DE3516200A1

DE3516200A1 - Method for level monitoring and device for carrying out the method

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Publication number: DE3516200A1
Application number: DE19853516200
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing.(grad.) 2805 Stuhr Schittek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1986-11-06

Abstract

The decay response of the oscillations of an oscillating device (2) is used to form level signals. Said device is excited intermittently by a pulse generator (4) to produce oscillations which are damped as a function of level. The amplitude of the decaying oscillations is measured during a segment (ta) of the decay time. The measured value is compared with a threshold value (13), and a signal is transmitted if overshooting occurs. A high degree of insensitivity to extraneous oscillations is achieved. <IMAGE>

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllstandskontrolle, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 spezifiziert ist. Überdies betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for level control, such as it is specified in the preamble of claim 1. The invention also relates to a facility to carry out this procedure.

Bei einem bekannten derartigen Verfahren (DE-PS 30 44 354) wird die Zeitdauer gemessen, in der jeweils nach dem Impuls die Schwingungsamplitude bis auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Durch Fremdschwingungen kann diese Zeitdauer jedoch unkontrolliert verändert werden, was zu Falschsignalen führt. Die Über-oder Unterschreitung einer vorbestimmten Zeitdauer signalisiert den Füllstand. In a known such method (DE-PS 30 44 354) is the Time measured in which the oscillation amplitude up to has dropped to a predetermined value. External vibrations can cause this However, the duration can be changed in an uncontrolled manner, which leads to false signals. the Exceeding or falling below a predetermined period of time signals the fill level.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Fremdschwingungen, die ggf. auf die Schwingungseinrichtung einwirken, weitestgehend ohne störenden Einfluß auf das Niveausignal sind. The object of the present invention is to provide a method of the above to create the type mentioned, in the case of external vibrations, which may affect the vibration device act, are largely without disturbing influence on the level signal.

Durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindungsmerkmale wird diese Aufgabe gelöst. By the features of the invention specified in claim 1, this is Task solved.

An Stelle der Abklingzeitdauer bildet erfindungsgemäß die Größe der Schwingungsamplitude während eines begrenzten Zeitraumes die charakteristische Größe für das Niveausignal. Der Meßzeitraum kann auf einen sehr geringen Teilabschnitt der Abklingzeitdauer zwischen zwei Anregungsimpulsen beschränkt werden. Infolge des geringen Anteils der Meßzeit von der gesamten Abklingzeit ist die Wahrscheinlichkeit, daß störende Fremdschwingungen in das Niveausignal einfließen, erheblich reduziert. Instead of the decay time, the size of the Vibration amplitude during a limited period of time is the characteristic variable for the level signal. The measurement period can cover a very short section the decay time between two excitation pulses can be limited. As a result of the small portion of the measurement time from the total decay time is the probability that disturbing external vibrations flow into the level signal is considerably reduced.

Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand. The dependent claims 2 to 4 have advantageous developments of the Method according to the invention to the subject.

Auf die Schwingungseinrichtung einwirkende Fremdschwingungen ergeben gemäß Anspruch 2 stets eine Vergrößerung der Schwingungsamplitude. Da Fremdschwingungen dadurch stets in ein- und dieselbe Signalrichtung wirken, ist die Funktionssicherheit zusätzlich erhöht. External vibrations acting on the vibration device result according to claim 2 always an increase in the oscillation amplitude. Since external vibrations thus always acting in one and the same signal direction is the functional reliability additionally increased.

Die Merkmale des Anspruchs 3 ergeben selbst bei einem sehr hohen Anteil störender Fremdschwingungen, die auf die Schwingungseinrichtung einwirken, ein zuverlässiges Niveausignal. The features of claim 3 result even with a very high one Share of disruptive external vibrations that affect the vibration device, a reliable level signal.

Der Anspruch 4 erhöht die Funktionssicherheit schließlich noch dadurch, daß ein Defekt im Meßsystem signalisiert wird. Claim 4 finally increases the functional reliability by that a defect is signaled in the measuring system.

Eine besonders vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat der Anspruch 5 zum Gegenstand. A particularly advantageous device for carrying out the invention Method has claim 5 as its subject.

Die Funktion des in Anspruch 3 angegebenen Verfahrens wird durch die gemäß Anspruch 6 weitergebildete Einrichtung realisiert. Gehen dem Integrator im Rhythmus des Impulsgebers Signale vom ersten Komparator zu, so liefert der Integrator dem zweiten omparator eine den Niveau-Schwellenwert übersteigende Integratorspannung; ein entsprechendes Niveausignal wird gegeben. Gehen dem Integrator hingegen keine oder - was bei Fremdschwingungen der Fall ist - nur vereinzelte Signale zu, wird der Niveau-Schwellenwert nicht erreicht; ein entsprechend anderes Niveausignal ist die Folge. Besonders vorteilhaft wirken sich in diesem Zusammenhang auch die Merkmale des Anspruches 7 aus. The function of the method specified in claim 3 is carried out by the device further developed according to claim 6 realized. Go to the integrator The integrator delivers signals from the first comparator in the rhythm of the pulse generator an integrator voltage exceeding the level threshold value to the second comparator; a corresponding level signal is given. On the other hand, the integrator does not go or - which is the case with external vibrations - only sporadic signals become the level threshold is not reached; is a correspondingly different level signal the consequence. The features also have a particularly advantageous effect in this context of claim 7 from.

Eine bevorzugte Realisierung des in Anspruch 4 angegebenen Verfahrens stellt die Einrichtung nach Anspruch 8 dar. A preferred implementation of the method specified in claim 4 represents the device according to claim 8.

Insbesondere für jene Fälle, in denen in der Schwingungseinrichtung ein- und dasselbe Element sowohl als Schwingungserreger wie auch als Schwingungssensor dient, erweisen sich die Merkmale des Anspruches 9 als vorteilhaft. Sie verhindern, daß die Schwingungsamplituden während der Abklingzeit die Betätigungseinrichtung des Schalters störend beeinflussen. Especially for those cases where in the vibration device one and the same element both as a vibration exciter and as a vibration sensor serves, the features of claim 9 prove to be advantageous. You prevent that the oscillation amplitudes during the decay time the actuating device interfering with the switch.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt. In the drawing is an embodiment of the invention Device shown schematically.

An der Seitenwand 1 eines nicht näher dargestellten Behälters ist in Höhe des zu kontrollierenden Füllstandes eine Schwingungseinrichtung 2 mit einem vorzugsweise piezoelektrischen Wandler 3 angeordnet. Ein Impulsgeber 4 ist über eine Leitung 5, die ein Sperrglied 6 enthält, mit dem Wandler 3 verbunden. Zwischen dem Impulsgeber 4 und dem Sperrglied 6 ist an die Leitung 5 eine Betätigungseinrichtung angeschlossen. Sie besteht aus einem Verzögerungsglied 7 und einem Schaltzeitgeber.8, An die Leitung 5 ist außerdem zwischen dem Sperrglied 6 und dem Wandler 3 eine Leitung 9 angeschlossen. Darin sind ein Gleichrichter 10, ein Schalter 11 und ein Komparator 12 hintereinander geschaltet. An den Komparator 12 sind eingangseitig ferner ein Amplituden-Schwellenwertgeber 13 sowie der Schaltzeitgeber 8 angeschlossen. Letzterer steuert auch den Schalter 11. Is on the side wall 1 of a container not shown in detail at the level of the level to be controlled a vibration device 2 with a preferably piezoelectric transducer 3 arranged. A pulse generator 4 is over a line 5, which contains a blocking element 6, is connected to the converter 3. Between the pulse generator 4 and the locking member 6 is an actuating device on the line 5 connected. It consists of a delay element 7 and a switching timer. 8, A line is also connected to the line 5 between the blocking element 6 and the converter 3 9 connected. It contains a rectifier 10, a switch 11 and a comparator 12 connected in series. At the comparator 12 are also an input side Amplitude threshold value generator 13 and the switching timer 8 connected. The latter also controls switch 11.

Der Ausgang des Komparators 12 führt in einen mit einer Verbrauchslast 14 versehenen Integrator 15 und von dort weiter in einen zweiten Komparator 16. Dieser ist eingangsseitig außerdem mit einem Niveau-Schwellenwertgeber 17 verbunden. The output of the comparator 12 leads into one with a consumption load 14 provided integrator 15 and from there further into a second comparator 16. This is also connected on the input side to a level threshold value transmitter 17.

An die Leitung 9 ist zwischen dem Schalter 11 und dem Komparator 12 ein zweiter mit einer Verbrauchslast 18 versehener Integrator 19 angeschlossen. The line 9 is between the switch 11 and the comparator 12, a second integrator 19 provided with a consumption load 18 is connected.

Mit ihm ist ein Komparator 20 verbunden, dessen zweiter Eingapg an einen Störung-Schwellenwertgeber 21 führt.A comparator 20 is connected to it, the second input of which is on a fault threshold value generator 21 leads.

in den Diagrammen sind über der Zeit t die herrschenden Spannungen u aufgetragen. Die Diagrammbereiche A zeigen dabei jeweils die Spannungen bei ungedämpfter Schwingungseinrichtung 2, während in den Diagrammbereichen B die Situation im gedämpften Zustand ohne Störeinflüsse dargestellt ist. Auf den Abszissen kennzeichnen Punkte die Zeitpunkte, in denen der Impulsgeber 4 eine Anregespannung auf den Wandler 3 der Schwingungseinrichtung 2 gibt. in the diagrams are the prevailing voltages over time t u applied. The diagram areas A each show the voltages with undamped Vibration device 2, while in the diagram areas B the situation in the damped State is shown without interference. Points indicate on the abscissas the times at which the pulse generator 4 applies an excitation voltage to the converter 3 the vibration device 2 gives.

Ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der vorgesehene Füllstand nicht erreicht, so wird die Schwingungseinrichtung 2 nicht vom zu überwachenden Füllmedium beaufschlagt. Nach dem Wegfall der vom Impulsgeber 4 intermittierend auf den Wandler 3 gegebene Anregespannung schwingt daher die Schwingungseinrichtung 2 dementsprechend intensiv nach. Während der Abklingzeit generiert der Wandler 3 die im Diagrammbereich A aufgetragenen Spannungsamplituden. Is the intended fill level in the illustrated embodiment is not reached, the vibration device 2 is not to be monitored Filling medium applied. After the discontinuation of the pulse generator 4 intermittently The excitation voltage applied to the transducer 3 therefore oscillates the oscillation device 2 accordingly intensively. During the decay time, the converter generates 3 the voltage amplitudes plotted in diagram area A.

Bei Erreichen des vorgesehenen Füllstandes wird die Schwingungseinrichtung 2 vom Füllmedium beaufschlagt und in ihren Schwingungen stark gedämpft. When the intended level is reached, the vibration device 2 acted upon by the filling medium and strongly damped in their vibrations.

In diesem Fall liefert der Wandler 3 die im Diagrammbereich B dargestellten, rasch kleiner werdenden Spannungsamplituden.In this case, the converter 3 delivers the values shown in diagram area B, rapidly decreasing stress amplitudes.

Das Sperrglied 6 verhindert, daß die während der Abklingzeit von dem Wandler 3 generierten Spannungsamplituden als störende Steuerimpulse an das Verzögetungsglied 7 gelangen können. The locking member 6 prevents the during the decay of the converter 3 generated voltage amplitudes as disruptive control pulses to the Delay member 7 can arrive.

Die Anregespannung des Impulsgebers 4 geht jeweils auch auf das Verzögerungsglied 7, das nach der Zeit tv den Schaltzeitgeber 8 startet. Die von ihm erzeugte Rechteckspannung schließt für die Zeit ta den Schalter 11. Nur die während der Zeit ta auftretenden Spannungsamplituden des Wandlers 3 gelangen, nachdem sie gleichgerichtet sind, in den Komparator 12. Übersteigen sie den Soll-Wert des Amplituden-Schwellenwertgebers 13, so liefert der Komparator 12 eine Spannung vorbestimmter Größe. Nach verstreichen der Schaltzeit ta wird diese am Komparatorausgang anstehende Spannung - veranlaßt durch das Abfallen der Rechteckspannung des Schaltzeitgebers 8 - wieder auf Null gesetzt. The excitation voltage of the pulse generator 4 is also applied to the delay element 7, which starts the switching timer 8 after time tv. The square wave voltage it generates closes switch 11 for time ta. Only those that occur during time ta The voltage amplitudes of the transducer 3 arrive after they rectified are, in the comparator 12. If they exceed the target value of the amplitude threshold value generator 13, the comparator 12 supplies a voltage of a predetermined magnitude. After elapse the switching time ta causes this voltage present at the comparator output by the drop in the square-wave voltage of the switching timer 8 - back to zero set.

Die Ausgangs Spannung des Komparators 12 wird im Integrator 15 zu einer der Häufigkeit der Impulsfolge des Impulsgebers 4 proportionalen Spannung umgewandelt. The output voltage of the comparator 12 is increased in the integrator 15 one of the frequency of the pulse train of the pulse generator 4 proportional voltage converted.

Gibt der Komparator 12 im Rhythmus des Impulsgebers 4 jeweils für die Zeit ta die vorbestimmte Ausgangspannung auf den Integrator 15, so liefert dieser seinerseits eine Integratorspannung an den Komparator 16, die den Soll-Wert des Niveau-Schwellenwertgebers 17 übersteigt. Der Komparator 16 liefert daraufhin das Signal "Füllstand unterschritten.Is the comparator 12 in the rhythm of the pulse generator 4 each for the time ta, the predetermined output voltage on the integrator 15, so this supplies in turn, an integrator voltage to the comparator 16, which the desired value of the Level threshold 17 exceeds. The comparator 16 then delivers that Signal "level fallen below.

Ist hingegen der vorbestimmte Füllstand im Behälter erreicht und damit die Schwingungseinrichtung 2 gedämpft, dann liefert der Komparator 12 keine Ausgangsspannung (siehe Diagrammbeich B). Eine dem Soll-Wert des Niveau-Schwellenwertgebers 17 übersteigende Integratorspannung fehlt dadurch, und der Komparator 16 liefert das Signal "Füllstand erreicht!!. If, on the other hand, the predetermined level has been reached in the container and so that the oscillation device 2 is damped, then the comparator 12 does not supply any Output voltage (see diagram section B). One of the target value of the level threshold value transmitter As a result, the integrator voltage exceeding 17 is missing, and the comparator 16 delivers the signal "level reached !!.

Wirken auf die Schwingungseinrichtung 2 Fremdschwingungen ein, z.B. mechanische Schwingungen des Behälters, so stellt der Gleichrichter 10 sicher, daß diese Fremdschwingungen zu einer Vergrößerung der Spannungsamplituden führen, sie also stets in die Signalrichtung "Füllstand unterschritten" wirken. External vibrations act on the vibration device 2, e.g. mechanical vibrations of the container, the rectifier 10 ensures that these external vibrations lead to an increase in the voltage amplitudes, they thus always act in the signal direction "level not reached".

Liegt nun dieser Füllstand tatsächlich vor, können die Störungen keinesfalls Alarm auslösen. Ist aber der Füllstand erreicht, dann können die Störungen vereinzelte Spannungsimpulse der Zeit ta am Ausgang des Komparators 12 herbeiführen. Solange jedoch diese Spannungsimpulse nicht annähernd im Rhythmus des Impulsgebers 4 auftreten, ereicht die Spannung des Integrators 15 nicht den Soll-Wert des Niveau-Schwellenwertgebers 17. Der Komparator 16 liefert trotz der auf die Schwingungseinrichtung 2 einwirkenden Fremdschwingungen das Signal "Füllstand erreicht", und dies selbst bei einem sehr hohen Störungsanteil.If this level is actually present, the malfunctions can by no means Trigger alarm. But if the fill level is reached, then the disturbances can be isolated Bring voltage pulses of time ta at the output of the comparator 12. So long however, these voltage pulses are nowhere near in rhythm with the Pulse generator 4 occur, the voltage of the integrator 15 does not reach the target value of the level threshold value transmitter 17. The comparator 16 delivers despite the effects on the oscillation device 2 External vibrations give the signal "level reached", even with a very high proportion of interference.

