DE3835406C2

DE3835406C2 -

Info

Publication number: DE3835406C2
Application number: DE19883835406
Authority: DE
Inventors: Cai Soenderborg Dk Risskov; Poul Boerge Juul Nordborg Dk Nielsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1991-07-04
Also published as: JPH02159522A; GB2225113B; JPH0674995B2; GB2225113A; DK514289A; DK514289D0; GB8923413D0; DK167714B1; DE3835406A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen eines Füllstandes, mit einem Sende-Empfangsgerät für Schallimpulse, die in Richtung auf die Oberfläche des Füllguts ausgesendet und an der Oberfläche des Füllgutes reflektiert werden und aus deren Hin- und Rücklaufzeit ein Maß für den Füllstand ermittelt wird, wobei das Sende-Empfangsgerät einen bidirektionalen elektroakustischen Umformer aufweist, dessen Schwingungen nach einer Anregung durch einen reflektierten Schallimpuls oder ein elektrisches Sendesignal innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne abklingen.The invention relates to a device for Measuring a fill level with a transceiver for sound impulses directed towards the surface of the filling material and on the surface of the filling material be reflected and from their return and return times a measure of the level is determined, whereby the transceiver has a bidirectional electro-acoustic Has converter whose vibrations after an excitation by a reflected sound pulse or an electrical transmission signal within a predetermined one Time period subsides.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE 24 44 222 A1), die hauptsächlich zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit verwendet wird und oberhalb der voraussichtlich höchsten Lage der Oberfläche des Füllgutes eingebracht wird, muß ein vorbestimmter Mindestabstand zwischen dem Sende-Empfangsgerät und der Oberfläche des Füllgutes eingehalten werden, um sicherzustellen, daß die Schwingungen des bidirektionalen elektroakustischen Umformers, der ein elektrisches Signal in Schallschwingungen und Schallschwingungen in ein elektrisches Signal umformt, nach Aussendung eines Schallimpulses abgeklungen sind, bevor der reflektierte Schallimpuls empfangen wird, um Meßfehler zu vermeiden. Wenn das Sende-Empfangsgerät ferner mit einem Referenzreflektor versehen ist, der am Ende einer Vergleichsstrecke angeordnet und durch einen Träger mit dem Gehäuse des Sende-Empfangsgeräts verbunden ist, muß der vorbestimmte Mindestabstand größer als die Vergleichsstrecke sein, damit die durch einen am Referenzreflektor reflektierten Impuls angeregten Schwingungen des elektroakustischen Umformers ebenfalls abgeklungen sind, bevor der an der Oberfläche des Füllguts reflektierte Schallimpuls empfangen wird. Wenn daher bei einer solchen Meßvorrichtung der Füllstand (Wasserstand) plötzlich soweit ansteigt, daß der vorbestimmte Mindestabstand unterschritten wird, so daß bereits innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne, innerhalb der die Schwingungen des bidirektionalen elektroakustischen Umformers abklingen, ein reflektierter Schallimpuls empfangen wird, tritt ein Meßfehler auf, da sich die noch vorhandenen Schwingungen des elektroakustischen Umformers mit den durch den reflektierten Schallimpuls angeregten Schwingungen überlagern. Wenn ein Referenzreflektor vorgesehen ist, kann ferner der Fall eintreten, daß nicht mehr zwischen dem am Referenzreflektor reflektierten und dem an der Oberfläche des Füllguts reflektierten Schallimpuls unterschieden werden kann. Die Folge kann sein, daß beim Füllen eines Behälters dieser überläuft, insbesondere bei einem Füllgut in Form von Wasser eine Überschwemmung auftritt. In a known device (DE 24 44 222 A1), the mainly for measuring the level of a liquid is used and above the expected introduced the highest position of the surface of the filling material a predetermined minimum distance between the transceiver and the surface of the product are observed to ensure that the vibrations the bidirectional electro-acoustic transducer, which is an electrical signal in sound vibrations and sound vibrations in an electrical Signal transformed after sending a sound pulse have subsided before the reflected sound pulse is received to avoid measurement errors. If that Transceiver also with a reference reflector is provided, which is arranged at the end of a comparison route and through a carrier with the housing of the transceiver is connected, the predetermined minimum distance be larger than the comparison route, so the by a pulse reflected at the reference reflector excited vibrations of the electroacoustic transducer have also subsided before the surface reflected sound pulse is received. Therefore, if the level in such a measuring device (Water level) suddenly rises so far that the predetermined one The minimum distance is undershot, so that already within the predetermined period of time, within which is the vibrations of the bidirectional electroacoustic Decay, a reflected sound pulse is received, a measurement error occurs because the still existing vibrations of the electroacoustic Transformer with the sound pulse reflected by superimpose excited vibrations. If a reference reflector the case may also occur that no longer between that reflected on the reference reflector and that reflected on the surface of the filling material Sound impulse can be distinguished. The The consequence can be that when filling a container this overflows, especially with a filling in the form of Water flooding occurs.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus DE 33 39 984 A1 bekannt. Das Ausgangssignal des Umformers wird nach einer erfolgten Anregung für eine vorbestimmte Zeitspanne mit einem zeitlich veränderlichen Verstärkungsfaktor verstärkt, so daß das verstärkte Signal einen konstanten Pegel aufweist. Dieser Pegel liegt unterhalb eines von einem Diskriminator festgelegten Schwellwerts. Die vorbestimmte Zeitspanne ist so lange bemessen, daß der Umformer innerhalb dieser Zeitspanne ausgeschwungen ist. Treffen rücklaufende Impulse während dieser vorbestimmten Zeitspanne auf den Umformer, wird das Ausgangssignal über den Schwellwert hinaus verstärkt. Der Diskriminator detektiert dann ein Meßsignal. Mit dieser Vorrichtung soll eine Flüssigkeitsstandsmessung auch dann möglich sein, wenn der Flüssigkeitsstand so dicht an den Umformer herangekommen ist, daß die Schallwellen für das Zurücklegen dieser Strecke weniger Zeit benötigen als der Umformer zum Abklingen nach einer Anregung.A device of the type mentioned is out DE 33 39 984 A1 known. The output signal of the converter after a suggestion is made for a predetermined Time span with a time-varying gain factor amplified so that the amplified signal has a constant level. This level is below one set by a discriminator Threshold. The predetermined period is so long dimensioned that the converter within this period has swung out. Hit backward impulses during this predetermined period of time on the converter the output signal is amplified beyond the threshold. The discriminator then detects a measurement signal. With this device is intended to measure the liquid level be possible even if the fluid level is like this is close to the converter that the sound waves less time to cover this distance need as the converter to decay after one Suggestion.

