DE102016120231A1 - Level gauge for small vessels - Google Patents

Level gauge for small vessels Download PDF

Info

Publication number
DE102016120231A1
DE102016120231A1 DE102016120231.2A DE102016120231A DE102016120231A1 DE 102016120231 A1 DE102016120231 A1 DE 102016120231A1 DE 102016120231 A DE102016120231 A DE 102016120231A DE 102016120231 A1 DE102016120231 A1 DE 102016120231A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
level
level gauge
evaluation unit
dielectric value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016120231.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Drahm
Heinz Rufer
Ulrich Kaiser
Hartmut Breithaupt
Mike Touzin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Priority to DE102016120231.2A priority Critical patent/DE102016120231A1/en
Publication of DE102016120231A1 publication Critical patent/DE102016120231A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/268Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes (L) eines in einem Kleingefäß (2) befindlichen Füllgutes (3). Erfindungsgemäß umfasst das Füllstandsmessgerät eine Gefäß-Aufnahme (4) für das Kleingefäß (2) mit einer ersten Elektrode (5) und einer zweiten Elektrode (6). Dabei ist die Gefäß-Aufnahme (4) derart ausgestaltet, dass das Kleingefäß (2) entnehmbar zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) angeordnet ist. Hierbei wird ein Dielektrizitätswert (DK), welcher zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) vorherrscht, gemessen.Somit ist es beim erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerät im Gegensatz zur Füllstandsbestimmung an großen Behältern nicht notwendig, zumindest Teile des Füllstandsmessgerätes innerhalb des Kleingefäßes anzubringen. Durch die Ermittlung des aktuell vorherrschenden Dielektrizitätswertes (DK) ist trotzdem eine hochgenaue Bestimmung des Füllstandes (L) möglich.The invention relates to a filling level measuring device for determining a filling level (L) of a filling material (3) located in a small vessel (2). According to the invention, the filling level measuring device comprises a vessel receptacle (4) for the small vessel (2) with a first electrode (5) and a second electrode (6). In this case, the vessel receptacle (4) is designed such that the small vessel (2) is removably arranged between the first electrode (5) and the second electrode (6). In this case, a dielectricity value (DK) which prevails between the first electrode (5) and the second electrode (6) is measured. Thus, in contrast to the fill level determination on large containers, it is not necessary with the fill level measuring device according to the invention to at least parts of the fill level measuring device within the small vessel to install. Nevertheless, by determining the currently prevailing dielectric constant (DK), a highly accurate determination of the fill level (L) is possible.

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes eines in einem Kleingefäß befindlichen Füllgutes.The invention relates to a level measuring device for determining a level of a filling material located in a small vessel.

In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen werden Sensoren eingesetzt, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind. Sie erfassen die entsprechenden Prozessvariablen, wie Füllstand, Durchfluss, Druck, pH-Wert, Leitfähigkeit, Redoxpotential oder Temperatur. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie unter Anderem Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Im Rahmen der Erfindung werden unter dem Begriff „Behälter“ auch nicht-abgeschlossene Behältnisse, wie beispielsweise Becken, Seen oder fließende Gewässer verstanden. Allgemein werden all diejenigen Geräte als Feldgeräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Daher werden im Zusammenhang mit der Erfindung unter Feldgeräten zusätzlich auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl dieser Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.In automation technology, in particular in process automation technology, field devices are often used which serve for detecting and / or influencing process variables. For the detection of process variables, sensors are used, which are integrated in, for example, level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity meters, etc. They record the corresponding process variables, such as level, flow, pressure, pH, conductivity, redox potential or temperature. Actuators are used to influence process variables, such as valves or pumps, which can be used to change the flow rate of a liquid in a pipe section or to change the fill level in a tank. In the context of the invention, the term "container" also understood non-closed containers, such as basins, lakes or flowing waters. In general, all those devices are called field devices, which are used close to the process and which provide or process process-relevant information. Therefore, in the context of the invention, field devices additionally also mean remote I / Os, radio adapters or generally electronic components, which are arranged on the field level. A large number of these field devices are manufactured and sold by Endress + Hauser.

