DE4332403A1 - Elektrische Schaltungsanordnung und ihre Verwendung zur Niveau-Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und deren Verwendung nach Anspruch 6.

Füllstandsmessungen in Behältern mit elektrisch leitenden Medien werden mittels auf die elektrische Leitfähigkeit des Mediums ansprechende Meßelektroden durchgeführt. Dabei werden Niveau-Grenzwerte, beispielsweise "Behälter voll" oder "Behälter leer", über eine geeignete elektrische Schaltungsanordnung vorgegeben, und über ein in der Schaltung angeordnetes Potentiometer wird der Schaltpunkt der Meßelektrode am jeweiligen Niveau-Grenzwert eingestellt, wobei das Erreichen des Schaltpunktes und ein sich daraus ableitender Signalzustand (Ein, Aus) über eine Leuchtdiode zur Anzeige gebracht wird. Es liegt auf der Hand, daß das Auffinden und Einstellen des Schaltpunktes empirisch und an Ort und Stelle erfolgt, und daß die jeweilige Einstellung von der Art des Mediums und seiner Konsistenz abhängig ist. Der Schaltbereich der infrage kommenden Schaltung reicht von gut leitenden Flüssigkeiten (Lauge, Säure) bis hin zu schlecht leitenden Medien (Flüssigzucker, Glucose). Es ist darüber hinaus möglich, durch Steigerung der Empfindlichkeit der Meß- und Schaltungsanordnung die Schaltpunkteinstellung so vorzunehmen, daß ein Ansprechen beispielsweise auch bei Schaum erfolgt.

Nachteilig bei der bekannten Handhabung von elektrischen Schaltungsanordnungen zur Niveau-Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien ist die Tatsache, daß das Auffinden des Schaltpunktes für den Niveau- Grenzwert immer wieder von neuem erfolgen muß, wenn beispielsweise die Schaltung ausgetauscht wurde, und daß die gewonnenen Betriebsparameter nicht in einer diskreten, digitalen und auf einfache Weise reproduzierbaren Form vorliegen.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, die Handhabung von elektrischen Schaltungsanordnungen zur Niveau- Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien zu vereinfachen, sicherer zu machen und komfortabler zu gestalten.

Dieses Ziel wird erreicht durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Schaltungsanordnung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. In Anspruch 6 wird Schutz begehrt für die Verwendung der vorgeschlagenen elektrischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur Niveau- Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien.

Durch die vorgeschlagene elektrische Schaltungsanordnung wird das analoge Meßsignal einer digitalen Auswertung zugeführt. Im Unterschied zu den infrage kommenden elektrischen Schaltungen nach dem Stand der Technik, mit denen die Grenzwerte mittels Potentiometer einzustellen sind, lassen sich diese Grenzwerte nunmehr über diskrete vorzugebende Werte mittels der beispielsweise dreistelligen digitalen Anzeige einstellen. Dadurch ergibt sich eine genaue, definierte und jederzeit reproduzierbare Schaltpunkteinstellung. Da die vorgeschlagene Schaltung mit mehr als einem Eingang bzw. sogenannten Kanälen ausgestaltet wird, vorzugsweise werden acht Kanäle vorgesehen, sind die infrage kommenden Grenzwerte für jeden dieser Eingänge bzw. Kanäle digital einstellbar.

Die vorgenannten Grenzwerte werden in ein netzausfallsicheres Speichermittel, einen sogenannten EEPROM-Baustein, eingelesen und dort gespeichert. Sie sind aus diesem Baustein über eine Bedieneinrichtung jederzeit auslesbar, mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung kontrollierbar und neu einstellbar. Darüber hinaus kann die vorgeschlagene elektrische Schaltungsanordnung so ausgeführt werden, daß sich jederzeit die aktuellen Meßwerte über die Bedieneinrichtung auf Tastendruck aufrufen und über die Anzeigeeinrichtung darstellen lassen, wobei die Grenzwerte ständig angezeigt werden.

Falls es erforderlich ist, die elektrische Schaltungsanordnung, die als steckbare Flachgruppe in Europa-Format ausgebildet sein kann, auszutauschen, so ist kein Neuabgleich der neuen Schaltungsanordnung mit den im Tank vorliegenden Meßelektroden erforderlich, sondern die aktuellen Grenzwerte werden über die Bedieneinrichtung in die neue Schaltung eingelesen und im Speichermittel gespeichert.

Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Schaltungsanordnung ein austauschbares Speichermittel vor, bei dessen Verwendung im Austauschfall der Schaltungsanordnung eine Übertragung der aktuellen Grenzwertparameter überflüssig wird. Es wird in diesem Falle lediglich das Speichermittel aus der auszutauschenden Schaltungsanordnung entfernt und in die neue Schaltungsanordnung eingesetzt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Schaltungsanordnung ist eine digital arbeitende Überwachungseinrichtung vorgesehen, mit der die an den Eingängen anstehenden Signale beispielsweise auf Drahtbruch überwacht und das Ergebnis dieser Überwachung zur Anzeige gebracht werden kann. Darüber hinaus kann das vorgenannte Ergebnis der Überwachung als digitales Signal an einem der Ausgänge für weitere Steuerungseingriffe bereitgestellt werden.

Die vorgeschlagene elektrische Schaltungsanordnung läßt sich in vorteilhafter Weise zur Niveau-Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien mittels einer auf die elektrische Leitfähigkeit des Mediums ansprechenden Meßelektrode einsetzen, wobei die Meßelektrode mit einem der Eingänge oder mit mehr als einem Eingang verbunden ist. Dabei bietet die letztgenannte Variante besondere Vorteile. So lassen sich mit einer einzigen in einem Tank angeordneten Meßelektrode beispielsweise verschiedene Medien erfassen. Die jeweils notwendigen Betriebs- und Grenzwertparameter für jedes Medium werden auf die einzelnen Eingänge bzw. Kanäle gelegt, wobei das jeweils zur Messung anstehende Medium über den zugeordneten Kanal abgerufen und meßtechnisch erfaßt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Zusammenhang mit ihrer Verwendung zur Niveau- Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien mittels einer auf die elektrische Leitfähigkeit des Mediums ansprechende Meßelektrode erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung die elektrische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung im Zusammenwirken mit einem Behälter, in dem zwei Meßelektroden angeordnet sind und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der vorgeschlagenen elektrischen Schaltungsanordnung in einer bevorzugten Ausführungsform.

Eine elektrische Schaltungsanordnung 1, die vorzugsweise als Flachgruppe im Europa-Format ausgebildet ist, wird über eine Meßleitung 22 mit einer in einem Behälter 19 angeordneten Meßelektrode 18.1 (Meldung "leer") und über eine Meßleitung 23 mit einer Meßelektrode 18.2 (Meldung "voll") verbunden. Eine an einem Tankauslauf des Behälters 19 angeschlossene Leitung 21 ist über ein Ventil 20 schaltbar.

Die elektrische Schaltanordnung 1 (Fig. 2) verfügt in einer bevorzugten Ausführungsform über acht Eingänge 2.1 bis 2.8 bzw. Kanäle A bis H für die analogen Meßwerte. Die Meßsignale werden über Frequenzgeneratoren 3.1 bis 3.8 einer ersten Signalverarbeitungseinrichtung 4 zugeführt, die einerseits als Eingangsmultiplexer für die einkommenden Meßsignale und auch als Analog-Digital-Wandler fungiert. Ein netzausfallsicheres Speichermittel ist mit 5 und eine Spannungsversorgung ist mit 6 gekennzeichnet. Das eigentliche Kernstück der elektrischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung sind eine Einrichtung zur digitalen Meßwert- und Signalverarbeitung 7 und eine Überwachungseinrichtung 8, wobei erstere zuständig ist für den Vergleich zwischen den gegebenen Istwerten (Meßwerte) und den vorgegebenen Niveau-Grenzwerten. Letztere dient der Überwachung von an den Eingängen 2.1 bis 2.8 anstehenden Signalen, z. B. der Drahtbruchüberwachung. Das Ergebnis des Vergleichs zwischen den Istwerten und den Niveau-Grenzwerten wird einer zweiten Signalverarbeitungseinrichtung 10 (Ausgangsmultiplexer) übermittelt, die daraus geeignete Steuer- und Anzeigesignale generiert. Die Steuersignale werden über Verstärker 14.1 bis 14.8 an den jeweiligen Ausgängen 17.1 bis 17.8 bereitgestellt, während der Status und die Invertierung dieser Signale an Leuchtdioden 16.3 bzw. 16.2 angezeigt wird. Das aus einem Drahtbruch resultierende Signal wird über einen Verstärker 15 an einem Ausgang 17.9 bereitgestellt, während die Drahtbruchsanzeige über eine Leuchtdiode 16.1 zur Meldung kommt.

