具有集成的方位传感器的限位开关的制作方法

具有集成的方位传感器的限位开关的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有集成的方位传感器的限位开关，所述方位传感器在限位开关启动时检测关于限位开关在容器中的安装方位的信息。所述方位信息在评估由限位开关检测到的测量信号时被考虑，以便确定测量探针是否被填料包围。以这种方式能够简化评估方法。
【专利说明】具有集成的方位传感器的限位开关
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年2月3日提交的欧洲专利申请15 153 642.2的优先权，其全部内容通过参引的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及极限物位测量。特别地，本发明涉及一种具有集成的方位传感器的限位开关、一种用于借助限位开关确定填料在容器中的极限物位的方法、一种程序元件和一种计算机可读介质。
【背景技术】
[0004]在特定应用中重要的是:检测极限物位，以便例如避免储存有填料的容器的排空或溢出。检测预先限定的填料高度的有利的实例是工艺工业中的处理槽、仓储罐、圆形料仓或管道。对此使用限位开关，其也能够称作为极限开关、限位探测器或限位测量仪。这种设备能够在不同的液体以及粒化的或粉末状的松散材料中使用。
[0005]根据填料的特性以及个体化的工艺条件使用不同的限位开关。已知的是例如TDR探测器(TDR:Time Domain Ref Iectometry时域反射计)、振动极限开关以及根据电容测量原理工作的传感器。由限位开关生成的开关指令启动或停止例如填充装置，如传送带或栗。
[0006]由限位开关检测到的测量信号根据限位开关的测量探针是否被填料包围来改变。测量信号也能够与测量探针是否洁净或其上是否存在附着物(污染物)相关。为了可靠地评估所检测到的测量信号，通常使用耗费的评估方法。

【发明内容】

[0007]本发明的目的是:简化对由限位开关检测到的测量信号的评估。
[0008]所述目的通过一种具有集成的方位传感器的限位开关来实现，所述限位开关具有:
[0009]测量探针，所述测量探针用于没入到填料中并且用于检测与所述测量探针相对于所述填料的状态相对应的测量信号；
[0010]评估单元，所述评估单元用于评估所检测到的所述测量信号，以便确定所述测量探针是否被所述填料包围；
[0011]集成在所述限位开关中的方位传感器，所述方位传感器用于检测关于所述限位开关在存有所述填料的容器中的安装方位的信息，并且用于将所检测到的所述信息传输给所述评估单元；
[0012]其中，所述评估单元构成用于在评估所述测量信号时考虑由所述方位传感器检测到的信息。
[0013]此外，本发明通过一种用于通过限位开关确定填料在容器中的极限物位的方法来实现，所述方法具有如下步骤:
[0014]通过测量探针检测测量信号，其中所述测量信号与所述测量探针相对于所述填料的状态相对应；
[0015]通过方位传感器检测关于所述限位开关在存有所述填料的所述容器中的安装方位的信息；
[0016]将所检测到的所述信息传输给评估单元；
[0017]在考虑由所述方位传感器检测到的信息的情况下评估所检测到的所述测量信号，以便确定所述测量探针是否被所述填料包围。
[0018]此外，本发明还通过一种程序元件来实现，当所述程序元件在限位开关的处理器上被执行时，所述程序元件引导所述限位开关执行如下步骤:
[0019]通过测量探针检测测量信号，其中所述测量信号与所述测量探针相对于所述填料的状态相对应；
[0020]通过方位传感器检测关于所述限位开关在存有所述填料的所述容器中的安装方位的信息；
[0021 ]将所检测到的所述信息传输给评估单元；
[0022]在考虑由所述方位传感器检测到的信息的情况下评估所检测到的所述测量信号，以便确定所述测量探针是否被所述填料包围。
[0023]此外，本发明还通过一种计算机可读介质来实现，在所述计算机可读介质上存储有本文中所述的程序元件。
[0024]本发明的实施例从实施例和下面的描述中得出。
