DE19730196C2

DE19730196C2 - Method and device for level measurement according to the plumb bob principle

Info

Publication number: DE19730196C2
Application number: DE19730196A
Authority: DE
Inventors: Felix Raffalt; Siegbert Woehrle; Karl Benz
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: DE19730196A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllstandmessung nach dem Senklotprinzip, bei welchem ein an einem Meßseil hängendes Tastgewicht auf ein Füllgut abgesenkt und beim Auftreffen auf das Füllgut die von einer Seiltrommel abgespulte Länge des Meßseils elektronisch durch Zählen von beim Spulvorgang der Seiltrommel erzeugten Impulsen in einer Zähleinrichtung bestimmt wird, wobei die Seiltrommel mit einer Antriebsachse eines Elektromotors federnd gekoppelt ist und eine relative Veränderung der Verdrehung von Seiltrommel und Antriebswelle als Kriterium für das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut herangezogen wird, sowie eine hierfür geeignete elektromechanische Füllstandmeßvorrichtung.The invention relates to a method for level measurement according to the plumb bob principle, in which a hanging on a measuring rope Lowered the touch weight to a product and when it hits the The length of the measuring rope that is unwound from a rope drum electronically by counting during the winding process of the rope drum generated pulses is determined in a counter, wherein the cable drum with a drive axis of an electric motor is resiliently coupled and a relative change in Twisting of the cable drum and drive shaft as a criterion for the impact of the tactile weight on the product is used is, as well as a suitable electromechanical Level measuring device.

Verfahren und Vorrichtungen zur Füllstandmessung nach dem Senklotprinzip sind hinlänglich bekannt und beispielsweise in den Dokumenten DT 21 51 094, DE 24 01 486 B2, DE-PS 81 99 23, DE 39 42 239 A1, US-PS 3,838,518, DE 195 43 352 A1, G 70 31 884.2, DE- PS 819 923, G 73 29 766.2 sowie DE 28 53 360 A1 beschrieben. Bei diesen Verfahren zur Füllstandmessung nach dem Senklotprinzip wird ein an einem Meßseil hängendes Tastgewicht auf das Füllgut abgesenkt. Beim Auftreffen auf das Füllgut wird die von der Seiltrommel abgespulte Länge des Meßseiles ermittelt und an einer Anzeigevorrichtung die Füllstandshöhe bzw. die Füllmenge angezeigt. Für unterschiedliche Füllgüter werden zweckmäßigerweise unterschiedliche Tastgewichte eingesetzt.Methods and devices for level measurement according to Plumb bob principle are well known and for example in the Documents DT 21 51 094, DE 24 01 486 B2, DE-PS 81 99 23, DE 39 42 239 A1, US-PS 3,838,518, DE 195 43 352 A1, G 70 31 884.2, DE- PS 819 923, G 73 29 766.2 and DE 28 53 360 A1. At this method for level measurement according to the plumb bob principle becomes a probe weight hanging on a measuring rope on the product lowered. When it hits the product, the Cable drum unwound length of the measuring cable determined and on a Display device the level or the filling quantity displayed. For different filling goods are expedient different probe weights used.

Das Hauptanwendungsgebiet der elektromechanischen Lotung liegt in der Füllstandmessung von sehr hohen Behältern, wo Lösungen mit anderen Meßprinzipien sehr kostenintensiv oder aus physikalischen Gründen nicht möglich sind. Mit der elektromechanischen Lotung sind Füllstände in Behältern von derzeit bis zu etwa 70 m meßbar.The main area of application for electromechanical plumbing is in the level measurement of very high containers, where solutions with other measuring principles very costly or from physical Reasons are not possible. With electromechanical plumbing levels in containers of currently up to about 70 m can be measured.

Ein Verfahren zur Füllstandmessung nach dem Senklotprinzip, bei dem die Seiltrommel und die Antriebsachse eines Elektromotors federnd miteinander gekoppelt sind, und bei welchem die Füllstandhöhe durch Zählen von beim Spulvorgang der Seiltrommel erzeugten Impulsen in einer Zähleinrichtung bestimmt wird, beschreibt die DE 31 49 220 A1 der Anmelderin. Bei dem dort beschriebenen Meßverfahren wird das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut vorteilhafterweise ohne die Betätigung von mechanischen Schaltgliedern festgestellt. Außerdem ist es bei dem dort beschriebenen Meßverfahren nicht mehr notwendig, die elektrischen Eingangsgrößen des Elektromotors überwachen zu müssen. Da der Sensor über dem außerhalb des für das Füllgut bestimmten Raums angeordnet ist, unterliegt sein Aufbau nicht dem für das Behälterinnere geltenden Anforderungen. Dies bedeutet, daß für die Mehrzahl von Füllgütern Sensoren mit geringerem Aufwand für die Kapselung eingesetzt werden können.A method for level measurement according to the plumb bob principle, at which the rope drum and the drive axis of an electric motor are resiliently coupled, and in which the Level by counting during the winding process of the rope drum generated pulses is determined in a counting device, describes the applicant's DE 31 49 220 A1. At that one described measuring method is the impact of the probe weight on the filling material advantageously without the actuation of mechanical switching elements determined. It is also with the Measuring methods described there are no longer necessary monitor electrical input variables of the electric motor have to. Because the sensor is above the outside of the for the product certain space is arranged, its structure is not subject to the requirements applicable to the interior of the container. This means, that for the majority of bulk goods sensors with less Effort for encapsulation can be used.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Seiltrommel und die mit dem Elektromotor verbundene Antriebswelle dank der Federkopplung relativ zueinander zwischen zwei Endlagen um einen begrenzten Winkelbereich drehbar angeordnet sind, wobei die Seiltrommel bei am Meßseil freihängenden Tastgewicht gegenüber der Welle die eine Endlage und bei vom Füllgut getragenen Tastgewicht die andere Endlage einnimmt. Die Seiltrommel und die Antriebsachse des Elektromotors sind jeweils mit Impulsgeberscheiben drehfest gekoppelt, welche von kontaktlosen Sensoren abgetastet werden. Wenn das Tastgewicht auf die Füllgutoberfläche auftrifft, entfällt die vom Tastgewicht im Meßseil hervorgerufene Zugspannung, wodurch eine Relativverdrehung der beiden Impulsscheiben zueinander eintritt. Die hierbei auftretende unterschiedliche Anzahl von Impulsen am Ausgang der Sensoren, die die beiden Impulsscheiben abtasten, wird detektiert und abhängig hiervon ein Relais, das die Drehrichtung des Elektromotors umschaltet, aktiviert.This is achieved in that the cable drum and the Drive shaft connected to the electric motor thanks to the spring coupling relative to each other between two end positions by a limited Angular range are rotatably arranged, the cable drum at on the measuring rope freely suspended probe weight against the shaft one End position and the other with the probe weight carried by the product Takes end position. The cable drum and the drive axis of the Electric motors are each non-rotatable with pulse encoder disks coupled, which are sensed by contactless sensors. If the sensing weight hits the product surface, the one caused by the sensing weight in the measuring cable is not applicable Tensile stress, causing a relative rotation of the two Pulse disks occur to each other. The one that occurs different number of pulses at the output of the sensors that scanning the two pulse disks is detected and dependent of which a relay that determines the direction of rotation of the electric motor toggles, activated.

Wenngleich bei diesem bekannten Füllstandmeßverfahren nach dem Senklotprinzip das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut elektronisch erfaßt wird, sind nachteiligerweise weiterhin mechanische Kipphebel bzw. Mikroschalter für ein Abschalten des Elektromotors in oberer Endlage notwendig. In oberer Endlage läuft nämlich das Tastgewicht gegen eine Endanschlageinrichtung, die einen Hebelarm eines Mikroschalters beim Anschlagen auslöst. Der Mikroschalter erzeugt hierbei ein Abschaltsignal, das über einen Motorschütz den Elektromotor abschaltet.Although in this known level measurement method after Plumb bob principle the impact of the tactile weight on the product electronically recorded are still disadvantageous mechanical rocker arm or microswitch for switching off the Electric motor in the upper end position necessary. In the upper end position if the sensing weight runs against an end stop device, which triggers a lever arm of a microswitch when struck. The microswitch generates a switch-off signal that a motor contactor switches off the electric motor.

Problematisch bei diesem bekannten Meßverfahren ist des weiteren die Tatsache, daß ausschließlich eine fest vorgegebene Impulsdifferenz der beiden mit der Seiltrommel und Antriebswelle verbundenen Impulsgeberscheiben als Maß für das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut überwacht wird. Dies führt immer dann zu Fehlmessungen, wenn die detektierte Impulsdifferenz nicht auf das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut zurückzuführen ist, sondern andere Ursachen hat. Solche anderen Ursachen können z. B. Pendelbewegungen des Tastgewichtes aufgrund von starken behälterinternen Luftturbulenzen, extern auf den Behälter einwirkende Vibrationen oder dgl. sein.Another problem with this known measuring method is the fact that only a fixed one Pulse difference between the two with the cable drum and drive shaft connected encoder disks as a measure of the impact of the Sensing weight on the product is monitored. This always leads then false measurements if the detected pulse difference is not the impact of the tactile weight on the product is due, but has other causes. Such others Causes can e.g. B. pendulum movements of the probe weight of strong internal air turbulence, external to the Vibrations or the like acting on the container.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das bekannte Verfahren zur Füllstandmessung nach dem Senklotprinzip und die zugehörende Meßeinrichtung hinsichtlich der Meßgenauigkeit weiter zu verbessern, wobei eine frei von Mikroschaltern mögliche und damit vollelektronische Überwachung der Bewegung des Meßseiles und des daran endseitig hängenden Tastgewichtes durchführbar sein soll.The invention is based on the object of the known method for level measurement according to the plumb bob principle and the associated one Measuring device in terms of measuring accuracy improve, being a free of microswitches possible and therefore fully electronic monitoring of the movement of the measuring cable and the should be feasible on the end hanging weight.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für die elektromechanische Füllstandmeßvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. This task is carried out for the process by the characteristics of Claim 1 and for the electromechanical Level measuring device by the features of claim 14 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht demnach im wesentlichen darauf, daß ausgehend von einem zu Beginn des Meßverfahrens bestimmten Absolutwert für die Verdrehung von Seiltrommel und Antriebswelle kontinuierlich und vorzeichenrichtig die augenblickliche Abweichung von diesem Absolutwert detektiert wird, und daß bei einer vorgegebenen Abweichung der Elektromotor abgeschaltet oder in seiner Drehrichtung umgekehrt wird.The method according to the invention is therefore essentially based that starting from one at the beginning of the measurement process determined absolute value for the twisting of the cable drum and Drive shaft continuously and with the correct sign instantaneous deviation from this absolute value is detected and that with a predetermined deviation the electric motor switched off or reversed in its direction of rotation.

