DD140177A1 - Einrichtung zur elektronischen fuellstandsmessung - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur elektronischen Füllstandsmessung mit digitaler Anzeige, insbesondere zum Erfassen und Fernüberwachen von Flüssigkeitsfüllständen in Behältern der Lebensmittel-, Getränke- und chemischen Industrie. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die jeweils vorhandenen Füllstände mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen und in einer Meßwarte anzuzeigen. Es ist Aufgabe der Erfindung, den mechanischen und elektrischen Teil der

Description

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Bezeichnung . -

Einrichtung zur elektronischen Püllstandsmessung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektronischen Füllstandsmessung mit digitaler Anzeige, insbesondere zum Erfassen und Pernüberwachen von Plüssigkeitsfüllständen in Behältern der Lebensmittel-, Getränke- und chemischen Industrie.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Füllstandsmeßeinrichtungen unter Verwendung elektrischer Systeme sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. So ist beispielsweise in der DD-PS 95118 eine elektrische Steueranordnung zur Dosierung von Mengen oder Volumina beschrieben, mit der eine Veränderung des Dosierbetrages und eine freie Wählbarkeit eines Signals zur Drosselung des Dösiervorganges sowie eine selbsttätige Dosierbeendigung möglich ist. Desweiteren sind kapazitive Füllstandsmessungen bekannt, die mittels an der Behälterwand angebrachter Elektroden vorgenommen wird. Diese bilden mit der Wand einen Kondensator als Umformer, dessen Kapazität sich entsprechend der Füllhöhe ändert. In der DE-OS 22o.7i67 ist ein Behälter mit Füllstandsreglung dargestellt, wobei der Behälter einen über einen Fühler zu öffnenden Abfluß aufweist, durch den pro Zeiteinheit zumindest so viel Flüssigkeit abläuft, wie über den Zulauf maximal zuläuft und daß dieser Fühler oberhalb des Fühlers angeordnet ist, ü-^eT die Abschaltung des Zulaufs auslöst.

Weiterhin sind auch Meßverfahren bekannt, die auf der Grundlage der Bestimmung des elektrischen Widerstandes durchgeführt werden. Dabei wird die wechselnde Püllstandshöhe über einen Schwimmer auf ein Meßpotentiometer übertragen und der er mittelte Wert angezeigt.

Die vorst diend genannten elektrischen Einrichtungen zur Füllstandsmessung haben den Nachteil, daß sie keine ausreichende Meßgenauigkeit aufweisen und eine Vorwahlmöglichkeit nicht mit einfachen Mitteln zu realisieren ist. 1o

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die jeweils vorhandenen , Füllstände von Flüssigkeitsbehältern mit einer für den Pro duktionsprozeß erforderlichen hohen Genauigkeit zu erfassen und in eine Meßwarte fern zu übertragen«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den mechanischen und elektrischen Teil der Füllstandsmeßeinrichtung so auszubilden, daß eine hohe Zuverlässigkeit bei der Umwandlung mechanischer in elektrische Meßwerte sowie deren Anzeige erreicht wird und die Möglichkeit besteht, Füllstandsänderungen vorzuwählen und beim Erreichen der Vorwahl ein elektrisches Signal abzunehmen, das für die Auslösung von weiteren Steuerungsvorgängen verwendbar ist.

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die wechselnde Höhe des Füllstandes über einen Schwimmer auf eine Welle als Drehbewegung übertragen wird, wobei auf der Welle ein Betätigungshebel angebracht ist, in dessen Brehbereich mehrere induktive Initiatoren oder andere Kontaktgeber angeordnet sind, deren elektrische Ausgangsimpulse einer Logikschaltung zuführbar und in dieser derart aufbereitbar sind, daß am Ausgang der Logikschaltung bei einer Füllstandserhöhung Vorwärtszählimpulse und bei einer Füllstandsverringerung Rückwärts zählimpulse abnehmbar und diese Impulse Zählwerken und einer Anzeigeeinheit mit Ziiferanzeigeröhren oder anderen Anzeigeeinrichtungen zuführbar sind.