DE 21 52 675 B2 zeigt eine Anordnung zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter. Hierbei sind zwei Wandler vorgesehen, die sich, wenn sie tätig werden, in der Flüssigkeit befinden und Schallaufzeiten innerhalb der Flüssigkeit messen. Aus dieser Druckschrift geht hervor, daß die Schallwellen auch von der flüssigkeitsseitigen Seite der Oberfläche der Flüssigkeit reflektiert werden. Der erste Wandler ist dabei in der Nähe des Bodens des Behältnisses angeordnet. Bei zunehmendem Füllstand verlängern sich hierbei die Laufzeiten der Schallwellen. Bei gleichbleibendem relativen Fehler erhöht sich der absolute Fehler, so daß eine genauere Messung im oberen Bereich des Füllstandes nicht mehr gewährleistet ist. Um auch in dem oberen Bereich genauer messen zu können, ist der zweite Wandler in der Nähe einer maximalen Füllstandshöhe angeordnet. DE 21 52 675 B2 shows an arrangement for measuring the Level of a liquid in a container. Here Two transducers are provided which, when active be in the liquid and sound propagation times measure inside the liquid. From this publication shows that the sound waves also from the liquid side Side of the surface of the liquid is reflected will. The first converter is in the Arranged near the bottom of the container. With increasing Level increases the runtimes the sound waves. At the same relative Error increases the absolute error so that a no more precise measurement in the upper area of the level more is guaranteed. To also in the upper area To be able to measure more precisely is the second converter in arranged close to a maximum fill level.

Füllstandsfühler, die als Berührungsfühler ausgebildet sind, also lediglich feststellen können, ob der Füllstand eine vorbestimmte Höhe erreicht hat oder nicht, sind aus DE-OS 21 52 928 und DE 25 31 915 B1 bekannt.Level sensor, which is designed as a touch sensor are, so can only determine whether the level has reached a predetermined height or not known from DE-OS 21 52 928 and DE 25 31 915 B1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der die Gefahr eines Überlaufs vermieden ist.The invention has for its object a measuring device of the generic type to specify the risk of overflow is avoided.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this task is for a device according to the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Der zusätzliche Füllstandsfühler spricht an, bevor der vorbestimmte Mindestabstand unterschritten wird, wobei er beispielsweise eine Unterbrechung der Füllgutzufuhr und/oder einen Alarmgeber auslösen kann. Ein Berührungsfühler hat gegenüber berührungslos, z. B. durch Schall- oder Lichtreflexionen, messenden oder als Lichtschranke ausgebildeten Fühlern den Vorteil, daß er von Änderungen des Übertragungsmediums zwischen Fühlkopf und Füllgutoberfläche und von akustischen bzw. optischen Störsignalen unabhängig ist. The additional level sensor responds before the falls below a predetermined minimum distance, wherein for example, an interruption of the filling supply and / or can trigger an alarm. A touch sensor has contactless, z. B. by Sound or light reflections, measuring or as a light barrier trained feelers the advantage that it is from Changes in the transmission medium between the sensor head and product surface and acoustic or optical Interference signals is independent.

