用于監(jiān)視容器中的介質(zhì)的設(shè)定料位的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于監(jiān)視容器中的介質(zhì)的設(shè)定料位的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]DE 32 12 434 C2公開通過檢測(cè)導(dǎo)電介質(zhì)是否在傳感器電極與導(dǎo)電容器的壁或第二電極之間產(chǎn)生電接觸而監(jiān)視介質(zhì)的料位。因?yàn)槿Q于待監(jiān)視的介質(zhì)在測(cè)量探頭上存在頻繁的累積，所以使用保護(hù)電極。該電極同軸地圍繞傳感器電極，且具有與傳感器電極相同的電位。取決于累積的性質(zhì)，該實(shí)施例引起產(chǎn)生適當(dāng)保護(hù)信號(hào)的問題。
[0003]DE 10 2006 047 780 Al描述在大測(cè)量范圍上對(duì)累積不敏感的料位測(cè)量探頭。根據(jù)已知解決方案，提供放大單元和限制元件，其中限制元件布置在放大單元的輸出與保護(hù)電極之間。保護(hù)電極經(jīng)由放大單元和限制元件而被供應(yīng)保護(hù)信號(hào)，該限制元件可為(例如)歐姆電阻。類似地，傳感器電極被供應(yīng)觸發(fā)信號(hào)。評(píng)估單元從在傳感器電極處可獲得的電流信號(hào)以及觸發(fā)信號(hào)和/或保護(hù)信號(hào)開始監(jiān)視料位。產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)的放大單元由限制元件限制。具有有限振幅的信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)而被傳遞到傳感器電極。接著，傳感器電極截取電流信號(hào)，該電流信號(hào)與觸發(fā)信號(hào)或保護(hù)信號(hào)一起用于監(jiān)視料位。
[0004]在DE 10 2008 043 412 Al中，描述具有存儲(chǔ)器單元的料位開關(guān)，其中存儲(chǔ)器單元保存用于存儲(chǔ)在容器中的各種介質(zhì)的閾值。當(dāng)超過或低于介質(zhì)的閾值時(shí)，產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)?？梢砸赃@樣的方式關(guān)于容器中的介質(zhì)針對(duì)測(cè)量值特別規(guī)定閾值水平，以使得累積不影響可靠的開關(guān)。因?yàn)槔鄯e使測(cè)量信號(hào)失真，且因此呈現(xiàn)不正確的過程變量，所以優(yōu)選以這樣的方式設(shè)置閾值(該閾值確定開關(guān)點(diǎn))以使得閾值處于可因累積而達(dá)到的測(cè)量信號(hào)的范圍外。在此情況下，設(shè)備可被設(shè)計(jì)為電容料位計(jì)或?qū)щ娏衔挥?jì)。因?yàn)樵O(shè)備可通過從介質(zhì)的所檢測(cè)的特性確定和/或計(jì)算理想開關(guān)點(diǎn)而針對(duì)容器中的各種介質(zhì)(例如，在例如CIP和SIP過程等清潔循環(huán)的上下文中)來自動(dòng)地調(diào)整，所以不需要通常因介質(zhì)的改變而需要的復(fù)雜比較過程。
[0005]如果待監(jiān)視的介質(zhì)幾乎不具有電導(dǎo)率(〈0.5 μ S/cm)，或具有極低電導(dǎo)率，則通過導(dǎo)電測(cè)量過程的料位的檢測(cè)達(dá)到其極限。與空氣的電導(dǎo)率相比的介質(zhì)的電導(dǎo)率的任何改變因而過小而不能被測(cè)量電子器件可靠地檢測(cè)到。難以使用導(dǎo)電測(cè)量方法來監(jiān)視的介質(zhì)包含(例如)蒸餾水、糖蜜或醇類。其它有問題的介質(zhì)是具有小于I μ s/cm的電導(dǎo)率和小于20的相對(duì)介電常數(shù)的那些介質(zhì)。油脂尤其在此范圍中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出可靠地監(jiān)視容器中的介質(zhì)、甚至是具有極低電導(dǎo)率的介質(zhì)的料位的方法和設(shè)備。
[0007]關(guān)于該方法，該目的通過以下方式來實(shí)現(xiàn):在導(dǎo)電操作模式中將料位測(cè)量探頭作為導(dǎo)電料位測(cè)量探頭來操作，且在電容操作模式中將料位測(cè)量探頭作為電容料位測(cè)量探頭來操作，以使得導(dǎo)電操作模式和電容操作模式被交替激活，兩種操作模式中的測(cè)量值用于確定是否已達(dá)到容器中的介質(zhì)的設(shè)定料位，且當(dāng)超過和/或低于設(shè)定料位時(shí)產(chǎn)生消息。
[0008]針對(duì)這個(gè)目的，導(dǎo)電測(cè)量方法用于導(dǎo)電介質(zhì)，而電容測(cè)量方法用于不導(dǎo)電或低導(dǎo)電介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，組合導(dǎo)電測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)和電容測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)。允許針對(duì)介質(zhì)的擴(kuò)展范圍的可靠的基礎(chǔ)水平檢測(cè)。繼而，顯著增大料位檢測(cè)器的應(yīng)用范圍。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于臨界范圍中的導(dǎo)電測(cè)量方法和電容測(cè)量方法的所有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)彼此相反且因此彼此大幅補(bǔ)償。使用根據(jù)本發(fā)明的方法尤其使具有大于1.5的介電常數(shù)的介質(zhì)的料位得以檢測(cè)，而無關(guān)于其電特性。
[0009]如果待監(jiān)視的介質(zhì)具有>5 μ S/cm的電導(dǎo)率，則導(dǎo)電測(cè)量方法優(yōu)選用于監(jiān)視介質(zhì)。導(dǎo)電測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)在于傳感器電極可具有到介質(zhì)的直接鏈接。不必將傳感器電極絕緣。
[0010]電容測(cè)量方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于對(duì)于大于100 μ S/cm的任何電導(dǎo)率，在傳感器電極與介質(zhì)之間需要絕緣體。絕緣體的阻抗被證實(shí)一發(fā)生累積，就具有負(fù)面效果。
[0011 ] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的有利實(shí)施例中，料位測(cè)量探頭被分配有建立來自料位探頭的測(cè)量值或從料位探頭的測(cè)量值導(dǎo)出的變量與介質(zhì)的至少一個(gè)介質(zhì)特定特性之間的函數(shù)關(guān)系的信息。函數(shù)關(guān)系限定對(duì)應(yīng)于超過和/或低于設(shè)定料位的開關(guān)點(diǎn)。
[0012]為了自動(dòng)地且在不存在來自操作人員的干預(yù)的情況下進(jìn)行測(cè)量操作，過程優(yōu)選始于在導(dǎo)電操作模式中確定介質(zhì)特定特性。接著，基于所確定的介質(zhì)特性和函數(shù)關(guān)系來確定相關(guān)聯(lián)的開關(guān)點(diǎn)。優(yōu)選使用的介質(zhì)特定特性是電導(dǎo)率L= 1/R，其中R是介質(zhì)的歐姆電阻，或使用介電常數(shù)。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的方法的有利實(shí)施例中，取決于導(dǎo)電操作模式和/或電容操作模式中的所確定的介質(zhì)特定特性，提供用于監(jiān)視設(shè)定料位的料位測(cè)量探頭的測(cè)量值和相關(guān)聯(lián)的開關(guān)點(diǎn)。
[0014]取決于電導(dǎo)率或介電常數(shù)的介質(zhì)范圍可明確地劃分為三個(gè)子范圍:
[0015]-針對(duì)不導(dǎo)電或具有低電導(dǎo)率(尤其低于5μ S/cm)的待監(jiān)視的介質(zhì)，在電容操作模式中確定測(cè)量值。
[0016]-針對(duì)具有高電導(dǎo)率(尤其高于100μ S/cm)的待監(jiān)視的介質(zhì)，在導(dǎo)電操作模式中確定測(cè)量值。
[0017]-針對(duì)導(dǎo)電率處于中間范圍中(尤其高于5μ S/cm且低于100 μ S/cm)的待監(jiān)視的介質(zhì)，使用在導(dǎo)電操作模式中和在電容操作模式中確定的兩個(gè)測(cè)量值。取決于待監(jiān)視的介質(zhì)的電導(dǎo)率測(cè)量值分配有適當(dāng)加權(quán)因子。加權(quán)因子處于0%到100%的范圍中且彼此相反:
[0018]-電導(dǎo)率越高，在導(dǎo)電操作模式中確定的測(cè)量值的加權(quán)因子越大，且在電容操作模式中確定的測(cè)量值的加權(quán)因子越小。
[0019]-電導(dǎo)率越低，在電容操作模式中確定的測(cè)量值的加權(quán)因子越大，且在導(dǎo)電操作模式中確定的測(cè)量值的加權(quán)因子越小。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方法的另一有利發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)，在中間范圍中，將在電容操作模式中確定的測(cè)量值與在導(dǎo)電操作模式中確定的測(cè)量值進(jìn)行比較?；诒容^而執(zhí)行似真性檢查。在此上下文中，應(yīng)注意，針對(duì)高導(dǎo)電介質(zhì)，不需要電容測(cè)量，這是因?yàn)椴淮嬖谕ㄟ^電容測(cè)量提供的額外信息。實(shí)際上，電容測(cè)量因而始終顯示全標(biāo)度偏轉(zhuǎn)。繼而，針對(duì)低電導(dǎo)率，不需要導(dǎo)電測(cè)量，這是因?yàn)樵谶@情況下，通過該測(cè)量沒有獲得額外信息。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備在導(dǎo)電操作模式中作為導(dǎo)電料位測(cè)量探頭而操作，且在電容操作模式中，作為電容料位測(cè)量探頭而操作。出于這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有控件，該控件被設(shè)計(jì)成交替地觸發(fā)導(dǎo)電操作模式和電容操作模式。此外，提供評(píng)估/輸出單元，該評(píng)估/輸出單元基于兩種操作模式的測(cè)量值，而確定是否達(dá)到容器中的介質(zhì)的設(shè)定料位，且如果超過和/或低于設(shè)定料位則產(chǎn)生消息。
[0022]料位測(cè)量探頭優(yōu)選具有所分配的存儲(chǔ)器單元，在該存儲(chǔ)器單元中，保存了提供介質(zhì)的至少一個(gè)介質(zhì)特定特性與料位測(cè)量探頭的測(cè)量值或從料位測(cè)量探頭的測(cè)量值導(dǎo)出的變量之間的函數(shù)關(guān)系的信息，其中該函數(shù)關(guān)系確定用于評(píng)估/輸出單元的開關(guān)點(diǎn)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利實(shí)施例，料位測(cè)量探頭具有傳感器電極和保護(hù)電極。此外，提供第一電子單元和第二電子單元，該第一電子單元和該第二電子單元被設(shè)計(jì)成使得第一電子單元在導(dǎo)電操作模式中操作料位測(cè)量探頭，而第二電子單元在電容操作模式中操作料位測(cè)量探頭。隨后，由控件激活的開關(guān)單元接著交替地啟動(dòng)導(dǎo)電操作模式和電容操作模式。
[0024]料位測(cè)量探頭優(yōu)選具有保護(hù)電極，且取決于所觸發(fā)的操作模式，第一電子單元或第二電子單元向傳感器電極提供控制信號(hào)，且向保護(hù)電極提供保護(hù)信號(hào)。
