[go: up one dir, main page]

DE102006047814A1 - Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums Download PDF

Info

Publication number
DE102006047814A1
DE102006047814A1 DE102006047814A DE102006047814A DE102006047814A1 DE 102006047814 A1 DE102006047814 A1 DE 102006047814A1 DE 102006047814 A DE102006047814 A DE 102006047814A DE 102006047814 A DE102006047814 A DE 102006047814A DE 102006047814 A1 DE102006047814 A1 DE 102006047814A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
unit
selection
sensor
circuit
excitation
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Withdrawn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
DE102006047814A
Other languages
English (en)
Inventor
Roland Grozinger
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 SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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 SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE102006047814A priority Critical patent/DE102006047814A1/de
Priority to PCT/EP2007/060482 priority patent/WO2008040745A1/de
Priority to US12/311,241 priority patent/US8272263B2/en
Priority to EP07820863A priority patent/EP2069732A1/de
Publication of DE102006047814A1 publication Critical patent/DE102006047814A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • G01F23/28Indicating 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
    • G01F23/296Acoustic waves
    • G01F23/2962Measuring transit time of reflected waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Erfindungsgemäß bezieht sich die Vorrichtung (1b) zur Ermittlung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums, mit piezoelektrischen Sensoren (2) zur Erzeugung und zum Empfang von Ultraschallsignalen, auf eine Abtastschaltung (3b), die für jeden anzusteuernden piezoelektrischen Sensor (2) wenigstens einen Anregungsschaltkreis (5b) zur selektiven Ansteuerung des ausgewählten piezoelektrischen Sensors (2) vorsieht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums, mit piezoelektrischen Sensoren zur Erzeugung und zum Empfang von Ultraschallsignalen, mit einer Abtastschaltung zur selektiven Auswertung und selektiven Ansteuerung einer Vielzahl von piezoelektrischen Sensoren mittels zumindest einem Messumformer, mit einer Signalauswertungseinheit im Messumformer, die anhand dem Laufzeitmessverfahren der Ultraschallsignale den Füllstand des Mediums bestimmt.
  • Der Füllstand eines Mediums in einem Tank lässt sich beispielsweise dadurch ermitteln, dass von einem Sensor Ultraschall-Impulssignale ausgesandt und die an der Oberfläche des Mediums reflektierten Impulssignale vom Sensor detektiert werden. Ultraschallmessgeräte zur Distanzbestimmung bestehen im Normalfall aus einem Sensor zur Signalerzeugung und -empfang, sowie aus einem Messumformer zur Signalauswertung und Datenübermittlung. Die vom Messumformer ermittelte Laufzeit ist ein charakteristisches Maß für den zurückgelegten Weg der Impulssignale vom Sensor bis zur Oberfläche des Mediums. Der Füllstand des Mediums im Tank wird daraus ermittelt, dass von der gesamten Tankhöhe der einfach zurückgelegte Weg der Impulssignale abgezogen wird. Entsprechende Füllstandsmessgeräte werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung „Prosonic" hergestellt und vertrieben. Derartige Schall- oder Ultraschallsensoren zur Füllstandsmessung werden in vielen Industriebereichen, z.B. in der Lebensmittelindustrie, der Wasser- und Abwasserwirtschaft und in der chemischen Industrie, eingesetzt.
  • Für die Erzeugung der Ultraschall-Impulse wird ein Piezowandler bzw. ein piezoelektrisches Element mit einer Wechselspannung zu Schwingungen angeregt. Die Frequenz der Schwingung ist nur von der Schallgeschwindigkeit als Materialkonstante und den Abmessungen des piezoelektrischen Körpers abhängig. Problematisch an dieser Ausgestaltung ist, dass hierfür meist ein schwerer, großvolumiger und für die erforderliche Impulsleistung dimensionierte Übertrager erforderlich ist.
  • In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 02 08 951 ist eine einfache Ansteuerung eines Piezowandlers, die keinen Übertrager verwendet, aufgezeigt.
