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    • 专利摘要:
    Füllstandmesser mit einem oberhalb der Oberfläche eines in einem Behälter (21) befindlichen Füllguts (4, 14, 24) angeordneten oder anordenbaren Sender (5, 15, 25), mit welchem ein Signal (7, 17, 27) in Richtung der Oberfläche des Füllguts (4, 14, 24) aussendbar ist, einem oberhalb der Oberfläche des Füllguts (4, 14, 24) angeordneten oder anordenbaren Empfänger (6, 16, 26), mit welchem vom Sender (5, 15, 25) ausgesandte und an der Oberfläche des Füllguts (4, 14, 24) reflektierte Signale (8, 18) detektierbar sind, einer Steuerung für den Sender (5, 15, 25), einer Einrichtung zur Ermittlung der Laufzeit eines vom Sender (5, 15, 25) emittierten, an der Oberfläche des Füllguts (4, 14, 24) reflektierten und im Empfänger (6, 16, 26) detektierten Signals und einer Auswerteeinheit zur Ermittlung des Füllstands im Behälter (21) aus dieser Laufzeit, bei welchem der Sender (5, 15, 25) über oder unter dem Empfänger (6, 16, 26) angeordnet ist.
    公开号:DE102004017560A1
    申请号:DE200410017560
    申请日:2004-04-07
    公开日:2005-06-16
    发明作者:Thorsten Heizmann；Clemens Hengstler；Viktor Ohm；Melanie Rauber；Isabell Ruf；Martin Wigant
    申请人:Vega Grieshaber KG；
    IPC主号:G01F23-296
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Füllstandmesser gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 1.
    [0002] Invielen privaten wie auch gewerblichen Bereichen ist es zweckmäßig, denFüllstandeines Behältersberührungsloszu messen. Hierbei finden verschiedene Füllstandmesser Verwendung.
    [0003] Sosind in der US 4,448,207 undder DE 100 09 406C2 Füllstandmesserbeschrieben, bei welchen überder Oberflächeeines in einem Behälterbefindlichen Füllgutesein Sender und ein Empfänger nebeneinanderangeordnet sind. Währenddes Betriebs dieser Füllstandmesserwird von dem Sender ein Signal ausgesandt, welches an der Oberfläche desFüllgutesreflektiert wird, wobei die reflektierten Signale vom Empfänger detektiertwerden. Die Bestimmung des Füllstandesin dem Behältererfolgt durch Auswertung der Laufzeit der Signale vom Verlassendes Senders an bis zur Detektion des reflektierten Signals im Empfänger.
    [0004] Damitbei einer Nebeneinanderanordnung von Sender und Empfänger diean der Oberfläche desFüllgutesreflektierten Wellen in den Empfänger gelangenkönnen,muss entsprechend der Abstrahlcharakteristik des Senders und derRichtcharakteristik des Empfängersein Mindestabstand zwischen dem Sender bzw. Empfänger und der Oberfläche desFüllguteseingehalten werden. Ist der Füllstandmesserdirekt an der Oberkante des Behälters angeordnet,so hat dies zur Folge, dass der Behälter nicht vollständig gefüllt werdenkann, da andernfalls der genannte Mindestabstand nicht eingehaltenwäre. Zudembedingt die Nebeneinanderanordnung von Sender und Empfänger einenrelativ hohen Platzbedarf des Füllstandmessersin der Breite. Infolgedessen kann ein derartiger Füllstandmesserin engen Behälteröffnungen,z.B. engen Flaschenhälsenoder dergleichen, nicht eingesetzt werden.
    [0005] Wiein der DE 100 09 406C2 angeführt,lässt sichdieser Platzbedarf in der Breite verringern, indem nur ein Signalwandlereingesetzt wird, welcher als Sender und Empfänger dient. Da ein Sender allerdingsimmer eine gewisse Zeit lang nachschwingt, ist der Signalwandlernicht unmittelbar nach Aussendung des Signales in seiner Funktionals Empfänger empfangsbereit,sondern es muss zunächstdas Abklingen der Nachschwingvorgänge abgewartet werden. Diesbedingt wiederum einen noch größeren Mindestabstandzwischen dem Sender bzw. Empfängerund der Oberflächedes Füllgutesals bei Nebeneinanderanordnung von getrennten Sender- und Empfängereinheiten.Bei Verwendung von in der Füllstandsmesstechnik üblichenUltraschallsignalen ergeben sich so Mindestabstände im Bereich von einigenDezimetern.
