JP3851268B2 - 媒体の物理量を測定する／求める装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は媒体の物理量を測定する／求める装置に関する。ここでこの装置はセンサ部分と電子回路部分を有する。
【０００２】
物理的な測定量を求めるために異なるタイプのセンサが使用される。これらのセンサは部分的に非常に異なった物理的測定原則に基づいている。従って例えば容器内の充填物の充填レベルを、充填物の表面で反射される超音波または電磁波、とりわけマイクロ波の伝播時間を介して検出することができる。マイクロ波を使用する場合、マイクロ波は充填物の表面方向に向かって自由に容器内に放射されるか、または伝導性の素子に沿って容器内に導かれる。
【０００３】
さらに容量性測定方法および放射性測定方法が充填レベルの測定に使用される。
【０００４】
境界レベルを検出するために有利には振動バー、または複数の振動バーからなる振動性構造体の共振周波数が評価される。このような測定方法では振動バーの振動が自由であるか、または振動バーが充填物と接触しているかに応じて共振周波数が変わるというという作用が使用される。
【０００５】
充填レベルまたはその他の物理量を決める個々の測定装置は異なって構成されるが共通するのは、測定装置がエネルギーを必要とすることである。このエネルギーは通常、電気的な線路を介して測定装置に供給される。あらゆる公知の測定装置の欠点は、エネルギー供給のために必要なケーブルを設置するのに比較的高い設備コストが必要であるということである。さらに当然このケーブル自身は比較的高価である。
【０００６】
エネルギー供給のために太陽電池を測定装置の近傍に位置付けることも公知であるが、太陽電池の使用はよく知られている理由から僅かな例外のケースに限られている。すなわち太陽電池は少なくとも時折、直接的に太陽光の照射にさらされる場合にのみ稼働するという理由である。
【０００７】
本発明の課題は、物理的な測定量を測定するおよび／または求める低コストの装置を提案することである。
【０００８】
上述の課題は、少なくとも電子回路部分がケーシング内に配置されており、少なくとも１つの燃料電池が設けられており、この燃料電池を介して装置のエネルギー需要が少なくとも部分的に満たされることによって解決される。
【０００９】
このような燃料電池は従来技術である。例えば反応ガスとして、水素と酸素が使用される。これらは非常に薄い、プロトンを通す膜によって相互に隔てられている。この膜の両面には薄い白金層が備えられている。この膜は同時に電気エネルギーの生成を補助する。なぜならこの膜は水素をプロトンと電子に分解するからである。プロトンはこの膜を通って酸素へ移動し、酸素と結合して水になる。この膜は電子を通過させない。水素側で電子が過剰になり、酸素側で電子が不足することによって、プラス極とマイナス極が設けられる。これら２つが相互に接続されると、装置を作動させるのに用いられる電流が流れる。
【００１０】
本発明の利点は、もはや測定装置が配線されるないしはケーブル設置される必要がないということである。このことは、ケーブル設置／配線がさらにそれぞれの所定の基準にも沿っていなくてはならない爆発の危険性がある領域(Ex-Bereich)に本発明の装置が使用される場合にとりわけ有利である。それ故にケーブル設置を省くことで測定部ごとのコストが著しく低減するのは自明のことである。
【００１１】
本発明による装置の有利な構成では物理的な測定量は例えば、プロセス媒体の充填レベル、密度、圧力、流量、温度または科学的な組成である。
【００１２】
本発明による装置の有利な構成では、電子回路部分の他にセンサ部分も一体化されているケーシング内に少なくとも１つの燃料電池が配置される。しかしセンサ部分を測定装置の電子回路部分と別個にして、２つの部分を異なるケーシング内に設けることもできる。相応に少なくとも１つの燃料電池を例えば、電子回路部分が格納されているケーシング内にも設けることができる。最終的に１つまたは複数の燃料電池の取り付けはこの測定装置がセンサ部分と電子回路部分とが１つのユニット内に一体化されるコンパクトセンサ（Kompaktsensor）であるのか、またはセンサ部分が電子回路部分と空間的に別個にされているのかに応じる。後者の場合、少なくとも１つの燃料電池が電子回路部分のすぐ近くに設けられるのは当然有利である。なぜなら通常はここでエネルギーが消費されるからである。さらに電子回路部分を含むユニットは、プロセス媒体内にまたはプロセス媒体近傍に配置されているセンサ部分より容易に外部からアクセスできる。これによって当然、１つまたは複数の燃料電池のチャージが著しく容易になる。