Zur Füllstandsmessung von Füllgütern in Behältern haben sich berührungslose Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Ein weiterer Vorteil besteht in der Fähigkeit, den Füllstand quasi kontinuierlich messen zu können. Im Bereich der kontinuierlichen Füllstandsmessung werden vorwiegend Radar-basierte Messverfahren eingesetzt. Ein etabliertes Messprinzip bildet hierbei das Pulslaufzeit-Messprinzip, auch unter dem Namen Pulsradar bekannt. Bei diesem Messprinzip wird ein Mikrowellenpuls in Richtung des Füllguts ausgesandt und die Laufzeit bis zum Empfang des Echo-Pulses gemessen. Durch das Messprinzip können Pulsradar-basierte Füllstandsmessgeräte vergleichsweise ohne großen schaltungstechnischen Aufwand realisiert werden. Ein Füllstandsmessgerät, welches nach dem Puls-Laufzeit-Verfahren arbeitet, ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2012 104 858 A1 beschrieben.Non-contact measuring methods have become established for level measurement of products in containers since they are robust and require little maintenance. Another advantage is the ability to measure the level virtually continuously. In the field of continuous level measurement mainly radar-based measuring methods are used. An established measurement principle here is the pulse transit time measurement principle, also known as pulse radar. In this measurement principle, a microwave pulse is emitted in the direction of the medium and the transit time measured until the receipt of the echo pulse. Due to the measuring principle, pulse radar-based fill level measuring devices can be realized comparatively without great circuit complexity. A level gauge, which operates according to the pulse transit time method, is for example in the published patent application DE 10 2012 104 858 A1 described.

Mittels des Puls-Laufzeit-Verfahrens lässt sich der Füllstand (L) in Behältern mit mehr als 30 m Höhe und entsprechendem Füllvermögen bestimmen. Eine Bestimmung des Füllstandes (L) in Kleingefäßen mit einem Füllvermögen von weitaus weniger als einem Liter, beispielsweise bei der Abfüllung von Ampullen oder Probenfläschchen, ist mit dieser Messmethode aufgrund der kleinen Behälterdimensionen jedoch nicht möglich.By means of the pulse transit time method, the filling level (L) can be determined in containers with a height of more than 30 m and corresponding filling capacity. A determination of the level (L) in small vessels with a capacity of much less than a liter, for example, in the filling of ampoules or sample vials, is not possible with this measurement method due to the small container dimensions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes eines in einem Kleingefäß befindlichen Füllgutes bereitzustellen.The invention is therefore an object of the invention to provide a level gauge for determining a level of a filling in a small container contents.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes eines in einem Kleingefäß befindlichen Füllgutes. Hierzu umfasst es:

  • - Eine Gefäß-Aufnahme für das Kleingefäß, mit
    • o einer ersten Elektrode und
    • o einer zweiten Elektrode,
The invention solves this problem by a level gauge for determining a level of a filling in a small container contents. For this it includes:
  • - A receptacle for the small vessel, with
    • o a first electrode and
    • o a second electrode,

Die Gefäß-Aufnahme ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass das Kleingefäß entnehmbar zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist,

  • - eine übergeordnete Einheit, die mit der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode elektrisch kontaktiert ist.
The receptacle is inventively configured such that the small vessel is removably disposed between the first electrode and the second electrode,
  • - A parent unit which is electrically contacted with the first electrode and / or the second electrode.