  • Um die Aufwendungen und Kosten pro Messstelle zu verringern, wird eine bestimmte Anzahl von Sensoren nur mit einem einzigen Messumformer angesteuert und ausgewertet. Hierzu wird eine so genannte Abtastschaltung bzw. ein Scanner eingesetzt, die/der selektiv eine elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Sensoren und dem Messumformer herstellt. Solche Abtastschaltungen weisen in der Regel mehrere Relais auf, die durch die Auswerteschaltung des Messumformers so angesteuert werden, dass die Schaltkontakte des angesteuerten Relais den jeweiligen Sensor mit der Auswerteschaltung und dem Anregungsschaltkreis selektiv verbinden. Ein solcher Aufbau ist in der 1 gezeigt und beschrieben.
  • Die Nachteile solcher mechanischer Abtastschaltungen liegen darin zugrunde, dass die Schaltkontakte als mechanisch bewegten Komponenten normalerweise nur eine begrenzte Anzahl von Schaltzyklen zulassen und es oft zu Kontaktproblemen in Form eines erhöhten Übergangswiderstands an den Kontaktflächen der Schaltkontakte kommt, was vor alledem bei Empfangssignalen im Mikrovoltbereich zu Problemen führt. Um diese Nachteile zu umgehen, ist aus der US 6,051,891 A1 eine elektronische Abtastschaltung bekannt. In dieser Ausgestaltung der elektronischen Abtastschaltung sind die Relaiskontakte durch eine MOSFET-Transistoren Schaltung ersetzt worden. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung der elektronischen Abtastschaltung ist, dass die Ansteuerung der elektronischen Abtastschaltung schwierig ist. Hierbei bilden immer zwei in Reihe geschaltet MOSFET-Transistoren einen elektronischen Schaltkontakt. Dieser Schaltungsaufbau hat noch den folgenden Nachteil, dass zur Ansteuerung der beiden Transistoren ein großer schaltungstechnischer Aufwand betrieben werden. muss, da die beiden MOSFET-Transistoren kein gemeinsames, festes Bezugspotential zu deren Ansteuerung besitzen. Der Schaltungsaufbau ist auch infolgedessen kompliziert, zumal die elektronische Abtastschaltung mit den beiden MOSFET-Transistoren so ausgelegt werden muss, dass sowohl das Anregungssignal mit einem hohen Strom und einer hohen Spannung von dem Anregungsschaltkreis zum Sensor übertragen werden kann, als auch geringe Empfangssignale des Sensor ohne Verluste empfangen und zur Auswerteschaltung werden können.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektronische Abtastschaltung für Ultraschallsensoren vorzuschlagen, die einen einfachen, kompakten und kostengünstigen Schaltungsaufbau aufweist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass in der Abtastschaltung für jeden anzusteuernden piezoelektrischen Sensor wenigstens ein Anregungsschaltkreis zur selektiven Ansteuerung des ausgewählten piezoelektrischen Sensors für die Erzeugung von Ultraschallsignalen vorgesehen ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine erste Selektionseinheit in der Abtastschaltung vorgesehen ist, die die jeweils über einen Selektionseingang ausgewählten Anregungsschaltkreise ansteuert und/oder regelt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, dass in jedem Anregungsschaltkreisen zumindest zwei Schaltelemente vorgesehen sind, die angesteuert durch die erste Selektionseinheit zueinander konträre und/oder unterschiedliche Potentiale sequentiell auf den ausgewählten piezoelektrischen Sensor schalten.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass als Schaltelemente elektrisch oder optisch ansteuerbare Transistoren in den Anregungsschaltkreisen vorgesehen sind.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine in der Abtastschaltung ausgestaltete zweite Selektionseinheit vorgesehen ist, die über den jeweils angesteuerten Selektionseingang der piezoelektrischen Sensoren mit einer Auswerteeinheit über einen Empfangspfad sequentiell, selektiv oder zyklisch elektrisch verbindet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Schutz der zweiten Selektionseinheit ein Begrenzungsschaltkreis zur Begrenzung der maximalen Spannung im Empfangspfad vorgesehen ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist als erste Selektionseinheit ein digitaler Demultiplexer vorgesehen.
  • Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass als zweite Selektionseinheit ein analoger Multiplexer vorgesehen ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung schlägt vor, dass die Selektionseingänge der ersten Selektionseinheit und zweiten Selektionseinheit parallel geschaltet sind und eine Regel-/Auswerteeinheit alle Selektionseingänge mit einer gleichen Selektionsadresse ansteuert.
  • Gemäß einer dienlichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass im Messumformer eine Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit zur Ermittlung der Sensortemperatur und des angeschlossenen Sensortyps über einen Kennungspfad vorgesehen ist.
  • Eine geeignete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Signalauswerteeinheit, die Ansteuerungseinheit und/oder Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit als ein integraler Bestandteil der Regel-/Auswerteinheit ausgestaltet ist.
  • Die Erfindung und ein ausgewähltes Ausführungsbeispiel sind anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Zur Vereinfachung sind in den Zeichnungen identische Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden, die jedoch nur dann wiederholt werden, wenn es sinnvoll ist. Es zeigen:
  • 1: ein schematisches Schaltbild zur Ansteuerung mehrerer piezoelektrischen Sensoren durch eine Abtastschaltung gemäß dem Stand der Technik, und
  • 2: ein schematisches Schaltbild zur Ansteuerung mehrerer piezoelektrischen Sensoren durch eine Abtastschaltung gemäß der erfindungsgemäßen Lösung.
  • Das in 1 dargestellte Schaltbild stellt den Schaltungsaufbau eines Ultraschall-Messsystems nach dem Stand der Technik dar. Es weist einem Messumformer 4a und mehreren piezoelektrischen Sensoren 2, die über eine Abtastschaltung 3a mittels mechanischer Relais 18 selektiv mit dem Anregungsschaltkreis 5a, der Signalauswerteeinheit 11 und/oder der Temperaturmess-/Sensorbestimmungseinheit 12 verbindbar sind, auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Abtastschaltung 3a für jeden angeschlossenen piezoelektrischen Sensor 2 zumindest ein mechanisches Relais 18 mit zwei gleichzeitig geschalteten Schaltkontakten auf. Die Abtastschaltung 3a ist bei dieser Ausgestaltung als eine so genannte Relais-Karte ausgestaltet. Die Eingänge des ersten Schaltkontakts jedes Relais 18 sind miteinander parallel geschaltet und mit dem Anregungsschaltkreis 5a und dem Begrenzungsschaltkreis 10 gefolgt von der Signalauswerteinheit 11 des Messumformers 4a über eine einzelne erste elektrische Messleitung 23 verbunden. Desweiteren sind die Eingänge des zweiten Schaltkontakts jedes Relais 18 miteinander parallel geschaltet und mit der Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit 12 zur Ermittlung der Art des piezoelektrischen Sensors 2 oder der Mediumstemperatur über eine zweite elektrische Messleitung 24 verbunden. Jedes Relais 18 in der Abtastschaltung 3a wird über separate Steuerleitungen 25 von der Regel-/Steuereinheit 19 angesteuert. Wenn eine Spannung an der Spule des Relais 18 anliegt, sind die entsprechenden Schaltkontakte des Relais 18 geschlossen.
