Füllstandsmessung in der automatisierten Industrie 4.0

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Die verschiedenen Verfahren der Füllstandsmessung

Die Füllstandsmessungen erfolgen über berührende oder berührungslose Sensoren, die den Abstand zwischen dem Sensor und dem zu messenden Objekt ermitteln.

Füllstandsmessung mittels Ultraschall

Die klassische Füllstandsmessung erfolgt über Ultraschallsensoren. Die Messung durch Ultraschallsensoren ist eine berührungslose Messung und eignet sich für die kontinuierliche Füllstandskontrolle, wie auch für die Grenzstandmessung.

Ultraschallsensoren senden eine hochfrequente Schwingung aus, welche durch das Messobjekt reflektiert wird. Anhand der Laufzeit zwischen „Senden und Empfangen“ werden die Abstände ermittelt. Der Vorteil dieser Messmethode ist, dass sie unabhängig von den verwendeten Substanzen, zum Beispiel Öl oder Wasser, ist.

Füllstandsmessung mittels magnetostriktivem Prinzip

Magnetostriktive Sensoren arbeiten kontaktlos und verschleissfrei. Durch einen Wellenleiter wird ein kurzer, konstanter Stromimpuls geschickt. Ein frei beweglicher Positionsmagnet reagiert auf die Stromimpulse mit einer entgegengesetzten Torsionswelle. Eine veränderte Lage des Positionsmagneten ruft eine veränderte Laufzeit des Antwortimpulses hervor.

Diese wird schließlich mit Hilfe eines Impulswandlers in ein elektrisches Messsignal umgewandelt. Der Magnet wird in einem Schwimmkörper eingebettet und gewährleistet eine permanente Erfassung des Füllstandes. Die Magnetostriktion arbeitet berührungslos, jedoch muss der Schwimmkörper Kontakt mit dem zu messendem Medium haben.

Füllstandsmessung mittels Seilzug

Seilzugsensoren gehören zu den berührenden Messmethoden. Ein Edelstahlmessseil wird einlagig auf eine Seiltrommel mit einer vorgespannten Triebfeder gewickelt. Das Messseil wird mit dem Messobjekt verbunden und zieht bei Veränderung der Position das Messseil aus der Trommel.

Die Achse der Trommel ist fest mit einem elektronischen Element verbunden, das die mechanische Drehbewegung in ein proportionales elektrisches Signal umwandelt. Für die Füllstandsmessung wird das Messseil mit einem Schwimmkörper verbunden, der in Kontakt mit dem zu messendem Medium steht.

Füllstandsmessung mittels kapazitivem Prinzip

Kapazitive Sensoren messen die Veränderung der Kapazität. Dabei bilden der Sensor und das zu messende Objekt jeweils eine Platte wie bei einem Plattenkondensator. Das elektrische Feld dazwischen wird erfasst und ändert sich entsprechend des Abstandes. Diese Messmethode ist berührungslos und eignet sich sowohl für kontinuierliche Messungen wie auch für die Grenzstandmessung. MM

* Erik Baumeister ist Vertriebsingenieur bei der Waycon Positionsmesstechnik GmbH.

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Sensorik