Dabei sind die Steuer-/Auswerte-Einheit, die erste Elektrode, und/oder die zweite Elektrode derart ausgestaltet, dass ein Dielektrizitätswert (DK), welcher zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorherrscht, messbar ist. Anhand des gemessenen Dielektrizitätswertes (DK) ermittelt die übergeordnete Einheit den Füllstand (L). Mittels dieses Füllstandsmessgeräts können somit Füllstände bzw. minimale Füllstand-Änderungen in Kleingefäßen bestimmt werden, ohne dass sich hierfür zumindest ein Teil des Füllstandsmessgerätes innerhalb des Kleingefäßes befinden muss. Durch die Ermittlung des aktuell vorherrschenden Dielektrizitätswertes (DK) ist trotzdem eine hochgenaue Bestimmung des Füllstandes (L) möglich.In this case, the control / evaluation unit, the first electrode, and / or the second electrode are designed such that a dielectric value (DK) prevailing between the first electrode and the second electrode can be measured. Based on the measured dielectric value (DK), the higher-level unit determines the level (L). By means of this level gauge so levels or minimum level changes can be determined in small vessels, without this must be at least a part of the level gauge within the small vessel. Nevertheless, by determining the currently prevailing dielectric constant (DK), a highly accurate determination of the fill level (L) is possible.

Vorzugsweise ermittelt die Steuer-/Auswerte-Einheit den Füllstand (L), indem sie den gemessenen Dielektrizitätswert (DK) mit Referenzwerten aus einer vorbekannten Vergleichstabelle oder auch look-up table vergleicht, wobei den Referenzwerten hierbei jeweils ein diskreter Füllstandswert (L) zugeordnet ist. Die Erstellung einer Vergleichstabelle kann hierbei mittels einer entsprechenden Kalibration (oder Eichung) für den jeweiligen Typ an Füllgut erfolgen.Preferably, the control / evaluation unit determines the fill level (L) by comparing the measured dielectric value (DK) with reference values from a previously known comparison table or look-up table, the reference values in each case being assigned a discrete fill level value (L) , The preparation of a comparison table can be done here by means of a corresponding calibration (or calibration) for the respective type of contents.

Es können erfindungsgemäß verschiedene Messprinzipien zur Messung des Dielektrizitätswertes (DK) herangezogen werden. Eine erste Möglichkeit besteht darin, die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode als Kondensatorplatten/Kondensatorplatte auszugestalten. In diesem Fall ist die Steuer-/Auswerte-Einheit vorzugsweise derart auszulegen, dass sie den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Kondensator-Kapazität ermittelt. Dadurch wird der Effekt genutzt, dass das Füllgut als Dielektrikum wirkt, welches sich bei verschiedenen Füllständen (L) jeweils mehr oder weniger stark auf den Dielektrizitätswert (DK) des Kondensators auswirkt.Various measuring principles for measuring the dielectric value (DK) can be used according to the invention. A first possibility is to use the first electrode and / or the second electrode as capacitor plates / capacitor plate to design. In this case, the control / evaluation unit is preferably designed such that it determines the dielectric value (DK) by measuring the capacitor capacitance. As a result, the effect is used that the filling material acts as a dielectric, which at different filling levels (L) in each case more or less strongly affects the dielectric value (DK) of the capacitor.

Ein weiteres Messprinzip kann erfindungsgemäß auf Radar- bzw. Mikrowellen basieren. In diesem Fall sind die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode als Mikrowellenantennen/Mikrowellenantenne, insbesondere als Planar-, Patch- oder Fraktal-Antenne, auszugestalten. Hier gibt es mehrere Möglichkeiten zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes (DK): Zum einen kann die Steuer-/Auswerte-Einheit derart ausgelegt werden, dass sie den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Mikrowellen-Laufzeit zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ermittelt. Die Laufzeitmessung könnte hierbei mit der in US 7,112,971 B2 beschriebenen Methode erfolgen. Another measuring principle can be based on radar or microwaves according to the invention. In this case, the first electrode and / or the second electrode as a microwave antenna / microwave antenna, in particular as a planar, patch or fractal antenna to design. There are several possibilities for determining the dielectric value (DK): On the one hand, the control / evaluation unit can be designed such that it determines the dielectric value (DK) by measuring the microwave transit time between the first electrode and the second electrode. The transit time measurement could here with the in US 7,112,971 B2 done method described.