  • Nachfolgend ist ein Messzyklus mit der Vorrichtung 1a nach dem Stand der Technik näher erläutert: Die Regel-/Steuereinheit 19 legt über eine entsprechende Steuerleitung 25 ein bestimmte Spannung an der Spule des entsprechenden Relais 18 in der Abtastschaltung 3a an, worauf die Schaltkontakte dieses Relais 18 geschlossen werden. Gleichzeitig veranlasst die Regel-/Steuereinheit 19 den Anregungsschaltkreis 5a zur Abgabe eines Anregungssignals, z.B. einer Wechselspannung mit einer rechteckigen oder sinusförmigen Signalform, über die erste Messleitung 23 an den entsprechenden piezoelektrischen Sensor 2. Die Größenordnung der Spannungswerte des Anregungssignals liege hierbei im Bereich von 10 bis 100 Volt, z.B. 50 Volt. Durch einen im piezoelektrischen Sensor 2 integrierten Übertrager 16b wird dieses Anregungssignal auf eine Spannung von einigen hundert Volt hochtransformiert, bevor es den Piezowandler 17 kurzzeitig zum resonanten Schwingen anregt. Das somit erzeugte Ultraschall-Impulssignal wird in Richtung des Mediums mit einer bestimmten Abstrahlcharakteristik abgestrahlt. Nach einer vom zurückgelegten Weg abhängigen Laufzeit werden die reflektierten Anteile des Ultraschall-Impulssignals wieder vom Piezowandler 17 empfangen. Diese reflektierten Ultraschallsignale werden im Piezowandler 17 in ein elektrisches Empfangssignal umgewandelt, das über die erste Messleitung 23 und einen Begrenzungsschaltkreis 10 an die Signalauswertungseinheit 11 übermittelt wird. Mit dem Begrenzungsschaltkreis 10 wird die Spannung des Anregungssignals auf ein für die Messelektronik der Signalauswertungseinheit 11 verträgliches Maß begrenzt. Das um Größenordnungen kleinere Empfangssignal wird von dem Begrenzungsschaltkreis 10 kaum oder nur geringfügig beeinflusst. Aus der Kenntnis des Erzeugungszeitpunktes und des Empfangszeitpunktes des Ultraschall-Impulssignals wird die Laufzeit bestimmt. Anhand der Zeitdauer bzw. Laufzeit zwischen dem Aussenden der Ultraschall-Impulssignale und dem Empfang der reflektierten Echosignale lässt sich in Bezugnahme der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Impulssignals der Abstand des piezoelektrischen Sensors 2 zu der Mediumsoberfläche ermitteln. Unter Berücksichtigung der Geometrie des Behälterinnern wird dann der Füllstand des Mediums als relative oder absolute Größe ermittelt.
  • Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen und der Abhängigkeit von der Sensorart wird im piezoelektrischen Sensor 2 mittels einem Temperatursensor/Sensorkennung 15 der verwendete piezoelektrische Sensor 2 und die vorliegende Temperatur der über dem Medium befindlichen Gasphase exakt bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass die Regel-/Auswerteeinheit 19 Signalveränderungen aufgrund von Temperaturänderungen des Prozesses im Messsignal kompensieren kann und Änderungen der Sensorart selbständig erkennt. Die Temperatursensor/Sensorkennung 15 wird meist als temperaturabhängiger Widerstand, z. B. PT100, ausgeführt.
  • Wie schon zuvor erwähnt, ist ein Nachteil solcher mechanisch aufgebauter Abtastschaltungen 3a, dass die mechanisch bewegten Komponenten an den Relais 18 aufgrund von Verschleiß nur eine beschränkte Lebensdauer aufweisen. Aus diesem Grund müssen die Relais 18 auf der Abtastschaltung 3a nach einer gewissen Betriebszeit ausgetauscht werden. Desweiteren ist es möglich, dass aufgrund von Schaltkontaktproblemen, beispielsweise in Form eines erhöhten Übergangswiderstands an den Schaltkontakten der Relais 18, die Empfangssignale im Mikrovolt-Bereich nicht mehr von den Schaltkontakten verlustfrei übertragen werden können und somit das Empfangssignal im schlechtesten Fall nicht mehr von der Signalauswerteinheit 11 ausgewertet und/oder erfasst werden kann.
  • Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung einer Abtastschaltung 3a in 1 ist, dass aufgrund von den prozesstechnischen Gegebenheiten meist lange Leitungen zwischen dem Messumformer 4a oder dem piezoelektrischem Sensor 2 und der Abtastschaltung 3 eingebaut werden müssen, über die die Impulsleistung des Anregungsschaltkreises 5a übertragen werden muss. Damit es zu keinen großen Verlusten des Anregungssignals des Anregungsschaltkreises 5a auf den Leitungsstrecken zwischen dem Messumformer 4a und der Abtastschaltung 3a kommt, müssen diese Leitungen und der Anregungsschaltkreis 5a, wie z. B. ein schwerer, großvolumiger und für die erforderliche Impulsleistung dimensionierte Übertrager 16a, entsprechend groß dimensioniert werden.