    [0006] DerErfindung liegt somit das Problem zugrunde, einen Füllstandmesserzur Verfügungzu stellen, bei welchem der erforderliche Mindestabstand zwischenSender bzw. Empfängerund der Oberflächedes Füllgutesreduziert ist und welcher zudem einen geringen Platzbedarf in derBreite aufweist.
    [0007] DiesesProblem wird erfindungsgemäß gelöst durcheinen Füllstandmessermit den Merkmalen des Anspruchs 1.
    [0008] Dieder Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, den Sender entweder über oderunter dem Empfängeranzuordnen. Auf diese Weise ergibt sich gegenüber einem Füllstandmesser mit einem nebendem Sender angeordneten Empfängerein verringerter Platzbedarf des Füllstandmessers in der Breite,ohne dass eine Erhöhungdes Mindestabstandes zwischen Sender bzw. Empfänger und der Oberfläche desFüllgutesdamit einherginge. Darüberhinaus treten weniger Störreflexionenauf, wodurch die Detektion der an der Füllgutoberfläche reflektierten Signale erleichtertist. Somit ergibt sich im Vergleich zu Füllstandmessern mit einem nebendem Sender angeordneten Empfängereine weitere Reduktion des Mindestabstandes zwischen Sender bzw.Empfängerund der Oberflächedes Füllgutes.Des Weiteren ist der Füllstandmessermit einer Steuerung für denSender versehen sowie mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Laufzeiteines vom Sender emittierten, an der Oberfläche des Füllgutes reflektierten und vomEmpfängerdetektierten Signals. Die Ermittlung des konkreten Füllstandesin dem zu vermessenden Behältererfolgt anhand der Laufzeit in einer Auswerteeinheit.
    [0009] EineAusführungsformder Erfindung sieht vor, dass der Sender und dessen Steuerung sowie derEmpfängerfür dieAussendung bzw. den Empfang von Ultraschallsignalen, insbesonderevon Ultraschallwellenpaketen, ausgelegt sind. In diesem Fall beträgt der Mindestabstandzwischen der Oberflächedes Füllgutesund dem im erfindungsgemäßen Füllstandmesserangeordneten Empfängerbzw. Sender, je nachdem welcher näher an der Oberfläche desFüllgutesliegt, lediglich noch etwa 3cm.
    [0010] Ineiner bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung besteht dieEinrichtung zur Ermittlung der Laufzeit eines vom Sender ausgesandten,an der Oberflächedes Füllgutesreflektierten und vom Empfängerdetektierten Signals im Wesentlichen aus einer Zeitmessvorrichtung,bei welcher durch Aussenden eines Signals vom Sender der Zeitmessvorgang gestartetwerden kann, und einem als Komparator beschalteten, mit dem Empfänger verbundenenOparationsverstärker,welcher bei der Detektion des von der Oberfläche des Füllgutes reflektierten Signalsein Stoppsignal liefert, mit welchem der Messvorgang in der Zeitmessvorrichtunggestoppt werden kann. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn derermittelte Füllstanddes Behältersdirekt am Füllstandmesserabgelesen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandmessersist daher eine Anzeige fürden ermittelten Füllstanddes Behältersvorgesehen.
    [0011] EineWeiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Auswerteeinheitzur Ermittlung des Füllstandesdes Behältersaus der Laufzeit eines vom Sender ausgesandten, an der Oberfläche desFüllgutesreflektierten und im Empfängerdetektierten Signals im Wesentlichen aus einem EPROM-Speicher besteht. Indiesem wird der ermittelten Laufzeit ein Füllstand des Behälters zugeordnet.Sofern komfortablerweise eine absolute Füllmenge ermittelt werden soll,erfolgt in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zudemeine Einbeziehung der im EPROM-Speicher hinterlegbarenGeometriedaten des zu vermessenden Behälters.
    [0012] Eineweitere Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor, dass derSender von der Steuerung mittels Rechtecksignalen ansteuerbar ist,wobei insbesondere Rechtecksignale mit einer Frequenz von 30–45kHz Verwendungfinden, die beispielsweise aus fünfPerioden gebildet sind. Die Rechtecksignale können aber auch eine deutlichhöhereFrequenz von z.B. 1MHz oder größer aufweisen.
    [0013] Ineiner besonderen Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandmessersist dieser auf die Öffnungvon Flaschen auf setzbar, sodass er mobil und flexibel eingesetztwerden kann.
    [0014] EineWeiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass in der AuswerteeinheitDaten zur relativen und/oder absoluten Füllstandsermittlung für verschiedeneBehälterspeicherbar sind. Vorteilhafterweise ist weiterhin ein Wahlschalteroder dergleichen zur Abstimmung des Füllstandmessers auf den zu vermessendenBehältervorgesehen, bei dessen Betätigungdie geeigneten, in der Auswerteeinheit hinterlegten Daten zur Auswertungder Laufzeiten herangezogen werden. Auf diese Weise kann der Füllstandmesserflexibel bei verschiedenen Behältern eingesetztwerden.
    [0015] ImFolgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Eszeigen
    [0016] 1a Funktionsprinzipnebeneinander angeordneter Sender und Empfänger, welches den Stand derTechnik bildet,
    [0017] 1b erfindungsgemäße Übereinanderanordnungvon Sender und Empfänger,
    [0018] 2 Ausführungsbeispieleines erfindungsgemäßen Füllstandmessersfür flaschenartigeBehälter.
    [0019] 1a zeigtden Stand der Technik, bei welchem sich ein Sender 5 nebeneinem Empfänger 6 befindet,und beide überder Oberflächeeines Füllgutes 4 angeordnetsind. Die vom Sender 5 ausgesandten Signale 7 werdenan der Oberflächedes Füllgutes 4 reflektiert.Diese reflektierten Signale werden sodann vom Empfänger 6 detektiert.Wie oben angeführtbedingt diese Anordnung von Sender und Empfänger einen Mindestabstand 9 zwischender Oberflächedes Füllgutes 4 unddem Sender 5 bzw. dem Empfänger 6.
    [0020] In 1b isteine möglicheAnordnung von Sender 15 und Empfänger 16 bei dem erfindungsgemäßen Füllstandmesserdargestellt. Der Sender 15 ist über dem Empfänger 16 angeordnet.Die vom Sender 15 in Richtung der Oberfläche desFüllgutes 14 ausgesandtenSignale 17 gelangen teilweise am Empfänger 16 vorbei aufdie Oberflächedes Füllgutes 14,wo sie reflektiert werden. Die an der Füllgutoberfläche reflektierten Signale 18 gelangenin den Empfänger 16,wo sie detektiert werden. Durch die Übereinanderanordnung von Sender 15 undEmpfänger 16 kannder erfindungsgemäße Füllstandmesserschmaler ausgeführtwerden. Zudem fälltder Mindestabstand 19 zwischen der Oberfläche desFüllgutesund dem Empfänger 16 deutlichgeringer aus als im Fall nebeneinander angeordneter Sender und Empfänger. Dabeispielt es keine Rolle, ob der Sender über dem Empfänger oderder Empfänger über demSender angeordnet ist.
    [0021] 2 zeigtein Ausführungsbeispielder Erfindung, bei welchem der Füllstandmesserzur Bestimmung des Füllstandesin flaschenartigen Behälternausgebildet ist. In dem Füllstandmesserfür Flaschen 20 istwiederum der Sender 25 überdem Empfänger 26 angeordnet.Die vom Sender 25 in Richtung des in der Flasche 21 befindlichenFüllguts 24 ausgesandtenSignale 27 gelangen erneut teilweise an dem Empfänger 26 vorbeiauf die Oberflächedes Füllgutes 24,werden dort reflektiert und gelangen in den Empfänger 26. Die reflektiertenSignale sind in dieser Darstellung der Übersichtlichkeit wegen nicht wiedergegeben.
    [0022] ZurFixierung des Füllstandmessers 20 an derFlasche 21 ist dieser mit Abstützflächen 23 versehen,mit welcher sich der Füllstandmesser 20 an demFlaschenhals 22 abstützt.Der Abstand einander gegenüberliegenderAbstützflächen, bzw.bei durchgehender Abstützfläche derDurchmesser des Abstützringes, kannfix oder auch variabel ausgeführt sein,so dass der Füllstandmesserfür Flaschen 20 flexibelan verschiedene Flaschenhalsdurchmesser angepasst werden kann.
    [0023] Nichtin 2 dargestellt ist die Steuerung für den Sender 25,die Einrichtung zur Ermittlung der Laufzeit eines vom Sender 25 emittierten,an der Oberflächedes Füllguts 24 reflektiertenund im Empfänger 26 detektiertenSignals sowie die Auswerteeinheit zur Ermittlung des Füllstandsim Behälteraus dieser Laufzeit.