[0025]基于可在傳感器電極處分接的所得信號(hào)以及控制信號(hào)和/或保護(hù)信號(hào)，評(píng)估單元確定是否超過和/或低于設(shè)定料位。明確地說，提供至少一個(gè)測(cè)量電阻器，通過測(cè)量電阻器，保護(hù)電流到傳感器電極電流的比率被分接。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利實(shí)施例，評(píng)估單元從控制信號(hào)和/或保護(hù)信號(hào)以及電流信號(hào)和/或取決于電流信號(hào)的電壓信號(hào)確定至少一個(gè)增益。隨后，基于其來確定超過和/或低于容器中的介質(zhì)的料位。
【附圖說明】
[0026]參照附圖來進(jìn)一步解釋本發(fā)明。其中:
[0027]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的示意圖。
[0028]圖2a是料位測(cè)量探頭的縱向截面的部分視圖，
[0029]圖2b是圖2a所示的料位測(cè)量探頭的橫截面，
[0030]圖3是示出來自食品領(lǐng)域的各種介質(zhì)的取決于導(dǎo)電率的介電常數(shù)的圖示。
[0031]圖4是料位測(cè)量探頭的開關(guān)曲線的示意圖，
[0032]圖5是各種操作模式的示意圖，
[0033]圖6是用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的流程圖，以及
[0034]圖7是用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，該設(shè)備用于監(jiān)視容器中的介質(zhì)的設(shè)定料位。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括料位測(cè)量探頭1，料位測(cè)量探頭I被設(shè)計(jì)成使得料位測(cè)量探頭I可在導(dǎo)電操作模式中用作導(dǎo)電料位測(cè)量探頭I，且可在電容操作模式I中用作電容料位測(cè)量探頭I。通過控制單元2，在被示出為被設(shè)計(jì)為控制/評(píng)估/輸出單元2的整體組件的情況下，料位測(cè)量探頭I被交替地觸發(fā)以在導(dǎo)電操作模式II中且在電容操作模式I中操作。不言而喻，控制/評(píng)估/顯示單元2的個(gè)別組件還可被設(shè)計(jì)為分開的部分組件。
[0036]料位測(cè)量探頭I具有用于導(dǎo)電操作模式和電容操作模式中的相同的傳感器電極7、保護(hù)電極8和測(cè)量電極11。料位測(cè)量探頭I優(yōu)選在待監(jiān)視的料位的高度處前齊平或幾乎前齊平地安裝到容器的壁中。容器在圖1中被提供以附圖標(biāo)記U。用于閾值水平的檢測(cè)的對(duì)應(yīng)料位測(cè)量探頭I由本申請(qǐng)人以名稱FTW33提供和經(jīng)銷。如果容器由導(dǎo)電材料制成(如圖1所示)，則測(cè)量電極11可由容器壁形成。當(dāng)然，測(cè)量電極11還可被設(shè)計(jì)為具有不導(dǎo)電材料的壁的容器中的料位測(cè)量探頭I的整體部分。相應(yīng)實(shí)施例示出在圖1中(壁是接地電極11)且示出在圖2a、圖2b中(接地電極11是料位測(cè)量探頭I的整體組件)。還可提供分開的電極作為接地電極。
[0037]第一電子單元3在導(dǎo)電操作模式中操作料位測(cè)量探頭I ;第二電子單元4激活料位測(cè)量探頭I的電容操作模式I。
[0038]導(dǎo)電操作模式(在圖5中，范圍II)和電容操作模式(在圖5中，范圍I)的優(yōu)選的交替地觸發(fā)由開關(guān)單元6執(zhí)行，該優(yōu)選的交替地觸發(fā)至少在初始階段中用于在操作模式中確定介質(zhì)的介電常數(shù)或用于似真性檢查。開關(guān)單元6被設(shè)計(jì)為模擬開關(guān)單元或數(shù)字開關(guān)單元。料位測(cè)量探頭I針對(duì)傳感器電極7由控制信號(hào)AS控制，且針對(duì)保護(hù)電極8由保護(hù)信號(hào)GS控制。
[0039]用于導(dǎo)電料位測(cè)量探頭I的電子單元3的實(shí)施例的一個(gè)示例(例如)由本申請(qǐng)人以上述料位測(cè)量探頭FTW33實(shí)現(xiàn)，其中料位測(cè)量探頭FTW33尤其被設(shè)計(jì)成用于食品領(lǐng)域中。此外，