  • In 2 ist der erfindungsgemäße Aufbau der Vorrichtung 1b zur selektiven Ansteuerung und Auswertung von piezoelektrischen Sensoren 2 gezeigt. Die Vorrichtung 1b weist eine Abtastschaltung 3b mit jeweils einem Anregungsschaltkreis 5b für jeden Ausgang, an dem ein piezoelektrischer Sensor 2 angeschlossen werden kann, auf. Der piezoelektrische Sensor 2 besteht, wie schon zuvor beschrieben, aus zumindest einem Piezowandler 17, einem Übertrager 16b und einem Temperatursensor/Sensorkennung 15. Über eine beispielsweise dreiadrige Verbindungsleitung 14 sind die piezoelektrischen Sensoren 2 an die jeweiligen Messkanäle 26, bestehend aus einem gemeinsamen Ansteuerungspfad 20 und Empfangspfad 21, sowie einem Kennungspfad 22, der Abtastschaltung 3b angeschlossen. Erfindungsgemäß sind pro Messkanal 26 bzw. pro Anschlussmöglichkeit für einen piezoelektrischen Sensor 2 in der Abtastschaltung 3b jeweils ein Anregungsschaltkreis 5b, sowie jeweils ein Begrenzungsschaltkreis 10 vorgesehen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Abtastschaltung 3b ist, dass anhand der den jeweiligen Messkanälen 26 zugeordneten Anregungsschaltkreisen 5b und Begrenzungsschaltkreisen 10 und aufgrund der Beschränkung auf einen dreiadrigen Anschluss der Sensoren 2 auch ältere und/oder zuvor eingesetzte Sensoren 2 an die Anschlussklemmen anschließbar sind.
  • Die Anregungsschaltkreise 5b sind beispielsweise entsprechend den in der Offenlegungsschrift DE 10 2004 02 08 951 angeführten Endstufen ausgebildet. Diese Anregungsschaltkreise 5b bzw. Endstufen dienen zur Ansteuerung der piezoelektrischen Sensoren 2 ohne einen großvolumigen Übertrager 16a, wodurch sich diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Abtastschaltung 3b recht kompakt aufbauen lässt. Für die explizite Ausführung dieses Anregungsschaltkreises 5b in Form einer Endstufe ohne Übertrager 16a wird auf die oben aufgeführte deutsche Offenlegungsschrift verwiesen.
  • Diese Anregungsschaltkreise 5b werden über zumindest eine erste Selektionseinheit 6, wie z.B. einen digitalen Demultiplexer, von der Ansteuereinheit 13 angesteuert, indem die Schaltelemente 9 des Anregungsschaltkreises 5b beispielsweise in Form eines Leistungs-MOSFET (Metall-Oxide-Fieldeffekt-Transistor) oder eines Bipolar-Leistungstransistors mit isolierter Basiselektrode (IGBT) in vorgegeben Schaltzyklen angesteuert werden. Die Transistoren der Anregungsschaltkreises 5b haben ein festes Bezugspotential, so dass diese recht einfach von der Ansteuerungseinheit 13 angesteuert werden können.
  • Die im Messumformer 4b integrierte Regel-/Auswerteeinheit 19 steuert die Ansteuereinheit 13 so an, dass diese in der gewünschten Schaltfrequenz ein Ansteuerungssignal, beispielsweise ein Impulssignal, an die erste Selektionseinheit 6 ausgibt. Die erste Selektionseinheit 6 gibt diese Impulssignale an den von der Regel-/Steuereinheit mittels einer Adresse an dem Selektionseingang 8 ausgewählten Anregungsschaltkreis 5b weiter. Der Vorteil dieser Schaltung liegt auch darin, dass bis auf die Ansteuerung des entsprechenden Anregungsschaltkreis 5b alles im Niederspannungsbereich erfolgen kann und erst das Aufschalten der Anregungssignale auf den Ansteuerungspfad 20 im Hochspannungsbereich von einigen Hundert Volt erfolgt.