[0025]本发明的第一方面涉及具有其中集成有方位传感器的或其上安置有方位传感器的限位开关。方位传感器用于检测关于限位开关在存有填料的容器中的安装方位的信息并且用于将由方位传感器检测到的、关于限位开关的安装方位的信息传输给限位开关的评估单元。
[0026]限位开关具有测量探针，所述测量探针用于检测包围测量探针的填料并且用于检测与所述状态相对应的测量信号。填料例如能够全部地覆盖、一半地覆盖或者完全不覆盖测量探针。覆盖的状态由限位探测器转换成相对应的测量信号。
[0027]所述测量信号通过限位开关的评估单元(下面也称作为处理器)评估(分析)，以便确定测量探针实际上是否被填料包围。例如，评估单元能够构成用于判定测量探针是否具有附着物，但并没有没入到填料中。
[0028]为了评估，评估单元考虑由方位传感器检测到的信息。由此，评估方法整体上被简化，因为方位传感器能够提供关于安装方位(例如竖直地向下定向；竖直地向上定向；水平定向，侧向定向)的有价值的信息，使得评估单元能够从一开始就排除特定场景。
[0029]因此，例如由竖直向上定向的且由填料覆盖一半的测量探针检测到的测量信号具有与由竖直向下定向的、由填料覆盖一半的测量探针检测到的测量信号不同的特性。当然可行的是:覆盖一半的、竖直向上定向的测量探针的测量信号具有与未被覆盖的但被污染的、即设有附着物的、竖直向下定向的测量探针的测量信号类似的特性。
[0030]因此，仅从测量探针是否竖直向上或向下定向的信息中在测量信号特定的特性的情况下能够得出通过填料覆盖测量探针一半的结论或测量探针污染的结论。
[0031]根据本发明的一个实施方式，评估单元构成为，测量信号的评估根据由方位传感器检测到的信息评价:所检测到的测量信号是否得出测量探针被填料包围的结论或测量探针被污染的结论。为了简化评估算法，将限位开关的由方位传感器检测到的方位考虑用于该评价。以该方式，能够从一开始就排除特定的状态。
[0032]根据本发明的另一实施方式，由方位传感器检测到的所述信息仅仅涉及限位开关(或测量探针)相对于填料的取向。
[0033]根据本发明的另一实施方式，由方位传感器检测到的信息不仅涉及限位开关相对于填料的取向而且涉及限位开关在容器中的位置。
[0034]关于取向的检测到的信息例如限于:限位开关在容器中是否竖直向上定向地、是否竖直向下定向地或水平定向地安置。
[0035]关于限位开关在容器中的位置的所检测到的信息例如限于限位开关在容器中的安装高度，因此是一维的。但是根据方位传感器的实施方案也能够测量二维或三维的位置?目息O
[0036]根据本发明的另一实施方式，方位传感器构成用于在限位开关启动时自动地检测关于限位开关在容器中的安装方位的信息并且将所述信息传输给评估单元。
[0037]因此，用户能够被限于将限位开关装入到容器中并且接通。手动地输入位置和定向传感器引的复杂的参数化能够被省略。因此显著地简化限位开关的启动。
[0038]根据本发明的另一实施方式，限位开关为TDR限位测量仪、电容式开关或振动限位开关。
[0039]本发明的另一方面涉及一种用于确定填料在容器中的极限物位的方法。首先，通过限位开关的测量探针检测一个或多个测量信号。在其之前、同时或之后，通过方位传感器检测关于限位开关在存有填料的容器中的安装方位的信息，所述方位传感器安置在限位开关上或集成在其中。由测量探针和由方位传感器检测到的信息随后被传输给限位开关的评估单元，并且所检测到的测量信号在考虑由方位传感器检测到的信息的情况下被评估，以便确定测量探针是否被填料包围。以该方式也能够检测探针上的附着物并且设备能够被配置为:在这种情况下，告知操作者，以便能够进行设备维护/清洁。
[0040]根据本发明的另一方面，提出一种程序元件，当所述程序元件在限位开关的处理器上被执行时，该程序元件指示限位开关实施下面描述的方法步骤。
[0041]根据本发明的另一方面，提出一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储上述的程序元件。
[0042]程序元件例如能够是存储在限位开关的处理器上的软件的一部分。但是处理器同样能够是本发明的主题。
[0043]此外能够提出:本发明从一开始就已经应用程序元件或者所述程序元件能够为允许将已经存在的程序元件用于本发明的更新(Update)。
【附图说明】
[0044]下面，参考附图示例地描述本发明的实施例。
[0045]图1示出四个限位开关，所述限位开关安装在容器中。
[0046]图2示出具有附着物的限位开关，所述限位开关同样安装在容器中。
[0047 ]图3示出根据本发明的一个实施例的振动限位开关。
[0048]图4示出根据本发明的一个实施例的TDR限位开关。
[0049 ]图5示出根据本发明的一个实施例的三个测量曲线。
[0050]图6示出根据本发明的一个实施例的另外三个测量曲线。
[0051]图7示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0052]附图中的描述是示意性的并且是不符合比例的。
[0053]如果在下面的附图描述中在不同的附图中使用相同的附图标记，那么其表示相同的或类似的元件。但是，相同的或类似的元件也能够设有不同的附图标记。
[0054]图1示出容器102，在所述容器中安装有四个限位开关101、107、110、120。第一限位开关101从上方装入到容器102中并且竖直向下定向。在工业应用中，所述安装方位通常用于防满溢保护。限位开关101例如根据时域反射计(TDR)原理工作并且在细节上由电子单元103和导电的杆104构成。
[0055]在电子单元103上产生电磁信号并且在耦合输入部位105上将所述电磁信号耦合输入到杆104上(测量探针)。所述信号沿着杆104传播。
[0056]沿着杆104的阻抗阶跃引起:高频的发射信号的某些部分被反射并且作为接收信号向回输送到电子单元103。
[0057]在电子单元中，将沿着杆104接收到的反射关系转换成所谓的回波曲线，并且通过分析所述回波曲线来实施极限物位评定。
[0058]根据杆104的覆盖程度改变所述反射关系进而也改变所述回波曲线的变化。
[0059]在上部的安装方位中，例如首先由介质113润湿杆端部106并且随后杆104由于填充过程连续地沿朝向耦合输入部位105的方向覆盖。
[0060]在图1中设有第二限位开关或限位传感器107，所述第二限位开关或限位传感器根据时域反射计原理工作。所述开关107从下方装入到容器102中，即竖直向上定向地装入。所述安装方位通常用作为干运行保护装置。与上部的安装方位相比，限位开关107的杆108从耦合输入部位109起连续地用填料覆盖。
[0061]这两个侧向安装的限位开关110、120也根据时域反射计的测量方法工作。通常，侧向的安装(在此，限位开关垂直于侧定向)用于确定最小的或最大的物位。在该安装变型形式中，杆111、112水平地装入到容器102中。这引起:所述杆在填充过程中立即在其整个长度之上用填充介质113润湿。耦合输入部位114、116和杆端部115、117同时被覆盖。
[0062]与这四个限位开关101、107、120、110安装在哪个安装方位无关地，开关指令始终根据回波曲线评估来触发。在这方面，根据应用，对信号处理提出极其高的要求，以便在任何时间点都能够输出安全和可靠的开关指令。
[0063]图2示出限位开关201、202、203的使用，所述限位开关根据时域反射计原理工作并且在其相应的安装位置中具有严重程度的附着物204、205、206。这引起:如果安装方位不是已知的话，那么不能够将例如在上部的安装方位中的附着物与在下部的安装方位中的填料进行区分。评估单元在这方面不提供可靠的和安全的开关指令。
[0064]替选于图1和2中示出的TDR限位开关，也能够使用振动限位开关。对此的一个示例在图3中示出。限位开关301具有电子单元302和能振动的叉303。叉303经由电子单元302激发到其机械共振频率上。根据覆盖过程和用填充介质对叉的覆盖程度来改变或区分其在频率以及幅度方面的共振特性。因为振动限位开关实际上不仅在上方还有在下方或者侧向地安装在容器中，所以在此也需要相对耗费的信号处理(测量信号评估)，以便只要振动限位开关的方位不是已知的，就确保可靠的极限物位检测。特别地，在这种情况下能够极其耗费的是:在叉303上的附着物(堆积物)和用填料对叉围绕冲刷之间进行区分。
[0065]在所示出的限位开关中集成有方位传感器或在其上安置有方位传感器。
[0066]图4以大致更高的细节度示出相应的TDR限位开关401。限位开关401具有电子单元402和导电的杆403。在电子单元402之内存在发送单元404、接收单元405以及方位传感器406和评估单元407。方位传感器406和接收单元405为评估单元407提供关于传感器的方位或由杆403检测到的测量信号的信息。
[0067]在发送单元404中产生高频信号，所述高频信号耦合输入到杆403上。基于沿着杆403的阻抗阶跃来反射发射信号的某些信号份额并且其由接收单元405接收。在波导403上的反射关系在接收单元405中转换成所谓的回波曲线并且将其输送给评估单元407。此外，方位传感器406还为评估单元407提供限位探测器401的精确的安装位置和/或所述限位探测器或杆403相对于填料的取向(方位)。在考虑安装方位的情况下，一方面能够识别附着物并且另一方面极度简化评估算法的复杂性。
[0068]在图5中简要地示出所测量到的三个回波曲线501、502、503，所述回波曲线描述TDR限位开关在上部或下部的安装位置中的特性。纵轴线描述所检测到的测量信号的幅度，并且水平轴线描述检测到信号的时间。
[0069]在限位开关的杆和待测量的填充介质之间在没有任何接触的情况下测量回波曲线501。所述评估单元在该情况下不触发开关指令。回波曲线501的形状与限位开关的几何形状相关并且尤其与其测量探针的几何形状相关以及与馈入到其中的测量信号相关。
[0070]另一场景通过曲线变化502表征。在此，传感器位于上部的安装位置中并且其方位竖直向下定向。在此，所述杆的一半被水覆盖。在该情况下，评估单元触发开关指令。
[0071]测量曲线502示出如下情况，其中限位开关位于下部的安装位置中并且竖直向上定向。也在此，传感器杆的一半用水覆盖。也在该情况下，评估单元触发相应的开关指令。
[0072]因为评估单元知道:在哪个限位开关中在何种情况下可预期到何种曲线变化(在传感器未被覆盖的情况下所述评估单元预期到曲线变化501，在传感器在上部的安装位置中竖直向下定向的情况下在通过填料覆盖一半时所述评估单元预期到回波曲线502，并且在安装在容器底部处的传感器竖直向上定向的情况下，在通过填料覆盖传感器杆一半时所述评估单元预期到回波曲线503)，所以所述评估单元能够快速地判定:回波曲线的特定变化是否归因于传感器杆的覆盖或者例如是否归因于污染。在应用振动极限开关的情况下与此相应地表现。在该情况下，测量信号为振动激发频率和振幅之间的相关性。
[0073]图5示出:所测量到的回波曲线的形状或特性极其强烈地与限位开关的安装方位相关进而提高回波曲线评估的复杂性。如果限位开关的安装方位由于评估单元的方位传感器而已知，那么评估能够更简单、更可靠和更安全地执行。本发明的另一优点在于能够将附着物与物位区分。
[0074]在这方面，在图6中在上部的安装方位中示出三个不同的回波曲线601、602、603(因此限位开关位于容器上部并且竖直向下定向)。
[0075]如果传感器杆不与填料接触，那么测量到测量曲线601(所述测量曲线对应于图5中的测量曲线501)。如果例如用蜂蜜覆盖杆的一半，那么得到曲线602(对应于图5中的曲线502)。根据在耦合输入部位中的堆积物或附着物记录回波曲线603。在该情况下，杆不被覆盖进而位于填料上方。通过了解安装方位，评估方法因此通过分析回波曲线的形状并且将所述形状与已知的和允许的形状相比较而能够在附着物和物位之间进行区分。
[0076]将方位传感器用于简化评估方法不仅能够在根据时域反射计原理工作的限位开关中有意义地应用，而且也能够在其他传感器、例如振动极限开关中应用。
[0077]图7示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图。在步骤701中，通过方位传感器确定传感器的方位。与其同时、在其之前或在其之后生成测量信号并且将所述测量信号导入到传感器杆(测量探针)中。测量探针在步骤702中为限位开关的接收单元向回输出相应的测量信号。测量信号和由方位传感器检测到的信息在步骤703中由评估单元在评估所检测到的测量信号时引用。在步骤704中，评估单元例如确定:传感器被污染并且在步骤705中发送相应的消息，所述消息在步骤706中对限位开关的用户显示。
[0078]该方法能够通过分析测量信号在附着物和物位之间进行区分，其方式为:考虑限位开关的方位。本发明的基本思想能够在于:方位传感器集成到限位开关中或安置在其上。方位传感器的任务是:确定限位开关的安装位置和其在容器中的方位。由于此，能够对评估算法在其复杂性方面强烈地简化。此外，在考虑安装方位的情况下能够在物位和附着物之间进行区分。从中得出更简单、更安全和更可靠的极限物位评定。
【主权项】
1.一种具有集成的方位传感器(406)的限位开关(101，201，301，401)，所述限位开关具有: 测量探针(104，303，403)，所述测量探针用于没入到填料(113)中并且用于检测与所述测量探针相对于所述填料的状态相对应的测量信号(502，503，602); 评估单元(407)，所述评估单元用于评估所检测到的所述测量信号，以便确定所述测量探针是否被所述填料包围； 集成在所述限位开关中的方位传感器(406)，所述方位传感器用于检测关于所述限位开关在存有所述填料的容器(102)中的安装方位的信息，并且用于将所检测到的所述信息传输给所述评估单元； 其中，所述评估单元构成用于在评估所述测量信号时考虑由所述方位传感器检测到的?目息O2.根据权利要求1所述的限位开关， 其中，所述评估单元(407)构成为，在评估所述测量信号时根据由所述方位传感器(406)检测到的所述信息评价:所检测到所述测量信号是否得出所述测量探针(104，303，403)被填料(113)包围的结论或者是否得出所述测量探针被污染的结论。3.根据上述权利要求中任一项所述的限位开关，其中由所述方位传感器(406)检测到的所述信息仅涉及所述限位开关(101，201，301，401)相对于所述填料(113)的取向。4.根据权利要求1或2所述的限位开关，其中由所述方位传感器(406)检测到的所述信息涉及所述限位开关(101，201，301，401)相对于所述填料(113)的取向和所述限位开关在所述容器(102)中的位置。5.根据权利要求3或4所述的限位开关，其中，所检测到的关于所述限位开关(101，201，301，401)的取向方面的所述信息限于:指出所述限位开关在所述容器(102)中是否竖直向上定向、竖直向下定向或水平地定向。6.根据上述权利要求中任一项所述的限位开关，其中所述方位传感器(406)构成用于在所述限位开关启动时自动地检测关于所述限位开关(101，201，301，401)在所述容器(102)中的安装方位的信息。7.根据上述权利要求中任一项所述的限位开关，所述限位开关构成为TDR限位测量仪(401)或构成为振动限位开关(101，102，301)或构成为电容式限位探测器。8.—种用于通过限位开关(101，201，301，401)确定填料(113)在容器(102)中的极限物位的方法，所述方法具有如下步骤: 通过测量探针(104、303、403)检测测量信号，其中所述测量信号与所述测量探针相对于所述填料的状态相对应； 通过方位传感器(406)检测关于所述限位开关在存有所述填料的所述容器(102)中的安装方位的信息； 将所检测到的所述信息传输给评估单元(407); 在考虑由所述方位传感器检测到的信息的情况下评估所检测到的所述测量信号，以便确定所述测量探针是否被所述填料包围。9.一种程序元件，当所述程序元件在限位开关(101，201，301，401)的处理器上被执行时，所述程序元件引导所述限位开关执行如下步骤: 通过测量探针(104，303，403)检测测量信号，其中所述测量信号与所述测量探针相对于所述填料的状态相对应； 通过方位传感器(406)检测关于所述限位开关在存有所述填料的所述容器(102)中的安装方位的信息； 将所检测到的所述信息传输给评估单元(407); 在考虑由所述方位传感器检测到的信息的情况下评估所检测到的所述测量信号，以便确定所述测量探针是否被所述填料包围。10.—种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有根据权利要求9所述的程序元件。
【文档编号】G01F23/00GK105841773SQ201610073634
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】克里斯蒂安·魏因齐尔勒, 罗兰·韦勒
【申请人】Vega格里沙贝两合公司