehend schon erwähnt, kann es sich bei dem Sensor um ein Radarfüllstandmessgerät handeln. Gerade für solche Messgeräte ist eine erfindungsgemäße Anordnung vorteilhaft, da die Messung des Füllstands in der Regel nur in einem sehr kleinen Bereich erfolgt, auf welchen die Strahlung fokussiert ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es auch mit solchen Radarfüllstandmessgeräten mit einem eher punktförmigen Messbereich möglich, die inhomogene Verteilung des Füllstands bei einem Schüttgut zu erfassen.As already mentioned above, the sensor can be a radar level measuring device. An arrangement according to the invention is particularly advantageous for such measuring devices, since the filling level is generally measured only in a very small area on which the radiation is focused. Due to the arrangement according to the invention, it is also possible with such radar fill level measuring devices with a rather point-shaped measuring range to detect the inhomogeneous distribution of the fill level in a bulk material.

Der Sensor kann vorzugsweise als Zweileiterfeldgerät ausgebildet sein.The sensor can preferably be designed as a two-wire field device.

Unter einem Zweileiter-Feldgerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Feldgerät verstanden das über zwei Leitungen mit einer übergeordneten Einheit verbunden ist, wobei über diese beiden Leitungen sowohl eine Energieversorgung als auch eine Messwertübermittlung stattfindet.A two-wire field device according to the present invention is understood to mean a field device that is connected to a higher-order unit via two lines, both of which are used for power supply and for transmission of measured values.

Die Energie- und/oder Signalübertragung zwischen dem Zweileiter-Feldgerät und der übergeordneten Einheiten erfolgt dabei nach dem bekannten 4 mA bis 20 mA Standard, bei dem eine 4 mA bis 20 mA Stromschleife, d.h. eine Zweidrahtleitung zwischen dem Feldgerät und der übergeordneten Einheit ausgebildet ist. Zusätzlich zu der analogen Übertragung von Signalen besteht die Möglichkeit, dass die Messgeräte gemäß verschiedenen anderen Protokollen, insbesondere digitalen Protokollen, weitere Informationen an die übergeordnete Einheit übermitteln oder von dieser empfangen. Beispielhaft seien hierfür das HART-Protokoll oder das Profibus-PA-Protokoll genannt.The energy and / or signal transmission between the two-wire field device and the higher-level units takes place according to the well-known 4 mA to 20 mA standard, in which a 4 mA to 20 mA current loop, i.e. a two-wire line, is formed between the field device and the higher-level unit . In addition to the analog transmission of signals, there is the possibility that the measuring devices transmit further information to the higher-level unit or receive it from it in accordance with various other protocols, in particular digital protocols. Examples are the HART protocol or the Profibus PA protocol.

Die Energieversorgung dieser Feldgeräte erfolgt ebenfalls über das 4 mA bis 20 mA Stromsignal, sodass neben der Zweidrahtleitung keine zusätzliche Versorgungsleitung notwendig ist. Um den Verdrahtungs- und Installationsaufwand sowie die Sicherheitsmaßnahmen, beispielsweise beim Einsatz in explosionsgeschützten Bereichen, so gering wie möglich zu halten, ist es auch nicht gewünscht, zusätzliche Stromversorgungsleitungen vorzusehen.These field devices are also supplied with energy via the 4 mA to 20 mA current signal, so that no additional supply line is required in addition to the two-wire line. In order to minimize the wiring and installation effort as well as the safety measures, for example when used in explosion-proof areas To keep it possible, it is also not desirable to provide additional power supply lines.

In einer alternativen Ausgestaltung kann der Sensor auch als 3 Leiter IO-Link Sensor oder 4 Leiter Hart Sensor ausgebildet sein.In an alternative embodiment, the sensor can also be designed as a 3-wire IO-Link sensor or a 4-wire Hart sensor.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann der Sensor auch als autarke Messanordnung ausgebildet sein.In a further alternative embodiment, the sensor can also be designed as a self-sufficient measuring arrangement.

Unter einer autarken Messanordnung soll gemäß der vorliegenden Anmeldung eine Messanordnung verstanden werden, die energieautark und/oder betriebsautark ausgebildet ist.According to the present application, an autarkic measuring arrangement is to be understood as meaning a measuring arrangement which is designed to be energy autarkic and / or operationally autarkic.

Unter energieautark soll vorliegend verstanden werden, dass die Messanordnung insbesondere ohne eine leitungsgebundene, externe Energieversorgung, bspw. durch ein Netzgerät oder eine übergeordnete Einheit ausgestaltet ist. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass die Messanordnung batteriebetrieben ist und/oder eine Energy-Harvesting-Einheit zur Gewinnung von Energie aus der Umgebung der Messanordnung aufweist.In the present case, energy self-sufficient is to be understood as meaning that the measuring arrangement is designed in particular without a line-bound, external energy supply, for example by a power supply unit or a higher-level unit. This can be achieved, for example, in that the measuring arrangement is battery-operated and / or has an energy harvesting unit for generating energy from the surroundings of the measuring arrangement.