  • Es ist auch möglich, die Anregungsschaltkreise 5b mittels einer Leistungs-CMOS-Technik (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) auszuführen. In dieser in 2 nicht explizit gezeigte Ausführungsformen der Erfindungen ist nur eine erste Selektionseinheit 6 zur selektiven Ansteuerung der Anregungsschaltkreise 5b durch die Ansteuereinheit erforderlich. Jedoch muss in dieser Ausgestaltung der Anregungsschaltkreise 5b in CMOS-Technik eine Element zur Vermeidung der Querströme im Umschaltzeitpunkt des komplementär geschalteten n-Kanal- und p-Kanal-MOSFET vorgesehen werden.
  • Der Ansteuerungspfad 20 und Empfangspfad 21 wird über eine gemeinsame Ader der Verbindungsleitung 14 an den Übertrager 16b des piezoelektrischen Sensors 2 geführt. Aus diesem Grund wird nach der Aufsplittung des Ansteuerungspfads 20 und des Empfangspfads 21 in der Abtastschaltung 3b im Empfangspfad 21 ein Begrenzungsschaltkreis 10 zur Abschwächung des Anregungssignals über den Anregungspfad 20 notwendig. Dieser Begrenzungsschaltkreis 10 ist, wie beispielhaft gezeigt, aus einer Vielzahl von Dioden, Widerständen und Kondensatoren aufgebaut. Außerdem hat der Begrenzungsschaltkreis 10 die Aufgabe die nachfolgende empfindliche Elektronik, wie z.B. die Signalauswerteeinheit 11, vor zu hohen Spannungsspitzenwerten zu schützen und sogleich das reflektierte Empfangssignal nahezu ungedämpft passieren zu lassen. Über die zweite Selektionseinheit 7 wird abhängig von der Adresse auf dem Selektionseingang 8 das reflektierte Empfangssignal des entsprechenden piezoelektrischen Sensors 2 über den zugeordneten Begrenzungsschaltkreis 10 auf den Eingang der Signalauswerteeinheit 11 gelegt und in der Signalauswerteeinheit 11 signaltechnisch ausgewertet. Desweiteren wird von der Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit 12 über den Kennungspfad 22 der Temperatursensor/Sensorerkennung 15 die Prozesstemperatur zur Kompensation der Ausbreitungsgeschwindigkeit und Art des angeschlossenen piezoelektrischen Sensors 2 ermittelt. Die Auswahl des entsprechenden Empfangspfads 21 und des entsprechenden Kennungspfads 22 erfolgt durch die Ansteuerung der zweiten Selektionseinheit 7 über die Adresse des aktiven Messkanals 26 auf dem Signaleingang 8.
  • Eine weitere und nicht explizit in 2 dargestellte Ausgestaltungsform ist, dass die Signalauswerteeinheit 11, die Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit 12 und die Ansteuerungseinheit 13 in der Regel-/Auswerteeinheit 19 integriert sind. Diese Integration ist vor allem dann möglich, wenn es sich bei der Regel-/Auswerteeinheit 19 um einen Mikroprozessor mit analogen Signalauswertebausteinen handelt.
  • 1a, 1b
    Vorrichtung
    2
    piezoelektrische Sensoren
    3a, 3b
    Abtastschaltung
    4a, 4b
    Messumformer
    5a, 5b
    Anregungsschaltkreis
    6
    Erste Selektionseinheit
    7
    Zweite Selektionseinheit
    8
    Selektionseingang
    9
    Schaltelement
    10
    Begrenzungsschaltkreis
    11
    Signalauswertungseinheit
    12
    Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit
    13
    Ansteuerungseinheit
    14
    Verbindungsleitung
    15
    Temperatursensor/Sensorkennung
    16a, 16b
    Übertrager
    17
    Piezowandler
    18
    Relais
    19
    Regel-/Auswerteeinheit
    20
    Ansteuerungspfad
    21
    Empfangspfad
    22
    Kennungspfad
    23
    erste Messleitung
    24
    zweite Messleitung
    25
    Steuerleitung
    26
    Messkanal

Claims (11)

  1. Vorrichtung (1a, 1b) zur Ermittlung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums, – mit piezoelektrischen Sensoren (2) zur Erzeugung und zum Empfang von Ultraschallsignalen, – mit einer Abtastschaltung (3a, 3b) zur selektiven Auswertung und selektiven Ansteuerung einer Vielzahl von piezoelektrischen Sensoren (2) mittels zumindest einem Messumformer (4a, 4b), – mit einer Signalauswertungseinheit (11) im Messumformer (4a, 4b), die anhand dem Laufzeitmessverfahren der Ultraschallsignale den Füllstand des Mediums bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abtastschaltung (3b) für jeden anzusteuernden piezoelektrischen Sensor (2) wenigstens ein Anregungsschaltkreis (5b) zur selektiven Ansteuerung des ausgewählten piezoelektrischen Sensors (2) für die Erzeugung von Ultraschallsignalen vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Selektionseinheit (6) in der Abtastschaltung (3b) vorgesehen ist, die die jeweils über einen Selektionseingang (8) ausgewählten Anregungsschaltkreise (5b) ansteuert und/oder regelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Anregungsschaltkreisen (5b) zumindest zwei Schaltelemente (9) vorgesehen sind, die angesteuert durch die erste Selektionseinheit (6) zueinander konträre und/oder unterschiedliche Potentiale sequentiell auf den ausgewählten piezoelektrischen Sensor (2) schalten.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltelemente (9) elektrisch oder optisch ansteuerbare Transistoren in den Anregungsschaltkreisen (5b) vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine in der Abtastschaltung (3b) ausgestaltete zweite Selektionseinheit (7) vorgesehen ist, die über den jeweils angesteuerten Selektionseingang (8) der piezoelektrischen Sensoren (2) mit einer Auswerteeinheit (11) über einen Empfangspfad (21) sequentiell, selektiv oder zyklisch elektrisch verbindet.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz der zweiten Selektionseinheit (7) ein Begrenzungsschaltkreis (10) zur Begrenzung der maximalen Spannung im Empfangspfad (21) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Selektionseinheit (6) ein digitaler Demultiplexer vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Selektionseinheit (7) ein analoger Multiplexer vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 2, 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektionseingänge (8) der ersten Selektionseinheit (6) und zweiten Selektionseinheit (7) parallel geschaltet sind und eine Regel-/Auswerteeinheit (19) alle Selektionseingänge (8) mit einer gleichen Selektionsadresse ansteuert.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Messumformer (4b) eine Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit (12) zur Ermittlung der Sensortemperatur und des angeschlossenen Sensortyps über einen Kennungspfad (22) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 5, 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Signalauswerteeinheit (11), die Ansteuerungseinheit (13) und/oder Temperaturmesseinheit/Sensorbestimmungseinheit (12) als ein integraler Bestandteil der Regel-/Auswerteinheit (19) ausgestaltet ist.
DE102006047814A 2006-10-06 2006-10-06 Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums Withdrawn DE102006047814A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047814A DE102006047814A1 (de) 2006-10-06 2006-10-06 Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums
PCT/EP2007/060482 WO2008040745A1 (de) 2006-10-06 2007-10-02 Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung des füllstandes eines mediums
US12/311,241 US8272263B2 (en) 2006-10-06 2007-10-02 Device for determining and/or monitoring the filing level of a medium
EP07820863A EP2069732A1 (de) 2006-10-06 2007-10-02 Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung des füllstandes eines mediums

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047814A DE102006047814A1 (de) 2006-10-06 2006-10-06 Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006047814A1 true DE102006047814A1 (de) 2008-04-10

Family

ID=39022283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006047814A Withdrawn DE102006047814A1 (de) 2006-10-06 2006-10-06 Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8272263B2 (de)
EP (1) EP2069732A1 (de)
DE (1) DE102006047814A1 (de)
WO (1) WO2008040745A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013100670B4 (de) 2013-01-23 2022-09-29 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflußmeßgerät mit Temperaturkompensation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4094054B1 (de) * 2020-01-24 2025-03-05 VEGA Grieshaber KG Elektronikeinheit für eine füllstandmesssonde

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4523472A (en) * 1980-07-02 1985-06-18 Purecycle Corporation Ultrasonic transceiver circuit
DE68918328T2 (de) * 1988-05-20 1995-04-13 France Etat Ultraschall-Echographiegerät mit steuerbarer Phasenkohärenz.