Vorzugsweise ist der Füllstandsfühler ein Leitfähigkeitsfühler. Dieser kann auf einfache Weise rein elektrisch arbeiten und bedarf daher keines Umformers.The level sensor is preferably a conductivity sensor. This can be done purely electrically in a simple manner work and therefore does not require a converter.

Eine Weiterbildung kann darin bestehen, daß bei einer solchen Meßvorrichtung mit Leitfähigkeitsfühler der Referenzreflektor durch einen Träger mit dem Sende-Empfangsgerät verbunden ist und daß der Träger zwei elektrisch leitende Tragarme aufweist, die elektrisch nicht-leitend durch den Referenzreflektor verbunden sind und mit Meßelektroden bildenden Enden auf der dem Sende-Empfangsgerät abgekehrten Seite des Referenzreflektors vorstehen. Dieser Träger hat daher zwei Funktionen in einem: Zum einen dient er als Halter für den Referenzreflektor, um diesen in dem festen Abstand vom Sende-Empfangsgerät zu halten, und zum anderen wirken seine freien Enden als Leitfähigkeits-Meßelektroden.A further training can consist in that at a such measuring device with conductivity sensor Reference reflector through a carrier with the transceiver is connected and that the carrier two electrically has conductive support arms that are electrically non-conductive are connected by the reference reflector and with ends forming measuring electrodes on the transceiver opposite side of the reference reflector protrude. This carrier therefore has two functions in one: on the one hand, it serves as a holder for the reference reflector, around this at a fixed distance from the transceiver to hold, and on the other hand its free Ends as conductivity measuring electrodes.

Die nicht-leitende Verbindung der Tragarme durch den Referenzreflektor kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß der Referenzreflektor aus elektrisch isolierendem Material besteht.The non-conductive connection of the support arms through the The reference reflector can be easily achieved be that the reference reflector from electrical insulating material.

Ferner können die Tragarme, ausgenommen ihre die Meßelektroden bildenden Enden, einen elektrisch isolierenden Belag aufweisen. Dieser Belag verhindert, daß die Meßelektroden im Falle einer unbeabsichtigten Befeuchtung der Oberfläche des Referenzreflektors kurzgeschlossen werden. Furthermore, the support arms, except for the measuring electrodes forming ends, an electrically insulating Have covering. This coating prevents the measuring electrodes in case of accidental humidification shorted the surface of the reference reflector will.