Betriebsautark soll bedeuten, dass ein Betrieb, insbesondere ein Messbetrieb der Messanordnung autark, d.h. ohne externe Einflüsse, bspw. von einer übergeordneten Einheit erfolgt. In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt ein Messbetrieb einer autarken Messanordnung gemäß einem bei der Inbetriebnahme getroffenen Einstellung. Dies kann bspw. bedeuten, dass Messungen in vorgegebenen Zeitabständen erfolgen, oder durch Interne Ereignisse getriggert werden.Operationally autonomous is intended to mean that an operation, in particular a measuring operation, of the measuring arrangement takes place autonomously, i.e. without external influences, for example from a higher-level unit. In a preferred embodiment, a measuring operation of an autarkic measuring arrangement takes place in accordance with a setting made during commissioning. This can mean, for example, that measurements are made at specified time intervals or are triggered by internal events.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen eines Füllstandes von Schüttgut. Dabei ist ein Sensor frei schwingend oberhalb des Schüttguts angeordnet. Der Sensor wird zu Schwingungen angeregt und bei verschiedenen durch die Schwingungen verursachten Auslenkungen wird jeweils ein Füllstand ermittelt.The invention also relates to a method for detecting a fill level of bulk material. A sensor is arranged swinging freely above the bulk material. The sensor is excited to vibrate and a fill level is determined for each of the various deflections caused by the vibrations.

Der Sensor wird insbesondere passiv durch äußere Umwelteinflüsse wie Wind, Luftströmungen oder Vibrationen zum Schwingen angeregt. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann eine, insbesondere nur über einen begrenzten Zeitraum, aktive Schwingungsanregung des Sensors erfolgen.The sensor is excited to oscillate in particular passively by external environmental influences such as wind, air currents or vibrations. Alternatively or in addition to this, the sensor can be actively excited to vibrate, in particular only over a limited period of time.

Insgesamt erreicht der Messpunkt des Sensors durch die Schwingungen verschiedene Bereiche der Oberfläche des Schüttguts und es kann damit auch eine inhomogene Verteilung von Füllständen erfasst werden. Die Schwingungsanregung kann wie vorstehend beschrieben in einfacher Weise erfolgen und somit ein kostengünstiges Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welches eine zuverlässigere Information über den örtlich variierenden Füllstand von Schüttgut erlaubt. Overall, the measuring point of the sensor reaches different areas of the surface of the bulk material due to the vibrations and an inhomogeneous distribution of fill levels can thus also be recorded. The vibration excitation can be carried out in a simple manner, as described above, and thus a cost-effective method can be made available which allows more reliable information about the locally varying fill level of bulk material.

Eine besonders genaue Ermittlung der Füllstandverteilung kann realisiert werden, wenn zusätzlich zu dem ermittelten Füllstand die korrespondierende Position des Sensors ermittelt wird. Die Position kann insbesondere mittels eines Neigungssensors erfasst werden. Es kann damit ein dreidimensionales Bild der Oberfläche des Schüttguts erzeugt werden, indem die Füllstände über ihre jeweilige Position aufgetragen werden.A particularly precise determination of the filling level distribution can be realized if the corresponding position of the sensor is determined in addition to the determined filling level. The position can in particular be detected by means of an inclination sensor. A three-dimensional image of the surface of the bulk material can thus be generated by plotting the fill levels over their respective positions.

Gerade bei einer zufälligen, passiven Schwingungsanregung kann ein resultierender Füllstand insbesondere derart bestimmt werden, dass ein Mittelwert über alle ermittelten Füllstände gebildet wird. Damit mag es sich bei dem ermittelten Füllstand zwar um eine recht ungenaue Zahl handeln, jedoch ist diese leicht zu ermittein und kommt dem wirklichen Füllstand näher, als eine aus dem Stand der Technik bekannte Messung in nur einem Punkt der Oberfläche.Particularly in the case of a random, passive vibration excitation, a resulting fill level can be determined in particular in such a way that an average value is formed over all the determined fill levels. The determined level may therefore be a very inaccurate number, but it is easy to determine and comes closer to the actual level than a measurement known from the prior art at just one point on the surface.

Alternativ kann unter Berücksichtigung der Positions- bzw. Neigungsinformation auch eine möglichst genaue Abbildung der Füllstandverteilung der Oberfläche erzeugt werden.Alternatively, taking into account the position or inclination information, a mapping of the fill level distribution of the surface can also be generated as precisely as possible.

