DE102006007199A1 - Vibration limit switch arrangement or method for correcting a vibration limit switch switching point - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vibrationsgrenzschalteranordnung (1) oder Vibrationsfüllstandsmessanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen mit einer Gabel (2), einer Schwingungssende- und/oder Schwingungsempfangseinrichtung (3) zum Erzeugen einer Schwingung (w(fr)) für die Gabel abhängig von einem Erregersignal bzw. zum Empfangen einer Schwingung von der Gabel und Erzeugen eines Empfangssignals (e) abhängig von der empfangenen Schwingung und einer Steuereinrichtung (4) zum Bereitstellen des Erregersignals und/oder zum Verarbeiten des Empfangssignals, wobei eine Temperaturbestimmungseinrichtung (8, 8*) zum Bestimmen einer Temperatur (T) der Gabel oder eines der Gabel benachbarten Raums bereitgestellt ist.The invention relates to a vibration limit switch arrangement (1) or a vibration level measuring arrangement and a method for operating such a device with a fork (2), a vibration transmitter and / or vibration receiver (3) for generating a vibration (w (fr)) for the fork of an excitation signal or for receiving a vibration from the fork and generating a received signal (e) depending on the received vibration and a control device (4) for providing the excitation signal and / or for processing the received signal, wherein a temperature determination device (8, 8 * ) for determining a temperature (T) of the fork or a space adjacent to the fork.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vibrationsgrenzschalteranordnung mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. auf ein Verfahren zum Korrigieren eines Vibrationsgrenzschalteranordnungs-Schaltpunktes mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 9.The The invention relates to a vibrating level switch assembly with the preamble features of claim 1 and on a method of correcting a vibration limit switch disposition switching point with the preamble features of claim 9.
Zum Bestimmen des Grenzstandes eines insbesondere flüssigen Füllmediums in einem Behältnis sind Vibrationsgrenzschalteranordnungen bekannt, bei denen eine schwingungsfähigen Einheit, zum Beispiel eine Gabel in Form einer Schwinggabel, in einer vorbestimmten Höhe in das Behältnis hineinragt, wobei die schwingungsfähige Einheit Teil eines mechanisch elektrischen Schwingungssystems ist. Rückseitig ist an der Schwinggabel eine Schwingungssende- und/oder Schwingungsempfangseinrichtung angeordnet, um abhängig von einem Erregersignal eine Schwingung zu erzeugen, welche die Schwinggabel in mechanische Schwingungen versetzt. Vom Erregungswandler hervorgerufene Schwingungen werden von einem Empfangswandler erfasst, um mittels einer Auswerteeinrichtung geeignete Signalisierungen und/oder Steuersignale an weitere Einrichtungen und Komponenten auszugeben.To the Determining the limit level of a particular liquid filling medium in a container Vibration limit switch arrangements are known in which a vibratory unit, the Example, a fork in the form of a tuning fork, in a predetermined Height in the container protrudes, wherein the oscillatory unit is part of a mechanical electrical vibration system is. The back is on the tuning fork a vibration transmission and / or vibration receiving device arranged, dependent on from an exciter signal to produce a vibration which the tuning fork put into mechanical vibrations. Vibrations caused by the exciter are detected by a receiving transducer to by means of an evaluation appropriate signaling and / or control signals to other devices and output components.