Alternativ zur Messung der Mikrowellen-Laufzeit (oder als zusätzliche Methode zur redundanten Auslegung des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes) wäre es im Fall von Radar jedoch auch denkbar, die Steuer-/Auswerte-Einheit derart auszugestalten, dass sie den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Dämpfung der Mikrowellen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ermittelt. Denn auch die Absorption hängt mittels der jeweiligen Dielektrizitätskonstante (εr) des Füllgutes vom Füllstand (L) ab.As an alternative to measuring the microwave transit time (or as an additional method for redundant design of the fill level measuring device according to the invention), however, it would also be conceivable in the case of radar to design the control / evaluation unit such that it measures the dielectric value (DK) by measuring the attenuation of the microwaves between the first electrode and the second electrode. For the absorption also depends on the fill level (L) by means of the respective dielectric constant (ε r ) of the filling material.

Im Falle einer Auslegung der ersten bzw. zweiten Elektrode als Mikrowellenantenne wäre es neben Laufzeit- und Absorptionsmessung darüber hinaus auch denkbar, dass die Steuer-/Auswerte-Einheit derart ausgestaltet ist, dass sie den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Eigenfrequenzen/Eigenfrequenz der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode ermittelt.In the case of a design of the first or second electrode as a microwave antenna, in addition to transit time and absorption measurement, it would also be conceivable for the control / evaluation unit to be designed such that it measures the dielectric value (DK) by measuring the natural frequencies / natural frequency first electrode and / or the second electrode determined.

In Bezug zu der Halterungsvorrichtung für das Kleingefäß besteht eine besonders kompakte und simple Ausgestaltungsvariante des Füllstandsmessgerätes darin, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart ausgestaltet sind, dass sie selbst die Gefäß-Aufnahme bilden.In relation to the mounting device for the small vessel, a particularly compact and simple design variant of the level measuring device is that the first electrode and the second electrode are configured such that they themselves form the vessel receptacle.

Ein zentraler Vorteil des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes besteht darin, dass es bei entsprechender Auslegung in einer Befüll-Anlage mit einer Vielzahl an Gefäß-Aufnahmen, zur Bestimmung des jeweiligen Füllstandes (L) in mehreren Kleingefäßen verwendet werden kann. Hierdurch wird eine parallele Füllstandsbestimmung z. B. bei der Befüllung vieler Kleingefäße in einem Batch ermöglicht

  • 1: Ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät für ein Kleingefäß, und
  • 2: eine Abhängigkeit des Dielektrizitätswertes vom Füllstand.
A key advantage of the level measuring device according to the invention is that it can be used in a variety of vessel receptacles, for determining the respective level (L) in several small vessels with appropriate design in a filling system. As a result, a parallel level determination z. B. allows for the filling of many small vessels in a batch
  • 1 : An inventive level gauge for a small vessel, and
  • 2 : a dependence of the dielectric value on the level.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Füllstandsmessgerät 1 für ein Kleingefäß 2 gezeigt. Das Kleingefäß 2 ist entnehmbar in einer Halterungsvorrichtung 4 angeordnet und bis zu einem Füllstand L mit einem Füllgut (beispielsweise einer Arznei) gefüllt. In der Halterungsvorrichtung 4 sind eine erste Elektrode 5 und eine zweite Elektrode 6 auf der jeweils gegenüberliegenden Seite des Kleingefäßes 2 angeordnet. Dabei erstreckt sich jede der zwei Elektroden 5, 6 nahezu über die komplette Höhe des Kleingefäßes 2. Eine Steuer-/AuswerteEinheit 7, die jeweils mit der ersten Elektrode 5 und der zweiten Elektrode 6 elektrisch kontaktiert ist, misst mittels der zwei Elektroden 5, 6 eine momentan zwischen ihnen vorherrschenden Dielektrizitätswert DK.In 1 is a level measuring device according to the invention 1 for a small vessel 2 shown. The small vessel 2 is removable in a mounting device 4 arranged and up to a level L with a filling material (for example, a drug) filled. In the fixture device 4 are a first electrode 5 and a second electrode 6 on the opposite side of the small vessel 2 arranged. In this case, each of the two electrodes extends 5 . 6 almost over the entire height of the small vessel 2 , A control / evaluation unit 7, each with the first electrode 5 and the second electrode 6 electrically contacted, measures by means of the two electrodes 5 . 6 a currently existing between them dielectric value DK ,