Eine Bedieneinrichtung 9 ist mit einer Reihe von Bedienelementen 9.1 bis 9.6 versehen, über die beispielsweise eine Anwahl der Eingänge 2.1 bis 2.8 bzw. Kanäle A bis H, die Eingabe von Grenzwerten, die Invertierung von Signalen, die Übernahme von Daten und die Istwert-Anzeige zur Eingabe gelangen können. Die Bedieneinrichtung 9 ist mit einem 7-Segment-Treiber 12 zum Betrieb einer Anzeigeeinrichtung 13, einem LED-Treiber 11 für die Leuchtdioden 16, mit dem Speichermittel 5 und mit der Einrichtung zur digitalen Meßwert- und Signalverarbeitung 7 verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 13 besteht aus einer einziffrigen Anzeige 13.2 für die Darstellung der Eingänge bzw. Kanäle A bis H und aus einer dreistelligen Anzeige 13.1a, 13.1b und 13.1c zur Darstellung der Grenzwerte oder der Istwert- Anzeige der anstehenden Meßwerte.

Eine Grenzwerteinstellung wird folgendermaßen durchgeführt: Zunächst wird über das Bedienelement 9.1, (eine Taste) der infrage kommende Eingang 2.1 bis 2.8 bzw. Kanal A bis H ausgewählt. Letzterer wird in der Anzeige 13.2 als Ziffer zwischen 1 und 8 angezeigt. Um die Einstellung des Niveau-Grenzwertes zu erleichtern, ist es von Vorteil, zunächst den Istwert der an den ausgewählten Eingang angeschlossenen Meßelektrode 18.1 oder 18.2 zu aktivieren und über die Anzeige 13.1a, 13.1b und 13.1c in dreistelliger Form darzustellen. Dieser Istwert läßt sich nunmehr zur Grenzwerteinstellung heranziehen. Liegt beispielsweise die Istwert-Anzeige innerhalb des darstellbaren Bereiches von 1 bis 999 bei 200, und bedeutet der angezeigte Wert 200 beispielsweise die Meldung Behälter 1 "voll", so könnte beispielsweise ein Niveau-Grenzwert von 190 zur Einstellung infrage kommen. Dieser Grenzwert wird dann über den Taster 9.2 (steigende Ziffernfolge) oder 9.3 (fallende Ziffernfolge) eingestellt, seine Einstellung wird über die Anzeigeeinrichtung 13.1a, 13.1b und 13.1c verfolgt, in das Speichermittel 5 eingelesen und dort abgespeichert.

Die vorstehende Schilderung der Vorgehensweise bei der Hinterlegung von Niveau-Grenzwerten verdeutlicht, wie mit Hilfe der vorgeschlagenen elektrischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung die Handhabung derartiger Anordnungen zur Niveau-Grenzwerterfassung vereinfacht, sicherer gemacht und komfortabler gestaltet wird.

Claims (6)

1. Elektrische Schaltungsanordnung mit wenigstens einem Eingang für analoge Meßwerte, mit einer Einrichtung zur Meßwertverarbeitung, einer Einrichtung zur Dateneingabe und wenigstens einem Ausgang für Steuer- und Anzeigesignale, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Signalverarbeitungseinrichtung (4) vorgesehen ist, die auch als Analog/Digital-Wandler fungiert und die eingehenden Meßwerte digitalisiert, daß über eine Bedieneinrichtung (9) Daten in digitaler Form in ein netzausfallsicheres Speichermittel (5) eingelesen, dort gespeichert und aus diesem ausgelesen werden, daß ein- und ausgelesene Daten und Meßwerte jeweils mittels einer Anzeigeeinrichtung (13; 13.1, 13.2) angezeigt werden und daß eine Einrichtung zur digitalen Meßwert- und Signalverarbeitung (7) zum Vergleich der im Speichermittel (5) hinterlegten Daten mit Meßwerten vorgesehen und mit einer Steuer- und Anzeigesignale generierenden zweiten Signalverarbeitungseinrichtung )10) verbunden ist.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß acht voneinander unabhängige Kanäle (A, B, . . ., H) vorgesehen sind, denen jeweils ein Ein- (2.1, 2.2, . . ., 2.8) und ein Ausgang (17.1, 17.2, . . ., 17.8) zugeordnet ist und daß jeder Kanal zwei Meßbereiche aufweist.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (13.1) dreistellig ist.

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermittel (5) austauschbar angeordnet ist.

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine digital arbeitende Überwachungseinrichtung (8) vorgesehen ist, die die an den Eingängen (2.1, 2.2, . . ., 2.n) anstehenden Signale auf Drahtbruch überwacht und das Ergebnis zur Anzeige bringt und/oder als digitales Signal an einem der Ausgänge (17.1, 17.2, . . . ., 17.n) bereitstellt.

6. Verwendung der elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Niveau-Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien mittels einer auf die elektrische Leitfähigkeit des Mediums ansprechenden Meßelektrode (18.1, 18.2, . . ., 18.n), wobei die Meßelektrode mit einem der Eingänge oder mit mehr als einem Eingang (2.1, 2.2, . . ., 2.n) verbunden ist.