【００１３】
本発明の有利な構成ではデータ線路が設けられる。このデータ線路を介して、物理量を反映する測定データが離れているコントロール部に伝送される。とりわけ次のようなマイクロプロセッサが設けられる。すなわちケーシング内に配置されて物理量の測定データを評価し、この情報をデータ線路を介して、離れたコントロール部に伝送するおよび／または、データ線路を介して、離れたコントロール部と通信するマイクロプロセッサである。
【００１４】
本発明による装置の択一的な構成では、送信／受信ユニットがこのケーシング内に配置され、この送信／受信ユニットが物理量の測定データを離れたコントロール部に無線で伝送するおよび／または、この送信／受信ユニットは離れたコントロール部と無線で通信する、ことが提案される。従って本発明のこのような有利な構成は完全自律型システムである。これによって当然、測定装置は一方では非常に容易に設置され、他方ではケーブルの設置を完全に省くことができる。
【００１５】
有利には本発明による測定装置は、顧客が測定装置を再び開けることができないように構成される。このような手法によって、外部からアクセス可能な測定装置を外部影響から隔絶させるのに通常は用いられる、コストのかかるケーシングの構成を回避することができる。測定装置のこのような構成は、とりわけ次のことによってようやく可能である。すなわち測定装置にケーブル、従ってケーブル引き込み線（Kabeldurchfuehrungen)がもはや設けられないことによってようやく可能である。測定装置の簡素化された構成によって製造コストが著しく低減する。
【００１６】
爆発の可能性がある領域で測定する場合に本発明の有利な構成ではさらに、このケーシングが密閉されたケーシングである。
【００１７】
本発明による装置の作動を継続的に保証するため本発明の実施例では、少なくとも１つの燃料電池が所定の閾値に達するとすぐにマイクロプロセッサが警告／エラー通知を送出することが提案される。ここでこの閾値は次のように設定される。すなわち、燃料電池のエネルギー貯蔵が定められた制限された時間に対してしか充分でない、と設定される。さらに燃料電池によって供給されるエネルギーがそれぞれの出力要求に依存して供給されることを保証する調整回路が設けられる。
【００１８】
本発明による装置の有利な構成ではチャージユニットが設けられる。このチャージユニットを介して少なくとも１つの燃料電池がチャージされる。とりわけこのチャージユニットは注入部である。これによって燃料電池を内部で非常に短時間でチャージすることができる。従って測定装置の静止状態を完全に排除することができる。
【００１９】
本発明を以下の図面に基づきより詳細に説明する。
【００２０】
図１には、本発明による装置の第１の構成が図示されており、
図２には、本発明による装置の第２の構成が図示されており、
図３には本発明による装置の第３の構成が図示されている。
【００２１】
図１には本発明による装置の第１の構成が示されている。測定装置は、いわゆるコンパクトセンサのことである。ここでセンサ部分２と電子回路部分は１つのケーシング７内に格納されている。離れて配置されているコントロール部８とのデータ交換および情報交換はデータ線路５、６を介して行われる。装置１のエネルギー供給は燃料電池４を介して保証される。この燃料電池は同じようにこのケーシング７内に配置される。
【００２２】
マイクロプロセッサ１０は、燃料電池４の目下のチャージ状態の監視等を行う。エネルギー供給が所定の限られた時間に対してしか保証されていないとすぐに、エラー通知および／または警告信号が送出される。この警告信号によって操作員に燃料電池４がチャージされなければならないことが表示される。最も簡単な場合、燃料電池４の充電は注入部９によって行われる。
【００２３】
図２には本発明による装置１の第２の構成が示されている。この構成では、センサ部分２と電子回路部分３は、空間的に相互に分けられた２つのケーシング内に格納される。例えばセンサ部分２は、センサ部分２がプロセス媒体と接触するように位置決めされる。また電子回路部分３は、測定されるべきまたは監視されるべきプロセス媒体が入っている容器の外に配置される。
【００２４】
測定装置１と、離されたコントロール部８とのデータ交換および情報交換はこの実施例では無線通信を介して行われる。このため測定装置１にも離れているコントロール部８にもそれぞれ受信／送信ユニット１１、１２が配属される。
【００２５】
図示の例では、測定装置１は容器内の充填物の充填レベルの境界を検出する振動検出器である。上述したようにこの種のセンサは、振動性構造体の共振周波数の変化に基づいて充填レベルを検出する。図示の例では振動性構造体は２つの振動バー１３、１４のことである。これらの振動バーは音叉形状に配置されている。この種の振動検出器は従来技術からよく知られており、例えば「Liquiphant」という名称で出願人によって販売されている。
【００２６】
本発明による装置の特に有利な構成は図３に示されている。この実施例は自律型システムである。なぜなら測定装置１にはさらなるユニットと接続するどんな種類の配線／ケーブル設置もされていないからである。測定装置１は再びコンパクトセンサである。センサ部分２と電子回路部分３は１つのケーシング７内に配置されている。測定装置１には、同じようにケーシング７内に配置された燃料電池４を介してエネルギーが供給される。コントロール部８とのデータ交換および情報交換は無線通信を介して無線で行われる。上述したように測定装置１は一方では非常に容易に組み込まれ、他方では高い配線／ケーブル設置が完全に不必要である。ケーブル引き込み線が不必要であり、注入部等を用いて燃料電池を外部から容易にチャージすることができるので、ケーシング７を非常に簡単に構成することができる。この２つの簡易化により製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置の第１の構成をあらわす図である。
【図２】 本発明による装置の第２の構成をあらわす図である。
【図３】 本発明による装置の第３の構成をあらわす図である。

Claims (6)

1. センサ部分（２）と電子回路部分（３）と少なくとも１つの燃料電池（４）とを有する、媒体の充填レベル、密度、圧力、流量、温度または化学的な組成を測定する／求める装置であって、
   前記燃料電池を介して前記装置（１）のエネルギー需要が少なくとも部分的に満たされ、
   少なくとも前記電子回路部分（３）と少なくとも１つの燃料電池（４）が１つのケーシング（７）内に配置されており、
   当該ケーシング（７）は、プロセス体内にあるセンサ部分（２）と空間的に分けて配置されており、
   前記電子回路部分（３）およびセンサ部分（２）のエネルギー需要に依存して、前記燃料電池（４）から供給されるエネルギーを調整する調整回路が設けられており、
   前記少なくとも１つの燃料電池（４）が前記装置（１）のエネルギー需要をもはや充分に満たせない場合にすぐに警告／エラー通知を送出するマイクロプロセッサ（１０）が設けられている、
   ことを特徴とする、媒体の充填レベル、密度、圧力、流量、温度または化学的な組成を測定する／求める装置。
2. 少なくとも１つのデータ線路（５, ６）が設けられており、当該データ線路を介して前記物理量の測定データが、離れたコントロール部（８）に伝送される、請求項１記載の装置。
3. 前記マイクロプロセッサ（１０）は前記ケーシング（７）内に配置されており、
   前記マイクロプロセッサは前記物理量の測定データを評価してこの情報を前記データ線路（５，６）を介して、離れたコントロール部（８）に伝送するおよび／または、前記データ線路（５，６）を介して、離れたコントロール部（８）と通信する、請求項１記載の装置。
4. 送信／受信ユニット（１１）が設けられており、当該送信／受信ユニットは前記ケーシング（７）内に配置されており、
   前記送信／受信ユニット（１１）は前記物理量の測定データを離れたコントロール部（８）に無線で伝送するおよび／または、前記送信／受信ユニット（１１）は離れたコントロール部（８）と無線で通信する、請求項１記載の装置。
5. 前記ケーシング（７）は密閉されたケーシングのことである、請求項１、３または４記載の装置。
6. チャージユニット（９）が設けられており、当該チャージユニットを介して少なくとも１つの燃料電池（４）がチャージされる、請求項１記載の装置。

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