Sodann kann bei einer Vorrichtung mit einer in Abhängigkeit von dem Zeitabstand eines elektrischen Empfangsimpulses von einem elektrischen Sendeimpuls eine elektrische Ausgangsgröße erzeugenden Zeitmeßeinrichtung dafür gesorgt sein, daß am Ausgang der Zeitmeßeinrichtung eine Betätigungseinrichtung für einen Alarmgeber und/oder einen Füllgutförderer angeschlossen ist, daß die Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Zeitabstand der elektrischen Eingangsimpulse der Zeitmeßeinrichtung, der sich der vorbestimmten Zeitspanne angenähert hat, ein Betätigungssignal erzeugt, daß der Füllstandsfühler einen elektrische Impulse erzeugenden Oszillator aufweist, deren Impulsabstand kleiner als die vorbestimmte Zeitspanne ist, und daß der Oszillatorausgang mit dem Eingang der Zeitmeßeinrichtung verbunden ist. Bei dieser Ausbildung wird die ohnehin vorgesehene Zeitmeßeinrichtung mehrfach ausgenutzt, d. h. sowohl für die normale Messung des Abstands der Sende- und Empfangsimpulse als auch für die Überwachung des durch den Füllstandsfühler festgestellten vorbestimmten Füllstandes, bei dessen Überschreitung die Gefahr eines Überlaufs besteht. Sobald der Füllstandsfühler anspricht, wird der Oszillator eingeschaltet und damit das Betätigungssignal für den Füllgut-Förderer und/oder den Alarmgeber ausgelöst. Darüber hinaus ergibt sich eine doppelte Sicherheit für das Ansprechen der Betätigungseinrichtung: Wenn der Zustandsfühler ausfallen sollte, kann dennoch die Betätigungseinrichtung bei Unterschreitung eines der vorbestimmten Zeitspanne entsprechenden Zeitabstands der Sende- und Empfangsimpulse ansprechen, sofern das Überschreiten des vorbestimmten Füllstandes nicht zu rasch erfolgt.Then, depending on the device on the time interval of an electrical receive pulse from an electrical transmission pulse to an electrical one Output quantity generating time measuring device be sure that at the exit of the time measuring device an actuating device for an alarm device and / or a product conveyor is connected that the actuator depending on a time interval the electrical input pulses of the time measuring device, that has approached the predetermined period of time, an actuation signal generates that the level sensor has an oscillator generating electrical pulses, whose pulse interval is smaller than the predetermined one Time period is, and that the oscillator output with the Input of the time measuring device is connected. At this Training will be the timing device provided anyway used several times, d. H. both for normal Measurement of the distance between the transmit and receive pulses as well as for monitoring by the level sensor determined predetermined level, at the There is a risk of overflow. As soon as the level sensor responds, the oscillator switched on and thus the actuation signal for the Product conveyor and / or the alarm transmitter triggered. There is also double security for the actuation of the actuating device: if the condition sensor should fail, however the actuator when falling below the predetermined period of time of the transmit and receive pulses, if that Do not exceed the predetermined fill level done quickly.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbei spiels näher beschrieben.The invention and its developments are as follows based on the drawing of a preferred embodiment described in more detail.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zum Messen des Füllstandes eines Füllgutes 1 in Form einer Flüssigkeit in einem Behälter 2. Die Vorrichtung enthält ein Sende-Empfangsgerät 3 für Schallimpulse, die an der Oberfläche 4 des Füllgutes 1 reflektiert werden und deren Hin- und Rücklaufzeit gemessen wird, um daraus ein Maß für den Füllstand zu ermitteln. Ferner enthält die Vorrichtung eine Einrichtung 5 zum Senden und Empfangen elektrischer Impulse, zum Messen des Ab stands der ausgesendeten und empfangenen elektrischen Impulse, zur Anzeige des Füllstandes und zur Betätigung eines Füllgutförderers 6 in Form einer Pumpe und eines Alarmgebers 7 in Abhängigkeit von dem gemessenen Füll stand.The device shown in the drawing is used to measure the level of a filling material 1 in the form of a liquid in a container 2 . The device contains a transceiver 3 for sound pulses which are reflected on the surface 4 of the filling material 1 and whose return and return time is measured in order to determine a measure of the filling level. Furthermore, the device contains a device 5 for sending and receiving electrical pulses, for measuring the distance from the transmitted and received electrical pulses, for displaying the fill level and for actuating a feed conveyor 6 in the form of a pump and an alarm device 7 as a function of the measured fill was standing.

Das Sende-Empfangsgerät 3 enthält in einem Gehäuse 8 einen bidirektionalen elektroakustischen Umformer 9, der ihm von der Einrichtung 5 über zwei antiparallel geschaltete Dioden 10 und 11 zugeführte elektrische Signale in Schallwellen umformt und durch ein Fenster 12 im Gehäuse 8 in Richtung auf die Oberfläche 4 des Füllguts 1 aussendet und von der Oberfläche 4 reflektier te Schallwellen empfängt, wieder in elektrische Signale umformt und über einen Verstärker 13 zur Einrichtung 5 zurücksendet, wobei die Dioden 10 und 11 zwar die relativ großen elektrischen Signale der Einrichtung 5, nicht jedoch die elektrischen Signale des Umformers 9 und auch nicht die Ausgangssignale des Verstärkers 13 durchlassen. Bei dem bidirektionalen elektroakusti schen Umformer 9 handelt es sich um einen piezoelek trischen Quarz, der bei Anregung durch ein elektrisches Signal Ultraschallwellen und bei Anregung durch Ultra schallwellen ein elektrisches Signal erzeugt. The transceiver 3 contains in a housing 8 a bidirectional electroacoustic transducer 9 , which converts electrical signals supplied to it by the device 5 via two antiparallel connected diodes 10 and 11 into sound waves and through a window 12 in the housing 8 in the direction of the surface 4 emits the filling material 1 and receives sound waves reflected from the surface 4 , converts them back into electrical signals and sends them back via an amplifier 13 to the device 5 , the diodes 10 and 11 being the relatively large electrical signals of the device 5 , but not the electrical signals of the converter 9 and also not the output signals of the amplifier 13 . The bidirectional electroacoustic transducer 9 is a piezoelectric quartz which generates ultrasonic waves when excited by an electrical signal and ultrasonic waves when excited by ultrasonic waves.

