DE2209260B2 - Füllstandsgrenzwertanzeige - Google Patents
FüllstandsgrenzwertanzeigeInfo
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- G—PHYSICS
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
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Description
ren zur
I0
Füllstands beschrieben. Es besitzt Fahne, die über eine mechaninagneuscnc
iW elektromagnetische Einnehmt
einer von außen angelegten Spannung zu Pehen Schwingungen erregt wird. D,ese fremder-Schwingungen
werden in einer zweiten E.nnchbcnwmgu s ^^ piezoelektrischen Geber,
ma naen außen signalisiert Wenn die Fahne
in d»e zu überwachende Substanz eintaucht werden
dTe fremderregten Schwingungen gestört und durch die
Oberwachungieinrichtung wird ein Signal abgegeben.
^Verfahren besitzt Nachteile die semen E.nsa.z
uieses ν erschweren. Die Fremderregung
» in großen Studj«Wjn n e Aufwa|lA ^ ^^ ^ ^
»nz des Schwingers abzustimmen; diese Eigenfrequenz kann sich durch Ablagerungen auf die
Se oder durch Veränderung der Federkonstante
« verschieben, so daß ein Nachstimmen erforderlich wird.
Die zusätzliche Einrichtung zur Überwachung der Scnw ngungsamplitude und die erforderlichen Verstar
ker verursachen einen großen Aufwand
η der schweizerischen Patentschrift 491 370 wird
«n? Vorrichtung zur Messung des Füllstands beschne-
ben ^e der die8 Bedämpfung einer in den Meßraum
ragenden Fahne, die durch eine Membran elastisch ge
alert ist mit einer Selbsterregungsschaltung gemessen
wfrd Der Aufwand für die Selbsterregungsschaltung .st
hoch da zwei elektromechanische Wandler verwendet
der deutschen Offenlegungsschrift 2 012 475
beschriebene Füllstandsfühler verwendet einen Schwinger, der bei Eintauchen in die zu messende Substan"
mechanisch gedämpft wird die Lagerung des Schwingers erfolgt über Drehgelenke, eine hermetische
Trennung des Wandlerinnenraums vom Meßraum ist
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Einrichtung zur Anzeige, ob eine Substanz, vorzugsweise eine
Flüssigkeit, ein vorgegebenes Niveau unter- oder überlchreitet
mit einem mechanischen Schwinger, der <lurch eine Selbsterregungsschaltung zu Schwingungen
angeregt wird, wenn der Schwinger nicht in die Substanz eintaucht und der zu keinen Schwingungen fähig
Ist, wenn der Schwinger ganz oder teilweise in die Substanz eintaucht.
Diese Aufgabenstellung liegt in der industriellen, vorwiegend chemischen Verfahrenstechnik, in der Kraftfahrzeugtechnik
und bei Haushaltsgeräten vor. Bisherige Lösungen verwendeten eine Vielzahl physikalischer
Effekte, z. B. Auftrieb eines Schwimmkörpers, Druck, Reflexion von Wellen oder Strahlung, Absorption von
Wellen oder Strahlung, Wärmeleitung usw. Diese Verfahren sind entweder aufwendig oder wegen mechanischer
Lager nicht verschleiß- oder wartungsfrei.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllstandsgrenzwertanzeige, das auf der gegenüber
Gasen wesentlich größeren Zähigkeit von Flüssigkeiin aer U^r1S 3 585 457 ist ein Meßverfahren be-,s
schrieben, bei dem ein flexibler Stat zu Biegeschwingungen
angeregt wird. Dieser Stab ist in den Knoten feiner Schwingungen in der Weise gelagert, daß ein
Ende durch einen Dichtungsring hindurch in den Raum des zu messenden Mediums ragt Die Anregung dieses
Stabs zu Eigenschwingungen erfolgt durch zwei elektromagnetische Systeme.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Einrichtung
vermeidet diese Nachteile und ist deshalb für eine Verwendung in der Massenfertigung (Kraftfahrzeuge
ss Wasch- und Spülmaschinen) geeignet; sie ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwinger aus einer in den Meßraum ragenden Fahne besteht, die durch eine den
Meßraum vom Wandlerinnern hermetisch abdichtende Membran elastisch gelagert ist und die mit einem in das
6o Innere des Wandlerraums reichenden elektrisch leitenden im Feld eines Magneten beweglichen Stift verbunden
ist in dem bei Bewegungen Spannungen induziert werden und dessen elektrischer Widerstand in eine
elektrische Brückenschaltung einbezogen ist, deren 6s Diagonalspannung mit einem Differenzverstärker ver-"
stärkt und nach Verstärkung wieder der Brückenschaltung zugeführt wird, so daß der aus Membran, Fahne
und Stift bestehende Schwinger bei fehlender Damfung
durch die Substanz zu Eigenschwingungen erregt wird.
Der mechanische Schwinger ist frequenzbestimmend,
so daß eine zusätzliche Frequenzabstimmung entfällt Das Signal zur Anzeige des Schwingungszustands
kann unmittelbar aus der Selbsterregungsschaltung abgeleitet werden; es ist deshalb so leistungsstark,
daß zur weiteren Anzeige mit einem Lämpchen usw. keine Nachverstärkung erforderlich ist
Die Wirkungsweise einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird an einem Ausführungsbei- w
spiel beschrieben, das schematisch dargestellt ist Die
Masse des Schwingers besteht aus einer Fahne 1 und einem Stiti 2, die starr miteinander verbunden sind. Das
Federelement des Schwingers ist eine vorzugsweise metallische Membran 3, die mit dem Gehäuse 4 hermetisch
dicht verbunden ist und so das Innere der Meßeinrichtung von der Substanz trennt Ein Schutzring 5
schützt die Fahne 1 bei Montage, Transport und nötigenfalls Betrieb; geeignet angebrachte Löcher erlauben
den Zutritt der Substanz. Die Schwingungsrichtung des Schwingers wird durch zwei Drähtchen 6 und 7 festgelegt,
die auf der einen Seite mit dem Ende des Stifts 2 und am anderen Ende mit zwei starren Stäbchen 8 und
9 verbunden sind. Die Stäbchen 8 und 9 sind mit dem Deckel 10 starr verbunden. Die Schwingungsrichtung
des Schwingers liegt somit senkrecht zur Zeichenebene. Der Einbau der Einrichtung in der Wand des zu
überwachenden Behälters, beispielsweise mit Hilfe eines auf dem Gehäuse 4 angebrachten Gewindes, kann
senkrecht und waagerecht erfolgen.
Die Prüfung der Dämpfung des Schwingers und damit der Höhe des Füllstands erfolgt mit einer an den
mechanischen Schwinger angeschlossenen elektrischen Selbsterregungsschaltung. Bei fehlender Dämpfung
werden Schwingungen erregt, die zur Anzeige gebracht werden. In der Zeichnung ist ein einfaches Beispiel
für eine Selbsterregungsschaltung unter Verwen dung eines integrierten Halbleiterverstärkers 11 dargestellt.
Im Gehäuse 4 ist ein Permanentmagnet 12 angeordnet, zwischen dessen Polen der Stift 2 quer zur
Richtung des magnetischen Feldes schwingen kann. Der elektrische Widerstand des Stifts 2 bildet zusammen
mit den Widerständen 13, 14 und 15 eine elektrische Brückenschaltung. Zu diesem Zweck werden die
Stäbchen 8 und 9 elektrisch leitend ausgebildet und durch den Deckel 10 isoliert hindurchgeführt Im gedämpften
Zustand, also wenn die Substanz die Fahne 1 berührt stellt der Stift 2 im wesentlichen einen ohmschen
Widerstand dar. Durch geeignete Dimensionierung der Widerstände 13,14 und 15 kann erreicht werden,
daß die Brückendiagonalspannung verschwindet, daß also am Eingang des Verstärkers 11 keine Spannnung
auftritt wenn die Brücke am gemeinsamen Punkt der Widerstände 13 und 14 eingespeist wird. Wird der
Ausgang des Verstärkers 11 mit diesem Punkt verbunden, so ist die so entstandene rückgekoppelte Schaltung
nicht schwingungsfähig. Ist der aus den Teilen 1,2 und 3 bestehende Schwinger nicht gedämpft, so ist der
elektrische Widerstand des Stifts 2 infolge der im Magnetfeld des Magneten 12 bei Bewegung induzierten
Spannungen nicht mehr ohmisch. Die Brücke ist in der
Nachbarschaft der Resonanzfrequenz nicht mehr abgeglichen, die rückgekoppelte Schaltung schwingt.
Die mechanisch-elektrische Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und schwingendem Stift 2 kann erhöht
und damit der Aufwand auf der Verstärkerseite gesenkt werden, wenn auf dem Stift 2 eine aus mehreren
Windungen bestehende Spule angebracht wird. Die Spule ist im Magnetfeld so angeordnet, daß sich der sie
durchsetzende Fluß bei ihrer Bewegung verändert.
Eine einfache, nur eine Hin- und Rückleitung erforderliche Anzeige des Füllstandes ist mit der angegebenen
Selbsterregungsschaltung realisierbar. Im schwingungslosen Zustand wird der statische Arbeitspunkt
des Verstärkers so gewählt, daß er nur eine geringe Stromaufnahme über die zur Spannungsquelle führende
Leitung 16 aufweist Wenn die Selbsterregungsschaltung schwingt, nimmt die Stromaufnahme stark zu.
so daß eine in der Leitung 16 liegende Anzeigeeinrichtung 17 anspricht. Diese Anzeigeeinrichtung kann eine
Signallampe oder, wegen des vorhandenen Wechselstromanteils, eine akustische Anzeige sein.
Letztere kann wahlweise auch vom Ausgang des Verstärkers gespeist werden.
Die elektrische Selbsterregungssdialtung kann durch
eine pneumatische oder hydraulische Schaltung ersetzt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Einrichtung zur Anzeige, ob eine Substanz, vorzugsweise
eine Flüssigkeit, ein vorgegebenes Niveau unter- oder überschreitet, mit einem mechanischen
Schwinger, der durch eine Selbsterregungsschaltung zu Schwingungen angeregt wird, wenn
der Schwinger nicht in die Substanz eintaucht und der zu keinen Schwingungen fähig ist, wenn der
Schwinger ganz oder teilweise in die Substanz eintaucht,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger aus einer in den Meßraum ragenden Fahne (1) besteht, die durch eine den Meßraum vom
Wandlerinnern hermetisch abdichtende Membran (3) elastisch gelagert ist und die iiüt einem in das
Innere des Wandlerraums reichenden elektrisch leitenden, im Feld eines Magneten beweglichen Stift
(2) verbunden ist, in dem bei Bewegungen Spannungen induziert werden und dessen elektrischer
Widerstand in eine elektrische Brückenschaltung (13,14,15) einbezogen ist, deren Diagonalspannung
mit einem Differenzverstärker (11) verstärkt und nach Verstärkung wieder der Brückenschaltung zugeführt
wird, so daß der aus Membran, Fahne und Stift bestehende Schwinger bei fehlender Dämpfung
durch die Substanz zu Eigenschwingungen erregt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (2) eine im Magnetfeld
schwingende Spule trägt, so daß die induzierten Spannungen erhöht werden, und diese Spule an
Stelle des elektrischen Widerstands des Stifts ein Teil der elektrischen Brücke ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt des
Verstärkers (11) so gewählt ist, daß bei fehlenden Schwingungen ein kleiner Strom aus der Spannungsquelle
gezogen wird und daß bei vorhandenen Schwingungen dieser Strom stark ansteigt, so daß
mit diesem Strom eine Anzeigeeinrichtung, ζ. Β. ein Lämpchen oder durch den überlagerten Wechselspannungsanteil
ein Summer, betätigbar ist Es ist jedoch auch bei festen staub- oder ^bin anwendbar. Die vorgeschlaform
zeichnet sich durch geringen Sf Montagernöglichkeiten und wegen
mechanischer Lager durch volhge War-
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722209260 DE2209260C3 (de) | 1972-02-26 | 1972-02-26 | Füllstandsgrenzwertanzeige |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722209260 DE2209260C3 (de) | 1972-02-26 | 1972-02-26 | Füllstandsgrenzwertanzeige |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2209260A1 DE2209260A1 (de) | 1973-08-30 |
DE2209260B2 true DE2209260B2 (de) | 1975-02-27 |
DE2209260C3 DE2209260C3 (de) | 1975-10-16 |
Family
ID=5837275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722209260 Expired DE2209260C3 (de) | 1972-02-26 | 1972-02-26 | Füllstandsgrenzwertanzeige |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2209260C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007003104A1 (de) * | 2007-01-16 | 2008-07-17 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung von Prozessgrößen |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1595194A (en) * | 1977-09-13 | 1981-08-12 | Marconi Co Ltd | Liquid level sensing device |
DE2933618A1 (de) * | 1979-08-20 | 1981-03-26 | Vega Grieshaber Kg, 77709 Wolfach | Vorrichtung zur feststellung und/oder kontrolle eines bestimmten fuellstandes in einem behaelter |
DD260325A1 (de) * | 1987-04-29 | 1988-09-21 | Greiz Plasttechnik | Vorrichtung zur fuellstandsgrenzmessung und fuellstandsregelung von vorwiegend sehr leichten, rieselfaehigen schuettguetern, insbesondere von vorgeschaeumtem expandierbaren polystyrol (eps) |
-
1972
- 1972-02-26 DE DE19722209260 patent/DE2209260C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007003104A1 (de) * | 2007-01-16 | 2008-07-17 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung von Prozessgrößen |
DE102007003104B4 (de) * | 2007-01-16 | 2015-06-25 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung von Prozessgrößen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2209260A1 (de) | 1973-08-30 |
DE2209260C3 (de) | 1975-10-16 |
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