In der zweidimensionalen Ansicht von 1 wird nicht dargestellt, wie die zwei Elektroden 5, 6 vom Querschnitt her aufgebaut sein könnten. Sie könnten beispielsweise einen (gegebenenfalls runden) Umfang des Kleingefäßes 2 nahezu vollständig umschließen, wobei es in diesem Fall aus SymmetrieGründen sinnvoll wäre, dass eine der beiden Elektroden 5, 6 jeweils die Hälfte des Umfangs umschließt. Eine derart enge Umschließung des Kleingefäßes 2 durch die Elektroden 2 bietet den Vorteil, dass sich der Dielektrizitätswert DK, der zwischen den Elektroden 5, 6 ermittelt wird, ausschließlich durch den Innenraum des Kleingefäßes 2 bestimmt wird.In the two-dimensional view of 1 is not shown as the two electrodes 5 . 6 could be constructed from the cross section ago. You could, for example, a (possibly round) circumference of the small vessel 2 almost completely enclose, in which case it would be useful for symmetry reasons that one of the two electrodes 5 . 6 each half of the circumference encloses. Such a close enclosure of the small vessel 2 through the electrodes 2 offers the advantage that the dielectric value DK that is between the electrodes 5 . 6 is determined exclusively through the interior of the small vessel 2 is determined.

Anhand des gemessenen Dielektrizitätswertes DK kann durch die Steuer-/Auswerte-Einheit 7 auf den Füllstand L geschlossen werden, da sich dieser, wie in 2 dargestellt, mit steigendem Füllstand L ändert. Der physikalische Effekt dahinter ist, dass die Dielektrizitätskonstante εr des Füllgutes bei steigendem Füllstand L stärkeren Einfluss auf den Dielektrizitätswert DK, der momentan zwischen den zwei Elektroden 5, 6 vorherrscht, gewinnt. Analog zu Plattenkondensatoren ist die Änderung dabei umso größer, je mehr sich die Dielektrizitätskonstante εr des Füllgutes von der Dielektrizitätskonstante ε0 der Luft bzw. des Vakuums unterscheidet. In 2 wird dies schematisch durch die Abbildung zweier verschiedener Messreihen mit verschiedenen Steigungen verdeutlicht.Based on the measured dielectric value DK can through the control / evaluation unit 7 on the level L be closed, as this, as in 2 shown, with increasing level L changes. The physical effect behind this is that the dielectric constant ε r of the filling material increases with increasing filling level L stronger influence on the dielectric value DK , the moment between the two electrodes 5 . 6 prevails, wins. Analogous to plate capacitors, the change is greater, the more the dielectric constant ε r of the filling material differs from the dielectric constant ε 0 of the air or the vacuum. In 2 This is illustrated schematically by the mapping of two different series of measurements with different gradients.

Die in 2 dargestellten Datenpunkte könnten beispielsweise als Referenzwerte in einer Vergleichstabelle (auch bekannt als look-up table) innerhalb der Eine Steuer-/Auswerte-Einheit 7 hinterlegt sein. In the 2 represented data points could, for example, be used as reference values in a comparison table (also known as a look-up table). within the one control / evaluation unit 7 be deposited.

Dementsprechend könnte ein aktuell gemessener DK-Wert mit diesen Referenzwerten verglichen werden und so ein aktueller Füllstandswert L bestimmt werden. Die Erstellung einer Vergleichstabelle kann hierbei mittels einer entsprechenden Kalibration (oder Eichung) für den jeweiligen Typ an Füllgut erfolgen.Accordingly, a currently measured DK value could be compared with these reference values and thus a current fill level value L be determined. The preparation of a comparison table can be done here by means of a corresponding calibration (or calibration) for the respective type of contents.