Üblicherweise wird bei einer solchen Anordnung eine Schwinggabel von einer Oberseite des Behältnisses aus in vertikaler Richtung oder seitlich durch die Behälterwand in horizontaler Richtung in den Behältnisinnenraum eingesetzt. Als Schwingungssende- und Schwingungsempfangseinrichtung dienen üblicherweise piezoelektrische Antriebseinheiten, welche mittels des Erregersignals angeregt und in Schwingung versetzt werden. Die Schwingfrequenz entspricht dabei üblicherweise der Resonanzfrequenz der Schwinggabel. Eine entsprechende Empfangsbeschaltung ermöglicht es, diese Frequenz zu messen. Durch Ein tauchen der Gabel in eine Flüssigkeit, d. h. in das Füllmedium, wird die Gabel bedämpft und die Frequenz sinkt. Eine solche Änderung wird von der Auswerteeinrichtung eines eingebauten Elektronikeinsatzes erfasst und führt zu einem Schaltbefehl. Vorzugsweise wird die Elektronik bereits werksseitig so abgeglichen, dass sie bei vertikalem Einbau der Gabel und beim Eintauchen der Gabel in Wasser mit einer Dichte ρ = 1,0 genau in der Mitte des Paddels, d. h. der Gabelanordnung, schaltet. Da die Frequenzabnahme abhängig von der Dichte des Füllmediums ist, verschiebt sich der Schaltpunkt bei Medien mit einer Dichte ungleich 1. Um dies zu berücksichtigen, wird oftmals die Möglichkeit gegeben, den Schaltpunkt mit Hilfe eines Potenziometers oder Schalters entsprechend der Dichte des Füllmedium wieder in Richtung der Paddelmitte zu verschieben.Usually In such an arrangement, a tuning fork is from an upper side of the container out in the vertical direction or laterally through the container wall inserted in the horizontal direction in the container interior. As a vibration transmitting and vibration receiving device are usually used piezoelectric drive units, which by means of the exciter signal excited and vibrated. The oscillation frequency usually corresponds the resonant frequency of the tuning fork. A corresponding receiving circuit allows it to measure that frequency. By dipping the fork into one Liquid, d. H. in the filling medium, the fork is damped and the frequency drops. Such a change is made by the evaluation device a built-in electronics module detects and leads to a Switching command. Preferably, the electronics already factory adjusted so that with vertical installation of the fork and the Immerse the fork in water with a density ρ = 1.0 exactly in the middle of the Paddles, d. H. the fork assembly, switches. Because the frequency decrease dependent on the density of the filling medium is, the switching point shifts in media with a density unequal 1. To take this into account, often becomes the possibility given the switching point by means of a potentiometer or switch according to the density of the filling medium move back toward the center of the paddle.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Einsatzbereich derartiger
Sensoren und Vibrationsgrenzschalter zu erweitern bzw. ein Steuerverfahren vorzuschlagen,
welches dies ermöglicht.
Ausgegangen wird dabei von dem Wunsch, einen Einsatz bei höheren Temperaturen
als den derzeit maximal zulässigen
Einsatztemperaturen zu ermöglichen.
Derzeit werden die maximal zulässigen
Einsatztemperaturen für
derartige Sensoren bzw. Vibrationsgrenzschalteranordnungen stetig
erweitert, wodurch als zusätzliche
Komponente eine Temperaturdrift der Resonanzfrequenz an Bedeutung
gewinnt. Mit steigender Temperatur innerhalb des Behältnisinnenraums
sinkt die Resonanzfrequenz der Schwinggabel, was zur Folge hat,
dass sich bei gleichbleibender Schaltpunktfrequenz der Schaltpunkt
in Richtung des Füllgutes,
bei vertikal eingebautem Sensor in Richtung der Gabelspitze verschiebt,
wie dies auch aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher insbesondere darin, eine Vibrationsgrenzschalteranordnung oder Vibrationsfüllstandsmessanordnung bzw. ein Verfahren anzugeben, welche es ermöglichen, eine Schaltpunktdrift aufgrund steigender Temperaturen im Behältnisinnenraum zu kompensieren.The The object of the invention is therefore in particular a vibration limit switch arrangement or vibration level gauge or specify a method which make it possible, a switching point drift due to increasing temperatures in the container interior to compensate.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vibrationsgrenzschalteranordnung oder Vibrationsfüllstandsmessanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Korrigieren eines Vibrationsgrenzschalter-Schaltpunktes gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.These Task is solved by a vibrating level switch arrangement or vibration level measuring arrangement with the features of claim 1 and by a method for correcting a vibrating level switch point according to the features of claim 9. Advantageous embodiments are the subject dependent Claims.