Zwischen dem Gehäuse 8 und der Oberfläche 4 des Füllguts ist ein Referenzreflektor 14 in einem festen Abstand A vom bidirektionalen elektroakustischen Umformer 9 angeordnet und durch einen zwei Tragarme 15, 16 aufweisenden Träger mit dem Gehäuse 8 verbunden. Der Referenzreflektor 14 reflektiert ebenfalls von dem Umformer 9 ausgesendete Schallimpulse zurück zum Umformer 9. Eine in der Einrichtung 5 enthaltene Zeitmeßeinrichtung 17, die den Zeitabstand eines elektrischen Empfangsimpulses von einem elektrischen Sendeimpuls eines Impulsgenerators 19 in der Einrichtung 5 mißt und abhängig von dem Zeitmeßwert ein entsprechendes Längenmaß in Form einer elektrischen Ausgangsgröße einer Anzeigeeinrichtung 18 sowie einer Betätigungseinrichtung 20 für den Füllgut-Förderer 6 und den Alarmgeber 7 zuführt, sorgt ferner selbsttätig durch Vergleichen mit einem Sollwert dafür, daß ein interner (nicht dargestellter) Taktgeber während der Hin- und Rücklaufzeit eines vom Umformer 9 ausgesandten und am Referenzreflektor 14 reflektierten Schallimpulses eine konstante Anzahl von Taktimpulsen erzeugt, die unabhängig von einer Änderung des Übertragungsmediums (z. B. der Dichte, Temperatur usw. der Luft) zwischen dem Umformer 9 und dem Referenzreflektor 14 dem zweifachen Abstand A entspricht. Die während der Hin- und Rücklaufzeit des an der Oberfläche 4 des Füllguts 1 reflektierten Schallimpulses in der Einrichtung 17 gezählte Anzahl von Taktimpulsen ist daher ein Maß für den Abstand des Umformers 9 von der Füllgut-Oberfläche 4 und damit für den Füllstand des Füllgutes 1, nachdem dieser Abstand vom Abstand zwischen Behälter-Boden und Umformer 9 subtrahiert wurde, und ebenfalls unabhängig von Änderungen des Übertragungsmediums zwischen Umformer 9 und Oberfläche 4. Die Tragarme 15 und 16 sind elektrisch leitend und mit einem elektrisch isolierenden Belag 21 versehen, der auf der dem Sende-Empfangsgerät 3 abgekehrten Seite des Referenzre flektors 14 vorstehende Enden der Tragarme 15, 16 frei läßt. Diese freien Enden bilden den Fühlkopf 22 eines Füllstandsfühlers 23 in Form eines Leitfähigkeitsfühlers, der auf die Berührung des Fühlkopfes 22 mit dem Füllgut 1 anspricht.Between the housing 8 and the surface 4 of the filling material, a reference reflector 14 is arranged at a fixed distance A from the bidirectional electroacoustic transducer 9 and is connected to the housing 8 by a carrier having two support arms 15 , 16 . The reference reflector 14 also reflects sound pulses emitted by the converter 9 back to the converter 9 . A time measuring device 17 contained in the device 5, which measures the time interval between an electrical receive pulse and an electrical transmit pulse of a pulse generator 19 in the device 5 and, depending on the time measured value, a corresponding length dimension in the form of an electrical output variable of a display device 18 and an actuating device 20 for the filling material Feeder 6 and the alarm transmitter 7 also automatically ensures by comparison with a setpoint that an internal clock generator (not shown) generates a constant number of clock pulses during the round trip time of a sound pulse emitted by the converter 9 and reflected on the reference reflector 14 , which, regardless of a change in the transmission medium (e.g. the density, temperature, etc. of the air) between the converter 9 and the reference reflector 14 corresponds to twice the distance A. The number of clock pulses counted in the device 17 during the return and return time of the sound pulse reflected on the surface 4 of the filling material 1 is therefore a measure of the distance of the transducer 9 from the filling material surface 4 and thus of the filling level of the filling material 1 , after this distance has been subtracted from the distance between the container bottom and the converter 9 , and also independently of changes in the transmission medium between the converter 9 and the surface 4 . The support arms 15 and 16 are provided with electrically conductive and an electrically insulating coating 21 on the transceiver 3 side facing away from the reflector pre- vents Referenzre 14 protruding ends of the support arms 15, 16 can freely. These free ends form the sensor head 22 of a level sensor 23 in the form of a conductivity sensor which responds to the contact of the sensor head 22 with the filling material 1 .

Der Referenzreflektor 14 besteht aus isolierendem Mate rial und stellt daher eine isolierende Verbindung der Tragarme 15, 16 dar, so daß diese auch bei einer Befeuch tung des Referenzreflektors 14, z.B. durch das flüssige Füllgut 1, nicht elektrisch miteinander verbunden werden. Das gleiche wird auch durch den isolierenden Belag 21 der Tragarme 15, 16 erreicht, die außerdem isolierend durch das elektrisch leitende Gehäuse 8 hindurchgeführt sind.The reference reflector 14 consists of insulating mate rial and therefore represents an insulating connection of the support arms 15 , 16 , so that they are not electrically connected to each other even when the reference reflector 14 is moistened, for example by the liquid filling material 1 . The same is also achieved by the insulating covering 21 of the support arms 15 , 16 , which are also passed through the electrically conductive housing 8 in an insulating manner.