Bei der in 1 dargestellten Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes 1 können die zwei Elektroden 5, 6 auf verschiedene Arten ausgelegt sein (und dementsprechend das verwendete Messprinzip, welches in der Steuer-/Auswerte-Einheit 7 implementiert ist): Zum einen könnten die zwei Elektroden 5, 6 jeweils als Kondensatorplatte realisiert sein. In diesem Fall ermittelt die Steuer-/Auswerte-Einheit 7 den Dielektrizitätswert DK (und somit den Füllstand L) durch Bestimmung der Kondensator-Kapazität. Sofern die zwei Elektroden 5, 6 als Mikrowellen-Antennen ausgelegt sind, kann die Steuer-/Auswerte-Einheit 7 den DK-Wert mittels Bestimmung der Mikrowellen-Dämpfung oder Mikrowellen-Laufzeit ermitteln.At the in 1 illustrated embodiment variant of the level measuring device according to the invention 1 can the two electrodes 5 . 6 be designed in different ways (and accordingly the measuring principle used, which in the control / evaluation unit 7 implemented): First, the two electrodes could 5 . 6 be realized in each case as a capacitor plate. In this case, the control / evaluation unit determines 7 the dielectric value DK (and thus the level L ) by determining the capacitor capacitance. Unless the two electrodes 5 . 6 are designed as microwave antennas, the control / evaluation unit 7 determine the DK value by determining the microwave attenuation or microwave transit time.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Füllstandsmessgerätlevel meter
22
Kleingefäßsmall vessel
33
Füllgutfilling
44
Gefäß-AufnahmeReceiving vessel
55
Erste ElektrodeFirst electrode
66
Zweite ElektrodeSecond electrode
77
Steuer-/Auswerte-EinheitControl / evaluation unit
DKDK
Dielektrizitätswertdielectric value
LL
Füllstandlevel
εr ε r
Dielektrizitätskonstantepermittivity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012104858 A1 [0003]DE 102012104858 A1 [0003]
  • US 7112971 B2 [0011]US 7112971 B2 [0011]

Claims (11)

Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes (L) eines in einem Kleingefäß (2) befindlichen Füllgutes (3), umfassend: - Eine Gefäß-Aufnahme (4) für das Kleingefäß (2), mit o einer ersten Elektrode (5) und o einer zweiten Elektrode (6), wobei die Gefäß-Aufnahme (4) derart ausgestaltet ist, dass das Kleingefäß (2) entnehmbar zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) angeordnet ist, - eine übergeordnete Einheit (7), die mit der ersten Elektrode (5) und/oder der zweiten Elektrode (6) elektrisch kontaktiert ist, wobei die Steuer-/Auswerte-Einheit (7), die erste Elektrode (5), und/oder die zweite Elektrode (6) derart ausgestaltet sind, dass ein Dielektrizitätswert (DK), welcher zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) vorherrscht, messbar ist, und wobei die übergeordnete Einheit (7) anhand des gemessenen Dielektrizitätswertes (DK) den Füllstand (L) ermittelt.Level measuring device for determining a filling level (L) of a filling material (3) located in a small vessel (2), comprising: - A receptacle (4) for the small vessel (2), with o a first electrode (5) and o a second electrode (6), wherein the vessel receptacle (4) is designed such that the small vessel (2) is removably arranged between the first electrode (5) and the second electrode (6), a superordinated unit (7) which is electrically contacted with the first electrode (5) and / or the second electrode (6), wherein the control / evaluation unit (7), the first electrode (5), and / or the second electrode (6) are configured such that a dielectric value (DK), which between the first electrode (5) and the second Electrode (6) prevails, is measurable, and wherein the superordinate unit (7) determines the fill level (L) on the basis of the measured dielectric value (DK). Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuer-/Auswerte-Einheit (7) den Füllstand (L) ermittelt, indem sie den gemessenen Dielektrizitätswert (DK) mit Referenzwerten aus einer vorbekannten Vergleichstabelle vergleicht, wobei den Referenzwerten jeweils ein diskreter Füllstandswert (L) zugeordnet ist.Level gauge after Claim 1 wherein the control / evaluation unit (7) determines the fill level (L) by comparing the measured dielectric value (DK) with reference values from a previously known comparison table, wherein the reference values are each assigned a discrete fill level value (L). Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elektrode (5) und/oder die zweite Elektrode (6) als Kondensatorplatten/Kondensatorplatte ausgestaltet sind/ist.Level gauge after Claim 1 or 2 wherein the first electrode (5) and / or the second electrode (6) is / are configured as a capacitor plate / capacitor plate. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, wobei die Steuer-/Auswerte-Einheit (7) derart ausgestaltet ist, um den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Kondensator-Kapazität zu ermitteln.Level gauge after Claim 3 wherein the control / evaluation unit (7) is designed in such a way to determine the dielectric value (DK) by measuring the capacitor capacitance. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elektrode (5) und/oder die zweite Elektrode (6) als Mikrowellenantennen/Mikrowellenantenne ausgestaltet sind/ist.Level gauge after Claim 1 or 2 wherein the first electrode (5) and / or the second electrode (6) is / are configured as a microwave antenna / microwave antenna. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 5, wobei die Mikrowellenantennen als Planar-Antennen, insbesondere als Patch- oder Fraktal-Antennen, ausgestaltet sind.Level gauge after Claim 5 , wherein the microwave antennas are designed as planar antennas, in particular as patch or fractal antennas. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuer-/AuswerteEinheit (7) derart ausgestaltet ist, um den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Mikrowellen-Laufzeit zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) zu ermitteln.Level gauge after Claim 5 or 6 wherein the control / evaluation unit (7) is configured to determine the dielectric value (DK) by measuring the microwave transit time between the first electrode (5) and the second electrode (6). Füllstandsmessgerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuer-/AuswerteEinheit (7) derart ausgestaltet ist, um den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Dämpfung der Mikrowellen zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (6) zu ermitteln.Level gauge after Claim 5 or 6 wherein the control / evaluation unit (7) is configured to determine the dielectric value (DK) by measuring the attenuation of the microwaves between the first electrode (5) and the second electrode (6). Füllstandsmessgerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuer-/AuswerteEinheit (7) derart ausgestaltet ist, um den Dielektrizitätswert (DK) durch Messung der Eigenfrequenzen/Eigenfrequenz der ersten Elektrode (4) und/oder der zweiten Elektrode (5) zu ermitteln.Level gauge after Claim 5 or 6 wherein the control / evaluation unit (7) is configured to determine the dielectric value (DK) by measuring the natural frequencies / natural frequency of the first electrode (4) and / or the second electrode (5). Füllstandsmessgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (5) und die zweite Elektrode (6) derart ausgestaltet sind, dass sie die Gefäß-Aufnahme (4) bilden.Level gauge according to at least one of the preceding claims, wherein the first electrode (5) and the second electrode (6) are designed such that they form the vessel receptacle (4). Verwendung des Füllstandsmessgerätes in einer Befüll-Anlage mit einer Mehrzahl an Gefäß-Aufnahmen (4), zur Bestimmung des jeweiligen Füllstandes (L) in mehreren Kleingefäßen (2).Use of the level gauge in a filling system with a plurality of receptacles (4), for determining the respective level (L) in several small vessels (2).
DE102016120231.2A 2016-10-24 2016-10-24 Level gauge for small vessels Withdrawn DE102016120231A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016120231.2A DE102016120231A1 (en) 2016-10-24 2016-10-24 Level gauge for small vessels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016120231.2A DE102016120231A1 (en) 2016-10-24 2016-10-24 Level gauge for small vessels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016120231A1 true DE102016120231A1 (en) 2018-04-26

Family

ID=61865788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016120231.2A Withdrawn DE102016120231A1 (en) 2016-10-24 2016-10-24 Level gauge for small vessels

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016120231A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020104166A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-28 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device
DE102019102142A1 (en) * 2019-01-29 2020-07-30 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device
US12000786B2 (en) 2018-11-21 2024-06-04 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20320752U1 (en) * 2003-08-05 2005-02-24 Krones Ag Empty bottle or container inspection device for detecting residual cleaning liquid in the container has a high frequency electromagnetic radiation transmitter and a homodyne receiver
DE102004040441A1 (en) * 2004-08-20 2006-06-14 Disetronic Licensing Ag Apparatus and method for determining the level of an ampoule
US7112971B2 (en) 2003-10-02 2006-09-26 imko Intelligente Micromodule Köhler GmbH Method and apparatus for determining the moisture content of a material
DE202007014057U1 (en) * 2007-10-09 2008-12-18 Delox Elektronik Gmbh Level measuring device for solid containers
US20100280771A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Somnath Mukherjee Non-invasive liquid level sensing system and method
EP2371454A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-05 Tecan Trading AG Capacitative measuring method and device for detecting fill levels and laboratory device with same
DE102012104858A1 (en) 2012-06-05 2013-12-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for level measurement according to the transit time principle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20320752U1 (en) * 2003-08-05 2005-02-24 Krones Ag Empty bottle or container inspection device for detecting residual cleaning liquid in the container has a high frequency electromagnetic radiation transmitter and a homodyne receiver
US7112971B2 (en) 2003-10-02 2006-09-26 imko Intelligente Micromodule Köhler GmbH Method and apparatus for determining the moisture content of a material
DE102004040441A1 (en) * 2004-08-20 2006-06-14 Disetronic Licensing Ag Apparatus and method for determining the level of an ampoule
DE202007014057U1 (en) * 2007-10-09 2008-12-18 Delox Elektronik Gmbh Level measuring device for solid containers
US20100280771A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Somnath Mukherjee Non-invasive liquid level sensing system and method
EP2371454A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-05 Tecan Trading AG Capacitative measuring method and device for detecting fill levels and laboratory device with same
DE102012104858A1 (en) 2012-06-05 2013-12-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Method for level measurement according to the transit time principle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020104166A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-28 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device
CN113056655A (en) * 2018-11-21 2021-06-29 恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司 Measuring device
US20220003687A1 (en) * 2018-11-21 2022-01-06 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device
US12000786B2 (en) 2018-11-21 2024-06-04 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device
DE102019102142A1 (en) * 2019-01-29 2020-07-30 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2400275B1 (en) Contactless fill level measurement of liquids
DE102012003373B4 (en) Method for monitoring and method for operating a working according to the radar principle level measuring system and corresponding level measuring system
EP1204848A1 (en) Method for measuring level and level sensor
EP3080563B1 (en) Device for measuring the filling level of a filling material in a container
EP0762090A1 (en) Method for measurement of filling level of a liquid
CH702942A1 (en) Capacitive measuring method and apparatus for level detection and appropriately equipped laboratory instrument.
DE102016120231A1 (en) Level gauge for small vessels
EP1083412A1 (en) Device for determining a physical quantity of a fluid or a solid material
EP0760467B1 (en) Method of determining the phase proportion of a medium in open and closed channels
DE102017118684A1 (en) Method for determining a density of a medium in a tank of a Hybrid Tank Measurement System
EP3153829B1 (en) Method and device for limit state determination
DE102017100269A1 (en) Method for detecting a fault condition on an FMCW-based level gauge
EP1677085A2 (en) Capacitive level sensor
DE102020121154A1 (en) Dielectric value meter
DE10309769B4 (en) Arrangement for determining state variables for liquids in a closed non-metallic container
DE10063557A1 (en) Measurement of fluid or loose material level in a container using a capacitive sensor and an alternating voltage supply with the filling material acting as the second capacitor plate so an additional plate is not required
EP4134637B1 (en) Capacitive level sensor without dead zone
DE202008007989U1 (en) Spacer element for centering an inner conductor
DE4128793A1 (en) Cheap, compact capacitive liq.-level measuring system for e.g. food industry - has electrodes covered with non-conductive layer on aluminium oxide support
DE7138801U (en) Capacitive level measuring device
DE102019119281A1 (en) Measuring device for determining a dielectric value profile
DE102018102367A1 (en) Method for detecting potential fault conditions on an FMCW-based level gauge
DE102019124825B4 (en) Measuring device for determining a dielectric value
DE10231946A1 (en) Method for measuring the level of a fluid in a container and corresponding level sensor
DE102016120233A1 (en) Point level detector for bag-like containers

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HAHN, CHRISTIAN, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination