DE4011858A1

DE4011858A1 - Fluessigkeitsniveau-messwertgeber

Info

Publication number: DE4011858A1
Application number: DE19904011858
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl Ing Mohns; Manfred Dipl Ing Hartmann; Dieter Dipl Ing Platow
Original assignee: Laaser & Co GmbH
Current assignee: Laaser & Co GmbH
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1990-10-11

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsniveau-Meßwertgeber mit mehreren in einer Reihe entlang des Meßweges in einem Schutzrohr aus magnetisch neutralem Material angeordneten, normalerweise offenen Schaltern, die durch einen entlang des Schutzrohres bzw. der Schalterreihe mittels Schwimmer beweglichen Schaltmagneten nacheinander jeweils für die Dauer der Gegenüberstellung des Schaltmagneten berührungslos schließbar sind, wobei in jeder Stellung des Schaltmagneten mindestens einer der Schalter geschlossen ist und jedem Schalter eine bestimmte Meßwertausgabe zugeordnet ist.

Ein Meßwertgeber dieser Art ist beispielsweise aus der CH-PS 5 75 591 bekannt. Die in Reihe angeordneten Schalter führen dort von einer gemeinsamen Meßleitung einzeln und in ihrer Reihenfolge an Abgriffe einer Reihe von Abgriffen einer Widerstandsreihenschaltung, deren jeweils abgegriffener Widerstandswert elektrisch in eine analoge Meßwertausgabe umgesetzt wird.

Das analoge Meßverfahren ist nicht frei von Problemen, denn es setzt Grenzen hinsichtlich der Meßgenauigkeit und der erfaßbaren Meßweglänge. Die Gründe dafür liegen in der verwendeten Widerstandsreihenschaltung, aus der sich zwangsläufig mit größer werdender Zahl von Widerständen eine Fehleraddition ergibt. Hinzu kommt der negative Einfluß der Temperaturdrift, weshalb bei einem Meßwertgeber nach der bekannten Bauart Mittel zum Nullpunktabgleich vorgesehen sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertgeber der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine feste Zuordnung einer bestimmten Meßwertausgabe zu jedem Schalter erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenem Merkmal gelöst. Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die den Schaltern mittels Schieberegister zugeordnete digitale Meßwertausgabe stets eine fehlerfreie Niveauanzeige ohne vorherigen Abgleich erreicht wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Verbindungsleitung zwischen dem Meßwertgeber und der Auswertung problemlos bis zu 100 m und mehr lang sein kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines im unteren Bereich teilweise geschnittenen Flüssigkeitsniveau-Meßwertgebers,

Fig. 2 das Schaltbild einer Meßwertgeberelektronik mit 8-stufigem Schieberegister,

Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Meßwertgeberelektronik mit drei in Reihe geschalteten 8-stufigen Schieberegistern,

Fig. 4 das Schaltbild einer Meßwertgeberelektronik mit 4-stufigem Schieberegister, das mit einem Flip-Flop zu einer Grundeinheit zusammengefaßt ist und

Fig. 5 ein vereinfachtes Schaltbild einer Meßwertgeberelektronik mit drei an eine Grundeinheit gemäß Fig. 4 in Reihe geschalteten 8-stufigen Schieberegistern.

Der in Fig. 1 dargestellte Flüssigkeitsniveau- Meßwertgeber besteht im wesentlichen aus mehreren in einer Reihe entlang des Meßweges in einem Schutzrohr 1 aus magnetisch neutralem Material angeordneten, normalerweise offenen Schaltern 5, die durch einen entlang des Schutzrohres 1 mittels Schwimmer 2 beweglichen Schaltmagneten (nicht dargestellt) nacheinander jeweils für die Dauer der Gegenüberstellung des Schaltmagneten berührungslos schließbar sind. Das Schutzrohr 1 ist am unteren Ende mit einem Verschlußstopfen 3 geschlossen und weist am oberen Ende einen Befestigungsflansch 4 auf.