Bevorzugt wird insbesondere eine Vibrationsgrenzschalteranordnung oder Vibrationsfüllstandsmessanordnung mit einer schwingungsfähigen Einheit, insbesondere in Form einer Gabel, einer Schwingungssende- und/oder Schwingungsempfangseinrichtung zum Erzeugen einer Schwingung für die schwingungsfähige Einheit abhängig von einem Erregersignal bzw. zum Empfangen einer Schwingung von der schwingungsfähigen Einheit und Erzeugen eines Empfangssignals abhängig von der empfangenen Schwingung, einer Steuereinrichtung zum Bereitstellen des Erregersignals und/oder zum Verarbeiten des Empfangssignals und einer Auswerteeinrichtung zum Verarbeiten der Schwingfrequenz, wobei eine Temperaturbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Temperatur der schwingungsfähigen Einheit oder eines der schwingungsfähigen Einheit benachbarten Raums bereitgestellt ist. Die Steuereinrichtung zum Bereitstellen des Erregersignals und/oder zum Verarbeiten des Empfangssignals und die Auswerteeinrichtung zum Verarbeiten der Schwingfrequenz können optional auch durch eine einzige Komponente ausgebildet werden, beispielsweise mittels einer integrierten Schaltung.Prefers In particular, a vibration limit switch arrangement or vibration level measuring arrangement with a vibratory Unit, in particular in the form of a fork, a vibration transmitter and / or vibration receiving means for generating a vibration for the oscillatory unit dependent from an excitation signal or for receiving a vibration from the oscillatory one Unit and generating a received signal depending on the received oscillation, a control device for providing the exciter signal and / or the Processing the received signal and an evaluation device for Processing the oscillation frequency, wherein a temperature determination device for determining a temperature of the oscillatory unit or one of vibratory Unit adjacent space is provided. The control device for providing the exciter signal and / or for processing the Receiving signal and the evaluation device for processing the Oscillation frequency can optionally also be formed by a single component, for example by means of an integrated circuit.
Bevorzugt wird insbesondere eine Anordnung, wobei der der schwingungsfähigen Einheit benachbarte Raum ein Behältnisinnenraum eines Behältnisses mit einem Füllmedium ist, dessen Grenz- oder Füllstand mittels der Anordnung zu bestimmen ist. Die Anordnung ist zwar insbesondere für eine Grenzstandmessung vorteilhaft, Füllstandmessung mit temperaturkompensierter Gabel in z.B. dem mm-Bereich können jedoch ebenfalls mit einer entsprechend ausgestalteten und angesteuerten Anordnung umgesetzt werden.Prefers in particular, an arrangement wherein the oscillatory unit adjacent room a container interior a container with a filling medium is whose limit or level to be determined by means of the arrangement. The arrangement is particular for a level measurement advantageous, level measurement with temperature compensated fork in e.g. however, the mm range can be also with a suitably designed and controlled Arrangement to be implemented.
Bevorzugt wird insbesondere eine Anordnung, bei der die Temperaturbestimmungseinrichtung ausgebildet ist durch einen Temperatursensor im Behältnisinnenraum.Prefers in particular, an arrangement in which the temperature determination device is formed by a temperature sensor in the container interior.
Bevorzugt wird insbesondere eine Anordnung, bei der die Temperaturbestimmungseinrichtung ausgebildet ist durch einen Temperatursensor, der mit der schwingungsfähigen Einheit verbunden ist oder zwischen die schwingungsfähige Einheit und die Schwingungssende- und/oder Schwingungsempfangseinrichtung gekoppelt ist.Prefers in particular, an arrangement in which the temperature determination device is formed by a temperature sensor with the oscillatory unit connected or between the oscillatory unit and the vibration transmitter. and / or vibration receiving device is coupled.
Bevorzugt wird insbesondere eine Anordnung mit einer Korrektureinrichtung zum Korrigieren einer temperaturabhängigen Änderung eines Schaltpunktes bzw. einer Schaltpunktfrequenz, wobei die Korrektureinrichtung insbesondere durch die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist.Prefers in particular, an arrangement with a correction device for correcting a temperature-dependent change of a switching point or a switching point frequency, wherein the correction device in particular is formed by the evaluation device.
Bevorzugt wird insbesondere eine Anordnung mit einer Speichereinrichtung zum Speichern von Gabelparametern der als Gabel ausgebildeten schwingungsfähigen Einheit einschließlich eines Elastizitätsmoduls des Gabelmaterials zum Durchführen der temperaturabhängigen Änderung einer Schaltpunktfrequenz.Prefers In particular, an arrangement with a memory device for Store fork parameters of the forked vibratory unit including a modulus of elasticity of the fork material for performing the temperature-dependent change a switching point frequency.
Bevorzugt wird insbesondere eine Anordnung, bei welcher die Korrektureinrichtung ausgelegt ist zum Einbeziehen einer Dichteänderung des Füllmaterials in Abhängigkeit von der Temperatur.Prefers In particular, an arrangement in which the correction device is designed to incorporate a density change of the filling material dependent on from the temperature.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren zum Korrigieren eines Vibrationsgrenzschalter-Schaltpunktes, bei dem mittels einer Steuereinrichtung ein Erregersignal zum Erregen einer Schwingungssendeeinrichtung erzeugt wird, wobei die Schwingung der Schwingungssendeeinrichtung auf eine schwingungsfähige Einheit, insbesondere Gabel, bzw. auf eine schwingungsfähige Einheit in einem Behältnisinnenraum eines Behältnisses übertragen wird, und wobei eine Schaltpunktkorrektur insbesondere abhängig von einem Füllmedium des Behältnisses durchgeführt wird, wobei eine Temperatur der schwingungsfähigen Einheit oder eines der schwingungsfähigen Einheit benachbarten Raums bestimmt und durch die Auswerteeinrichtung zur temperaturabhängigen Korrektur der Schaltpunktfrequenz verwendet wird.Prefers Specifically, there is a method for correcting a vibration limit switch set point. in which by means of a control device, an exciter signal to excite a vibration transmitting device is generated, wherein the vibration the vibration transmitting device on a vibratory unit, in particular fork, or on a vibratory unit in a container interior of a container In particular, a switching point correction depends on a filling medium of the container is carried out, wherein a temperature of the oscillatory unit or one of the oscillatory unit determined adjacent room and by the evaluation device for temperature-dependent correction the switching point frequency is used.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem ein sich mit steigender Temperatur sich Richtung Füllgut, d.h. räumlich bei vertikal eingebautem Sensor in Richtung der Gabelspitze verschiebender Schaltpunkt durch die temperaturabhängige Kompensation der Schaltpunktfrequenz kompensiert wird.Prefers In particular, a process in which is associated with rising Temperature towards the product, i.e. spatial with vertically installed sensor in the direction of the fork tip shifting switching point through the temperature-dependent Compensation of the switching point frequency is compensated.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem eine Unbedecktfrequenz als eine Frequenz der unbedeckten schwingungsfähigen Einheit in Luft ermittelt wird und abhängig von einer eingestellten Dichte des Füllmaterials eine Bedecktfrequenz berechnet wird. Die Schaltpunktfrequenz wird dann aus vorzugsweise dem arithmetischen Mittel dieser Frequenzen gebildet. Bei vertikal eingebautem Sensor schaltet der Sensor dann in der Mitte eines Paddels der schwingungsfähigen Einheit.Prefers in particular, a method in which an uncovering frequency is determined as a frequency of the uncovered oscillatory unit in air becomes and dependent from a set density of the filler a covering frequency is calculated. The switching point frequency is then preferably the arithmetic mean of these frequencies. At vertical built - in sensor, the sensor then switches in the middle of a paddle vibratory Unit.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem bei der Auswertung des Empfangssignals die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls der schwingungsfähigen Einheit mit berücksichtigt wird.Prefers In particular, a method is used in the evaluation of the Receive signal, the temperature dependence of the modulus of elasticity of vibratory Unit is taken into account.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem Parameter im Rahmen einer Kalibrierung der Vibrationsgrenzschalteranordnung und/oder vor Inbetriebnahme durch einen Kunden in einem Speicher hinterlegt werden, wobei die Parameter eine Schaltpunktfrequenz abhängig von der Temperatur beeinflussen.Prefers In particular, a method in which parameters in the context of a Calibration of the vibration limit switch assembly and / or before startup be deposited by a customer in a memory, the Parameters affect a switching point frequency depending on the temperature.