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1322094A (en) 1971-10-25 1973-07-04 Electronique Appliquee Acoustic wave liquid-level measuring apparatus
US4182177A (en) * 1978-05-19 1980-01-08 Kamyr, Incorporated Sound emission level detection
US4785664A (en) * 1986-04-28 1988-11-22 Kay-Ray, Inc. Ultrasonic sensor
DE3871852D1 (de) 1987-04-28 1992-07-16 Simmonds Precision Products Apparat und methode zum bestimmen einer fluessigkeitsmenge.
US5437178A (en) * 1992-07-06 1995-08-01 Kay-Ray/Sensall, Inc. Controller for ultrasonic sensors
US5768939A (en) * 1996-06-10 1998-06-23 Kistler-Morse Corporation Method and apparatus for acoustic level measurements
US5996407A (en) 1996-06-14 1999-12-07 Parker-Hannifin Corporation Multi-frequency ultrasonic liquid level gauging system
US6051895A (en) * 1998-04-17 2000-04-18 Milltronics Ltd. Electronic switch relay
US6577960B1 (en) 2000-07-13 2003-06-10 Simmonds Precision Products, Inc. Liquid gauging apparatus using a time delay neural network

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4523472A (en) * 1980-07-02 1985-06-18 Purecycle Corporation Ultrasonic transceiver circuit
DE68918328T2 (de) * 1988-05-20 1995-04-13 France Etat Ultraschall-Echographiegerät mit steuerbarer Phasenkohärenz.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013100670B4 (de) 2013-01-23 2022-09-29 Endress + Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Durchflußmeßgerät mit Temperaturkompensation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008040745A1 (de) 2008-04-10
US20100147069A1 (en) 2010-06-17
EP2069732A1 (de) 2009-06-17
US8272263B2 (en) 2012-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3983760B1 (de) Vibronischer multisensor
EP3983761B1 (de) Vibronischer multisensor
DE2711529A1 (de) Verfahren und vorrichtung fuer die stroemungskompensierte amperometrische messung einer stroemung
EP1818672A1 (de) Messvorrichtung, Messsonde und Verfahren für den Betrieb der Messvorrichtung
EP3564631B1 (de) Verfahren und messeinrichtung zur ermittlung einer messinformation
DE102020116278A1 (de) Vibronischer Multisensor
WO2021170339A1 (de) Vibronischer multisensor
DE10136628A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallwandlers zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen mittels einer Membran
EP2798317B1 (de) Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung eines grenzwertes einer prozessgrösse
DE102006047814A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums
EP1127273A1 (de) Sensoranordnung zur ermittlung physikalischer eigenschaften von flüssigkeiten
DE10057188B4 (de) Ultraschall-Durchflußmeßgerät mit Temperaturkompensation
EP1963797B1 (de) SENSORSYSTEM ZUR BESTIMMUNG EINER PHYSIKALISCHEN MESSGRÖßE
EP0251008A1 (de) Anordnung zur Bestimmung der Lage eines bewegbaren Körpers mit Ultraschall
WO2016207015A1 (de) Feldgerät mit kompensationsschaltung zur eliminierung von umgebungseinflüssen
DE102005062813B4 (de) Füllstandmessanordnung mit einer Sicherheitsabschaltung bei hohen Temperaturen
DE102005037458B4 (de) Ultraschall-Strömungssensor mit Driftkompensation
DE102007027816A1 (de) Vorrichtung zur Ermittlung und Überwachung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter
EP0465878A2 (de) Piezokeramischer Ultraschallwandler
DE10236563B4 (de) Sende- und Empfangsschaltung für einen Ultraschall-Durchflussmesser
EP4431933B1 (de) Saw-sensormodul
DE102016122742A1 (de) Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zwei verschiedenen Wandlereinrichtungen, Sensoranordnung, Fahrerassistenzsystem, Kraftfahrzeug sowie Verfahren
DE1936183A1 (de) Ultraschall-Monitor
EP3258225A1 (de) Vibrationsgrenzschalteranordnung und verfahren zum betrieb einer vibrationsgrenzschalteranordnung
DE102015207917A1 (de) Ultraschall-Sonde und Ultraschallsonographievorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee