DE102021130596A1 - Autonomous fill level sensor with a float, method for measuring a fill level and arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen autarken Füllstandsensor (10) zur Messung eines Füllstandes in einem Behälter (28), mit einem Schwimmer (12), wobei der Schwimmer (12) Mittel zur Erfassung eines Füllstandes (40) aufweist.Mit dem Füllstandsensor (10) soll eine besonders flexible und einfache Messung des Füllstandes ermöglicht werden.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes mit einem autarken Füllstandsensor (10) sowie eine Anordnung.The invention relates to an autonomous fill level sensor (10) for measuring a fill level in a container (28), with a float (12), the float (12) having means for detecting a fill level (40). a particularly flexible and simple measurement of the filling level can be made possible. The invention also relates to a method for measuring a filling level with an autonomous filling level sensor (10) and an arrangement.
Description
Die Erfindung betrifft einen autarken Füllstandsensor mit einem Schwimmer gemäß dem Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Messen eines Füllstandes mit einem solchen autarken Füllstandsensor gemäß Patentanspruch 8 sowie eine Anordnung eines Füllstandsensors in einem Behälter gemäß Patentanspruch 15.The invention relates to a self-sufficient filling level sensor with a float according to claim 1. The invention also relates to a method for measuring a filling level with such a self-sufficient filling level sensor according to patent claim 8 and an arrangement of a filling level sensor in a container according to patent claim 15.
Füllstandsensoren zum Bestimmen und/oder Überwachen eines Füllstandes in einem Behälter sind in verschiedener Ausgestaltung aus dem Stand der Technik bekannt. Auch autarke Füllstandsensoren, bzw. autarke Feldgeräte sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie zeichnen sich durch eine vereinfachte Montage ohne Anbringen einer Kommunikations- oder Versorgungsleitung ausLevel sensors for determining and/or monitoring a level in a container are known in various configurations from the prior art. Self-sufficient level sensors or self-sufficient field devices are also known from the prior art. They are characterized by simplified assembly without attaching a communication or supply line
Üblicherweise werden Füllstandsensoren - auch autarke Füllstandsensoren - mit verschiedenen Aufbauten an einem Wandbereich eines Behälters festmontiert, zum Beispiel durch Einschrauben in den Behälter, Anschrauben oder Anklemmen an den Behälter. Es existieren auch Füllstandsensoren mit einem Schwimmer, wie zum Beispiel in der
Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, einen Füllstandsensor, ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes und eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, welche eine besonders flexible und einfache Messung des Füllstandes ermöglichen.The underlying object of the invention is to provide a filling level sensor, a method for measuring a filling level and an arrangement which enable a particularly flexible and simple measurement of the filling level.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere Vorteile und praktische Ausführungsformen sind in Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claims. Further advantages and practical embodiments are described in connection with the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer autarker Füllstandsensor zur Messung eines Füllstandes in einem Behälter weist einen Schwimmer auf. Der Schwimmer weist Mittel zur Erfassung eines Füllstandes auf. Der Füllstandsensor dient insbesondere zur Erfassung eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter.An autonomous filling level sensor according to the invention for measuring a filling level in a container has a float. The float has means for detecting a fill level. The fill level sensor is used in particular to detect a liquid level in a container.
Ein autarker Füllstandsensor zeichnet sich dabei dadurch aus, dass er keine kabelgebundene Energieversorgung und keine kabelgebundene Kommunikationsleitung zu einer anderen Einheit aufweist.A self-sufficient level sensor is characterized in that it has no wired energy supply and no wired communication line to another unit.
Es handelt sich bei dem Füllstandsensor insbesondere um ein Feldgerät. In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. „Feld“ bezeichnet dabei den Bereich außerhalb von Leitwarten. Insbesondere sind solche Feldgeräte mit übergeordneten Einheiten, zum Beispiel Leitsystemen oder Steuereinheiten, verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung und/oder Prozessüberwachung.The level sensor is in particular a field device. In process automation technology, field devices are often used that are used to record and/or influence process variables. "Field" refers to the area outside of control rooms. In particular, such field devices are connected to higher-level units, for example control systems or control units. These higher-level units are used for process control, process visualization and/or process monitoring.
Der erfindungsgemäße autarke Füllstandsensor weist einen Schwimmer auf. Ein Schimmer ist dabei ein Körper, der eine derartige Auftriebskraft aufweist, dass er an der Oberfläche einer Flüssigkeit schwimmt. Insbesondere handelt es sich bei dem Schwimmer um einen hohlen Körper. In diesem kann ein Auftriebskörper und insbesondere eine Blase gefüllt mit einem Gas, vorzugsweise Luft, angeordnet sein.The autonomous level sensor according to the invention has a float. A float is a body that has such a buoyant force that it floats on the surface of a liquid. In particular, the float is a hollow body. A buoyant body and in particular a bladder filled with a gas, preferably air, can be arranged in this.
Der Schwimmer weist Mittel zur Bestimmung eines Füllstandes auf. Das soll heißen, dass bereits nur mittels des Schwimmers eine Erfassung des Füllstandes möglich ist. Es sind keine weiteren separaten Hilfsmittel, welche z.B. an dem Behälter angeordnet sind, erforderlich.The float has means for determining a filling level. That is to say that it is already possible to detect the filling level using only the float. There are no further separate aids, which are arranged on the container, for example, are required.
Ein erfindungsgemäßer Füllstandsensor, der lediglich einen Schwimmer aufweist, ist besonders kompakt und einfach und vielfältig einsetzbar. Es ist keine Montage weiterer Anbauten an einem Behälter notwendig. Der Schwimmer kann einfach in den Behälter gegeben werden und die Messung gestartet werden. Innerhalb des Behälters ist der Füllsandsensor frei beweglich. Vor allem eignet sich ein erfindungsgemäßer Füllstandsensor zur Ermittlung von Füllständen in mobilen Behältern, wie zum Beispiel in IBC-Behältern (International Bulk Containern), die häufig transportiert werden und an denen die Anbringung von äußeren Aufbauten störend und aufwendig ist.A filling level sensor according to the invention, which has only one float, is particularly compact and simple and can be used in a variety of ways. It is not necessary to install further attachments on a container. The float can simply be placed in the container and the measurement can be started. The filling sand sensor can be moved freely within the container. Above all, a filling level sensor according to the invention is suitable for determining filling levels in mobile containers, such as in IBC containers (International Bulk Containers), which are transported frequently and on which the attachment of external structures is disruptive and expensive.
Für die Autarkie des Füllstandsensors, weist der Schwimmer insbesondere eine Übermittlungseinrichtung zur drahtlosen, Übermittlung erfasster Messdaten oder Messwerte und/oder einen Energiespeicher für die eigene Energieversorgung auf. Die Übermittlungseinrichtung kann bevorzugt ein Funkmodul für eine Schmalbandfunktechnologie (LoRa, Sigfox, LTE-M, NB-IOT) sein, welches die Messdaten oder Messwerte in eine Cloud, d.h. auf einen Server im World Wide Web überträgt. Der Energiespeicher ist insbesondere als Batterie oder Akkumulator ausgebildet und kann zusätzlich ein Energy-Harvesting-Modul umfassen. Insbesondere weist der Schwimmer auch eine Auswerte- und Steuereinheit auf.For the self-sufficiency of the filling level sensor, the float has in particular a transmission device for the wireless transmission of measured data or measured values and/or an energy store for its own energy supply. The transmission device can preferably be a radio module for narrowband radio technology (LoRa, Sigfox, LTE-M, NB-IOT), which transmits the measurement data or measurement values to a cloud, i.e. to a server on the World Wide Web. The energy store is designed in particular as a battery or accumulator and can also include an energy harvesting module. In particular, the float also has an evaluation and control unit.
Zur Messung des Füllstandes weist der Schwimmer als Mittel zur Füllstandmessung insbesondere eine Sensoreinheit in Form eines Bewegungsdetektors auf. Mittels des Bewegungsdetektors kann für die Ermittlung des Füllstandes der Weg ermittelt werden, den die Flüssigkeitsoberfläche bzw. der Schwimmer bei der Befüllung und auch bei einer Entleerung eines Behälters zurücklegt und daraus den Füllstand ermitteln.To measure the fill level, the float has as a means of measuring the fill level in particular special a sensor unit in the form of a motion detector. The movement detector can be used to determine the fill level of the path that the liquid surface or the float travels when a container is being filled and also when it is emptied, and the fill level can be determined therefrom.
Vorzugsweise ist der Schwimmer innen hohl und bildet ein Gehäuse, innerhalb welchem sämtliche Komponenten, wie die Energieversorgung, die Übermittlungseinheit, die Sensoreinheit und weitere Komponenten angeordnet sind. Der Schwimmer bildet die äußere Umhüllung des Füllstandsensors.The float is preferably hollow on the inside and forms a housing within which all components, such as the energy supply, the transmission unit, the sensor unit and other components are arranged. The float forms the outer shell of the level sensor.
In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors weist der Schwimmer einen Gasspeicher, einen Kompressor und eine dehnbare Blase auf. Der Gasspeicher, der Kompressor und die dehnbare Blase sind funktional miteinander verbunden. Insbesondere ist in dem Gasspeicher Luft gespeichert. Das Gas aus dem Gasspeicher kann bedarfsweise in die Blase geleitet werden. Die Blase ist dehnbar und weitet sich je nach eingespeister Gasmenge. Als geeignet werden insbesondere Blasen mit einem Volumen im Bereich von 200 cm3 angesehen. Zur Überführung des Gases von der Blase in den Gasspeicher ist ein Kompressor vorgesehen, der das Gas in komprimierter Form in den Gasspeicher überführt. Das Gas weist in dem Gasspeicher einen höheren Druck und eine höhere Dichte auf als in der Blase. Je nachdem wieviel Gas sich in der Blase befindet, kann die Auftriebskraft des Schwimmers variiert werden. Durch Überführen des Gases von der Blase in den Gasspeicher, wird die Auftriebskraft des Schwimmers verringert und der Schwimmer kann zum Absinken gebracht werden. Der Schwimmer selbst ist dabei so ausgebildet, dass er abtauchen kann. Wird Gas aus dem Gasspeicher in die Blase geleitet, so wird die Auftriebskraft erhöht und der Schwimmer steigt bis hin zur Flüssigkeitsoberfläche auf. Insbesondere sind das Gewicht des Sensors und das maximale Volumen dehnbaren Blase derart aufeinander abgestimmt, dass der Sensor abhängig von der Dichte des Füllguts bis an eine Flüssigkeitsoberfläche auftauchen kann. Insgesamt wird ermöglicht, dass der Schwimmer auch unabhängig von dem aktuellen Stand der Flüssigkeitsoberfläche die Distanz der Flüssigkeitsoberfläche zum Boden des Behälters messen kann. Der Füllstandsensor kann dann auch in bereits befüllte Behälter eingebracht werden und den Füllstand dann ermitteln. Weitere Details dazu sind nachfolgend noch in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben.In a practical embodiment of a level sensor according to the invention, the float has a gas reservoir, a compressor and an expandable bladder. The gas holder, the compressor and the expandable bladder are functionally connected. In particular, air is stored in the gas reservoir. The gas from the gas reservoir can be fed into the bladder as needed. The bubble is stretchable and expands depending on the amount of gas fed. Bubbles with a volume in the range of 200 cm 3 are considered to be particularly suitable. A compressor is provided for transferring the gas from the bladder into the gas storage device, which compressor transfers the gas into the gas storage device in compressed form. The gas in the gas reservoir has a higher pressure and a higher density than in the bladder. Depending on how much gas is in the bubble, the buoyancy of the swimmer can be varied. By transferring the gas from the bladder to the gas reservoir, the buoyancy of the swimmer is reduced and the swimmer can be made to sink. The swimmer himself is designed in such a way that he can dive down. If gas from the gas reservoir is fed into the bladder, the buoyancy is increased and the swimmer rises to the surface of the liquid. In particular, the weight of the sensor and the maximum volume of the expandable bubble are matched to one another in such a way that the sensor can emerge up to the surface of a liquid, depending on the density of the filling material. Overall, it is made possible for the swimmer to be able to measure the distance from the liquid surface to the bottom of the container independently of the current level of the liquid surface. The filling level sensor can then also be introduced into already filled containers and then determine the filling level. Further details on this are described below in connection with the method.
Insbesondere ist der Schwimmer kugelförmig ausgebildet. Die Kugelform hat den Vorteil, dass an dem Schwimmer möglichst wenig hängen bleibt und dass ein Verkanten des Schwimmers innerhalb des Behälters möglichst ausgeschlossen ist.In particular, the float is spherical. The spherical shape has the advantage that as little as possible gets caught on the float and that the float can't jam inside the container.
Insbesondere ist der Schwimmer aus Kunststoff ausgebildet. Damit ist der Schwimmer kostengünstig und leicht. Der Schwimmer kann insbesondere auch in aggressiven Medien eingesetzt werden, wie zum Beispiel in Laugen oder Säuren.In particular, the float is made of plastic. Thus, the float is inexpensive and light. In particular, the float can also be used in aggressive media, such as in alkalis or acids.
Damit der erfindungsgemäße Füllstandsensor möglichst zuverlässig funktioniert, ist der Schwimmer insbesondere derart austariert, dass die Übermittlungseinheit im schwimmenden Zustand des Schwimmers in einem oberen Bereich innerhalb des Schwimmers angeordnet ist. Im oberen Bereich des Schwimmers bedeutet insbesondere in der oberen Hälfte des Schwimmers, insbesondere in dem Bereich, der oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegt. Insbesondere ist die Gewichtsverteilung innerhalb des Schwimmers so gewählt, dass sich der Schwimmer so ausrichtet, dass die Übermittlungseinheit oben angeordnet ist. Um den Schwimmer entsprechend auszutarieren, kann zum Beispiel der Energiespeicher in der anderen Hälfte angeordnet sein, in welcher die Übermittlungseinheit nicht angeordnet ist. Es ist auch denkbar zusätzliches Gewicht innerhalb des Schwimmers anzuordnen. Der Raum zur Ausbreitung der Blase ist zumindest überwiegend für den Bereich vorgesehen, in welchem auch die Übermittlungseinheit angeordnet ist. Durch die nach oben, außerhalb der Wasseroberfläche angeordnete Übermittlungseinheit, wird eine Abschwächung der Übertragungsqualität durch Absorption der Funkwellen in der Flüssigkeit möglichst vermieden und damit die Reichweite maximiert. In order for the level sensor according to the invention to function as reliably as possible, the float is in particular balanced in such a way that the transmission unit is arranged in an upper area within the float when the float is in the floating state. In the upper area of the float means in particular in the upper half of the float, in particular in the area which lies above the liquid surface. In particular, the weight distribution within the float is chosen so that the float orients itself so that the transmission unit is located at the top. In order to correspondingly tare the float, the energy store can be arranged in the other half, for example, in which the transmission unit is not arranged. It is also conceivable to arrange additional weight inside the float. The space for the propagation of the bubble is at least predominantly provided for the area in which the transmission unit is also arranged. Due to the transmission unit being arranged above, outside the water surface, a weakening of the transmission quality through absorption of the radio waves in the liquid is avoided as far as possible, thus maximizing the range.
Falls es notwendig seine sollte, kann insbesondere außenseitig des Behälters ein Repeater zur Signalweiterleitung angeordnet sein.If it should be necessary, a repeater for signal transmission can be arranged in particular on the outside of the container.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Übermittlungseinheit so ausgebildet, dass sie in untergetauchtem Zustand deaktiviert ist. Da in vielen flüssigen Medien die Funkübertragung nicht oder nur schlecht möglich ist, ist der Füllstandsensor damit besonders energiesparend. Die Deaktivierung kann durch einen Sensor oder auch durch ein Ventil zur Steuerung der Luftblase erfolgen.In a further embodiment, the transmission unit is designed in such a way that it is deactivated in the submerged state. Since radio transmission is not possible or only possible with difficulty in many liquid media, the level sensor is particularly energy-saving. The deactivation can be done by a sensor or by a valve to control the air bubble.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllstandsensors ist der Bewegungsdetektor eine inertiale Messeinheit (inertial measurement unit, IMU). Eine solche Messeinheit weist mehrere Inertialsensoren wie Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren auf, die räumlich verteilt sind. Insbesondere weist die IMU drei jeweils senkrecht zueinander ausgerichtete Beschleunigungssensoren (Translationssensoren) für die Erfassung der translatorischen Bewegung und drei senkrecht zueinander orientiere Drehratensensoren (Gyroskopische Sensoren) für die Erfassung rotierender Bewegungen auf. Die IMU ist insbesondere die Messeinheit eines Trägheitsnavigationssystems (Inertial Navigation System, INS), wobei mittels des INS die Auftriebsgeschwindigkeit ermittelt wird. Aus der Auftriebsgeschwindigkeit und der Zeit kann die zurückgelegte Distanz des Schwimmers bestimmt werden.In a further practical embodiment of the filling level sensor according to the invention, the movement detector is an inertial measurement unit (IMU). Such a measuring unit has a number of inertial sensors, such as acceleration sensors and yaw rate sensors, which are spatially distributed. In particular, the IMU has three acceleration sensors (translation sensors) oriented perpendicularly to one another for detecting the translational movement and three yaw rates oriented perpendicularly to one another sensors (gyroscopic sensors) for detecting rotating movements. The IMU is in particular the measuring unit of an inertial navigation system (Inertial Navigation System, INS), with the INS being used to determine the lift velocity. The distance covered by the swimmer can be determined from the buoyancy rate and the time.
Der Füllstandsensor weist insbesondere zusätzlich eine Sensoreinheit zur Erfassung der Temperatur und/oder eine Sensoreinheit zur Erfassung der Dichte des Füllguts auf. Damit kann der Einsatzbereich des Füllstandsensors erweitert werden.In particular, the filling level sensor additionally has a sensor unit for detecting the temperature and/or a sensor unit for detecting the density of the filling material. The area of application of the fill level sensor can thus be expanded.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes mit einem wie vorstehend beschriebenen autarken Füllstandsensor. Die Messung des Füllstandes kann durch die Autarkie des Füllstandsensors besonders einfach erfolgen. Insbesondere schwimmt der Schwimmer jeweils auf Höhe der Oberfläche des Füllguts bzw. der Flüssigkeit und detektiert mit dem Bewegungsdetektor die zurückgelegte Wegstrecke. Aus dieser kann dann der aktuelle Füllstand ermittelt werden.The invention also relates to a method for measuring a filling level with an autonomous filling level sensor as described above. The fill level can be measured particularly easily due to the self-sufficiency of the fill level sensor. In particular, the float swims at the level of the surface of the filling material or the liquid and detects the distance covered with the movement detector. The current fill level can then be determined from this.
Um auch Füllstande eines bereits befüllten Behälters zu messen, d.h. ohne dass der Füllstandsensor bereits in den leeren Behälter eingegeben war, kann ein gezieltes „Abfahren“ der Höhe der Flüssigkeit erfolgen. Hierbei wird zunächst ein Absinken des Schwimmers veranlasst, indem eine mit Gas (insbesondere Luft) gefüllte Blase innerhalb des Schwimmers entleert wird. Die Entleerung wird beendet, wenn der Bewegungsdetektor kein weiteres Absinken des Schwimmers mehr detektiert. Es wird davon ausgegangen, dass der Schwimmer dann den Boden des Behälters erreicht hat. Nach dem Absinken wird ein Auftauchvorgangs veranlasst, indem die Blase mit Gas gefüllt wird, solange bis kein weiteres Auftauchen von dem Bewegungsdetektor detektiert wird. Währen des Auftauchvorgangs wird mittels des Bewegungsdetektors die Auftriebsgeschwindigkeit des Schwimmers und daraus die zurückgelegte Wegstrecke ermittelt.In order to also measure the fill level of a container that is already filled, i.e. without the fill level sensor having already been inserted into the empty container, the level of the liquid can be specifically "traversed". In this case, the float is first caused to sink by emptying a gas (in particular air)-filled bladder within the float. Emptying ends when the motion detector no longer detects the float sinking any further. The float is then assumed to have reached the bottom of the tank. After the descent, an ascent process is initiated by filling the bladder with gas until no further ascent is detected by the motion detector. During the surfacing process, the movement detector is used to determine the buoyancy speed of the swimmer and from this the distance covered.
Wie vorstehend bereits erläutert, erfolgt die Entleerung der Schwimmblase insbesondere mittels eines Kompressors. Der Kompressor komprimiert das in der Blase ausgedehnte Gas und überführt dies in einen Gasspeicher.As already explained above, the swim bladder is emptied in particular by means of a compressor. The compressor compresses the gas expanded in the bladder and transfers it to a gas reservoir.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Ermittlung des Füllstandes die Geometrie des Behälters berücksichtigt. Die Geometrie umfasst dabei insbesondere die Grundfläche und den Verlauf der Querschnittsfläche des Behälters über die Höhe des Behälters. Der Schwimmer kann so in unterschiedliche Behälter hingegeben werden. Es ist möglich, dass die geometrischen Daten eingegeben werden und anhand der eingegebenen Daten kann dann der Füllstand bestimmt werden. Die Eingabe kann insbesondere über ein mobiles Gerät oder die übergeordnete Einheit erfolgen, welche jeweils mit einer Auswerteeinheit kommunizieren.In a further practical embodiment of the method according to the invention, the geometry of the container is taken into account to determine the filling level. The geometry includes in particular the base area and the progression of the cross-sectional area of the container over the height of the container. The float can thus be placed in different containers. It is possible for the geometric data to be entered and the filling level can then be determined on the basis of the data entered. The input can be made in particular via a mobile device or the higher-level unit, which each communicate with an evaluation unit.
Alternativ kann die Geometrie des Behälter bereits in einer Datenbank gespeichert sein. Dies ist insbesondere bei standardisierten Behältern sinnvoll, wie zum Beispiel bei IBC-Behältern. Der Anwender kann den entsprechenden Behälter zum Beispiel aus einer Liste auswählen oder in besonders einfacher Ausführung sind die Daten des genormten Behälters hinterlegt und der Füllstandsensor ist lediglich zur Messung eines Füllstandes in solchen Behältern geeignet.Alternatively, the geometry of the container can already be stored in a database. This is particularly useful for standardized containers, such as IBC containers. The user can, for example, select the appropriate container from a list or, in a particularly simple embodiment, the data of the standardized container is stored and the filling level sensor is only suitable for measuring a filling level in such containers.
Nach Beendigung des Auftauchvorgangs, d.h. wenn der Schwimmer die Oberfläche des Füllgutes erreicht hat, werden die ermittelten Werte insbesondere an eine übergeordnete Einheit übermittelt. Die Übermittlung erfolgt insbesondere nur dann, wenn die Übermittlungseinheit außerhalb der Flüssigkeit angeordnet ist. Als Werte werden dabei die insbesondere die mindestens eine Auftriebsgeschwindigkeit oder bereits eine daraus ausgewertete Distanz oder ein Füllstand übermittelt. Die Auswertung kann bereits auf Seiten des Schwimmers erfolgen oder in der übergeordneten Einheit.After the end of the surfacing process, i.e. when the float has reached the surface of the filling material, the determined values are transmitted to a higher-level unit. In particular, the transmission only takes place if the transmission unit is arranged outside the liquid. In particular, the at least one buoyancy speed or a distance already evaluated therefrom or a filling level are transmitted as values. The evaluation can already take place on the part of the swimmer or in the superordinate unit.
Das Verfahren ist besonders energiesparend, wenn der Füllstandsensor nach einer Messung deaktiviert wird. Nachdem der Füllstandsensor bis zur Oberfläche der Flüssigkeit aufgetaucht ist und die gemessenen Daten übermittelt hat, schaltet der Füllstandsensor in einen deaktivierten Zustand, in welcher nur wenig Energie verbraucht wird. Die Aktivierung kann entweder bedarfsweise oder nach einer bestimmten Zeit erfolgen. Insbesondere erfolgt die Aktivierung Event-basiert, d.h. im Falle einer Füllstandänderung.The method is particularly energy-saving if the level sensor is deactivated after a measurement. After the level sensor has risen to the surface of the liquid and transmitted the measured data, the level sensor switches to a deactivated state in which little power is consumed. Activation can take place either on demand or after a certain period of time. In particular, activation is event-based, i.e. in the event of a fill level change.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Auftauchvorgang auf verschiedene Auftriebsgeschwindigkeiten hin überprüft. Werden verschiedene Auftriebsgeschwindigkeiten erkannt, so kann daraus auf Schichten unterschiedlicher Füllgüter mit unterschiedlicher Dichte geschlossen werden, da die Auftriebsgeschwindigkeit von der Dichte des Füllguts abhängig ist.In a further practical embodiment of the method according to the invention, the surfacing process is checked for different buoyancy speeds. If different buoyancy rates are detected, layers of different filling materials with different densities can be inferred from this, since the buoyancy rate depends on the density of the filling material.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Anordnung eines wie vorstehend beschriebenen Füllstandsensors in einem Behälter. Der Schwimmer ist dabei frei beweglich in dem Behälter angeordnet. Das heißt, der Schwimmer ist weder direkt noch indirekt mit dem Behälter verbunden.Furthermore, the invention also relates to an arrangement of a level sensor as described above in a container. The float is freely movable in the container. That is, the float is not directly or indirectly connected to the tank.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile werden im Folgenden in Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Füllstandsensor in einer schematischen Darstellung im Querschnitt, -
2 die Anordnung eines Füllstandsensors in einem Behälter in einer abgesenkten Position in einer schematischen Darstellung, -
3 die Anordnung gemäß2 mit einer aufgetauchten Position des Füllstandsensors in einer schematischen Darstellung, und -
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Messung des Füllstandes.
-
1 a level sensor in a schematic representation in cross section, -
2 the arrangement of a level sensor in a container in a lowered position in a schematic representation, -
3 the arrangement according to2 with a surfaced position of the level sensor in a schematic representation, and -
4 a flow chart of a method for measuring the fill level.
In
Der Füllstandsensor 10 weist einen Schwimmer 12 auf, der vorliegend als Hohlkörper ausgeführt ist und mehrere Komponenten umgibt. Der Schwimmer 12 ist vorliegend aus Kunststoff und kugelförmig ausgebildet.The
In dem Schwimmer 12 ist ein Energiespeicher 14 in Form einer Batterie, eine kombinierte Übermittlungseinheit 16 und Auswerteeinheit 18 und ein Mittel zur Füllstandmessung 40 - hier eine Sensoreinheit 20 in Form eines Bewegungsdetektors - angeordnet. Bei dem Bewegungsdetektor 20 handelt es sich um eine IMU mit mehreren Beschleunigungs- und Drehratensensoren. Die Auswerteeinheit 18 dient auch dazu aus den Beschleunigungsdaten der Sensoren eine Geschwindigkeit zu ermitteln.In the
Ferner ist in dem Schwimmer 12 eine dehnbare Blase 22 angeordnet, die bedarfsweise mit Gas (Luft) befüllbar ist und entsprechend dem Doppelpfeil ihr Volumen vergrößern oder verkleinern kann. Mit der Blase 22 verbunden sind ein Kompressor 24 und ein Gasspeicher 26. Der Kompressor 24 kann Gas aus der Blase 22 herausfördern und in komprimierter Form dem Gasspeicher 26 zuführen. Ferner kann aus dem Gasspeicher 26 Gas in die Blase 22 gefüllt werden. Das Gas weist in dem Gasspeicher 26 eine höhere Dichte und einen höheren Druck auf als in der Blase 22.Furthermore, an
Im Folgenden wird in Zusammenhang mit den
In den
Zur Bestimmung des Füllstandes in dem Behälter 28 schwimmt der Füllstandsensor 10 frei beweglich in der Flüssigkeit 34 in dem Behälter 28. Der Schwimmer 12 ist dabei derart ausgebildet, dass er sowohl abtauchen kann (vgl.
Der Schwimmer 12 ist so austariert, dass die Übermittlungseinheit 16 in dem Bereich des Schwimmers 12 angeordnet ist, der oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit 34 angeordnet ist.The
In
Die Füllstandmessung wird mit Schritt S1 gestartet. Falls keine Daten hinsichtlich des aktuellen Füllstandes vorliegen oder der Füllstand nicht 0 beträgt, wird in Schritt S2 ein Abtauchen des Schwimmers 12 veranlasst. Dazu wird Gas aus der Blase 22 mittels des Kompressors 24 in den Gasspeicher 26 überführt.The filling level measurement is started with step S1. If there is no data regarding the current filling level or the filling level is not 0, in step S2 the
In Schritt S3 wird abgefragt, ob der Boden des Behälters 28 erreicht wurde, d.h. ob der Bewegungsdetektor 20 kein weiteres Absinken mehr detektiert. Ist dies der Fall (J) (vgl.
Ist der Schwimmer 12 vollständig aufgetaucht (vgl.
Die ermittelten Werte werden in Schritt S8 durch die Übermittlungseinheit 16 versendet. Nach dem Datenversand schaltet der Füllstandsensor 10 in Schritt S9 in einen deaktivierten Zustand.The determined values are sent by the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- autarker Füllstandsensorautonomous level sensor
- 1212
- Schwimmerswimmer
- 1414
- Energiespeicherenergy storage
- 1616
- Übertragungseinheittransmission unit
- 1818
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 2020
- Sensoreinheit, BewegungsdetektorSensor unit, motion detector
- 2222
- Blasebladder
- 2424
- Kompressorcompressor
- 2626
- Energiespeicherenergy storage
- 2828
- Behältercontainer
- 3030
- Gestellframe
- 3232
- DeckelLid
- 3434
- Flüssigkeitliquid
- 4040
- Mittel zur FüllstandmessungMeans for level measurement
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- DE 102005036846 B4 [0003]DE 102005036846 B4 [0003]
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009033496A1 (en) | 2007-09-10 | 2009-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for the location-dependent detection of a physical or chemical variable of a medium, measuring transducer and conveyor device for such a device |
DE102013221223A1 (en) | 2013-10-18 | 2014-12-04 | Ifm Electronic Gmbh | Float and arrangement for measuring a level |
DE102005036846B4 (en) | 2005-08-04 | 2016-11-24 | Vega Grieshaber Kg | Device for measuring a level |
DE102016210416A1 (en) | 2016-06-13 | 2017-12-14 | Vega Grieshaber Kg | Measuring arrangement for determining a level |
DE102017126128A1 (en) | 2017-11-08 | 2019-05-09 | Endress+Hauser SE+Co. KG | System and method for the spatially resolved determination of at least one physical or chemical process variable |
WO2021185601A1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Vega Grieshaber Kg | Submersible autonomous fill-level measurement system |
DE102020214695A1 (en) | 2020-11-23 | 2022-05-25 | Micro-Sensys Gmbh | Device for determining the fill level of a liquid in a container |
-
2021
- 2021-11-23 DE DE102021130596.9A patent/DE102021130596A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005036846B4 (en) | 2005-08-04 | 2016-11-24 | Vega Grieshaber Kg | Device for measuring a level |
WO2009033496A1 (en) | 2007-09-10 | 2009-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for the location-dependent detection of a physical or chemical variable of a medium, measuring transducer and conveyor device for such a device |
DE102013221223A1 (en) | 2013-10-18 | 2014-12-04 | Ifm Electronic Gmbh | Float and arrangement for measuring a level |
DE102016210416A1 (en) | 2016-06-13 | 2017-12-14 | Vega Grieshaber Kg | Measuring arrangement for determining a level |
DE102017126128A1 (en) | 2017-11-08 | 2019-05-09 | Endress+Hauser SE+Co. KG | System and method for the spatially resolved determination of at least one physical or chemical process variable |
WO2021185601A1 (en) | 2020-03-18 | 2021-09-23 | Vega Grieshaber Kg | Submersible autonomous fill-level measurement system |
DE102020214695A1 (en) | 2020-11-23 | 2022-05-25 | Micro-Sensys Gmbh | Device for determining the fill level of a liquid in a container |
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