    4 Füllgut 5 Sender 6 Empfänger 7 vonSender ausgesandtes Signal 8 anFüllgutoberfläche reflektiertesSignal 9 MindestabstandFüllstandmesser – Füllgutoberfläche 14 Füllgut 15 Sender 16 Empfänger 17 vonSender ausgesandtes Signal 18 anFüllgutoberfläche reflektiertesSignal 19 MindestabstandFüllstandmesser – Füllgutoberfläche 20 Füllstandmesserfür Flaschen 21 Flasche 22 Flaschenhals 23 Abstützfläche 24 Füllgut 25 Sender 26 Empfänger 27 vonSender ausgesandtes Signal
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Füllstandmessermit 1.1 einem oberhalb der Oberfläche eines in einem Behälter (21)befindlichen Füllguts(4, 14, 24) angeordneten oder anordnbarenSender (5, 15, 25), mit welchem ein Signal(7, 17, 27) in Richtung der Oberfläche desFüllguts(4, 14, 24) aussendbar ist, 1.2einem oberhalb der Oberflächedes Füllguts(4, 14, 24) angeordneten oder anordnbarenEmpfänger (6, 16, 26),mit welchem vom Sender (5, 15, 25) ausgesandteund an der Oberflächedes Füllguts(4, 14, 24) reflektierte Signale (8, 18)detektierbar sind, 1.3 einer Steuerung für den Sender (5, 15, 25), 1.4einer Einrichtung zur Ermittlung der Laufzeit eines vom Sender (5, 15, 25)emittierten, an der Oberflächedes Füllguts(4, 14, 24) reflektierten und im Empfänger (6, 16, 26)detektierten Signals, 1.5 einer Auswerteeinheit zur Ermittlungdes Füllstandsim Behälter(21) aus dieser Laufzeit, dadurch gekennzeichnet,dass der Sender (5, 15, 25) über oderunter dem Empfänger(6, 16, 26) angeordnet ist.
    [2] Füllstandmessernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (5, 15, 25)und dessen Steuerung sowie der Empfänger (6, 16, 26) für die Aussendungbzw, den Empfang von Ultraschallsignalen, insbesondere von Ultraschallwellenpaketen,ausgelegt sind.
    [3] Füllstandmessernach einem der Ansprüche1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ermittlungder Laufzeit im wesentlichen aus einer Zeitmessvorrichtung besteht,welche durch Aussenden eines Signals vom Sender (5, 15, 25)startbar ist, und einem als Komparator beschalteten, mit dem Empfänger (6, 16, 26)verbundenen Operationsverstärker,welcher bei Detektion des von der Oberfläche des Füllguts reflektierten Signals(8, 18) ein Stoppsignal liefert, mit dem die Zeitmessvorrichtung stoppbarist.
    [4] Füllstandmessernach einem der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige für den Füllstanddes Behälters(21) vorgesehen ist.
    [5] Füllstandmessernach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit im wesentlichenaus einem EPROM-Speicher besteht.
    [6] Füllstandmessernach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (5, 15, 25)von der Steuerung mittels Rechtecksignalen ansteuerbar ist, insbesonderemittels Rechtecksignalen mit einer Frequenz von 40 kHz.
    [7] Füllstandmessernach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandmesser (20)auf die Öffnungvon Flaschen (21) aufsetzbar ist.
    [8] Füllstandmessernach einem der Ansprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit Datenzur Füllstandermittlungfür verschiedeneBehälter(21) speicherbar sind.
    [9] Füllstandmessernach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wahlschalter oderdergleichen zur Abstimmung des Füllstandmessers(20) auf den zu vermessenden Behälter (21) vorgesehenist.
    [10] Füllstandmessernach einem der Ansprüche 1bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (5, 15, 25)und Empfänger(6, 16, 26) derart dimensioniert undangeordnet sind, dass die von dem Sender (5, 15, 25)in Richtung der Oberflächedes Füllguts(4, 14, 24) ausgesandten Signale (7, 17, 27)wenigstens teilweise am Empfänger(6, 16, 26) vorbei zur Oberfläche desFüllguts(4, 14, 24) gelangen oder dass die ander Oberflächedes Füllguts(4, 14, 24) reflektierten Signale (8, 18)wenigstens teilweise am Sender (5, 15, 25)vorbei zum Empfänger(6, 16, 26) gelangen.
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    DE102004017560B4|2007-03-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-06-16| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-09-13| 8364| No opposition during term of opposition|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE10316699.8||2003-04-10||
    DE10316699||2003-04-10||
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