Weitere praktische Ausführungsbeispiele sind nachfolgend in Verbindung mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Anordnung in einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht,
2 den mit II gekennzeichneten Ausschnitt aus 1 in einer vergrößerten Darstellung mit einer neutralen Position des Sensors,
3 die Anordnung gemäß 2 mit einer ausgelenkten Position des Sensors,
4 die erste Ausführungsform gemäß 2 in einer Draufsicht, und
5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Ansicht gemäß 2.

Further practical exemplary embodiments are described below in connection with the figures. Show it:

1 an arrangement according to the invention in a first embodiment in a schematic side view,
2 the section marked with II 1 in an enlarged view with a neutral position of the sensor,
3 the arrangement according to 2 with a deflected position of the sensor,
4th the first embodiment according to 2 in a plan view, and
5 a second embodiment of the arrangement according to the invention in a view according to 2 .

In 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 10 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Anordnung umfasst einen Sensor 12 zur Erfassung eines Füllstandes. Es handelt sich hier um ein Radarfüllstandmessgerät. Der Sensor 12 ist vorliegend an einer Haltevorrichtung 14 angeordnet, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Haltevorrichtung 14 unmittelbar an einer Wandfläche eines Behälters 16 befestigt ist.In 1 is an arrangement according to the invention 10 shown in a side view. The arrangement includes a sensor 12th for recording a fill level. This is a radar level meter. The sensor 12th is present on a holding device 14th arranged, wherein in the embodiment shown, the holding device 14th directly on a wall surface of a container 16 is attached.

In dem Behälter 16 ist Schüttgut 18 angeordnet. Wie in 1 gut erkennbar ist, weist das Schüttgut 18 keinen konstanten Füllstand auf, sondern eine inhomogene Oberfläche mit einem variierendem Füllstand.In the container 16 is bulk 18th arranged. As in 1 is clearly recognizable, shows the bulk material 18th does not have a constant fill level, but an inhomogeneous surface with a varying fill level.

Mit dem gestrichelten Pfeil ist die Messrichtung gezeigt, die ein Sensor 12 gemäß Stand der Technik aufweist, der starr mit einer Haltevorrichtung 14 verbunden ist. Die Messung erfolgt im Stand der Technik dabei lediglich rein senkrecht und trifft nur einen kleinen Bereich der Oberfläche des Schüttguts 18. In einer neutralen Position entspricht diese Messung auch der Messung des hier beschriebenen Sensors 12.The dashed arrow shows the direction of measurement that a sensor 12th according to the prior art, the rigid with a holding device 14th connected is. In the prior art, the measurement takes place purely vertically and only hits a small area of the surface of the bulk material 18th . In a neutral position, this measurement also corresponds to the measurement of the sensor described here 12th .

In der gezeigten Ausführungsform ist der Sensor 12 über mehrere Federn 20 an der Haltevorrichtung 14 befestigt und kann gegenüber der Haltevorrichtung 14 und entsprechend auch gegenüber dem Behälter 16 und dem Schüttgut 18 in alle Richtungen frei schwingen. Entsprechend kann der Sensor 12 auch unterschiedliche Neigungen aufweisen und gemäß der weiteren, mit durchgezogenen Linien dargestellten Pfeile weitere Bereiche der Oberfläche des Schüttguts 18 erfassen. Entsprechend werden über die Oberfläche hinweg verschiedene Füllstände ermittelt.In the embodiment shown, the sensor is 12th over several springs 20th on the holding device 14th attached and can opposite the holding device 14th and accordingly also towards the container 16 and the bulk material 18th swing freely in all directions. Accordingly, the sensor can 12th also have different inclinations and, according to the further arrows shown with solid lines, further areas of the surface of the bulk material 18th capture. Accordingly, different filling levels are determined across the surface.

In den 2 bis 4 ist die Anordnung des Sensors 12 an der Haltevorrichtung 14 im Detail dargestellt. In 2 ist der Sensor 12 in einer neutralen Position gezeigt, in welcher der Sensor 12 nicht gegenüber der Haltevorrichtung 14 verschwenkt ist. Dagegen ist der Sensor 12 in 3 in einer geneigten bzw. verschwenkten Position gezeigt. In der geneigten bzw. verschwenkten Position können dann Füllstände erfasst werden, die abseits der neutralen Position liegen, die in 1 mit dem gestrichelten Pfeil angedeutet ist.In the 2 until 4th is the arrangement of the sensor 12th on the holding device 14th shown in detail. In 2 is the sensor 12th shown in a neutral position in which the sensor 12th not opposite the holding device 14th is pivoted. The sensor is against it 12th in 3 shown in an inclined or pivoted position. In the inclined or pivoted position, fill levels can then be detected that are outside the neutral position that is shown in 1 is indicated by the dashed arrow.

In der in den 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist der Sensor 12 oberhalb der Haltevorrichtung 14 angeordnet. Damit bietet der Sensor 12 eine gute Angriffsfläche für äußerer Umwelteinflüsse wie Wind, der den Sensor 12 zum Schwingen anregen kann.In the in the 1 until 4th The first embodiment shown is the sensor 12th above the holding device 14th arranged. The sensor thus offers 12th a good target for external environmental influences such as wind that hits the sensor 12th can stimulate vibrations.

Zudem weist der Sensor 12 einen Neigungssensor 22 auf, mittels welchem die Position bzw. Neigung des Sensors 12 bestimmt werden kann und insbesondere der gemessene Füllstand mit einer Neigung des Sensors 12 verknüpft werden kann.In addition, the sensor 12th a tilt sensor 22nd by means of which the position or inclination of the sensor 12th can be determined and in particular the measured level with an inclination of the sensor 12th can be linked.

Wie aus der Draufsicht in 4 gut erkennbar ist, ist der Sensor 12 mittels drei Federn 20 an der Haltevorrichtung 14 befestigt. Die Federn 20 sind etwa in einem Abstand von 120° an dem Sensor 12 angeordnet. Der Sensor 12 kann sich so in jeder beliebigen Richtung ausgelenkt werden und frei gegenüber der Haltevorrichtung 14 schwingen.As seen from the top view in 4th is easily recognizable is the sensor 12th by means of three springs 20th on the holding device 14th attached. The feathers 20th are about 120 ° away from the sensor 12th arranged. The sensor 12th can thus be deflected in any direction and freely with respect to the holding device 14th swing.

Im Folgenden werden zur Beschreibung einer zweiten Ausführungsform für identische oder zumindest funktionsgleichen Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet wie zur Beschreibung einer ersten Ausführungsform.In the following, the same reference numerals are used to describe a second embodiment for identical or at least functionally identical components as for the description of a first embodiment.

In 5 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt, wobei sich diese zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass der Sensor 12 mittels der Federn 20 unterhalb der Haltevorrichtung 14 angeordnet ist. Der Sensor 12 kann damit vor Allem durch Vibrationen des Behälters 16 oder Luftströmungen beim Einfüllen oder Entnehmen von Schüttgut 18 in Schwingungen versetzt werden.In 5 a second embodiment of an arrangement according to the invention is shown, this second embodiment differing from the first embodiment in that the sensor 12th by means of the springs 20th below the holding device 14th is arranged. The sensor 12th can mainly be caused by vibrations of the container 16 or air currents when filling or removing bulk goods 18th are set in vibration.

Zudem weist der Sensor 12 in dieser zweiten Ausführungsform einen Impulsgeber 24 auf, der den Sensor 12 aktiv in Schwingungen versetzt.In addition, the sensor 12th in this second embodiment a pulse generator 24 on who the sensor 12th actively set in vibration.

Es sei darauf hingewiesen, dass auch eine Kombination eines Impulsgebers 24 gemäß der zweiten Ausführungsform und eines Neigungssensors 22 gemäß der ersten Ausführungsform möglich ist.It should be noted that a combination of a pulse generator 24 according to the second embodiment and an inclination sensor 22nd according to the first embodiment is possible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: Anordnungarrangement
1212th: Sensorsensor
1414th: HaltevorrichtungHolding device
1616: Behältercontainer
1818th: SchüttgutBulk material
2020th: Federfeather
2222nd: NeigungssensorTilt sensor
2424: ImpulsgeberImpulse generator

Claims

Arrangement of a sensor (12) for detecting a fill level or limit level on a holding device (14), characterized in that the sensor (12) is arranged to swing freely on the holding device (14).

Arrangement according to the preceding claim, characterized in that the sensor (12) is arranged in such a way that the sensor (12) can be made to vibrate by external environmental influences.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a pulse generator (24) which excites the sensor (12) to vibrate is arranged on the sensor (12).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the The sensor (12) is attached to the holding device (14) by means of at least one spring (20).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (12) is attached to the holding device (14) by means of three springs (20).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (12) has an inclination sensor (22).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (12) is a radar level measuring device.

Method for determining a level of bulk material (18), with a sensor (12), wherein the sensor (12) is arranged swinging freely above the bulk material (18) and wherein the sensor (12) is excited to vibrate and with different deflections a level is determined.

Method according to the preceding claim, characterized in that, in addition to the determined fill level, a corresponding position of the sensor (12) is detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a resulting fill level is determined in such a way that a mean value is formed over all the determined fill levels.