Steht am Schalter 11 ausgangsseitig nicht intermittierend eine Mindestspannung an, dann unterschreitet die Spannung des Integrators 19 den Soll-Wert des Störung-Schwellenwertgebers 21. Daraufhin gibt der Komparator 20 ein Störungssignal, so daß auch ein Defekt der Einrichtung gemeldet wird. If the switch 11 does not have an intermittent minimum voltage on the output side on, then the voltage of the integrator 19 falls below the target value of the disturbance threshold value generator 21. The comparator 20 then emits a fault signal, so that there is also a defect is reported to the facility.

Bezugszeichenliste 1 Seitenwand 2 Schwingungseinrichtung 3 Wandler 4 Impulsgeber 5 Leitung 6 Sperrglied 7 Verzögerungsglied 8 Schaltzeitgeber 9 Leitung 10 Gleichrichter 11 Schalter 12 Komparator 13 Amplituden-Schwellenwertgeber 14 Verbrauchslast 15 Integrator 16 Komparator 17 Niveau-Schwel lenwertgeber 18 Verbrauchslast 19 Integrator 20 Komparator 21 Störungs-Schwellenwertgeber t Zeit ta Schaltzeit tv VerzögerungszeIt u Spannuna Ap Diagrammbereiche LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 side wall 2 vibration device 3 transducer 4 pulse generator 5 line 6 blocking element 7 delay element 8 switching timer 9 line 10 Rectifier 11 Switch 12 Comparator 13 Amplitude threshold value transmitter 14 Consumption load 15 Integrator 16 Comparator 17 Level threshold sensor 18 Consumption load 19 Integrator 20 Comparator 21 Fault threshold value generator t time ta switching time tv delay time u Spannuna Ap chart areas

Claims

Procedure for level control and device for implementation of the procedure ========================================================================== Claims 1) Method for level control, in which vibrations of a vibration device are attenuated depending on the fill level of the fill medium to be monitored, the vibration device is stimulated to vibrate intermittently by pulses becomes and after the impulses the decay behavior of the vibrations for level signal formation it is used that - the amplitude of the decaying vibrations measured during a section of the decay time - the measured oscillation amplitude with a predetermined amplitude threshold value is compared and - if the amplitude threshold value is exceeded, a signal is given.

2) Method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the oscillation amplitude is rectified.

3) experience according to one or both of claims 1 and 2, d a d u r c h e k e n n n n z e i c hn e t that - the signaling on the section of the Decay.

takes place for a limited time, - the temporal sequence of appearance of the signal is checked over and - in the case of one of the temporal impulse sequence essentially corresponding A level signal is given.

4) Method according to one or more of the preceding claims, d a d u r c h e k e n nz e i c n n e t that - the measured oscillation amplitude is quarried with a disruption threshold value and - if the disruption threshold value is not reached a fault signal is given.

5) device for performing the method according to claim 1, with - a vibration device, the vibrations of which are dependent on the level of the filling medium to be monitored are damped, - one the vibration device iLtermitting to vibrations stimulating pulse generator and - a device for Monitoring of the decay behavior of the vibrations e i c h n e t that the device for monitoring - one via a switch (11) with the oscillation device (2) connected comparator (12), - one with one second input of the comparator (12) connected amplitude threshold value transmitter (13) and - an actuating device (7, 8) for the switch controlled by the pulse generator (4) (11).

6) Device according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that - the comparator (12) is followed by a second comparator (16), - Between the two comparators (12, 15) one provided with a consumption load (14) Integrator (15) is provided and - the second comparator (16) with a tWlveau-Schasellenwertgeber (17) is in connection.

7) Furnishing according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the comparator (12) or one of the actuating device (7, 8) controlled reset for the output signal.

8) Device according to one or more of claims 5 to 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that - with the switch (11) another Comparator (20) is connected - between the switch (11) and the further omparator (20) an integrator (19) provided with a consumption relay (18) is provided and - the further comparator (20) with an interference threshold value generator (21) in FIG Connection.

9) Device according to one or more of claims 5 to 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that one for the oscillation amplitude during the decay time impermeable locking member (6) between the pulse generator (4) and the actuating device (7, 8) on the one hand and the vibration device (2) and the switch (11) is provided on the other side.