Der Füllstandsfühler 23 enthält eine Meßbrücke 24 aus ohmschen Widerständen 25 bis 27 und der Strecke zwischen den Meßelektroden 22. Im Brücken-Nullzweig liegt ein Schmitt-Trigger 28, der bei einer Verstimmung der Meß brücke 24 im Falle einer leitenden Verbindung der Meß elektroden 22 durch das Füllgut 1 ausgelöst wird und durch Abgabe einer Betriebsspannung für einen Oszillator 29 diesen einschaltet. Der Oszillator 29 erzeugt elek trische Impulse, deren Impulsabstand kleiner als eine vorbestimmte Zeitspanne ist, innerhalb der durch ein elektrisches Sendesignal oder einen reflektierten Schall impuls angeregte Schwingungen des Umformers 9 abgeklungen sind. Der Ausgang des Oszillators 29 ist ebenso wie der Ausgang des Verstärkers 13 mit dem Eingang der Zeitmeß einrichtung 17 verbunden. The level sensor 23 contains a measuring bridge 24 made of ohmic resistors 25 to 27 and the distance between the measuring electrodes 22 . In the bridge zero branch there is a Schmitt trigger 28 which , in the event of a detuning of the measuring bridge 24 in the case of a conductive connection of the measuring electrodes 22 , is triggered by the filling material 1 and switches on the operating voltage for an oscillator 29 . The oscillator 29 generates elec trical pulses, the pulse spacing is less than a predetermined period of time within which pulses excited by an electrical transmission signal or a reflected sound vibrations of the converter 9 have decayed. The output of the oscillator 29 is, like the output of the amplifier 13, connected to the input of the time measuring device 17 .

Eine Stromversorgungseinrichtung 30, bestehend aus einem ohmschen Widerstand 31, einem diesem nachgeschalteten Gleichrichter 32 und einem am Ausgang des Gleichrichters 32 angeschlossenen Glättungskondensator 33, erzeugt aus den über die Verbindungsleitung 34 zwischen der Einrichtung 5 und dem Sende-Empfangsgerät 3 übertragenen Impulsen die Betriebsspannung für den Verstärker 13, die Meßbrücke 24 und den Schmitt-Trigger 28.A power supply device 30 , consisting of an ohmic resistor 31 , a rectifier 32 connected downstream thereof, and a smoothing capacitor 33 connected to the output of the rectifier 32 , generates the operating voltage for the operating voltage from the pulses transmitted via the connecting line 34 between the device 5 and the transceiver 3 Amplifier 13 , measuring bridge 24 and Schmitt trigger 28 .

Der Abstand B des durch die Meßelektroden 22 gebildeten Fühlkopfes vom Umformer 9 ist größer als der Abstand A und so gewählt, daß die Hin- und Rücklaufzeit eines an der Oberfläche 4 reflektierten Schallimpulses, wenn der Füllstand soweit angestiegen ist, daß die Oberfläche 4 den Fühlkopf 22 berührt, gleich oder kleiner als die Zeitspanne ist, während der Schwingungen des Umformers 9 nach einer Anregung durch ein elektrisches Sendesignal oder einen reflektierten Schallimpuls abgeklungen sind.The distance B of the sensing head formed by the measuring electrodes 22 from the transducer 9 is greater than the distance A and is chosen so that the return time of a sound pulse reflected on the surface 4 when the level has risen so far that the surface 4 the sensing head 22 touches, is equal to or less than the time period during which the vibrations of the converter 9 have decayed after being excited by an electrical transmission signal or a reflected sound pulse.

