Techniken der Füllstandsmessung: Kapazitiv, Optisch & Mehr

Füllstandsmessung: Verschiedene Messprinzipien

Kapazitive Füllstandsmessung

Die kapazitive Messung basiert auf der Veränderung der Kapazität, die auftritt, wenn sich das Dielektrikum zwischen den Elektrodenplatten ändert. Die Kapazität wird von drei Hauptfaktoren beeinflusst:

1. Abstand der Elektrodenplatten.
2. Größe der Elektrodenplatten.
3. Dielektrizitätskonstante (Wert des Dielektrikums) zwischen den Elektroden.

Die Kapazitätsänderung ist proportional zur Leistung des Oszillators auf einer Ebene.

Vibrationsgrenzschalter (Stimmgabel)

Vibrationsgrenzschalter arbeiten typischerweise mit einer piezoelektrisch angetriebenen Stimmgabel, die mit einer Frequenz von etwa 80 Hz schwingt. Wenn das Messgut (Stoff) die Stimmgabel erreicht, wird das Schwingungssignal gedämpft. Diese Dämpfung erzeugt ein Ausgangssignal, das ein Relais aktiviert. Sie werden sowohl für Flüssigkeiten als auch für Feststoffe kleiner Partikelgröße und Schlämme verwendet.

Optischer Niveauschalter

Der optische Niveauschalter besteht aus einer Lichtquelle und einer Fotozelle. Wenn das Messgut den Lichtstrahl erreicht, wird dieser unterbrochen und erreicht den Detektor nicht mehr, wodurch ein Ausgangssignal (Schaltvorgang) ausgelöst wird. Er wird zur Erkennung von Schäumen, Grenzflächen, Wasser und Schlamm eingesetzt.

Füllstandsmessung mittels Temperatur

Dieses Messprinzip wird häufig bei sehr viskosen Flüssigkeiten und hohen Temperaturen (T°) eingesetzt. Es beinhaltet die Platzierung mehrerer Thermoelemente oder Temperaturfühler in verschiedenen Höhen in dem Behälter, in dem der Füllstand gemessen werden soll. Wenn die Flüssigkeit steigt und mit den Thermoelementen in Kontakt kommt, erkennen diese eine Temperaturänderung und geben uns einen Hinweis auf die Höhe.

Mechanische Grenzschalter

Membran-Detektor

Der Membran-Detektor besteht aus einer flexiblen Membran, die im Tank mit dem Produkt in Kontakt steht. Im Inneren enthält er einen Hebel mit einem Gegengewicht, das auf einem Mikroschalter aufliegt. Wenn der Füllstand des Feststoffs die Membran erreicht, übt er Druck aus, überwindet das Gegengewicht und betätigt den Mikroschalter, wodurch ein Alarmsignal ausgelöst wird.

Hängender Kegel (Suspended Cone)

Dieses Gerät ist ein Mikroschalter, der in einem wasserdichten Behälter montiert ist, mit einer Gummimanschette, die über einen Stab mit einem Kegel verbunden ist. Wenn der Füllstand der Feststoffe den Kegel erreicht, wird der Schalter betätigt. Dieses System wird nur in kostengünstigen, offenen Tanks verwendet und muss vor zu niedrigen Füllständen geschützt werden. Die Präzision liegt bei +/- 50 mm.

Flexible Stange

Die flexible Stange besteht aus einem Stahlstab, der an einer Messingmembran befestigt ist, welche einen Schalter enthält. Sobald Druck ausgeübt wird, schließt der Schalter und löst einen Alarm aus. Das Gerät ist hermetisch verschlossen und wird als Hochalarm-Niveauschalter in offenen Becken verwendet. Die Genauigkeit beträgt +/- 25 mm.

Konduktive Füllstandsmessung

Bei der konduktiven Messung befindet sich eine Elektrode innerhalb der geerdeten Platten, wobei die Schaltung zunächst offen ist. Wenn das leitfähige Medium die Elektrode erreicht, schließt es den Stromkreis. Der Strom wird verstärkt und betätigt ein Alarmrelais. Dieses Prinzip erfordert, dass die Feststoffe oder Flüssigkeiten eine ausreichende Leitfähigkeit besitzen.