用于監視容器中的介質的設定料位的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于監視容器中的介質的設定料位的方法和設備。
【背景技術】
[0002]DE 32 12 434 C2公開通過檢測導電介質是否在傳感器電極與導電容器的壁或第二電極之間產生電接觸而監視介質的料位。因為取決于待監視的介質在測量探頭上存在頻繁的累積，所以使用保護電極。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，該實施例引起產生適當保護信號的問題。
[0003]DE 10 2006 047 780 Al描述在大測量范圍上對累積不敏感的料位測量探頭。根據已知解決方案，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電極之間。保護電極經由放大單元和限制元件而被供應保護信號，該限制元件可為(例如)歐姆電阻。類似地，傳感器電極被供應觸發信號。評估單元從在傳感器電極處可獲得的電流信號以及觸發信號和/或保護信號開始監視料位。產生保護信號的放大單元由限制元件限制。具有有限振幅的信號作為激勵信號而被傳遞到傳感器電極。接著，傳感器電極截取電流信號，該電流信號與觸發信號或保護信號一起用于監視料位。
[0004]在DE 10 2008 043 412 Al中，描述具有存儲器單元的料位開關，其中存儲器單元保存用于存儲在容器中的各種介質的閾值。當超過或低于介質的閾值時，產生開關信號。可以以這樣的方式關于容器中的介質針對測量值特別規定閾值水平，以使得累積不影響可靠的開關。因為累積使測量信號失真，且因此呈現不正確的過程變量，所以優選以這樣的方式設置閾值(該閾值確定開關點)以使得閾值處于可因累積而達到的測量信號的范圍外。在此情況下，設備可被設計為電容料位計或導電料位計。因為設備可通過從介質的所檢測的特性確定和/或計算理想開關點而針對容器中的各種介質(例如，在例如CIP和SIP過程等清潔循環的上下文中)來自動地調整，所以不需要通常因介質的改變而需要的復雜比較過程。
[0005]如果待監視的介質幾乎不具有電導率(〈0.5 μ S/cm)，或具有極低電導率，則通過導電測量過程的料位的檢測達到其極限。與空氣的電導率相比的介質的電導率的任何改變因而過小而不能被測量電子器件可靠地檢測到。難以使用導電測量方法來監視的介質包含(例如)蒸餾水、糖蜜或醇類。其它有問題的介質是具有小于I μ s/cm的電導率和小于20的相對介電常數的那些介質。油脂尤其在此范圍中。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提出可靠地監視容器中的介質、甚至是具有極低電導率的介質的料位的方法和設備。
[0007]關于該方法，該目的通過以下方式來實現:在導電操作模式中將料位測量探頭作為導電料位測量探頭來操作，且在電容操作模式中將料位測量探頭作為電容料位測量探頭來操作，以使得導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量值用于確定是否已達到容器中的介質的設定料位，且當超過和/或低于設定料位時產生消息。
[0008]針對這個目的，導電測量方法用于導電介質，而電容測量方法用于不導電或低導電介質。根據本發明，組合導電測量方法的優點和電容測量方法的優點。允許針對介質的擴展范圍的可靠的基礎水平檢測。繼而，顯著增大料位檢測器的應用范圍。本發明的一個優點在于臨界范圍中的導電測量方法和電容測量方法的所有優點和缺點彼此相反且因此彼此大幅補償。使用根據本發明的方法尤其使具有大于1.5的介電常數的介質的料位得以檢測，而無關于其電特性。
[0009]如果待監視的介質具有>5 μ S/cm的電導率，則導電測量方法優選用于監視介質。導電測量方法的優點在于傳感器電極可具有到介質的直接鏈接。不必將傳感器電極絕緣。
[0010]電容測量方法的一個缺點在于對于大于100 μ S/cm的任何電導率，在傳感器電極與介質之間需要絕緣體。絕緣體的阻抗被證實一發生累積，就具有負面效果。
[0011 ] 在根據本發明的方法的有利實施例中，料位測量探頭被分配有建立來自料位探頭的測量值或從料位探頭的測量值導出的變量與介質的至少一個介質特定特性之間的函數關系的信息。函數關系限定對應于超過和/或低于設定料位的開關點。
[0012]為了自動地且在不存在來自操作人員的干預的情況下進行測量操作，過程優選始于在導電操作模式中確定介質特定特性。接著，基于所確定的介質特性和函數關系來確定相關聯的開關點。優選使用的介質特定特性是電導率L= 1/R，其中R是介質的歐姆電阻，或使用介電常數。
[0013]在根據本發明的方法的有利實施例中，取決于導電操作模式和/或電容操作模式中的所確定的介質特定特性，提供用于監視設定料位的料位測量探頭的測量值和相關聯的開關點。
[0014]取決于電導率或介電常數的介質范圍可明確地劃分為三個子范圍:
[0015]-針對不導電或具有低電導率(尤其低于5μ S/cm)的待監視的介質，在電容操作模式中確定測量值。
[0016]-針對具有高電導率(尤其高于100μ S/cm)的待監視的介質，在導電操作模式中確定測量值。
[0017]-針對導電率處于中間范圍中(尤其高于5μ S/cm且低于100 μ S/cm)的待監視的介質，使用在導電操作模式中和在電容操作模式中確定的兩個測量值。取決于待監視的介質的電導率測量值分配有適當加權因子。加權因子處于0%到100%的范圍中且彼此相反:
[0018]-電導率越高，在導電操作模式中確定的測量值的加權因子越大，且在電容操作模式中確定的測量值的加權因子越小。
[0019]-電導率越低，在電容操作模式中確定的測量值的加權因子越大，且在導電操作模式中確定的測量值的加權因子越小。
[0020]根據本發明的方法的另一有利發展的優點，在中間范圍中，將在電容操作模式中確定的測量值與在導電操作模式中確定的測量值進行比較。基于比較而執行似真性檢查。在此上下文中，應注意，針對高導電介質，不需要電容測量，這是因為不存在通過電容測量提供的額外信息。實際上，電容測量因而始終顯示全標度偏轉。繼而，針對低電導率，不需要導電測量，這是因為在這情況下，通過該測量沒有獲得額外信息。
[0021]根據本發明，該設備在導電操作模式中作為導電料位測量探頭而操作，且在電容操作模式中，作為電容料位測量探頭而操作。出于這個目的，根據本發明的設備具有控件，該控件被設計成交替地觸發導電操作模式和電容操作模式。此外，提供評估/輸出單元，該評估/輸出單元基于兩種操作模式的測量值，而確定是否達到容器中的介質的設定料位，且如果超過和/或低于設定料位則產生消息。
[0022]料位測量探頭優選具有所分配的存儲器單元，在該存儲器單元中，保存了提供介質的至少一個介質特定特性與料位測量探頭的測量值或從料位測量探頭的測量值導出的變量之間的函數關系的信息，其中該函數關系確定用于評估/輸出單元的開關點。
[0023]根據本發明的設備的有利實施例，料位測量探頭具有傳感器電極和保護電極。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計成使得第一電子單元在導電操作模式中操作料位測量探頭，而第二電子單元在電容操作模式中操作料位測量探頭。隨后，由控件激活的開關單元接著交替地啟動導電操作模式和電容操作模式。
[0024]料位測量探頭優選具有保護電極，且取決于所觸發的操作模式，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，且向保護電極提供保護信號。
[0025]基于可在傳感器電極處分接的所得信號以及控制信號和/或保護信號，評估單元確定是否超過和/或低于設定料位。明確地說，提供至少一個測量電阻器，通過測量電阻器，保護電流到傳感器電極電流的比率被分接。根據本發明的設備的有利實施例，評估單元從控制信號和/或保護信號以及電流信號和/或取決于電流信號的電壓信號確定至少一個增益。隨后，基于其來確定超過和/或低于容器中的介質的料位。
【附圖說明】
[0026]參照附圖來進一步解釋本發明。其中:
[0027]圖1示出根據本發明的設備的實施例的示意圖。
[0028]圖2a是料位測量探頭的縱向截面的部分視圖，
[0029]圖2b是圖2a所示的料位測量探頭的橫截面，
[0030]圖3是示出來自食品領域的各種介質的取決于導電率的介電常數的圖示。
[0031]圖4是料位測量探頭的開關曲線的示意圖，
[0032]圖5是各種操作模式的示意圖，
[0033]圖6是用于進行根據本發明的方法的第一實施例的流程圖，以及
[0034]圖7是用于進行根據本發明的方法的第二實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]圖1示出根據本發明的設備的優選實施例的示意圖，該設備用于監視容器中的介質的設定料位。根據本發明的設備包括料位測量探頭1，料位測量探頭I被設計成使得料位測量探頭I可在導電操作模式中用作導電料位測量探頭I，且可在電容操作模式I中用作電容料位測量探頭I。通過控制單元2，在被示出為被設計為控制/評估/輸出單元2的整體組件的情況下，料位測量探頭I被交替地觸發以在導電操作模式II中且在電容操作模式I中操作。不言而喻，控制/評估/顯示單元2的個別組件還可被設計為分開的部分組件。
[0036]料位測量探頭I具有用于導電操作模式和電容操作模式中的相同的傳感器電極7、保護電極8和測量電極11。料位測量探頭I優選在待監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中被提供以附圖標記U。用于閾值水平的檢測的對應料位測量探頭I由本申請人以名稱FTW33提供和經銷。如果容器由導電材料制成(如圖1所示)，則測量電極11可由容器壁形成。當然，測量電極11還可被設計為具有不導電材料的壁的容器中的料位測量探頭I的整體部分。相應實施例示出在圖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在導電操作模式中操作料位測量探頭I ;第二電子單元4激活料位測量探頭I的電容操作模式I。
[0038]導電操作模式(在圖5中，范圍II)和電容操作模式(在圖5中，范圍I)的優選的交替地觸發由開關單元6執行，該優選的交替地觸發至少在初始階段中用于在操作模式中確定介質的介電常數或用于似真性檢查。開關單元6被設計為模擬開關單元或數字開關單元。料位測量探頭I針對傳感器電極7由控制信號AS控制，且針對保護電極8由保護信號GS控制。
[0039]用于導電料位測量探頭I的電子單元3的實施例的一個示例(例如)由本申請人以上述料位測量探頭FTW33實現，其中料位測量探頭FTW33尤其被設計成用于食品領域中。此外，