DE4332403C2 - Elektrische Schaltungsanordnung zur Niveau-Grenzwerterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanord­ nung zur Niveau-Grenzwerterfassung in Behältern.

Füllstandsmessungen in Behältern mit elektrisch leitenden Medien werden mittels auf die elektrische Leitfähigkeit des Mediums ansprechende Meßelektroden durchgeführt. Da­ bei werden Niveau-Grenzwerte, beispielsweise "Behälter voll" oder "Behälter leer", über eine geeignete elektri­ sche Schaltungsanordnung vorgegeben, und über ein in der Schaltung angeordnetes Potentiometer wird der Schaltpunkt der Meßelektrode am jeweiligen Niveau-Grenzwert einge­ stellt, wobei das Erreichen des Schaltpunktes und ein sich daraus ableitender Signalzustand (Ein, Aus) über ei­ ne Leuchtdiode zur Anzeige gebracht wird. Es liegt auf der Hand, daß das Auffinden und Einstellen des Schalt­ punktes 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 leiten­ den Medien (Flüssigzucker, Glucose). Es ist darüber hin­ aus 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 elektrische leitenden Medien ist die Tat­ sache, daß das Auffinden des Schaltpunktes für den Ni­ veau-Grenzwert immer wieder von neuem erfolgen muß, wenn beispielsweise die Schaltung ausgetauscht wurde, und daß die gewonnenen Betriebsparameter nicht in einer diskre­ ten, digitalen und auf einfache Weise reproduzierbaren Form vorliegen.

Aus der DE 32 37 396 C2 ist eine Vorrichtung zur Fest­ stellung des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Be­ hälter bekannt, mit der ein mit dem Flüssigkeitsfüllstand verknüpfter Parameter ermittelt und dieser Parameter in einem Analog-Digitalumsetzer umgewandelt wird. Ferner weist die bekannte Vorrichtung Speichermittel zur Spei­ cherung von Daten, eine Einrichtung zur Meßwertverarbei­ tung (Mikroprozessor) und eine Anzeigeeinrichtung auf. Allerdings wird zur Füllstandsmessung die Änderung des Widerstandes infolge einer Temperaturänderung einer Widerstandsdrahtsonde herangezogen.

Darüber hinaus ist im Zusammenhang mit einem nachrichten­ technischen Gerät, vorzugsweise einem Fernsehempfänger, eine elektrische Schaltungsanordnung zur Überwachung von Spannungen und/oder Strömen in einem Schaltnetzteil be­ kannt geworden, die Eingänge für analoge Meßwerte, eine Einrichtung zur Meßwertverarbeitung (Mikroprozessor), ei­ ne Ein-/Ausgabeeinheit sowie einen A/D-Wandler, ein netz­ ausfallsicheres Speichermittel, eine Anzeigeeinrichtung und eine Einrichtung zur digitalen Meßwert- und Signal­ verarbeitung (Zentraleinheit) aufweist, wobei letztere einen Vergleich der im Speichermittel hinterlegten Daten mit Meßwerten durchführt (DE 36 12 237 A1).

Ferner ist in der DE 37 09 805 C2 ein Verarbeitungsmodul zur Erfassung analoger Meßgrößen beschrieben, der zur Er­ fassung analoger Eingangsgrößen mit acht Meßkanälen (Meß­ eingängen) ausgestattet ist.

Für die digitale Darstellung von Meßinformationen und Da­ ten sind heute eine Vielzahl opto-elektronischer Bauele­ mente gebräuchlich (siehe z. B. PROFOS, P., PFEIFER, T.: Handbuch der industriellen Meßtechnik, 5. Aufl., R. Olden­ bourg Verlag München Wien 1992, S. 314, 315, ISBN 3-486-21794-1.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die Handhabung von elektrischen Schaltungsanordnungen zur Niveau-Grenz­ werterfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Me­ dien mit Hilfe an sich bekannter Mittel zu vereinfachen, sicherer zu machen und komfortabler zu gestalten.

Dieses Ziel wird erreicht durch die Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elek­ trischen Schaltungsanordnung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Durch die vorgeschlagene elektrische Schaltungsanordnung wird das analoge Meßsignal einer digitalen Auswertung zu­ geführt. Im Unterschied zu den infrage kommenden elek­ trischen Schaltungen zur Niveau-Grenzwerterfassung nach dem Stand der Technik, mit denen die Grenzwerte mittels Potentiometer einzustellen sind, lassen sich diese Grenz­ werte nunmehr über diskrete vorzugebende Werte mittels der beispielsweise dreistelligen digitalen Anzeige ein­ stellen. Dadurch ergibt sich eine genaue, definierte und jederzeit reproduzierbare Schaltpunkteinstellung. Da die vorgeschlagene Schaltung mit mehr als einem Eingang bzw. sogenannten Kanälen ausgestattet wird, vorzugsweise wer­ den acht Kanäle vorgesehen, sind die infrage kommenden Grenzwerte für jeden dieser Eingänge bzw. Kanäle digital einstellbar. Dabei bietet die Variante, bei der die Meß­ elektrode mit mehr als einem Eingang verbunden ist, be­ sondere Vorteile. So lassen sich mit einer einzigen in einem Tank angeordneten Meßelektrode beispielsweise ver­ schiedene Medien erfassen. Die jeweils notwendigen Be­ triebs- und Grenzwertparameter für jedes Medium werden auf die einzelnen Eingänge bzw. Kanäle gelegt, wobei das jeweils zur Messung anstehende Medium über den zugeordne­ ten Kanal abgerufen und meßtechnisch erfaßt werden kann.