Wenn daher der Füllstand bzw. die Oberfläche 4 des Füll guts 1 im Behälter 2 den Fühlkopf 22 erreicht, so daß eine leitende Verbindung zwischen den Meßelektroden auftritt, wird der Schmitt-Trigger 28 durch die Meßbrücke 24 ausgelöst und der Oszillator 29 eingeschaltet. Die Zeitmeßeinrichtung 17 stellt daher einen Zeitabstand zwischen den ihr vom Oszillator 29 zugeführten Impulsen fest, der kleiner als die vorbestimmte Zeitspanne ist, innerhalb der die Schwingungen des Umformers 9 abgeklun gen sind. Der Ansprech-Schwellenwert der ebenfalls als Schmitt-Trigger ausgebildeten Betätigungseinrichtung 20 ist so gewählt, daß die Betätigungseinrichtung 20 bei diesem Zeitmeßwert anspricht und den Füllgut-För derer 6 einschaltet, der daraufhin das Füllgut aus dem Behälter 2 abpumpt und auf diese Weise ein Überlaufen des Behälters 2 und damit eine Überschwemmung verhindert, da der Fühlkopf 22 unterhalb der Oberkante des Behälters 2 liegt. Gleichzeitig wird der Alarmgeber 7 eingeschal tet. Therefore, when the level or the surface 4 of the filling 1 in the container 2 reaches the sensing head 22 so that a conductive connection between the measuring electrodes occurs, the Schmitt trigger 28 is triggered by the measuring bridge 24 and the oscillator 29 is switched on. The time measuring device 17 therefore determines a time interval between the pulses supplied by the oscillator 29 , which is smaller than the predetermined period of time within which the vibrations of the converter 9 have ablun conditions. The response threshold value of the actuating device 20 , which is also designed as a Schmitt trigger, is selected so that the actuating device 20 responds at this measured time value and switches on the filling material conveyor 6 , which then pumps the filling material out of the container 2 and in this way overflows the Container 2 and thus prevents flooding, since the sensing head 22 is below the upper edge of the container 2 . At the same time the alarm 7 is switched on.

Sowohl der Abstand A als auch der Abstand B sind größer gewählt als es der Länge einer Strecke entspricht, die ein vom Umformer 9 ausgesandter Schallimpuls während der halben Zeitspanne zurücklegt, in der die nach Anregung durch ein elektrisches Signal oder einen reflektierten Schallimpuls ausgelösten Schwingungen des Umformers abgeklungen sind. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein reflektierter Schallimpuls den Umformer 9 erreicht, bevor seine durch den vorhergehenden elektrischen Impuls ausgelösten Schwingungen abgeklungen sind. Dadurch werden Meßfehler vermieden. Aus dem gleichen Grunde ist auch der Abstand B minus A des Fühlkopfes 22 vom Referenzreflektor 14 wenigstens so groß gewählt, daß die durch einen am Referenzreflektor 14 reflektierten Schallimpuls ausgelösten elektrischen Schwingungen des Umformers 9 abgeklungen sind, bevor derselbe Schallimpuls an der Oberfläche 4 reflektiert worden und am Umformer 9 eingetroffen ist, wenn der Füllstand den Fühlkopf 22 erreicht hat.Both the distance A and the distance B are chosen to be greater than the length of a distance covered by a sound pulse emitted by the transducer 9 during half the time period in which the vibrations of the transducer triggered by an electrical signal or a reflected sound pulse have subsided. In this way it is prevented that a reflected sound pulse reaches the converter 9 before its vibrations triggered by the previous electrical pulse have subsided. This avoids measurement errors. For the same reason, the distance B minus A is of the sensing head 22 at least chosen from the reference reflector 14 so great that, triggered by a reflected at the reference reflector 14 sound pulse electrical oscillations of the transducer have subsided 9 before the same sound pulse reflected at the surface 4 and has arrived at the converter 9 when the fill level has reached the sensor head 22 .

Der Schwellenwert der Betätigungseinrichtung 20 ist so gewählt, daß der Zeitabstand der durch den Umformer 9 aus den an der Oberfläche 4 reflektierten Schallimpulsen erzeugten elektrische Impulse, wenn der Füllstand den Fühlkopf 22 erreicht, hinreichend klein sein muß, um die Betätigungseinrichtung 20 auszulösen. Daher wird auch dann, wenn der Füllstandsfühler 23, z. B. aufgrund eines Defekts, nicht ansprechen sollte, obwohl der Füllstand den Fühlkopf 22 erreicht hat, die Betätigungseinrichtung 20 durch die vom Umformer 9 erzeugten elektrischen Impulse, die der Zeitmeßeinrichtung 17 über den Verstärker 13 zugeführt werden, ausgelöst und der Füllgut-Förderer 6 sowie der Alarmgeber 7 rechtzeitig eingeschaltet, wenn der Füllstand nicht zu rasch ansteigt, noch bevor die Zeitmeßeinrichtung 17 einen zu niedrigen Impulsabstand bzw. zu hohen Füllstand festgestellt hat. Der Füllstandsfühler 23 verhindert dagegen bei ordnungsgemäßer Funktion einen Überlauf und damit gegebenenfalls eine Überschwemmung, weil die vom Oszillator 29 erzeugten Impulse einen wesentlich geringeren Zeitabstand aufweisen können, als die vom Umformer 9 dann erzeugten elektrischen Impulse, wenn der Füllstand den Fühlkopf 22 erreicht. Die Zeitmeßeinrichtung 17 kann daher auch bei raschem Anstieg des Füllstandes rechtzeitig einen zu niedrigen Impulsabstand bzw. einen zu hohen Füllstand feststellen und die Betätigungseinrichtung 20 auslösen.The threshold value of the actuating device 20 is selected such that the time interval between the electrical pulses generated by the converter 9 from the sound pulses reflected on the surface 4 when the fill level reaches the sensing head 22 must be sufficiently small to trigger the actuating device 20 . Therefore, even if the level sensor 23 , for. B. due to a defect, should not respond, even though the fill level has reached the sensor head 22 , the actuating device 20 triggered by the electrical pulses generated by the converter 9 , which are supplied to the time measuring device 17 via the amplifier 13 , and the filling material conveyor 6 and the alarm 7 is switched on in good time if the fill level does not rise too quickly even before the time measuring device 17 has determined that the pulse spacing is too low or the fill level is too high. The fill level sensor 23 , on the other hand, prevents proper overflow and thus possibly flooding, because the pulses generated by the oscillator 29 can have a significantly shorter time interval than the electrical pulses generated by the converter 9 when the fill level reaches the sensor head 22 . The time measuring device 17 can therefore detect a pulse pulse that is too low or a level that is too high, even when the fill level rises rapidly, and trigger the actuating device 20 .

Zwar wäre es auch möglich, das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 28 unmittelbar der Betätigungseinrichtung 20 zuzuführen und den Oszillator 29 wegzulassen, doch entfällt durch die Verwendung des Oszillators 29 eine zusätzliche Verbindungsleitung zwischen dem Sende-Empfangsgerät 3 und der zumeist weit entfernt von diesem angeordneten Einrichtung 5.Although it would also be possible to feed the output signal of the Schmitt trigger 28 directly to the actuating device 20 and to omit the oscillator 29 , the use of the oscillator 29 eliminates the need for an additional connecting line between the transceiver 3 and the device, which is usually arranged far away from it 5 .

Der dargestellte Leitfähigkeitsfühler hat den Vorteil, daß er im Aufbau sehr einfach und in hohem Maße unabhängig von Störeinflüssen ist. Gegebenenfalls kann der Füllgutförderer 6 oder der Alarmgeber 7 entfallen.The conductivity sensor shown has the advantage that it is very simple in construction and is to a large extent independent of interference. If necessary, the filling material conveyor 6 or the alarm transmitter 7 can be omitted.

Claims

1.Device for measuring a filling level, with a transceiver for sound pulses which are emitted in the direction of the surface of the filling material and reflected on the surface of the filling material, and a measure of the filling level is determined from their outward and return time, the Transceiver has a bidirectional electroacoustic transducer, the vibrations of which decay within a predetermined time period after being excited by a reflected sound pulse or an electrical transmission signal, characterized in that an additional fill level sensor ( 23 ) is provided which responds when a predetermined fill level is reached, in which the distance of the surface of the filling material ( 1 ) from the bidirectional electroacoustic transducer ( 3 ) has approximated the length of a distance which is traveled twice by a sound pulse during the predetermined time period, with a reference reflector ( 14 ) in a m fixed distance (A) from the bidirectional electroacoustic transducer ( 9 ) is provided between the latter and the surface ( 4 ) of the filling material and the level sensor ( 23 ) is a contact sensor with a sensing head ( 22 ), the distance (B) of which is from the bidirectional electroacoustic transducer ( 9 ) is larger than (A) of the reference reflector ( 14 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the level sensor ( 23 ) is a conductivity sensor.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the reference reflector ( 14 ) is connected by a carrier to the transceiver and the carrier has two electrically conductive support arms ( 15 , 16 ) which are electrically non-conductively connected by the reference reflector ( 14 ) and with ends forming measuring electrodes ( 22 ) protrude on the side of the reference reflector ( 14 ) facing away from the transceiver ( 3 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the reference reflector ( 14 ) consists of electrically insulating material.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the support arms ( 15 , 16 ), except for their ends forming the measuring electrodes ( 22 ), have an electrically insulating coating ( 21 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a depending on the time interval of an electrical receive pulse of an electrical transmit pulse an electrical output variable generating time measuring device ( 17 ) provided that at the output of the time measuring device ( 17 ) an actuating device ( 20th ) for an alarm transmitter and / or a filling material conveyor ( 6 ), that the actuating device ( 20 ) generates an actuating signal as a function of a time interval of the electrical input pulses of the time measuring device ( 17 ), which has approximated the predetermined time period, that the level sensor ( 23 ) has an electrical pulse generating oscillator ( 29 ), the pulse spacing of which is smaller than the predetermined period of time, and that the oscillator output is connected to the input of the time measuring device ( 17 ).