Bevorzugt wird insbesondere ein Verfahren, bei dem eine Dichteänderung der Dichte des Füllmaterials über die Temperatur bei insbesondere gleichbleibendem Füllgut des Behältnisses in die Berechnung der Schaltpunktfrequenz mit einbezogen wird.Prefers in particular, a method in which a density change the density of the filler over the Temperature in particular constant contents of the container is included in the calculation of the switching point frequency.
Um die Schaltschwellen in Abhängigkeit der Temperatur nachzuführen, wird ein entsprechender Sensor vorgesehen, der möglichst ohne Temperaturgefälle in Nähe der Gabel plaziert wird. Vorzugsweise ist ein solcher Temperatursensor Teil einer Auswerteelektronik, so dass abhängig vom Elastizitätsmodul des Schwinggabelmaterials für jede Temperatur die Frequenz der Gabel in Luft berechnet werden kann. Somit kann einer temperaturabhängigen Schaltpunktverschiebung entgegen gewirkt werden.Around the switching thresholds in dependence to track the temperature, a corresponding sensor is provided, the possible without temperature gradient near the fork is placed. Preferably, such a temperature sensor is part an evaluation, so that depending on the modulus of elasticity of the Tuning fork material for every temperature the frequency of the fork in air can be calculated can. Thus, a temperature-dependent switching point shift counteracted.
Vorzugsweise wird die Temperaturkennlinie des Elastizitätsmoduls der Gabel dazu lediglich bei der Kalibrierung in einem insbesondere nicht flüchtigen Speicher abgelegt.Preferably the temperature characteristic of the modulus of elasticity of the fork is merely during calibration in a particular non-volatile Memory stored.
Vorzugsweise besteht auch die Möglichkeit, bei gleichbleibendem Füllgut eine Dichteänderung des Füllguts über eine erfasste Temperatur zusätzlich in die Berechnung mit einzubeziehen. Die entsprechenden Parameter können entweder bei der Kalibrierung des Sensors oder vor Inbetriebnahme durch einen Kunden an einen solchen Speicher, welcher der entsprechenden Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, übermittelt werden.Preferably, it is also possible, with the same contents a density change of the product to be included in the calculation above a detected temperature. The corresponding parameters can be transmitted either during the calibration of the sensor or before commissioning by a customer to such a memory, which is assigned to the corresponding evaluation device.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Die
Vibrationsgrenzschalteranordnung
Da
die Temperatur T im Behältnisinnenraum des
Behältnisses
Als
Temperaturbestimmungseinrichtung können verschiedenartige Temperatursensoren
verwendet werden. Dargestellt ist als ein erstes Beispiel ein direkt
an der Gabel
Ist
ein Temperatursensor Teil der Auswerteelektronik, so kann abhängig vom
Elastizitätsmodul
E der Gabel
Vorzugsweise
umfasst die Vibrationsgrenzschalteranordnung eine Speichereinrichtung
- 11
- VibrationsgrenzschalteranordnungVibration limit switch assembly
- 22
- Gabel/schwingungsfähige EinheitFork / vibratory unit
- 33
- Schwingungssende- und/oder SchwingungsempfangseinrichtungSchwingungssende- and / or vibration receiving device
- 44
- Steuereinrichtungcontrol device
- 55
- Behältniscontainer
- 66
- Füllmediumfilling medium
- 77
- Behältnisöffnungcontainer opening
- 8, 8*8th, 8th*
- Temperatursensorentemperature sensors
- 99
- Speichereinrichtungmemory device
- 1010
- Paddelpaddle
- 1111
- Auswerteeinrichtungevaluation
- swsw
- Schaltschwellen ohne Nachführungswitching thresholds without tracking
- sw*sw *
- Schaltschwellen mit Nachführungswitching thresholds with tracking
- Ee
- Elastizitätsmodul E der Gabelmodulus of elasticity E the fork
- TT
- Temperatur T der Gabeltemperature T the fork
- frFri.
- Frequenz der Gabelfrequency the fork
- ρρ
- Dichte des Füllmediumsdensity of the filling medium
Claims (15)
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