Die Logikschaltung besteht dabei aus zwei bistabilen Multivibratoren, zwei nionostabilen MuIt!vibratoren und zwei UND-Schaltungen. Sie kann sowohl aus elektronischen als auch aus elektromechanischen Bauelementen aufgebaut sein. Die Aus gangsimpulse der Logikschaltung werden eingangsseitig parallel geschalteten elektromechanischen -Zählwerkseinheiten zugeführt, die aus je einem Zählwerk zur Anzeige des jeweiligen Füllstandes des Behälters und aus einem Zählwerk mit VorwahT-möglichkeit bestehen»

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine sichere und störungsfreie Fernübertragung der Meßwerte und eine hohe Anzeigegenauigkeit der ermittelten Werte in einer Meßwarte. Durch die digitale Anzeige der Füllstände wird eine gute und schnelle 'Ablesbarkeit erreicht. Der Einsatz von Impulszählwerken mit Vorwahlmöglichkeit ermöglicht eine weitgehende Automatisierung des Produktionsprozesses und senkt d.en manuellen Regel- und Überwachungsaufwand. Da die wichtigsten Baugruppen steckbar ausgeführt sind, ergibt sich bei evtl. auftretenden Störungen ein geringer Aufwand durch eine einfache Auswechselung defekter Baugruppen. Mit geringfügigen Abweichungen ist die Logikschaltung auch zur Drehzahlmessung mit Drehrichtungserkennung sowie zur Längenmessung von auf Trommeln oder Ballen aufgewickeltem Material einsetzbar, z.B. zur Anzeige von der noch verfügbaren Seillänge an Kranen oder Winden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung v/ird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 - den mechanischen Teil der Füllstandsmessung mit dem Impulsgeberj .

Fig. 2 - das Blockschaltbild der Logikschaltung, Fig. 3 - ein Übersichtschaltbild der Meßwerterfassung- und Anzeige. · '

In dem zu überwachenden Behälter 1 ist auf der Oberfläche der Flüssigkeit 2 ein Schwimmer 3 angeordnet. Über einen Seilzug werden seine Vertikalbewegungen auf ein Seilrad 5 übertragen,,

Die erforderliche Gegenkraft wird von einem außerhalb des Behälters 1 angebrachten Gegengewicht 6 oder eine Feder erzeugte ' Es ist auch möglich, die Bewegung des Schwimmers 3 über eine Zahnstange oder andere geeignete Mittel zu übertragen. Damit sich die Eintauchtiefe des Schwimmers 3 bei Füllstandsänderungen nur wenig verändert und die Anordnung einen geringen toten Gang hat, weist er einen möglichst großen Durchmesser auf. Um ein Abtreiben des Schwimmers 3 auf der Flüssigkeitsoberfläche zu vermeiden, wird er an senkrecht im Behälter 1 angeordneten Stäben geführt..Die auf das Seilrad 5 übertragene Bewegung des Schwimmers 3 wird über ein Zahnradgetriebe 7 und eine Y/elle 8 zu einem Betätigungshebel 9 geleitet, der auf der Welle 8 befestigt ist. Der Betätigungshebel 9 erfaßt bei durch Füllstandsänderungen bedingten Drehbewegungen vier induktive Initiatoren 1o, 11, 12, 13, die um die Welle 8 herum so angeordnet sind, daß jeweils nur ein Initiator 1o, 11, 12, 13 vom Betätigungshebel 9 berührungslos betätigt wird. Der Durchmesser des Seilrades 5 und das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes 7 sind beispielsweise so gewählt v/orden, daß bei 200 1 Flüssigkeitsentnahme oder -zugabe die V/elle 8 mit dem Betätigungshebel 9 eine Umdrehung ausführt. Die Ausgangsimpulse der Initiatoren 1o, 11, 12, 13 werden in eine Meßwarte geleitet, dort in einer Logikschaltung 14 so aufbereitet, daß bei Füllstandserhöhung am Ausgang 15 Yorwärtszählimpulse und bei Füll-Standsverringerung am Ausgang 16 Rückwärtszählimpulse abgenommen werden können. An diese beiden Ausgänge 15, 16 ist ein elektromechanisches Differenzzählwerk 17 mit einer Anzeigeeinheit angeschlossen. Auf diese Weise wird der jeweilige Füllstand sofort in Hektolitern bzw. Zentimetern angezeigt. Bei Bei Verwendung eines Differenzzählwerkes.17 mit Vorwahlmöglichkeit kann beim Erreichen eines bestimmten Füllstandes ein beliebiger Vorgang ausgelöst werden, z.B. Schalten von Pumpen, Motorventilen usw

Bei den in der Fig. 1 dargestellten Impulsgebern werden bei einer Füllstandsverringerung die Initiatoren in der Reihenfolge 1o, 11, 12, 13, 1o, 11 . .. und bei einer Füllstandserhöhung in der Reihenfolge 1o, 13, 12, 11, 1o, 13, 12 . ♦ . betätigt. Die Anzahl der Impulsgeber muß mindestens drei

betragen, damit die Logikschaltung 14 die Richtung der Füllstands änderung erfassen kann.

Die in der Pig. 2 dargestellte Logikschaltung 14 besteht im einfachsten Fall aus zwei bistabilen Multivibratoren 18, -19₉~~ zv;ei monostabilen Multivibratoren 2o, 21 und zwei UND-Schaltungen 22, 23» Mit Hilfe der Schaltung der bistabilen Multivibratoren 18, 19 können zwei stabile Zustände eingenommen werden. Liegt am· Eingang 24, 25 ein Signal an, so entsteht auch am Ausgang 26, 27 ein Signal. Dieses Signal bleibt auch dann bestehen, wenn am Eingang 24, 25 kein Signal mehr anliegt. Erst wenn an den Eingang 28, 29 ein Signal gelegt wird, erlischt am Ausgang 26, 27 das Signal und am Ausgang 3o, 31 entsteht ein Signal

Bei der Schaltung der monostabilen Multivibratoren 2o, 21 liegt am Ausgang 32, 33 im Ruhezustand kein Signal an. Erst wenn am Eingang 34, 35 ein Übergang von "kein Signal" zu "Signal" erfolgt, tritt am Ausgang 32, 33 unabhängig von der Dauer des Eingangssignals für eine schaltungsspezifische Zeit ein Signal auf. Die UND-Schaltungen 22, 23 geben zu dem Zeitpunkt ein Signal an den Ausgängen 36, 37 ab, wenn an den Eingängen 38, 39 und 4o, 41 ein Signal anliegt.

Bei einem angenommenen Schaltungszustand der beiden bistabilen Multivibratoren 18, 19 mit einem an den Ausgängen 3o, 31 anliegenden Signal, liegt an den Ausgängen 26, 27 und folglich auch an den Ausgängen 15, 16 kein Signal an.' Wird an den Eingang 43 der Logikschaltung ein Signal angelegt, d.h., der an diesen Eingang angeschlossene Impulsgeber wird betätigt, hat das zur Folge, daß der bistabile Multivibrator 18 in seinem Zustand verbleibt und der bistabile Multivibrator 19 umkippt und am Ausgang 27 ein Signal entsteht. An den Ausgängen 15, tritt nach wie vor noch kein Signal auf. Y/ird jetzt durch eine weitere Bewegung des Betätigungshebels 9 der an den Eingang angeschlossene Impulsgeber betätigt, tritt an diesem Eingang der Logikschaltung 14 ein Signal auf. Der bistabile Multivibrator 18 kippt daraufhin um, so daß am Ausgang 26 und folglich auch am Eingang 39 von der UKD-Schaltung 23 ein Signal anliegt. Außerdem kippt der bistabile Multivibrator 19 in seinen Anfangszustand zurück. ·

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An seinem Ausgang 31 entsteht somit wieder ein Signal und der nachgeschaltete monostabile Multivibrator 21 gibt für eine gewisse Zeit am Ausgang 33 ein Signal ab. Pur die Dauer dieses Signals liegt also an den Eingängen 39, 41 von der OTD-Schaltung 23 gleichzeitig ein Signal und am Ausgang 15 kann ein Impuls abgenommen werden. Das hat zur Folge, daß der angeschlossene Differenzzähler 17 um eine Einheit vorwärts zählt. Wären die Eingänge 43» 42 in der umgekehrten Reihenfolge betätigt worden (erst 42, dann 43), hätte sich ein entsprechen-

1ö der Vorgang ergeben und am Ausgang 16 der Logikschaltung 14 wäre ein Rückwärtszählimpuls erzeugt worden. Nach einmaligem Ablauf dieses Vorganges ist es erford-erlich, die Schaltung wieder in den Ausgangszustand zu versetzen, so daß an den Ausgängen 3o, 31 der bistabilen Multivibratoren 18, 19 ein Signal anliegt. Dies, kann dadurch erfolgen, daß die von einem dritten ' Impulsgeber kommenden Impulse den beiden bistabilen Multivibratoren 18, 19 in entsprechender V/eise zugeführt werden» Außer der in der Fig. 2 dargestellten einfachsten Logikschaltung 14 besteht auch die Möglichkeit, die Logik aus zwei oder mehr derartigen Schaltungen aufzubauen. Dabei werden jeweils die Eingangsimpulse der einen Schaltung zum Rückstellen der bistabilen Multivibratoren der anderen Schaltung benutzt. Die Logikschaltung 14 kann sowohl aus elektronischen (Transistoren, integrierte Schaltkreise) als auch aus elektromechanischen Bauelementen (Relais) aufgebaut sein.

Die von der Impulsaufbereitungsstufe ankommenden Impulse werden elektromechanischen Zählwerken 44, 45 zugeführt. Diese sind eingangsseitig parallel geschaltet. Das Zählwerk 44 dient der Anzeige des jeweiligen Füllstandes des Behälters 1.

Da der jeweils vorhandene Zählerstand dem Zählwerk im 1 aus 10-Code entnommen werden kann, ist es möglich, Zifferanzeigeröhren 46 anzusteuern, die eine gute Ablesbarkeit ermöglichen. Im Zählwerk 45 wird nach Erreichen eines vorgev/ählten Zählerstandes ein potentialfreier Wechsler betätigt, dessen Kontakte nach außen geführt sind. Dadurch ist es möglich, bei vorgewählten Füllstandsänderungen ein elektrisches Signal zu entnehmen.

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Um Abweichungen zwischen äem tatsächlichen und dem angezeigten Füllstand auszugleichen, können mit den Tastern 47 und 48 dem Zählwerk 44 Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulse zugeführt werden«, Die Taster 47» 48 sind nur wirksam, wenn der Schalter 49 betätigt ist. Mit dem Schalter 50 kann das Zählwerk 45 abgeschaltet werden, wenn ohne Vorwahl gearbeitet wird« Bei Verwendung von elektromechanischen Bauelementen werden ansteile der bistabilen Multivibratoren 18, 19, und der monostabilen Multivib-ratoren 2o, 21 zwei abfailverzögerte Relais eingesetzt, die deren Punktion gleichzeitig erfüllen»

Claims (6)

1. - ⁸V 209 0S4

   Erfindungsanspruch

   11. Einrichtimg zur elektronischen Füllstandsmessung mit digitaler Anzeige, insbesondere zum Erfassen und Fernüber wachen von Flüssigkeitsfüllständen in Behältern der Lebensmittel-, Getränke- und chemischen Industrie, bei der die wechselnde Höhe des Füllstandes vorzugsweise über einen Schwimmer, einen Seilzug und ein Zahnradgetriebe auf eine Welle als Drehbewegung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (8) ein Betätigungshebel (9) angebracht ist, in dessen Drehbereich vorzugsweise mehrere induktive Initiatoren (1o, 11, 12, 13) oder andere Kontaktgeber angeordnet sind, deren elektrische Ausgangsimpulse einer Logikschaltung (14) zuführbar und in dieser derart aufbereitbar sind, daß am Ausgang (15, 16) der Logik schaltung (14) bei einer Füllstandserhöhung Vorwärtszählimpulse und bei einer Füllstandsverringerung Rückwärtszählimpulse abnehmbar und diese Impulse Zählwerken (17) mit einer Anzeigeeinheit zuführbar sind.
2. 2. Einrichtung nach Punkt !,dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) aus zwei bistabilen Multivibratoren (18, 19), zwei monostabilen Multivibratoren (2o, 21) und zwei UND-Schaltungen (22, 23) besteht.
3. 3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (14) aus elektronischen oder elektromechanischen Bauelementen aufgebaut ist«
4. 4. Einrichtung.nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,. daß die Ausgangsimpulse der Logikschaltung (14) eingangsseitig parallel geschalteten elektromechanischen Zählwerken (44, 45) zuführbar sind, wobei.das Zählwerk (44) der Anzeige des jeweiligen Füllstandes des Behälters (1) dient und das Zählwerk (45) mit Einrichtungen zur Vorwahlmöglichkeit versehen ist.
5. 5· Einrichtung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zählwerk (44) zur Zuführung von Vorwärts- bzw. Rückwärts-sählimpulsen Taster (47, 48) zugeordnet sind.
6. 6. Einrichtung nach Punkt 4> dadurch gekennzeichnet, daß dem Zählwerk (45) zur Abschaltung der Vorwahlmöglichkeit ein
   Schalter (50) zugeordnet ist.

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