Die in Fig. 2 dargestellte Meßwertgeberelektronik besteht in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in der kleinsten Einheit aus einem 8-stufigen Schieberegister SR mit 8, über Dioden D ₁-D ₈ entkoppelten Reed-Schaltern S ₁-S ₈. Die Reed-Schalter seien hier in einem Abstand von 10 mm voneinander entfernt, so daß mit dieser Anordnung eine Niveaudifferenz von 70 mm auswertbar wäre. Bei Aneinanderreihung mehrerer Meßwertelektronikeinheiten gilt folgende Beziehung:

Niveaudifferenz (mm)=(Register×80)-10.

Die Elektronikeinheiten sind in beliebiger Anzahl hintereinander geschaltet einsetzbar. Ihre Verbindung zur Auswertung erfolgt über ein 6-adriges Kabel mit folgenden Leitungen:

1. Uv, Versorgungsspannung (5-12 Volt DC)
2. GND, Masse (gemeinsam für die Versorgung und Logiksignale)
3. RST, Leitung zum Rücksetzen der Schieberegister
4. CLK, Takt für die Schieberegister
5. SW 2, Ausgang des letzten Schieberegisters
6. SW 1, gemeinsamer Ausgang aller Reed-Schalter

Folgende Zuordnung gilt für die Schalter S₁-S₂:
1. Schalter → Niveau 0 mm
2. Schalter → Niveau 10 mm
3. Schalter → Niveau 20 mm
usw.

Der Eingang des Schieberegisters SR (Schalter 1-8) ist mit +Uv verbunden, d. h. am Eingang liegt eine logische 1. Die dort gezeichnete Brücke ist nur beim ersten Schieberegister erforderlich, denn der Eingang des zweiten Registers wird mit dem Ausgang des ersten Registers verbunden (s. Fig. 2). Die weitere Verschaltung der Register Ein- und Ausgänge erfolgt nach gleichem Muster. Der Ausgang des letzten Registers ist der Signalausgang SW 2.

Der Start der Abfrage erfolgt mit dem Rücksetzen der Schieberegister über die Leitung RST (Impuls, logische 1).

Mit dem 1. Taktimpuls auf der Leitung CLK kann nun der 1. Schalter über die Leitung SW 1 abgefragt werden:

Leitung SW 1 = 1 → Schalter ist gesetzt
Leitung SW 1 = 0 → Schalter ist nicht gesetzt

Bei nicht gesetztem Schalter wird mit dem 2. Taktimpuls der 2. Schalter, wie oben beschrieben, abgefragt, dann mit dem 3. Taktimpuls der 3. Schalter usw.; wird im Störungsfall kein gesetzter Schalter gefunden, kann zusammen mit dem Ausgang SW 2 ein Fehler signalisiert werden. Die Leitung SW 2 wird gleichzeitig mit der Abfrage des letzten Schalters auf 1 gesetzt, dies ermöglicht eine Abfrage nach der Gesamtlänge des Meßwertgebers.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Meßwertgeberelektronik so ausgebildet, daß sie in Verbindung mit einem Rechner das Erkennen von Fehlern und Betriebsstörungen ermöglicht.

Die Meßwertgeberelektronik besteht hierbei aus einer aus einem 4-stufigen Schieberegister SR mit 4 über Dioden gekoppelten Reed-Kontakten und einem Flip-Flop FF zusammengefaßten Grundeinheiten SRFF sowie aus weiteren Schieberegistereinheiten SR, die jeweils aus einem 8-stufigen Schieberegister mit 8 über Dioden entkoppelten Ree-Kontakten bestehen.

Bei Aneinanderreihung der Grundeinheit SRFF mit mehreren Schieberegistern SR gilt folgende Beziehung:

Niveaudifferenz (mm)=30+(Anzahl SR×80).

Die Schieberegistereinheiten SR sind in beliebiger Anzahl einsetzbar. Die Verbindung zur Auswertstelle erfolgt über ein 6-adriges Kabel, dessen Länge 100 m und mehr betragen kann.

Funktionsbeschreibung

Die elektrische Verbindung zur Auswertstelle erfolgt mit folgenden Leistungen (s. Fig. 5):

Folgende Zuordnung gilt für die Schalter:
1. Schalter → Niveau 0 mm
2. Schalter → Niveau 10 mm
3. Schalter → Niveau 20 mm
usw.

Mit einem Impuls über "RST" vor dem Start der Abfrage wird das Flip-Flop gesetzt, d. h. es erscheint "1" am Eingang des ersten Schieberegisters und alle Schieberegister werden rückgesetzt.

Mit dem 1. Taktimpuls auf der Leitung "CLK" erscheint am 1. Ausgang des ersten Schieberegisters eine "1". Mit diesem Signal wird das Flip-Flop rückgesetzt, d. h. es erscheint eine "0" am Eingang des ersten Schieberegisters. Über "SW 1" erfolgt die Abfrage des 1. Schalters:

Leitung 'SW 1' = 1 → Schalter ist gesetzt
Leitung 'SW 1' = 0 → Schalter ist nicht gesetzt.

Mit dem 2. Taktimpuls auf der Leitung "CLK" wird die "1" vom 1. Ausgang zum 2. Ausgang geschoben, nachfolgend kommen Nullen, so daß im Ergebnis nur eine "1" geschoben wird. Der 2. Schalter wird nun, wie oben beschrieben, abgefragt.

Mit dem 3. Taktimpuls der 3. Schalter usw.; mit der Abfrage des letzten Schalters erscheint gleichzeitig auf "SW 2" eine "1".

Das Schieben einer "1" durch alle Register ermöglicht in Verbindung mit einem Rechner das Erkennen von Fehlern und Betriebsstörungen:

- Fehlerhafte Ree-Schalter (Unterbrechung/Schluß)
- Unterbrechung der Daten- und Versorgungsleitungen
- Defekter Schwimmer

Über die Datenleitung "SW 2" kann die Gesamtlänge des Meßwertgebers abgefragt werden.

Claims

1. Flüssigkeitsniveau-Meßwertgeber mit mehreren in einer Reihe entlang des Meßweges in einem Schutzrohr aus magnetisch neutralem Material angeordneten, normalerweise offenen Schaltern, die durch einen entlang des Schutzrohres bzw. der Schalterreihe mittels Schwimmer beweglichen Schaltmagneten nacheinander jeweils für die Dauer der Gegenüberstellung des Schaltmagneten berührungslos schließbar sind, wobei in jeder Stellung des Schaltmagneten mindestens einer der Schalter geschlossen ist und jedem Schalter eine bestimmte Meßwertausgabe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Schaltern (S ₁-S _n) eine digitale Meßwertausgabe mittels Schieberegister (SR) zugeordnet ist.

2. Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (S ₁-S _n) einerseits an einer gemeinsamen Ausgangsleitung (SW 1) liegen und andererseits jeweils über Dioden (D ₁-D _n) entkoppelt mit den Ausgängen (1-n) des Schieberegisters (SR) verbunden sind.

3. Meßwertgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (SR) aus einer Reihe von hintereinandergeschalteten 8-stufigen Schieberegistern (SR ₁-SR _n) besteht.

4. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (SR) aus einer Reihe von hintereinandergeschalteten mehrstufigen Schieberegistern gebildet ist, von denen das erste ein 4-stufiges Schieberegister ist, das mit einem Flip-Flop zu einer Grundeinheit (SRFF) zusammengefaßt ist und die weiteren Schieberegister (SR ₂-SR _n) 8-stufig sind.

5. Meßwertgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Schalter (S ₁-S _n) in ihrer Reihe jeweils 10 mm voneinander beträgt.