Zur Durchführung eines solchen Meßverfahrens nach dem Senklotprinzip ist sowohl die Seiltrommel als auch die An triebswelle des Elektromotors jeweils mit einer Impulsgeberscheibe drehfest gekoppelt, wobei eine Auswerte- und Steuereinrichtung, z. B. ein Mikrocontroller, zum Detektieren der relativen Verdrehungsänderung der beiden Impulsgeberscheiben zueinander sowie zur hiervon abhängigen Steuerung des Elektromotors vorgesehen ist. Jede der Impulsgeberscheiben verfügt über eine Vielzahl von Impulsmarken sowie jeweils über eine Referenzimpulsmarke. Die Impulsgeberscheiben werden von Impulsdetektionsmitteln zum Erfassen der Impulsmarken und Referenzimpulsmarken abgetastet. Dank der Vorgesehenen Referenzimpulsmarken kann die augenblickliche Verdrehung der Seiltrommel und der Antriebswelle des Elektromotors zueinander bestimmt und damit die Abweichung vom anfänglichen Absolutwert jederzeit bestimmt werden. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil die augenblickliche Verdrehung beider Wellen zueinander dem auf die Seiltrommel wirkenden und vom Tastgewicht ausgehenden Drehmoment direkt proportional ist. To carry out such a measuring method according to The plumb bob principle is both the rope drum and the on drive shaft of the electric motor each with one Pulse encoder disc coupled non-rotatably, with an evaluation and Control device, e.g. B. a microcontroller to detect the relative change in rotation of the two encoder disks to each other and to the dependent control of the Electric motor is provided. Each of the encoder disks has a large number of pulse marks as well as each a reference pulse mark. The pulse encoder disks are from Pulse detection means for detecting the pulse marks and Reference pulse marks scanned. Thanks to the intended ones Reference pulse marks can change the instantaneous rotation of the Rope drum and the drive shaft of the electric motor to each other determined and thus the deviation from the initial absolute value can be determined at any time. This is advantageous because the instantaneous rotation of both shafts to each other on the Rope drum acting torque from the sensing weight is directly proportional.

Zur Bestimmung der Relativverdrehung der Seiltrommel und der Antriebswelle sowie der insgesamt durchgeführten Wellenrotatio nen der Seiltrommel und/oder Antriebswelle können die Impuls geberscheiben beispielsweise als Zahnscheiben ausgebildet sein, die mittels mehrerer Gabelschranken, z. B. Gabellichtschranken, abgetastet werden. Zur Abtastung der Impulsgeberscheiben können jedoch nicht nur optische Impulsdetektionsmittel, wie Gabel lichtschranken, sondern auch andere berührungslos arbeitende Detektionsmittel, wie z. B. induktiv oder magnetisch arbeitende Detektionsmittel, eingesetzt werden.To determine the relative rotation of the rope drum and the Drive shaft and the total shaft rotation performed The rope drum and / or drive shaft can stimulate the pulse encoder disks can be designed, for example, as toothed disks, which by means of several fork barriers, e.g. B. fork light barriers, be scanned. Can be used to scan the encoder disks but not just optical pulse detection means such as fork light barriers, but also other contactless working Detection means, such as B. inductively or magnetically working Detection means are used.

Zweckmäßigerweise wird jede Impulsgeberscheibe jeweils mit vier Gabelschranken abgetastet. Die Verwendung von vier Gabelschran ken pro Zahnscheibe ermöglicht neben der Generierung eines in krementalen Rotationssignales auch die Erzeugung eines Dreh richtungssignales sowie eines Referenzimpulses pro Umdrehung. Die Messung der Drehrichtung ist erforderlich, da aufgrund mög licher Pendelschwingungen des Tastgewichtes während der Beschleunigungs- bzw. Abbremsphase des Tastgewichtes, oder bei Einwirkung starker behälterinterner Luftturbulenzen auf das Tastgewicht, sowie bei externen Vibrationen die Drehrichtung der Impulsgeberscheiben kurzzeitig von der durch den Elektromotor vorgegebenen Drehrichtung abweichen kann.Each pulse generator disk is expediently provided with four Fork barriers scanned. The use of four fork lockers In addition to the generation of an in incremental rotation signal also generating a rotation directional signal and a reference pulse per revolution. The measurement of the direction of rotation is necessary because due to possible Licher oscillations of the tactile weight during the Acceleration or deceleration phase of the sensing weight, or at Influence of strong internal air turbulence on the Sensing weight, as well as the direction of rotation of external vibrations Pulse encoder disks briefly from those by the electric motor specified direction of rotation can deviate.

Die Erzeugung eines Referenzimpulses pro Umdrehung, was dank der jeweiligen Referenzimpulsmarke auf jeder der beiden Impulsgeber scheiben möglich ist, wird benötigt zur Bestimmung der anfäng lichen Absolutverdrehung der beiden Impulsgeberscheiben und damit der Absolutverdrehung zwischen Seiltrommel und Antriebs achse des Elektromotors. Der Absolutwert für die Verdrehung von Seiltrommel und Antriebswelle ist bei Inbetriebnahme des Meß systems zunächst unbekannt und kann durch lediglich inkrementa les Abtasten der Zähne, wie es in DE 31 49 220 A1 beschrieben ist, nicht ermittelt werden.The generation of a reference pulse per revolution, which thanks to the respective reference pulse mark on each of the two pulse generators is possible, is needed to determine the beginning absolute rotation of the two encoder disks and thus the absolute rotation between the cable drum and the drive axis of the electric motor. The absolute value for the rotation of Cable drum and drive shaft is at the start of the measurement systems initially unknown and can only be done by incrementa les palpation of the teeth, as described in DE 31 49 220 A1 is not determined.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird jede der beiden Impulsgeberscheiben jeweils durch vier an verschiedenen Positionen angeordnete Gabelschranken abgetastet. Da voraussetzungsgemäß jede der Impulsgeberscheiben neben der Vielzahl von Impulsmarken auch jeweils mit einer Referenzimpulsmarke, z. B. durch Ausbildung einer verbreiteten Zahnlücke oder einer fehlen den Zahnlücke versehen ist, können neben den durchgeführten Wellenrotationen auch die Drehrichtung und der Absolutwert für die Verdrehung von Seiltrommel und Antriebswelle in einfacher Weise zuverlässig bestimmt werden. In an advantageous development of the invention, each of the two pulse encoder disks by four on different ones Positioned fork barriers scanned. As required each of the encoder disks in addition to the variety of Pulse marks also each with a reference pulse mark, e.g. B. due to the formation of a widespread tooth gap or one missing the tooth gap is provided in addition to the performed Shaft rotations also the direction of rotation and the absolute value for the twisting of rope drum and drive shaft in easier Be determined reliably.

Zweckmäßigerweise werden bei Verwendung von Zahnscheiben als Impulsgeberscheiben die Gabelschranken paarweise um n . 90° Zahnperiode pro Zahnscheibe (mit n = 1, 3, 5 . . . .) zueinander versetzt angeordnet, wodurch die Drehrichtungsinformation ableitbar ist. Mittels eines weiteren Gabelschrankenpaares, das in gleicher Weise zueinander versetzt angeordnet ist wie das erste Gabelschrankenpaar, können die Impulsgeberscheiben an einer weiteren Stelle abgetastet werden, wodurch eindeutig die Referenzimpulsmarke bestimmbar ist.Appropriately when using toothed washers as Pulse encoder disks the fork barriers in pairs by n. 90 ° Tooth period per tooth disc (with n = 1, 3, 5....) To each other arranged offset, whereby the direction of rotation information can be derived. Using another pair of fork barriers, the is staggered in the same way as that first pair of fork barriers, the pulse encoder disks on one further place are scanned, whereby the clearly Reference pulse mark can be determined.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Absolutwert für die relative Verdrehung von Seiltrommel und Antriebswelle zu Beginn des Meßvorganges bestimmt. Dies kann beispielsweise durch kurzes Absenken des Tastgewichtes oberhalb des Füllgutes erfolgen. Anschließend wird das Tastgewicht angehoben und dabei beobachtet, ob der zuvor ermittelte Absolutwert für die Verdrehung von Seiltrommel und Antriebswelle des Elektromotors um einen vorgegebenen Wert überschritten wird. Nachdem das Tastgewicht an einer oberen Endanschlageinrichtung, beispielsweise in den Weg des Tastgewichtes ragende Bolzen, anschlägt, wird dieser Absolutwert tatsächlich überschritten, wobei der Zählerstand der Zählereinrichtung auf einen Anfangswert gesetzt wird. Anschließend wird das Tastgewicht in Richtung Füllgut bei gleichzeitigem Zählen der Impulse abgesenkt, bis der Absolutwert um einen bestimmten Betrag unterschritten wird, was das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut signalisiert.According to a preferred embodiment of the invention, the Absolute value for the relative rotation of the cable drum and Drive shaft determined at the start of the measuring process. This can for example by briefly lowering the sensing weight above of the filling material. Then the touch weight raised and observed whether the previously determined Absolute value for the rotation of the cable drum and drive shaft of the electric motor is exceeded by a predetermined value. After the sensing weight on an upper end stop device, for example bolts protruding into the path of the sensing weight, strikes, this absolute value is actually exceeded, the counter reading of the counter device being at an initial value is set. Then the probe weight is directed towards The filling material is lowered while counting the pulses until the Absolute value is undershot by a certain amount the impact of the tactile weight on the product is signaled.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmt die Auswerte- und Steuerelektronik die Drehrichtung beider Impulsgeberscheiben dadurch, daß jeweils die Änderung der Signalzustände und insbesondere der Flankenwechsel von in zwei um n . 90° Impulsperiode versetzten und jeweils einer der Impulsgeberscheiben zugeordneten Impulsdetektionsmitteln erzeugten Impulsen ausgewertet werden.Determined according to a preferred embodiment of the invention the evaluation and control electronics the direction of rotation of both Pulse encoder disks in that the change in each Signal states and in particular the edge change from in two at n. Offset 90 ° pulse period and one of each Pulse detection disks assigned to pulse generator disks generated pulses are evaluated.

Das Maß für die Verdrehungsänderung der beiden Impulsgeberscheiben an der Seiltrommel und der Antriebswelle des Elektromotors wird durch Vergleich mit einem oder mehreren vorgegebenen Sollwerten überwacht. Ist einer dieser vorgegebenen Sollwerte über- oder unterschritten, wird eine Störmeldung akustisch und/oder optisch generiert. Die Überwachung kann z. B. mit einem oberen und unteren Sollwert erfolgen, die jedoch nicht notwendigerweise den gleichen Abstand zum Absolutwert, der am Anfang der Messung bestimmt wird, haben müssen.The measure of the change in twist of the two Pulse encoder disks on the cable drum and the drive shaft of the Electric motor is compared by comparison with one or more predetermined setpoints monitored. Is one of these given An error message is generated if the setpoints are exceeded or not reached generated acoustically and / or optically. The monitoring can e.g. B. with an upper and lower setpoint, but not necessarily the same distance from the absolute value that at The beginning of the measurement is determined.

Bei Detektion eines Überschreitens des anfänglich bestimmten Absolutwertes während des Anhebens des Tastgewichtes bis unterhalb eines vorgegebenen Abstandes zur Endanschlageinrichtung kann eine Steuerroutine gestartet werden, welche eine Laufunterbrechung, eine kurze Richtungsumkehr und ein an schließendes erneutes Anheben des Tastgewichtes mit reduziertem Drehmoment vorsieht. Eine solche Steuerroutine ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beim Anheben des Tastgewichtes eine Blockade auftritt, beispielsweise dadurch, daß das Tastgewicht während eines Befüllvorganges verschüttet wird oder beim Anheben verklemmt. Die Steuerroutine wird vorzugsweise mehrmals hintereinander durchgeführt, um das Tastgewicht nach einer vorgegebenen Anzahl von z. B. vier vergeblichen Hebeversuchen mit maximalem Drehmoment anzuheben, wobei eine Störmeldung ausgegeben wird, wenn dies nicht gelingt. Nach Generierung dieser Störmeldung, die anzeigt, daß die Meßeinrichtung defekt ist, muß eine Bedienperson nach dem aufgetretenen Fehler sehen.Upon detection of an exceeding of the initially determined Absolute value while lifting the probe weight up to below a predetermined distance from the end stop device a control routine can be started, which is a Interruption of the run, a short change of direction and an on Closing the lifting weight again with reduced Provides torque. Such a control routine is special then advantageous if a when lifting the probe weight Blockage occurs, for example in that the tactile weight spilled during a filling process or when lifting jammed. The control routine is preferably repeated several times carried out in succession to the touch weight after a predetermined number of z. B. with four unsuccessful lifting attempts maximum torque to be raised, whereby a fault message is issued if this doesn't work. After generating this Fault message that indicates that the measuring device is defective see an operator for the error that has occurred.

Zweckmäßigerweise wird die Auswerte- und Steuereinrichtung nach einer Laufunterbrechung des Elektromotors zunächst mit einem Sanftanlauf bei reduzierter Drehmomentaufnahme einen Hebevorgang des Tastgewichtes einleiten.The evaluation and control device is expediently designed an interruption in the running of the electric motor initially with a Soft start with reduced torque absorption one lifting process of the tactile weight.

Zur Realisierung eines solchen Sanftanlaufes des Elektromotors kann eine impulsförmige Ansteuerung eines Asynchronmotors vorgesehen werden. Die impulsförmige Ansteuerung erfolgt durch definiertes Ein- und Ausschalten des an Netzwechselspannung angeschlossenen Asynchronmotors in der Weise, daß jeweils in vorgegebenen Abständen Halbwellen oder Vollwellen der Netzwechselspannung an den Asynchronmotor angelegt werden. Zur Ansteuerung des Ansynchronmotors eignen sich Halbleiterschaltmittel, insbesondere Triacs.To realize such a smooth start of the electric motor can be a pulsed control of an asynchronous motor be provided. The pulse-shaped control takes place through Defined switching on and off of the AC mains voltage connected asynchronous motor in such a way that in each predetermined intervals half waves or full waves AC voltage can be applied to the asynchronous motor. For Control of the asynchronous motor are suitable Semiconductor switching means, especially triacs.

Die Impulsdetektionsmittel der elektromechanischen Füllstandmeßvorrichtung zur Durchführung eines solchen Meßverfahrens werden, wie erwähnt, zweckmäßigerweise für jede der beiden Impulsgeberscheiben durch zwei Gabelschrankenpaare gebildet. Hierbei sind jeweils die beiden Gabelschranken des ersten Gabelschrankenpaares um n . 90° Zahnperiode und die beiden Gabelschranken des zweiten Gabelschrankenpaares ebenfalls um n . 90° Zahnperiode zueinander versetzt, (wobei n = 1, 3, 5 . . . ist) in Bezug auf die jeweilige Impulsgeberscheibe angeordnet. Die beiden Gabelschrankenpaare selbst wiederum müssen zueinander um ein ganzzahliges Vielfaches von 360° Zahnperiode versetzt sein.The pulse detection means of the electromechanical Level measuring device for performing such As mentioned, measuring methods are expediently used for each of the two encoder disks by two pairs of fork barriers educated. Here are the two fork barriers of the first pair of fork barriers at n. 90 ° tooth period and the two Fork barriers of the second pair of fork barriers also around n. 90 ° tooth period offset from each other (where n = 1, 3, 5 ...) arranged in relation to the respective encoder disk. The the two pairs of fork barriers themselves must turn around an integer multiple of 360 ° tooth period.

Eine solche Anordnung der Gabelschrankenpaare ist notwendig, da es aufgrund der geometrischen Größe der Gabelschranken in der Regel nicht realisierbar ist ein und denselben Zahn mit einem Gabelschrankenpaar abzutasten.Such an arrangement of the pairs of fork barriers is necessary because it due to the geometrical size of the fork barriers in the One and the same tooth with one is generally not feasible To scan the fork barrier pair.

Die elektromechanische Füllstandmeßvorrichtung nach der Erfindung sieht in der Auswerte- und Steuereinrichtung einen Speicher vor, in welchem der anfängliche Absolutwert für die relative Verdrehung der beiden Impulsgeberscheiben zueinander sowie vorgegebene Differenzbeträge, also Sollgrößen, abspeicherbar sind. Detektiert die Auswerte- und Steuereinrichtung eine Abweichung der relativen Verdrehung der beiden Impulsgeberscheiben zueinander um mindestens einen dieser vorgegebenen Sollgrößen, so wird eine Steuerroutine für den Elektromotor eingeleitet. Die Steuerroutine kann beispielsweise darin bestehen, daß der Elektromotor abgeschaltet wird, in seiner Drehrichtung umgekehrt wird oder die oben erwähnten Steuerroutine mit mehrfachen Startversuchen eingeleitet wird.The electromechanical level measuring device according to the invention provides a memory in the evaluation and control device, in which the initial absolute value for the relative Rotation of the two encoder disks to each other as well Predefined difference amounts, i.e. setpoints, can be saved are. The evaluation and control device detects one Deviation in the relative rotation of the two Pulse generator disks to each other around at least one of these predetermined target values, a control routine for the Electric motor initiated. The control routine can, for example consist in that the electric motor is switched off in its Direction of rotation is reversed or the control routine mentioned above is initiated with multiple start attempts.

Der bei der elektromechanischen Füllstandmeßvorrichtung nach der Erfindung eingesetzte Elektromotor ist zweckmäßigerweise ein Asynchronmotor, der Anschlußklemmen für den Anschluß an ein Drehstrom- oder Einphasenstromnetz aufweist. Dem Elektromotor ist vorzugsweise ein selbsthemmendes Getriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe, nachgeschaltet, damit bei Stromausfall das Tastgewicht in seiner augenblicklichen Lage gehalten wird und nicht ungewollt absinken kann.The in the electromechanical level measuring device according to the Electric motor used in the invention is advantageously a Asynchronous motor, the terminals for connection to a Has three-phase or single-phase power network. The electric motor is preferably a self-locking gear, in particular a Worm gear, downstream, so that in the event of a power failure Tactile weight is held in its current position and cannot drop unintentionally.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Füllstandmessung und eine hierfür geeignete Meßvorrichtung wird anschließend im Zusammenhang mit mehreren Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:The inventive method for level measurement and a suitable measuring device is then in Connection with several figures explained by way of example. It demonstrate:

Fig. 1 eine Draufsicht von vorn auf die Meßvorrichtung bei geöffnetem Deckel, Fig. 1 is a front plan view of the measuring device with the lid open,

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht durch die in Fig. 1 markierte Ebene E-E der Meßvorrichtung, Fig. 2 is a lateral sectional view through the labeled in FIG. 1 plane EE of the measuring device,

Fig. 3 eine Detailansicht entlang der Schnittebene A-A von Fig. 2 mit Draufsicht auf eine der Impulsgeberscheiben mit vier die Impulsgeberscheibe abtastenden Gabelschranken, Fig. 3 is a detail view taken along the section plane AA of Fig. 2 with the scanning plan view of one of the pulse generator discs with four pulser disc fork sensors,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der in der Meßvorrichtung in Fig. 1 eingesetzten Elektronik, Fig. 4 is a block diagram of the electronics used in the measuring apparatus in Fig. 1,

Fig. 5 schematisch einzelne Zähne der Impulsgeberscheiben samt Anordnung der die Impulsgeberscheiben abtastenden Gabelschranken sowie die zugehörenden Impulsdiagramme bei angenommener relativer Verdrehung der Impulsscheibe der Seiltrommel in eine erste Richtung, Fig. 5 diagrammatically shows individual teeth of the pulse generator discs, together with the arrangement of the scanning pulse generator discs fork sensors and belonging pulse diagrams at an assumed relative rotation of the encoder disk of the cable drum in a first direction,

Fig. 6 das zugehörende Impulsdiagramm der die Impulsscheibe der Seiltrommel abtastenden Gabelschranken bei angenommener Verdrehung in entgegengesetzte Richtung, Fig. 6 is the supplied hearing timing chart of the pulse disk of the cable drum scanning fork sensors, assuming rotation in the opposite direction,

Fig. 7 Impulsdiagramme am Ausgang der Gabelschranken zur Bestimmung des Absolutwertes der Verdrehung der Seiltrommel und der Antriebswelle des Elektromotors sowie Impulsdiagramme bei Abweichung von diesem Absolutwert und Fig. 7 pulse diagrams at the output of the fork barriers to determine the absolute value of the rotation of the cable drum and the drive shaft of the electric motor and pulse diagrams in the event of a deviation from this absolute value and

Fig. 8 Spannungsverläufe einer Einphasennetzwechselspannung, einer hieraus gewonnenen impulsförmig an den Asyn chronmotor angelegten Spannung sowie die zugehörende Resultierende. Fig. 8 voltage waveforms of a single-phase alternating voltage, a voltage obtained therefrom applied to the Asyn chronmotor and the associated resultant.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.Designate in the following figures, unless otherwise indicated, same reference numerals, same parts with the same Importance.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 weist die elektromechanische Füllstandmeßvorrichtung ein Gehäuse 101 mit einer unteren Öffnung auf. Innerhalb des Gehäuses 101 ist eine Seiltrommel 103 angeordnet, auf der ein Meßseil 105 aufgespult ist. Die Seiltrommel 103 sitzt auf einer Seiltrommelwelle 104. Am Ende des Meßseils 105 hängt ein Tastgewicht 107. In einem endseitigen Abschnitt ist das Meßseil 105 von vier aneinandergereihten Hülsen 111 sowie mit einer konisch verbreiteten Hülse 111a umgeben. Innerhalb des Gehäuses 101 sind Endanschlagbolzen 109 angeordnet, zwischen denen das Meßseil 105 geführt wird. In oberer Endlage, die in Fig. 1 dargestellt ist, schlagen die Hülsen 111 an diesen Endanschlagbolzen 109 an. Zur Führung des Meßseiles 105 sind innerhalb des Gehäuses 101 noch eine Seilführungshilfenrolle 117 und eine Andruckrolle 118 angeordnet. Das Meßseil 105 läuft auch zwischen dieser An druckrolle 118 und der Seilführungshilfenrolle 117.According to the embodiment of FIGS. 1 and 2, the electromechanical level measuring device has a housing 101 with a lower opening. A cable drum 103 is arranged inside the housing 101 , on which a measuring cable 105 is wound. The cable drum 103 sits on a cable drum shaft 104 . A sensing weight 107 hangs at the end of the measuring cable 105 . In an end section, the measuring cable 105 is surrounded by four sleeves 111 strung together and by a conically widened sleeve 111 a. End stop bolts 109 are arranged within the housing 101 , between which the measuring cable 105 is guided. In the upper end position, which is shown in Fig. 1, the sleeves 111 abut this end stop bolt 109 . To guide the measuring cable 105 , a cable guide roller 117 and a pressure roller 118 are arranged within the housing 101 . The measuring rope 105 also runs between this pressure roller 118 and the rope guide roller 117 .

Zum Antrieb der Seiltrommel 103 sowie der Seilführungshilfenrolle 117 ist ein Elektromotor 113, vorzugsweise ein Asynchronmotor, vorgesehen. Der Elektromotor 113 ist mit einem Getriebe 115, das vorzugsweise selbsthemmend als Schneckengetriebe ausgebildet ist, gekoppelt. Die Antriebswelle 119 am Ausgang des Getriebes 115 ist mit der Seiltrommelwelle 104 über eine Federeinrichtung 123 gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist diese Federeinrichtung 123 eine Schlingfeder, die die Antriebswelle 119 und die Seiltrommelwelle 104 nach Art einer Schlingfederkupplung miteinander verbindet.An electric motor 113 , preferably an asynchronous motor, is provided for driving the cable drum 103 and the cable guide auxiliary roller 117 . The electric motor 113 is coupled to a gear 115 , which is preferably self-locking as a worm gear. The drive shaft 119 at the output of the transmission 115 is coupled to the cable drum shaft 104 via a spring device 123 . In the exemplary embodiment shown in FIGS . 1 and 2, this spring device 123 is a wrap spring which connects the drive shaft 119 and the cable drum shaft 104 to one another in the manner of a wrap spring clutch.

Die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 119 auf die Seiltrommelwelle 104 erfolgt ausschließlich über diese Schlingfederkupplung. Hierfür sitzen auf der Seiltrommelwelle 104 und auf der Antriebswelle 119 zueinander gewandt jeweils Scheiben 128, 130 mit einem koaxial hervorstehenden Flansch 128a, 130a. Die beiden Flansche 130a und 128a sind zueinander beabstandet angeordnet. Auf den beiden Flanschen 128a und 130a sitzt koaxial die Schlingfeder der Federeinrichtung 123 auf.The torque transmission from the drive shaft 119 to the cable drum shaft 104 takes place exclusively via this wrap spring clutch. For this purpose, each on the cable drum shaft 104 and on the drive shaft 119 facing each other discs 128 , 130 with a coaxially projecting flange 128 a, 130 a. The two flanges 130 a and 128 a are arranged spaced apart. The wrap spring of the spring device 123 sits coaxially on the two flanges 128 a and 130 a.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist ein endseitiger Federschenkel 123a der Schlingfeder 123 zwischen zwei auf der Scheibe 128 angeordneten Bolzen 135 eingeklemmt. Der andere, in den Figuren nicht erkennbare Federschenkel der Federeinrichtung 123 ist in ähnlicher Weise zwischen zwei aus der Scheibe 130 hervorstehenden Bolzen klemmend gehalten. Hierdurch ist eine Kopplung von Antriebswelle 119 und Seiltrommelwelle 104 nach Art einer im Hook'schen Bereich betriebenen Feder erreicht. Bei Antrieb des Elektromotors 113 und der damit verbundenen Drehung der Antriebswelle 119 wird auch die Seiltrommelwelle 104 und damit die Seiltrommel 103 in Drehbewegung versetzt.As seen from Fig. 3, an end-spring leg is clamped in a 123 of the wrap spring 123 between two arranged on the plate 128 bolts 135th The other spring leg of the spring device 123, which is not recognizable in the figures, is held in a similar manner between two bolts projecting from the disk 130 . This results in a coupling of the drive shaft 119 and the cable drum shaft 104 in the manner of a spring operated in the Hook range. When the electric motor 113 is driven and the associated drive shaft 119 is rotated, the cable drum shaft 104 and thus the cable drum 103 are also set in rotation.

Damit bei einem etwaigen Bruch der Schlingfeder 123 kein ungewolltes Durchrutschen der Seiltrommel 103 erfolgt, ragen von der Scheibe 128 in Richtung Elektromotor zwei um 180° zueinander versetzte weitere Anschlagbolzen 125 hervor. Des weiteren ragt von der Scheibe 130 ein einzelner Anschlagbolzen 127 heraus, der bei Verdrehung der beiden Scheiben 128, 130 um mehr als etwa 180° an einem der Bolzen 125 anschlägt und eine weitere Verdrehung verhindert. Hierdurch ist ein wirksamer Schutzmechanismus bei Bruch der Federeinrichtung 123 geschaffen.In order that the rope drum 103 does not slip unintentionally if the wrap spring 123 breaks, two further stop bolts 125 protrude from the disk 128 in the direction of the electric motor. Furthermore, a single stop bolt 127 protrudes from the disc 130 , which strikes one of the bolts 125 when the two discs 128 , 130 are rotated by more than approximately 180 ° and prevents further rotation. This creates an effective protective mechanism in the event of breakage of the spring device 123 .

Die Federeinrichtung 123 ist hinsichtlich ihrer Federkraft so bemessen, daß im Normalbetrieb der Meßeinrichtung ein Anschlagen an den erwähnten Bolzen 125, 127 ausgeschlossen ist.The spring device 123 is dimensioned with respect to its spring force so that in normal operation of the measuring device striking the mentioned bolts 125 , 127 is excluded.

Der Vollständigkeit halber ist noch zu erwähnen, daß die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Meßvorrichtung über einen Befestigungsflansch 121 verfügt, welcher an einer entsprechenden Behälteröffnung befestigbar ist. For the sake of completeness, it should also be mentioned that the measuring device shown in FIGS . 1 and 2 has a fastening flange 121 which can be fastened to a corresponding container opening.

Zur vollelektronischen Erfassung der Drehbewegung der Seiltrommelwelle 104 und damit der Seiltrommel 103 sowie der Antriebswelle 119 sitzen auf den beiden Scheiben 128, 130 jeweils Impulsgeberscheiben 129, 131. Diese Impulsgeberscheiben 129, 131 werden von Impulsdetektionsmitteln, die noch näher erläutert werden, einer Auswerte- und Steuereinrichtung 150 abgetastet. Hierfür sitzt im Gehäuse 101 der Meßvorrichtung eine Schaltungsplatine 152 einer Auswerte- und Steuereinrichtung 150. Auf der Unterseite der Schaltungsplatine 152 sind Gabelschranken A1 bis D2 angeordnet, die die erwähnten Impulsgeberscheiben 129, 131 abtasten.For fully electronic detection of the rotary movement of the cable drum shaft 104 and thus the cable drum 103 and the drive shaft 119 , pulse generator disks 129 , 131 are respectively seated on the two disks 128 , 130 . These pulse generator disks 129 , 131 are scanned by pulse detection means, which will be explained in more detail, an evaluation and control device 150 . For this purpose, a circuit board 152 of an evaluation and control device 150 sits in the housing 101 of the measuring device. Fork barriers A1 to D2 are arranged on the underside of the circuit board 152 , which scan the pulse generator disks 129 , 131 mentioned.

In Fig. 3 ist anhand der Schnittebene A-A von Fig. 2 beispielhaft die Draufsicht auf die Impulsgeberscheibe 129 mit den zugehörenden Impulsdetektionsmitteln gezeigt. Die Impulsgeberscheibe 129 ist drehfest auf der Scheibe 128 mittels Schrauben 134 befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist die Impulsgeberscheibe 129 an ihrem äußeren Umfang mit insgesamt 71 Zähnen und dazwischen befindlichen Lücken ausgestattet. Die Lücken zwischen den Zähnen 1 und 71 weisen jeweils einen gleichen Abstand auf, ebenso ist die Breite der Zähne 1 bis 71 gleich groß gewählt. Zwischen den Zähnen 1 und 71 ist ein Zahn ausgelassen, so daß eine verbreitete Lüke gebildet ist. Diese verbreitete Lücke dient als Referenzimpulsmarke R, während die übrigen Zähne 1 bis 71 als Impulsmarken dienen. Die Zähne 1 bis 71 sowie die Referenzimpulsmarke R werden von insgesamt vier nebeneinanderliegenden Gabelschranken A1, B1, C1, D1, die feststehend auf der Unterseite der Schaltungsplatine 152 angeordnet sind, in noch zu erläutender Art und Weise abgetastet. Die Gabelschranken A1, B1, C1 und D1 können Gabellichtschranken sein. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich die Impulsgeberscheiben und die Gabelschranken so auszubilden, daß eine induktive, kapazitive oder magnetische Abtastung erfolgt. Neben Gabelschranken ist auch die Verwendung von Reflextastern und Näherungsschaltern möglich.In FIG. 3, the plan view of the pulse generator disk 129 with the associated pulse detection means is shown by way of example on the section plane AA from FIG. 2. The pulse generator disc 129 is fixed in a rotationally fixed manner on the disc 128 by means of screws 134 . In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the pulse generator disk 129 is equipped on its outer circumference with a total of 71 teeth and gaps between them. The gaps between teeth 1 and 71 are each at the same distance, and the width of teeth 1 to 71 is chosen to be the same. A tooth is left out between teeth 1 and 71 , so that a wide gap is formed. This widened gap serves as a reference pulse mark R, while the remaining teeth 1 to 71 serve as pulse marks. The teeth 1 to 71 and the reference pulse mark R are scanned by a total of four adjacent fork barriers A1, B1, C1, D1, which are fixedly arranged on the underside of the circuit board 152 , in a manner yet to be explained. The fork barriers A1, B1, C1 and D1 can be fork light barriers. However, it is also readily possible to design the pulse generator disks and the fork barriers in such a way that inductive, capacitive or magnetic scanning takes place. In addition to fork barriers, it is also possible to use reflex sensors and proximity switches.

Die in Fig. 3 nicht dargestellte Impulsgeberscheibe 133 ist in ähnlicher Weise gestaltet, weist also ebenfalls Zähne 1 bis 71 und eine Referenzimpulsmarke R sowie vier abtastende Gabelschranken auf.The pulse generator disk 133 , not shown in FIG. 3, is designed in a similar manner, that is to say also has teeth 1 to 71 and a reference pulse mark R and four scanning fork barriers.

Die Auswerte- und Steuereinrichtung 150 der Meßvorrichtung ist als Blockschaltbild in Fig. 4 gezeigt. Zentraler Bestandteil der Auswerte- und Steuereinrichtung 150 ist ein Mikroprozessor 200 mit einer Speichereinrichtung sowie einer Anzeige- und Bedieneinheit 206. Die Speichereinrichtung verfügt zweckmäßigerweise über einen EPROM- und EEPROM-Speicher 202, 204. Überwacht wird der Mikroprozessor 200 über eine an sich bekannte Watch-Dog-Schaltung 230 mit nachgeschalteter Power-Down-Schaltung 232.The evaluation and control device 150 of the measuring device is shown as a block diagram in FIG. 4. A central component of the evaluation and control device 150 is a microprocessor 200 with a memory device and a display and operating unit 206 . The memory device expediently has an EPROM and EEPROM memory 202 , 204 . The microprocessor 200 is monitored via a watchdog circuit 230 known per se with a downstream power-down circuit 232 .

Eingangsseitig werden dem Mikroprozessor 200 über einen Impulsformer 214 rechteckgeformte Impulse zugeführt, die aus der Abtastung der erwähnten Impulsgeberscheiben 129, 131 stammen. Zweckmäßigerweise werden die von den im Ausführungsbeispiel insgesamt acht Gabellichtschraken A1 bis D2 aufgenommenen Signale über einen Multiplexer 208 dem Impulsformer 214 zugeführt. Die Steuerung des Multiplexers 208 erfolgt ebenfalls über dem Mikroprozessor 200. Des weiteren steht der Multiplexer 208 mit einem Schalter 210 und einem Taster 212 in Verbindung. Der Schalter 210 schaltet die Meßeinrichtung ein, während der Taster 212 einen Meßvorgang bei Betätigung auslöst.On the input side, square-shaped pulses, which originate from the scanning of the pulse generator disks 129 , 131 mentioned, are fed to the microprocessor 200 via a pulse shaper 214 . The signals picked up by a total of eight fork light barriers A1 to D2 in the exemplary embodiment are expediently fed to the pulse shaper 214 via a multiplexer 208 . The multiplexer 208 is also controlled via the microprocessor 200 . The multiplexer 208 is also connected to a switch 210 and a button 212 . The switch 210 switches the measuring device on, while the button 212 triggers a measuring process when actuated.

Ausgangsseitig ist der Mikroprozessor 200 mit einem Treiber 216 in Verbindung. Dieser Treiber 216 steuert zwei Ausgangsrelais 222, 224. Das Ausgangsrelais 222 zeigt an, daß das Tastgewicht läuft. Das Ausgangsrelais 224 dient zur Aktivierung einer Störmeldung.On the output side, the microprocessor 200 is connected to a driver 216 . This driver 216 controls two output relays 222 , 224 . The output relay 222 indicates that the key weight is running. The output relay 224 is used to activate a fault message.

Schließlich ist der Treiber 216 ausgangsseitig mit zwei Halbleiterschaltern 218, 220, vorzugsweise potentialfrei, zum Links- und Rechtsantrieb eines Elektromotors 113, der hier als Asynchronmotor ausgebildet ist, verbunden. Die potentialfreie Ansteuerung der Halbleiterschalter 218, 220 erfolgt beispielsweise über optisch gekoppelte Triacs. Der Halbleiterschalter 218 wird beispielsweise für eine Aufwärtsbewegung des Tastgewichtes und der Halbleiterschalter 220 für eine Abwärtsbewegung des Tastgewichtes aktiviert.Finally, the driver 216 is connected on the output side to two semiconductor switches 218 , 220 , preferably potential-free, for driving left and right of an electric motor 113 , which is designed here as an asynchronous motor. The potential-free control of the semiconductor switches 218 , 220 takes place, for example, via optically coupled triacs. The semiconductor switch 218 is activated, for example, for an upward movement of the probe weight and the semiconductor switch 220 for a downward movement of the probe weight.

Die Funktionsweise der Meßeinrichtung wird anhand der nachfolgenen Fig. 5 und 6 und der dort gezeigten Impulsdiagramme näher erläutert.The functioning of the measuring device is explained in more detail with reference to FIGS . 5 and 6 below and the pulse diagrams shown there.

In Fig. 5a und b sind schematisch die auf der Impulsgeberscheibe 129 befindlichen Zähne ausschnittsweise abgewickelt und die theoretisch notwendige Anordnung der zugehörenden Gabelschranken A1, B1, C1 und D1 skizziert. Die Zähne 66 bis 71, die Referenzimpulsmarke R, die durch einen fehlenden Zahn gebildet ist, und der Zahn 1 der Impulsgeberscheibe 129 sind erkennbar. Die Gabelschranke A1 soll theoretisch die Mitte des Zahnes 66, die Gabelschranke B1 die in Fig. 5a dargestellte rechte Flanke des Zahnes 66, die Gabelschranke C1 die Mitte des Zahnes 67 und die Gabelschranke D1 die rechte Flanke des Zahnes 67 abtasten. Die Gabelschranken des Gabelschrankenpaares A1, B1 sind damit, ebenso wie die Gabelschranken C1, D1 des zweiten Gabelschrankenpaares, um jeweils 90° Zahnperiode zueinander versetzt angeordnet. Durch die Anordnung dieser beiden Gabelschrankenpaare A1, B1 und C1, D1 ist neben der Wellenrotation der Zahnscheibe auch die Richtunginformation und die Referenzimpulsmarke R eindeutig bestimmbar.In Fig. 5a and b, the teeth located on the encoder wheel 129 are shown schematically partial unwound and the theoretically required arrangement of the associated fork sensors A1, B1, C1 and D1 outlined. The teeth 66 to 71 , the reference pulse mark R, which is formed by a missing tooth, and tooth 1 of the pulse generator disc 129 can be seen. The fork barrier A1 should theoretically scan the middle of the tooth 66 , the fork barrier B1 the right flank of the tooth 66 shown in FIG. 5a, the fork barrier C1 the middle of the tooth 67 and the fork barrier D1 the right flank of the tooth 67 . The forked barriers of the pair of forked barriers A1, B1 are thus, like the forked barriers C1, D1 of the second pair of forked barriers, each offset by 90 ° tooth period. The arrangement of these two fork barrier pairs A1, B1 and C1, D1 enables the directional information and the reference pulse mark R to be clearly determined in addition to the shaft rotation of the toothed disk.

Aufgrund der geometrischen Größe der Gabelschranken A1 bis D1 ist es jedoch in der Praxis nicht möglich mit einem Gabel schrankenpaar A1, B1 den gleichen Zahn (hier 66 bzw. 67) abzutasten. Man verteilt deshalb zweckmäßigerweise die Gabelschranken A1 bis D1 auf verschiedene Zähne.Due to the geometrical size of the fork barriers A1 to D1 is however, in practice it is not possible with a fork barrier pair A1, B1 the same tooth (here 66 and 67 respectively) to feel. It is therefore advisable to distribute the Fork barriers A1 to D1 on different teeth.

Eine hierfür geeignete typische Anordnung der Gabelschranken A1 bis D1 zeigt Fig. 5b. Zu dem in Fig. 5b dargestellten Zeitpunkt tastet die Gabelschranke A1 die Mitte des Zahnes 66, die Gabelschranke B1 die linke Flanke des Zahnes 68, die Gabelschranke C1 die Mitte des Zahnes 69 und die Gabelschranke D1 die linke Flanke des Zahnes 71 ab. Die Gabelschranken A1, B1 bzw. C1, D1 sind somit um 630° Zahnperiode zueinander versetzt, was einem ungeradzahligen Vielfachen von 90°-Zahnperiode entspricht. Das Gabelschrankenpaar C1, D1 ist zu dem Gabelschrankenpaar A1, B1 um 3 . 360° Zahnperiode versetzt. Allgemein gilt für die Anordnung der Gabelschranken A1 bis D1 der Zusammenhang, daß die beiden Gabelschranken A1, B1 des ersten Gabelschrankenpaares um n . 90° Zahnperiode und die beiden Gabelschranken C1, D1 des zweiten Gabelschrankenpaares ebenfalls n . 90° Zahnperiode zueinander versetzt anzuordnen sind, wobei n = 1, 3, 5 . . . . Die Gabelschrankenpaare A1, B1 und C1, D1 sind dagegen um ein ganzzahliges Vielfaches von 360° Zahnperiode zueinander versetzt anzuordnen.A typical arrangement of the fork barriers A1 to D1 suitable for this is shown in FIG. 5b. At the point in time shown in FIG. 5b, the fork barrier A1 scans the center of the tooth 66 , the fork barrier B1 the left flank of the tooth 68 , the fork barrier C1 the center of the tooth 69 and the fork barrier D1 the left flank of the tooth 71 . The fork barriers A1, B1 and C1, D1 are thus offset from one another by 630 ° tooth period, which corresponds to an odd multiple of 90 ° tooth period. The fork barrier pair C1, D1 is 3 to the fork barrier pair A1, B1. Staggered 360 ° tooth period. In general, the relationship for the arrangement of the fork barriers A1 to D1 is that the two fork barriers A1, B1 of the first pair of fork barriers by n. 90 ° tooth period and the two fork barriers C1, D1 of the second pair of fork barriers also n. 90 ° tooth period are to be arranged offset to each other, where n = 1, 3, 5. , , , The fork barrier pairs A1, B1 and C1, D1, on the other hand, are to be arranged offset by an integral multiple of a 360 ° tooth period.

In den Impulsdiagrammen von Fig. 5c bis f sind die am Ausgang der Gabelschranken A1 bis D1 aufgrund des Vorbeilaufens der Zähne 1 bis 71 und Zahnlücken abgreifbaren Signale, die vorliegend idealerweise als rechteckförmig angenommen sind, dargestellt. Es wird darüber hinaus angenommen, daß die Gabelschranken A1 bis D1 gemäß der Darstellung von Fig. 5b angeordnet sind. Des weiteren ist angenommen, daß die Zähne 1 bis 71 der Zahnscheibe 129 in aufsteigender Reihenfolge an den Gabelschranken A1 bis D1 vorbeilaufen. Dies entspricht einer Drehung der Impulsgeberscheibe 129 von Fig. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn. Wie erkennbar, liefern die Gabelschranken A1 und C1 ein Impulssignal, das bis auf die durch die Referenzimpulsmarke R bedingte Lücke im Impulsdiagramm übereinstimmen. Das gleiche gilt für die Signale der Gabelschranken B1 und D1. Dank der Phasenverschiebung um 90° Zahnperiode zwischen den Impulsdiagrammen von Fig. 5c und d bzw. 5e und f tritt alle 90° Zahnperiode in einem der Impulsdiagramme ein Flankenwechsel im Signal auf. Durch Verknüpfung beider Impulsfolgen, was in Fig. 5g dargestellt ist, lassen sich somit mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung 150 pro Zahn vier einzelne abstandsgleiche Inkrementalimpulse gewinnen. Die einzelnen Impulsgeberscheiben 129, 131 können daher mit einer Zähnezahl, welche einem Viertel der auflösugsbedingt benötigten Zählimpulsmenge pro Umdrehung entspricht, ausgeführt werden, was sich auf eine besonders preisgünstige Herstellbarkeit sehr positiv auswirkt.In the timing diagrams of FIG. 5c-f are the A1 to D1 can be tapped off because of passing of the teeth and tooth gaps 1-71 signals at the output of the fork barriers, which in the present ideally assumed to be rectangular, is shown. It is also assumed that the fork barriers A1 to D1 are arranged as shown in FIG. 5b. Furthermore, it is assumed that the teeth 1 to 71 of the toothed disk 129 pass the fork barriers A1 to D1 in ascending order. This corresponds to a rotation of the pulse generator disc 129 from FIG. 3 counterclockwise. As can be seen, the fork barriers A1 and C1 deliver a pulse signal which, apart from the gap in the pulse diagram caused by the reference pulse mark R, corresponds. The same applies to the signals of the fork barriers B1 and D1. Thanks to the phase shift of 90 ° tooth period between the pulse diagrams of FIGS. 5c and d or 5e and f, an edge change occurs in the signal every 90 ° tooth period in one of the pulse diagrams. By linking the two pulse sequences, which is shown in FIG. 5g, four individual incremental pulses of equal distance can be obtained per tooth by means of the evaluation and control device 150 . The individual pulse generator disks 129 , 131 can therefore be designed with a number of teeth, which corresponds to a quarter of the number of counts per revolution required for resolution, which has a very positive effect on particularly inexpensive producibility.

Tritt bei einer der Gabelschranken A1 bis D1 eine Signaländerung auf, so läßt sich anhand der Änderung des Signalzustandes und insbesondere der auftretenden Flankenwechsel von Low nach High bzw. von High nach Low in Verbindung mit dem Zustand der um 90° Zahnperiode versetzten Gabelschranke die Links- bzw. Rechtsdrehung der Impulsgeberscheibe eindeutig bestimmen.A signal change occurs at one of the fork barriers A1 to D1 on, the change in the signal state and in particular the edge change from low to high or from high to low in connection with the state of 90 ° Fork period offset fork barrier the left or Determine clockwise rotation of the encoder disc clearly.

Dies wird anhand der Impulsdiagramme von Fig. 6a und b deutlich. Die dort dargestellten beiden Impulsdiagramme entstehen am Ausgang der Gabelschranken A1, B1, wenn die Impulsscheibe 129 entgegen der in Fig. 5c und d erläuterten Drehrichtung dreht und damit im Uhrzeigersinn dreht. Es ist bei einem Vergleich der Impulsdiagramme von Fig. 5c, d mit Fig. 6a, b deutlich erkennbar, daß der Flankenwechsel von Low nach High im Signal 5d nach dem entsprechenden Flankenwechsel von Fig. 5c auftritt. Bei entgegensetzter Drehrichtung erscheint dieser Flankenwechsel von Low nach High im Signal 6b dagegen vor dem Signalwechsel. Dies ist ein eindeutiges Kriterium für die Drehrichtung der Impulsgeberscheibe.This becomes clear from the pulse diagrams of FIGS. 6a and b. The two pulse diagrams shown there arise at the output of the fork barriers A1, B1 when the pulse disk 129 rotates counter to the direction of rotation explained in FIGS. 5c and d and thus rotates clockwise. A comparison of the pulse diagrams of FIG. 5c, d with FIG. 6a, b clearly shows that the edge change from low to high occurs in signal 5 d after the corresponding edge change of FIG. 5c. If the direction of rotation is opposite, this edge change from low to high appears in signal 6 b before the signal change. This is a clear criterion for the direction of rotation of the encoder disk.

Werden in der Auswerte- und Steuereinrichtung 150 dagegen die Abtastsignale der um 360° bzw. ein Vielfaches hiervon versetzten Gabelschranken, also A1 und C1 bzw. B1 und D1 verglichen, kann das Durchlaufen der Referenzimpulsmarke R detektiert werden. Beide Abtastsignale sind im Normalfall identisch. Weichen die Signale jedoch voneinander ab, so befindet sich die verbreiterte Zahnlücke und damit die Referenzimpulsmarke R unterhalb der Gabelschranke, die keinen Zahn detektiert. Die Erzeugung des inkrementalen Rotations- und Verdrehwinkeldifferenzsiganls wird von jeweils dem Gabelschrankenpaar aufrechterhalten, das durch die verbreitete Zahnlücke und damit die Referenzimpulsmarke R nicht beeinflußt wird.On the other hand, if the scanning signals of the fork barriers offset by 360 ° or a multiple thereof, ie A1 and C1 or B1 and D1, are compared in the evaluation and control device 150 , the passage through the reference pulse mark R can be detected. Both scanning signals are normally identical. However, if the signals deviate from each other, the widened tooth gap and thus the reference pulse mark R is below the fork barrier, which does not detect a tooth. The generation of the incremental rotation and angle of rotation difference signal is maintained by the pair of fork barriers, which is not influenced by the widened tooth gap and thus the reference pulse mark R.

Es versteht sich, daß alternativ zu einer verbreiteten Zahnlücke auch ein verbreiteter Zahn (durch Entfallen einer Zahnlücke) als Referenzimpulsmarke verwendet werden kann. It is understood that as an alternative to a common tooth gap also a common tooth (due to the absence of a tooth gap) as Reference pulse mark can be used.

Die Verwendung eines fehlenden Zahnes bzw. einer Zahnlücke als Referenzimpulsmarke R hat den Vorteil eines mechanisch besonders einfachen Aufbaus der Meßanordnung, da sämtliche Gabelschranken mit identischer Detektionstiefe ausgeführt werden können. Alternativ hierzu können jedoch auch Zahnscheiben verwendet werden, die als Referenz zwei unterschiedliche Zahnlückentiefen oder Zahnhöhen aufweisen. Es sind in diesem Fall lediglich drei Gabelschranken pro Zahnscheibe erforderlich, von denen jeweils eine durch entsprechenden Aufbau und mechanische Justage auf eine andere Tiefenposition als die anderen Gabelschranken anspricht.The use of a missing tooth or a tooth gap as Reference pulse mark R has the advantage of being mechanically special simple construction of the measuring arrangement, since all fork barriers can be carried out with an identical detection depth. Alternatively, toothed lock washers can also be used that have two different tooth gap depths as a reference or have tooth heights. In this case there are only three Fork barriers required per lock washer, each of which one by appropriate construction and mechanical adjustment to one different depth position than the other fork barriers.

Obwohl im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 lediglich die Abtastung der Impulsgeberscheibe 129 mit vier Gabelschranken A1 bis D1 erläutert wurde, gilt die Abtastung für die zweite Impulsgeberscheibe 131 analog. Dort werden vier Gabelschranken A2 bis D2 zur Abtastung vorgesehen, wobei diese vier Gabelschranken in der erläuterten Art und Weise zueinander beabstandet angeordnet sind.Although only the scanning of the pulse generator disc 129 with four fork barriers A1 to D1 has been explained in connection with FIGS. 5 and 6, the scan applies analogously to the second pulse generator disc 131 . There, four fork barriers A2 to D2 are provided for scanning, these four fork barriers being arranged at a distance from one another in the manner explained.

In Fig. 7 wird der Einfachheit halber anhand der Ausgangssignale der Gabelschranken A1, A2 illustriert, wie der Absolutwert für die anfängliche Verdrehung zwischen Seiltrommelwelle und Antriebswelle des Elektromotors bestimmt und bei einer auftretenden Drehmomentänderung eine Abweichung von diesem anfänglich bestimmten Absolutwert detektiert wird. Die Ausgänge der beiden Gabelschranken A1 und A2 liefern idealerweise den Zahnlücken und Zähnen entsprechende Rechteckimpulse. Beim Vorbeilaufen der Referenzimpulsmarken, die voraussetzungsgemäß im Ausführungsbeispiel durch jeweils eine verbreitete Zahnlücke gebildet sind, tritt eine verbreitete Impulslücke auf, die als Referenzimpulsmarke R1 bzw. R2 bezeichnet ist. Die Mitte der Lücken wird in der Auswerte- und Steuereinrichtung jeweils erfaßt. Dies kann beispielsweise durch kurzes Absenken des Tastgewichtes um eine vorgegebene Strecke erfolgen. Der Abstand der beiden Referenzimpulsmarken R1 und R2 ist ein Maß für die anfängliche Verdrehung der beiden Impulsscheiben 129, 131 (vgl. hierzu Fig. 1) und damit direkt proportional zu dem auf die Seiltrommel durch das Tastgewicht ausgeübten Drehmoment. Der Absolutwert für diese Verdrehung ist in Fig. 7 mit M bezeichnet.In FIG. 7, for the sake of simplicity, the output signals of the fork barriers A1, A2 illustrate how the absolute value for the initial rotation between the cable drum shaft and the drive shaft of the electric motor is determined, and a deviation from this initially determined absolute value is detected when a torque change occurs. The outputs of the two fork barriers A1 and A2 ideally provide square pulses corresponding to the tooth gaps and teeth. When the reference pulse marks pass, which in the exemplary embodiment are each formed by a widened tooth gap, a widened pulse gap occurs, which is referred to as the reference pulse mark R1 or R2. The center of the gaps is recorded in the evaluation and control device. This can be done, for example, by briefly lowering the sensing weight by a predetermined distance. The distance between the two reference pulse marks R1 and R2 is a measure of the initial rotation of the two pulse disks 129 , 131 (cf. FIG. 1) and thus directly proportional to the torque exerted on the cable drum by the sensing weight. The absolute value for this rotation is designated by M in FIG. 7.

Ändert sich dieses anfängliche Drehmoment, wird der Abstand der beiden Referenzimpulsmarken R1 und R2 vermindert oder erhöht. In Fig. 7c ist das Impulsdiagramm am Ausgang der Gabelschranke A2 dargestellt, wenn der Wert für die relative Verdrehung M' kleiner wird. Der Abstand der Referenzimpulsmarken R1 und R2 wird ebenfalls kleiner. In Fig. 7d ist dagegen gezeigt, wenn der Abstand der Referenzimpulsmarken R1 und R2 größer wird. Der Wert für die relative Verdrehung ist mit M" bezeichnet.If this initial torque changes, the distance between the two reference pulse marks R1 and R2 is reduced or increased. In Fig. 7C, the timing diagram is illustrated at the output of the fork barrier A2 when the value of the relative rotation M 'is smaller. The distance between the reference pulse marks R1 and R2 also becomes smaller. In contrast, FIG. 7d shows when the distance between the reference pulse marks R1 and R2 increases. The value for the relative rotation is denoted by M ".

Eine Verminderung des Abstandes der beiden Referenzimpulsmarken R1 und R2 tritt bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel bei einer Verminderung des auf die Seiltrommel wirkenden Drehmomentes auf, was als Kriterium für das Auftreffen des Tastgewichtes auf das Füllgut auswertbar ist. Wird dagegen der anfänglich bestimmte Absolutwert M unterschritten, spricht dies für eine Erhöhung des Drehmoments, was beispielsweise durch das Anschlagen des Tastgewichtes in seiner oberen Endlage oder bei einer Verklemmung des Tastgewichtes erfolgt.A reduction in the distance between the two reference pulse marks R1 and R2 occur in the illustrated embodiment Reduction in the torque acting on the cable drum, what as a criterion for the impact of the tactile weight on the Filling material can be evaluated. On the other hand, if the initially determined If the absolute value falls below M, this speaks for an increase in Torque, which is caused, for example, by striking the Sensing weight in its upper end position or in the event of a jam of the tactile weight.

Zweckmäßigerweise sind in der Auswerte- und Steuereinrichtung 150 für diesen Vergleich ein oder mehrere Sollwerte abgespeichert, die nicht notwendigerweise einen gleichen Abstand vom Absolutwert M haben müssen. Dies ist in Fig. 7 durch die Differenzbeträge -ΔM und +ΔM schematisch illustriert.For this comparison, one or more setpoints are expediently stored in the evaluation and control device 150 , which do not necessarily have to be at the same distance from the absolute value M. This is illustrated schematically in FIG. 7 by the difference amounts -ΔM and + ΔM.

Beim Auftreten eines Überschreitens des anfänglich bestimmten Absolutwertes für das auf die Seiltrommel wirkende Drehmomentes während des Anhebens des Tastgewichtes bis zu einem vorgegebenen Abstand zur Endanschlageinrichtung kann eine Steuerroutine von der Auswerte- und Steuereinrichtung 150 gestartet werden, welche eine Laufunterbrechung, eine kurze Richtungsumkehr und ein anschließendes erneutes Anheben des Tastgewichtes mit reduziertem Drehmoment vorsieht. Diese Steuerroutine kann mehrmals hintereinander durchgeführt werden und das Tastgewicht nach einer vorgegebenen Anzahl (z. B. vier) von vergeblichen Hebeversuchen mit maximalem Drehmoment angehoben werden. Gelingt dies nicht, wird zweckmäßigerweise eine Störmeldung generiert.If the initially determined absolute value for the torque acting on the cable drum is exceeded during the lifting of the sensing weight up to a predetermined distance from the end stop device, a control routine can be started by the evaluation and control device 150 , which interrupts a run, a brief reversal of direction and a subsequent one provides for renewed lifting of the sensing weight with reduced torque. This control routine can be carried out several times in succession and the probe weight can be raised with a maximum torque after a predetermined number (e.g. four) unsuccessful lifting attempts. If this does not succeed, a fault message is expediently generated.

Nach einer Laufunterbrechung des Elektromotors generiert die Auswerte- und Steuereinrichtung vorzugsweise einen Sanftanlauf bei reduzierter Drehmomentaufnahme, um den Hebevorgang des Tastgewichtes einzuleiten. Die Realisierung eines solchen Sanftanlaufes des Elektromotors kann vorzugsweise durch eine impulsförmige Ansteuerung des in Fig. 4 dargestellten Asynchronmotors vorgesehen werden. Hierbei wird die impulsförmige Ansteuerung durch definiertes Ein- und Ausschalten des an eine Netzwechselspannung angeschlossenen Asynchronmotors zweckmäßigerweise so erfolgen, daß jeweils in vorgebbaren Abständen Halbwellen oder Vollwellen der Netzwechselspannung an den Asynchronmotor gelegt werden. Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert.After an interruption in the running of the electric motor, the evaluation and control device preferably generates a soft start with reduced torque consumption in order to initiate the lifting process of the sensing weight. Such a smooth start of the electric motor can preferably be provided by a pulsed control of the asynchronous motor shown in FIG. 4. In this case, the pulse-shaped control by expedient switching on and off of the asynchronous motor connected to a mains alternating voltage is expediently carried out in such a way that half-waves or full waves of the mains alternating voltage are applied to the asynchronous motor at predetermined intervals. This is explained in connection with FIG. 8.

In Fig. 8a ist der Spannungsverlauf einer Einphasenwechselspannung U mit den aufeinanderfolgenden Halbwellen H1, H2 . . . dargestellt. Für eine verminderte Drehzahl des Asynchronmotors werden diese Halbwellen H1, H2 . . . nur impulsweise über die Halbleiterschalter 218 bzw. 220 (vgl. hierzu Fig. 4) an den Asynchronmotor 113 gelegt. In Fig. 8b werden nur die Halbwellen H1, H3, H6, H8 usw. an den Asynchronmotor 113 geschaltet. Die hierbei Resultierende ist mit dem Bezugszeichen Z bezeichnet. Eine verminderte Drehzahl des Asynchronmotors 113 ist die Folge.In Fig. 8a, the voltage waveform of a single-phase AC U with the successive half-waves H1, H2. , , shown. For a reduced speed of the asynchronous motor, these half-waves H1, H2. , , only applied to the asynchronous motor 113 in pulses via the semiconductor switches 218 and 220 (see FIG. 4). In Fig. 8b, only the half-waves H1, H3, H6, H8, etc. are connected to the asynchronous motor 113 . The resultant is designated with the reference symbol Z. The result is a reduced speed of the asynchronous motor 113 .

Anstelle der impulsweisen Anlegung von Halbwellen können auch impulsweise Vollwellen an den Asynchrionmotor 113 zur Drehzahlminderung geschaltet werden. Dies zeigt schematisch der Signalverlauf von Fig. 8, wobei die an den Asynchronmotor 113 geschalteten Vollwellen mit den Bezugszeichen V1, V3 und die hierzu Resultierende wiederum mit dem Bezugszeichen Z bezeichnet ist.Instead of the pulsed application of half-waves, full waves can also be switched to the asynchronous motor 113 in order to reduce the speed. This is shown schematically in the signal curve of FIG. 8, the solid shafts connected to the asynchronous motor 113 being designated by the reference symbols V1, V3 and the resultant in turn being identified by the reference symbol Z.

Ein beispielhafter Meßablauf zur Füllstandmessung nach dem Senklotprinzip mit dem erläuterten Meßgerät stellt sich folgendermaßen dar. An exemplary measurement sequence for level measurement after Plumb bob principle with the measuring device explained as follows.

Bei Inbetriebnahme des Lotsystems veranlaßt die Steuerung den Elektromotor das Tastgewicht so weit abzusenken, daß sich die beiden Zahnscheiben sich so weit verdrehen, daß deren Referenzimpulsmarken detektiert werden können. Auf diese Weise kann die Drehmomentmeßeinrichtung geeicht werden, so daß die Verdrehung zwischen beiden Zahnscheiben und damit der Feder als Absolutwert zur Verfügung steht. Anschließend zieht die Steuerung das Tastgewicht so weit ein, daß es an den beiden oberen Endlagenbolzen anschlägt, welche als Referenzmarke für die inkrementale Wegmessung dienen. Erreicht das Tastgewicht die Endlagenbolzen, so bleibt die Welle der Seiltrommel stehen, während sich die Antriebswelle des Elektromotors weiterdreht bis die Steuerung aufgrund der detektierten Drehmomentzunahme den Elektromotor abschaltet, wenn ein vorgegebener Drehmomentgrenzwert überschritten wird. Die Position der auf der Seiltrommelwelle befindlichen Zahnscheibe bildet nun als Absolutwert den Nullpunkt für die Seillängenwegmessung. Über die beiden Informationen Drehmoment und Weglänge lassen sich alle benötigten Daten zur Ablaufsteuerung, Meßwertgewinnung und Diagnose beim Lotsystem ableiten.The controller initiates the Electric motor to lower the sensing weight so far that the two toothed disks twist so far that their Reference pulse marks can be detected. In this way the torque measuring device can be calibrated so that the Twist between the two lock washers and thus the spring as Absolute value is available. The control then pulls the sensing weight so far that it is on the top two End stop bolt, which acts as a reference mark for the incremental distance measurement. The sensing weight reaches the End position bolt, the shaft of the cable drum stops, while the drive shaft of the electric motor continues to turn until control based on the detected torque increase Electric motor switches off when a given one Torque limit is exceeded. The position of the on the Cable drum shaft pulley now forms as Absolute value the zero point for the rope length path measurement. About the Both information torque and path length can all be required data for process control, acquisition of measured values and Derive diagnosis from the pilot system.

Insbesondere können detektiert werden:
In particular, the following can be detected:

- Torque reduction at one point during rope run-off means impact of the tactile weight on the product,
- Torque exceeded when lifting the sensing weight means that this has been spilled by filling material,
- Exceeding torque during rope pull-in means:

a) hooking of the sensing weight on container internals if there is still more than a predetermined length (e.g. 2 meters) of measuring cable in the container,

b) strong oscillation of the tactile weight, if this is closer than the specified distance to the end position,

c) reaching the upper end position when the path position approximately corresponds to the one previously saved,

d) Too little torque over a certain distance means a broken rope,

e) Permanently deviating torques mean contamination of the roller room or an incorrect sensing weight,

f) No movement with correct torque means motor or control is defective.

Die Referenzimpulsmarken auf den Zahnscheiben können zur Selbstüberwachung der Weg- und Drehmomentmeßeinrichtung zusätzlich verwendet werden. Jede Zahnscheibe muß pro Umdrehung eine bestimmte Anzahl Impulse liefern. Mittels eines entsprechenden Softwareprogrammes läßt sich feststellen, ob bei Detektion einer Referenzimpulsmarke alle erforderlichen Impulsmarken gezählt werden. Wurden zu viele oder zu wenig Impulsmarken gezählt, kann der Zählerstand bei geringen sporadischen Abweichungen anhand der Referenzimpulsmarke korrigiert werden. Bei einer systematischen Abweichung meldet dagegen die Steuerung dem Betreiber einen Sensordefekt als Störung.The reference pulse marks on the pulleys can be used Self-monitoring of the distance and torque measuring device can also be used. Each tooth lock washer must per revolution deliver a certain number of pulses. By means of a appropriate software program can be determined whether at Detection of a reference pulse mark all necessary Pulse marks can be counted. Have been too many or too few Counted pulse marks, the counter reading can be low sporadic deviations based on the reference pulse mark Getting corrected. Reports in the event of a systematic deviation the control, however, the operator a sensor defect as Disorder.

Auf diese Weise ergibt sich eine vollständige Überwachung sämtlicher Zähne und Zahnlücken auf deren Vorhandensein, sämtlicher Gabelschranken und aller zugehörigen Sensoreingänge der Steuerung auf deren Funktion.In this way there is complete monitoring all teeth and tooth gaps are there, all fork barriers and all associated sensor inputs the controller on its function.

Durch die erfindungsgemäße Kontrolle aller Kraft- und Bewegungsabläufe des Meßseiles, der Bewegungsreaktionen des Elektromotors auf Ansteuerbefehle sowie der Überwachung aller Meßwertaufnehmer ergibt sich vorteilhafterweise ein selbstüberwachtes Füllstandmeßsystem, welches
The inventive control of all force and movement sequences of the measuring rope, the movement reactions of the electric motor to control commands and the monitoring of all measuring sensors advantageously results in a self-monitored fill level measuring system, which

- recognizes operating conditions that deviate from the norm,
- Eliminate these by means of appropriate sequence routines tried (e.g. in case of spillage, snagging, commuting) Sensing weight),
- Software deviations are compensated for as long as this makes sense (friction values, weight force deviation interruptions),
- the operator in the event of non-recoverable faults faulty operating status by means of fault message output and Text ad reports.

Abschließend wird nochmals auf Fig. 1 und die dort dargestellte Anordnung der Schaltungsplatine 152 samt Gabelschranken A1 bis D2 verwiesen. Durch die direkte Montage und damit Befestigung der Gabelschranken auf der Unterseite der Schaltungsplatine 152 entfällt eine umständliche und störeinstrahlungsgefährdete Leitungszuführung zu den Gabelschranken A1 bis D2. Für eine einwandfreie Funktion der Meßeinrichtung müssen die Gabelschranken jedoch, wie erläutert, exakt justiert die Impulsscheiben 129, 131 abtasten. Um eine solche exakte Justage zu ermöglichen, sind auf der Schaltungsplatine 152 Justierhilfen für eine paßgenaue Justage der Schaltungsplatine 152 innerhalb des Gehäuses 151 der Meßeinrichtung vorgesehen. Diese Justierhilfen können randseitig an der Platine angebracht und mit entsprechenden Justierhilfen innerhalb des Gehäuses der Meßeinrichtung zusammenwirken. Die Gabelschranken selbst werden mit geeigneten Montageschablonen auf der Schaltungsplatine ortsrichtig plaziert. Bei einem Defekt einer der Gabelschranken kann somit durch einfaches Austauschen der Schaltungsplatine 152 und ohne notwendige, umständliche Justagearbeiten eine ordnungsgemäße Funktion der Meßeinrichtung wieder hergestellt werden. Finally, reference is made again to FIG. 1 and the arrangement of the circuit board 152 shown there, including fork barriers A1 to D2. Due to the direct mounting and thus fastening of the fork barriers on the underside of the circuit board 152, there is no need for a cumbersome supply line to the fork barriers A1 to D2 which is at risk of interference. For a correct functioning of the measuring device, however, the fork barriers must, as explained, precisely scan the pulse disks 129 , 131 . In order to enable such an exact adjustment, adjustment aids are provided on the circuit board 152 for a precisely fitting adjustment of the circuit board 152 within the housing 151 of the measuring device. These adjustment aids can be attached to the edge of the board and cooperate with corresponding adjustment aids within the housing of the measuring device. The fork barriers themselves are placed on the circuit board with suitable mounting templates. In the event of a defect in one of the fork barriers, proper functioning of the measuring device can thus be restored by simply replacing the circuit board 152 and without the need for laborious adjustment work.

Reference list

11

. . . . . .

7171

Zähne
teeth

101101

Gehäuse
casing

103103

Seiltrommel
Rope drum

104104

Seiltrommelwelle
Rope drum shaft

105105

Meßseil
Measuring rope

107107

Tastgewicht
Sensing weight

109109

Endanschlagbolzen
End stop bolt

111111

Hülsen
Sleeves

113113

Elektromotor
Electric motor

115115

Getriebe
transmission

117117

Seilführungshilfenrolle
Rope guide aid roller

119119

Antriebswelle
drive shaft

121121

Befestigungsflansch
Mounting flange

123123

Federeinrichtung, Schlingfeder
Spring device, wrap spring

123123

a Federschenkel
a spring leg

125125

Anschlagbolzen
Stop bolts

127127

Anschlagbolzen
Stop bolts

128128

Scheibe
disc

129129

Impulsgeberscheibe
Pulse generator disc

130130

Scheibe
disc

131131

Impulsgeberscheibe
Pulse generator disc

134134

Schrauben
Screws

135135

Bolzen
bolt

150150

Auswerte- und Steuereinrichtung
Evaluation and control device

152152

Schaltungsplatine
Circuit board

200200

Mikroprozessor
microprocessor

202202

EPROM
EPROM

204204

EEPROM
EEPROM

206206

Anzeige- und Bedieneinheit
Display and control unit

208208

Multiplexer
multiplexer

210210

Schalter
switch

212212

Taster
Button

214214

Impulsformer
Pulse shaper

216216

Treiber
driver

218218

Halbleiterschalter
Semiconductor switch

220220

Halbleiterschalter
Semiconductor switch

222222

Ausgangsrelais
Output relay

224224

Ausgangsrelais
Output relay

226226

Tiefpaß
Low pass

228228

Stromausgang
Current output

230230

Watch-Dog-Schaltung
Watch dog circuit

232232

Power-Down-Schaltung
A-A Schnittlinie
A1, A2 Gabelschranken
B1, B2 Gabelschranken
C1, C2 Gabelschranken
D1, D2 Gabellichtschranken
H1-Hn Halbwellen
ΔM Absolutwertschwankung
M Absolutwert
M', M" Istwert
R1, R2 Referenzimpulsmarken, Zahnlücken
s Strecke
t Zeit
U Netzwechselspannung
V1, V3 Vollwellen
Z Resultierende Spannung
Power down circuit
AA cut line
A1, A2 fork barriers
B1, B2 fork barriers
C1, C2 fork barriers
D1, D2 fork light barriers
H1-Hn half waves
ΔM absolute value fluctuation
M absolute value
M ', M "actual value
R1, R2 reference pulse marks, tooth gaps
s route
t time
U AC mains voltage
V1, V3 full waves
Z Resulting tension

Claims

1. Method for level measurement according to the plumb bob principle, in which a probe weight hanging on a measuring cable is lowered onto a filling material and, when it hits the filling material, the length of the measuring cable uncoiled by a cable drum is determined electronically by counting the pulses generated during the winding process of the cable drum in a counting device is, the cable drum is resiliently coupled to a drive axis of an electric motor and a relative change in the rotation of the cable drum and drive shaft is used as a criterion for the impact of the sensing weight on the filling material, characterized in that starting from one at the beginning of the measuring method by detection from the cable drum and the drive shaft assigned reference pulse marks digitally determined absolute value (M) for the rotation of the cable drum ( 103 ) and drive shaft ( 119 ) relative to each other, a deviation from this absolute value is detected d, and that at a predetermined deviation, the electric motor is switched off or reversed in its direction of rotation.

2. The method according to claim 1, characterized in that first by briefly lowering the sensing weight ( 107 ) above the medium, the absolute value (M) for the relative rotation of the cable drum ( 103 ) and drive shaft ( 119 ) is determined that the sensing weight is then ( 107 ) is raised until the determined absolute value (M) is exceeded by striking an end stop device ( 109 ), the counter reading of the counting device being set to an initial value, and then the sensing weight ( 107 ) towards the filling material while simultaneously counting the Pulses is reduced until the absolute value (M) is undershot.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cable drum ( 103 ) and the drive shaft ( 119 ) are each fixedly coupled to a pulse generator disc ( 129 , 131 ) and each of these pulse generator discs ( 129 , 131 ) a reference pulse mark (R1, R2), which are detected and from this the angular offset of these reference pulse marks (R1, R2) is used as an absolute value (M) for the relative rotation of the cable drum ( 103 ) and drive shaft ( 119 ).

4. The method according to claim 3, characterized in that each of the pulse generator disks ( 129 , 131 ) is scanned in a contact-free manner at a plurality of mutually offset positions for generating pulses, that the number of shaft rotations, the direction of rotation and the position of the reference pulse marks from the scanned pulses (R1, R2) is determined and that these determined values are used in an evaluation and control device ( 150 ) at least for switching the electric motor ( 113 ) driving the cable drum ( 103 ) on and off.

5. The method according to claim 4, characterized in that the direction of rotation information for each pulse encoder disk ( 129 , 131 ) by means of two by n. 90 ° pulse period, where n = 1, 3, 5. , ., offset pulse detection means (A1, B1) is determined and that the reference mark (R1, R2) of the associated pulse generator disc ( 129 , 131 ) is determined by at least one further pulse detection means (C1, D1).

6. The method according to claim 5, characterized in that for Reference mark determination also two by n. 90 ° Pulse period, where n = 1, 3, 5. . ., to each other offset pulse detection means (C1, D1) used be, these two more Pulse detection means (C1, D1) by an integer Multiple of 360 ° pulse period to the other two Pulse detection means (A1, B1) arranged offset are.

7. The method according to claim 6, characterized in that in the evaluation and control device ( 150 ) the edge changes of all of the pulses detected by the pulse detection means (A1, B1, C1, D1) are evaluated.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that in the evaluation and control electronics ( 150 ) the direction of rotation of the encoder disks ( 129 , 131 ) is determined by the fact that the change in the signal states and in particular the edge change from in two n. 90 ° pulse period offset pulse detection means (A1, B1; C1, D1) generated pulses are evaluated.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in the evaluation and control electronics ( 150 ) between two successive reference pulse marks (R1; R2) detected number of pulses compared with a target value and generates a fault message for a predetermined deviation becomes.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that when an exceeding of the initially determined absolute value (M) occurs during the raising of the sensing weight ( 107 ) to below a predetermined distance from the end stop device ( 109 ), a control routine is started, which provides for an interruption in the run, a brief reversal of direction and a subsequent raising of the sensing weight ( 107 ) with reduced torque.

11. The method according to claim 10, characterized in that the control routine is carried out several times in succession and the probe weight ( 107 ) is raised after a predetermined number of unsuccessful lifting attempts with maximum torque, a fault message being output if this does not succeed.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that after an interruption in the running of the electric motor ( 113 ) a smooth start of the electric motor ( 113 ) initiates the lifting process of the sensing weight ( 107 ) with reduced torque consumption.

13. The method according to claim 12, characterized in that a pulsed activation of an asynchronous motor is provided for realizing a smooth start of the electric motor ( 113 ), the pulsed activation being carried out by defined switching on and off of the asynchronous motor connected to AC line voltage (U) in the manner that half waves (H1, H3,...) or full waves of the AC mains voltage (U) are applied to the asynchronous motor at predeterminable intervals.

14. Electromechanical level measuring device with a measuring cable ( 105 ) wound on a cable drum ( 103 ), on which a sensing weight ( 107 ) hangs at the end, and with an electric motor ( 113 ) for driving the cable drum ( 103 ), the cable drum ( 103 ) and the drive shaft ( 119 ) of the electric motor ( 113 ) are finally coupled to one another via a spring device ( 123 ), and both the cable drum ( 103 ) and the drive shaft ( 119 ) of the electric motor ( 113 ) are each rotatably coupled to a pulse generator disk ( 129 , 131 ) are, as well as with an evaluation and control device ( 150 ) for detecting a change in the relative rotation of the two pulse generator disks ( 129 , 131 ) to one another and for controlling the electric motor ( 113 ) as a function thereof, characterized in that each of the pulse generator disks ( 129 , 131 ) has one A plurality of pulse marks (Z1... Z71) and a reference pulse mark (R1, R2) has that each of the pulse ge Disks ( 129 , 131 ) of two pulse detection means (A1, B1; A2, B2) and at least one further pulse detection means (1, D1; 2, D2) for sensing the respective reference pulse marks (R1, R2) can be scanned and that the evaluation and control device ( 150 ) both when lowering and increasing the probe weight ( 107 ) the relative rotation of the two reference pulse marks (R1, R2) to one another and the directions of rotation and shaft rotations of the two pulse generator disks ( 129 , 131 ) can be detected continuously and with the correct sign.

15. Electromechanical level measuring device according to claim 14, characterized in that the pulse encoder disks ( 129 , 131 ) on their outer circumference a plurality of teeth (Z1... Z71) and gaps to form the pulse marks and a missing tooth or an additional tooth for Have formation of the reference pulse marks (R1, R2) and that the pulse detection means (A1, B1, C1, D1; A2, B2, C2, D2) are formed by fork barriers.

16. Electromechanical level measuring device according to claim 15, characterized in that the pulse detection means (A1, B1, C1, D1; A2, B2, C2, D2) for each of the two pulse encoder disks ( 129 , 131 ) are formed by two pairs of fork barriers, each the two fork barriers (A1, B1; A2, B2) of the first pair of fork barriers by n. 90 ° tooth period and the two fork barriers (C1, D1; C2, D2) of the second pair of fork barriers also by n. 90 ° tooth period are arranged offset from one another and the two pairs of fork barriers are offset from one another by an integral multiple of 360 ° tooth period, where n = 1, 3, 5. , , ,

17. Electromechanical level measuring device according to An saying 15 or 16, characterized in that the Fork barriers optical, magnetic or inductive Have sending and receiving means.

18. Electromechanical level measuring device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the evaluation and control device ( 150 ) has a memory ( 202 , 204 ) in which the absolute value (M) for the initial rotation of the two encoder disks ( 129 , 131 ) to one another and one or more predetermined difference amounts (± ΔM) can be stored, and that if a deviation of at least one of these predetermined difference amounts (± ΔM) the relative rotation of the two pulse encoder disks ( 129 , 131 ) relative to one another is detected, a control routine for the electric motor ( 113 ) can be initiated.

19. Electromechanical level measuring device according to one of claims 14 to 18, characterized in that the electric motor ( 113 ) is an asynchronous motor and has terminals for connection to a three-phase or single-phase power network.

20. Electromechanical level measuring device according to one of claims 14 to 19, characterized in that the electric motor ( 113 ) is followed by a self-locking gear ( 115 ), in particular a worm gear.

21. Electromechanical level measuring device according to one of claims 14 to 20, characterized in that the electric motor ( 113 ) by semiconductor switching means ( 218 , 220 ) is controllable.

22. Electromechanical level measuring device according to claim 21, characterized in that the evaluation and control device ( 150 ) controls the semiconductor switching means ( 218 , 220 ) in such a way pulse to a single-phase alternating voltage to the electric motor ( 150 ) half wave or full wave with between the half waves ( H1 ... Hn) or full wave gaps.

23. Electromechanical level measuring device according to one of claims 15 to 22, characterized in that between the pulse detection means (A1 ... D2) and the evaluation and control device ( 150 ), a pulse shaper ( 214 ) is connected to form square wave signals.

24. Electromechanical level measuring device according to one of claims 15 to 23, characterized in that the evaluation and control electronics ( 150 ) and further electronic components are arranged on a circuit board ( 152 ), that on this circuit board ( 152 ) also the pulse detection means (A1. ... D2) are arranged, and that this circuit board ( 152 ) is provided with a display and operating unit ( 206 ), the circuit board ( 152 ) being arranged within the electromechanical level measuring device in such a way that those located directly on the circuit board ( 152 ) Pulse detection means (A1... D2) can scan the pulse marks (Z1... Z71) and reference pulse marks (R1, R2) of the two pulse generator disks ( 129 , 131 ).

25. Electromechanical level measuring device according to claim 24, characterized in that the circuit board ( 152 ) and the housing ( 101 ) of the electromechanical level measuring device have adjustment aids for a precisely fitting adjustment of the circuit board ( 152 ).

26. Electromechanical level measuring device according to one of claims 14 to 25, characterized in that the spring device ( 123 ) is an oscillating spring, which with a cable drum ( 103 ) fixed cable drum shaft ( 104 ) to the drive shaft ( 119 ) of the electric motor ( 113 ) Coupling type of a spring clutch.

27. Electromechanical fill level measuring device according to one of claims 14 to 26, characterized in that stop bolts ( 125 , 127 ) are arranged on the two facing surfaces of the pulse generator disks ( 129 , 131 ), which, in the event of a breakage of the spring device ( 123 ), cause twisting of the Allow the two encoder disks ( 129 , 131 ) to each other only up to a predetermined angular offset.

28. Electromechanical level measuring device according to claim 27, characterized in that the permissible angular offset caused by the stop bolts ( 125 , 127 ) is approximately 180 °.