Die vorgenannten Grenzwerte werden in ein netzausfall­ sicheres Speichermittel, einen sogenannten EEPROM-Bau­ stein, eingelesen und dort gespeichert. Sie sind aus die­ sem Baustein über eine Bedieneinrichtung jederzeit aus­ lesbar, mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung kontrollierbar und neu einstellbar. Darüber hinaus kann die vorgeschla­ gene elektrische Schaltungsanordnung so ausgeführt wer­ den, daß sich jederzeit die aktuellen Meßwerte über die Bedieneinrichtung auf Tastendruck aufrufen und über die Anzeigeeinrichtung darstellen lassen, wobei die Grenz­ werte ständig angezeigt werden.

Falls es erforderlich ist, die elektrische Schaltungsan­ ordnung, die als steckbare Flachgruppe in Europa-Format ausgebildet sein kann, auszutauschen, so ist kein Neuab­ gleich der neuen Schaltungsanordnung mit den im Tank vor­ liegenden Meßelektroden erforderlich, sondern die aktu­ ellen Grenzwerte werden über die Bedieneinrichtung in die neue Schaltung eingelesen und im Speichermittel gespei­ chert.

Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Schaltungsanordnung ein austauschbares Spei­ chermittel 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 auszutauschen­ den Schaltungsanordnung entfernt und in die neue Schal­ lungsanordnung eingesetzt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Schaltungsanordnung ist eine digital arbeitende Überwa­ chungseinrichtung vorgesehen, mit der die an den Eingän­ gen 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 bereitge­ stellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltungsanord­ nung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.

Es zeigen

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

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

Eine elektrische Schaltungsanordnung 1, die vorzugsweise als Flachgruppe im Europa-Format ausgebildet ist, wird über eine Meßleitungen 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 Behäl­ ters 19 angeschlossene Leitung 21 ist über ein Ventil 20 schaltbar.

Die elektrische Schaltanordnung 1 (Fig. 2) verfügt in ei­ ner 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 zuge­ führt, die einerseits als Eingangsmultiplexer für die einkommenden Meßsignale und auch als Analog-Digital-Wan­ dler fungiert. Ein netzausfallsicheres Speichermittel ist mit 5 und eine Spannungsversorgung ist mit 6 gekennzeich­ net. Das eigentliche Kernstück der elektrischen Schal­ tungsanordnung ist eine Einrichtung zur digitalen Meßwert- und Signalverarbeitung 7 und eine Überwachung­ seinrichtung 8, wobei erstere zuständig ist für den Ver­ gleich 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 Signalverarbei­ tungseinrichtung 10 (Ausgangsmultiplexer) übermittelt, die daraus geeignete Steuer- und Anzeigesignale gene­ riert. Die Steuersignale werden über Verstärker 14.1 bis 14.8 an den jeweiligen Ausgängen 17.1 bis 17.8 bereit­ gestellt, 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 Bedien­ elementen 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 Sig­ nalen, 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 Anzeige­ einrichtung 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 Ist­ wert-Anzeige der anstehenden Meßwerte.

Eine Grenzwerteinstellung wird folgendermaßen durchge­ führt: Zunächst wird über das Bedienelement 9.1, (eine Taste) der infrage kommende Eingang 2.1 bis 2.8 bzw. Ka­ nal A bis H ausgewählt. Letzterer wird in der Anzeige 13.2 als Ziffer zwischen 1 und 8 angezeigt. Um die Ein­ stellung 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 bei­ spielsweise die Istwert-Anzeige innerhalb des darstell­ baren 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 Einstel­ lung 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 elektrischen Schaltungsanord­ nung gemäß der Erfindung die Handhabung derartiger Anord­ nungen zur Niveau-Grenzwerterfassung vereinfacht, siche­ rer gemacht und komfortabler gestaltet wird.

Claims (5)

1. Elektrische Schaltungsanordnung zur Niveau-Grenzwert­ erfassung in Behältern mit elektrisch leitenden Medien mittels einer auf die elektrische Leitfähigkeit ansprechenden Meßelektrode (18.1), mit mehreren Ein­ gängen für diskrete Niveaus des im Behälter bevorrate­ ten Mediums darstellende analoge Meßwerte, mit einer ersten Signalverarbeitungseinrichtung (4), die auch als Analog/Digital-Wandler fungiert und die einge­ henden Meßwerte digitalisiert, einer Bedieneinrichtung (9) zur Dateneingabe und wenigstens einem Ausgang für Steuer- und Anzeigesignale, mit den weiteren Merkmalen,
daß die Meßelektrode mit einem der Eingänge oder mit mehr als einem Eingang (2.1, 2.2, ... ..., 2.n) verbunden ist,
daß über die Bedieneinrichtung (9) Daten für vor­ gegebene Niveau-Grenzwerte in digitaler Form in ein netzausfallsicheres Speichermittel (5) einge­ lesen, dort gespeichert und aus diesem ausgelesen werden,
daß die ein- und ausgelesenen Daten und die Meß­ werte 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 Spei­ chermittel (5) hinterlegten Daten mit den Meß­ werten vorgesehen und mit einer Steuer- und Anzeigesignale generierenden zweiten Signal­ verarbeitungseinrichtung (10) verbunden ist.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch 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 Meß­ bereiche aufweist.

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

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spei­ chermittel (5) austauschbar angeordnet ist.

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine di­ gital arbeitende Überwachungseinrichtung (8) vorge­ sehen 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.