Füllstandsmessung - Welche Messverfahren gibt es?

Feb 1, 2019 1:30:00 PM

Die Füllstandsmessung ist in vielen Betrieben und Einsatzbereichen notwendig. Sei es zur kontinuierlichen Überprüfung der vorhandenen Warenmenge, zur Absicherung von Motoren und Pumpen, welche nicht trockenlaufen dürfen oder aus vielen anderen Gründen. Dabei können die Nutzer im industriellen Maßstab auf viele unterschiedliche Techniken zurückgreifen. Wir stellen die verschiedenen Varianten und ihre Vor- und Nachteile vor.

Gute Gründe für eine umfassende Füllstandsmessung

 

Nicht in jedem Betrieb und in jedem Bereich sind Füllstandsmessungen wichtig. Doch bereits bei der Versorgung mit Frischwasser oder auch beim Grauwasser kann eine beständige Messung wichtig werden. In diesem Fall wird ein passender Füllstandssensor eingebracht, welcher entweder die absolute Menge des Füllstands anzeigt oder bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Grenzwerte einen Alarm auslöst. Die Art der eingesetzten Methoden hängt unter anderem von dem individuellen Messbedarf, aber auch von der Art der Flüssigkeit und deren Viskosität ab. Dementsprechend wichtig ist es, sich bereits im Vorfeld für die richtige und passende Technik zur Füllstandsmessung zu entscheiden.

 

Verschiedene Messmethoden im Überblick

 

Zunächst einmal sollten wir uns mit den unterschiedlichen Methoden der Füllstandsmessung in einer Übersicht beschäftigen. Denn die verschiedenen Messmethoden lassen sich nach einfachen Kriterien unterscheiden. Man unterscheidet zwischen:

 

- Mechanischen Messmethoden
- Messungen der Leitfähigkeit
- Kapazitativen Messungen
- Optischen Messungen
- und weiteren Methoden mit eingeschränkten Einsatzgebieten

 

Kontinuierliche Messung und Grenzschalter

 

Grundsätzlich gilt es zunächst einmal die verschiedenen Messmethoden in ihrer Grundlage zu unterteilen. Unterschieden wird zwischen der kontinuierlichen Füllstandsmessung und dem Einsatz von Füllstandsgrenzschaltern. Diese Grenzschalter lösen immer dann aus, wenn die Menge an vorhandener Flüssigkeit einen Grenzwert überschreitet oder unterschreitet. Diese Systeme arbeiten häufig nach einem durchaus simplen Prinzip und kommen in vielen Industrien und Fertigungsbereichen zum Einsatz. Wenn jedoch die relative Menge einer Flüssigkeit überwacht und gesteuert werden soll, kann nur eine kontinuierliche Füllstandsmessung erfolgen. Diese überwacht mit verschiedenen Methoden den aktuellen Füllstand in einem Tank oder Becken und kann somit feste Rechengrößen ausgeben, welche von anderen Maschinen in der Datenverarbeitung übernommen werden können. Für den Einsatz automatisierter Systeme kommt somit in der Regel nur eine kontinuierliche Füllstandsmessung in Frage.

 

Anwendungen für Füllstandssensoren

Mechanische Messmethoden im Detail

 

Mechanische Messmethoden greifen auf viele unterschiedliche Ansätze zurück, um eine umfassende und genaue Füllstandsmessung zu ermöglichen. Die wohl einfachste Form ist der Schwimmer, welcher auf der Flüssigkeit aufschwimmt. Anhand der Höhe des Schwimmers kann somit die Füllhöhe im Tank ermittelt und somit die Füllmenge berechnet werden. Schwimmer können in vielen unterschiedlichen Szenarien und Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen. Auch Vibrationssensoren gehören zu den mechanischen Messmethoden. In der Regel wird eine Art Stimmgabel piezoelektronisch zum Schwingen gebracht und in das flüssige Medium eingebracht. Das Medium und die Menge des Mediums verändern die Frequenz des Schallsignals. Ein Füllstandssensor, welcher nur in bestimmten Bereichen effektiv eingesetzt werden kann. Ebenfalls häufig zum Einsatz kommt die sogenannte hydrostatische Füllstandsmessung. Dabei wird der Druckunterschied zwischen Oberfläche und Boden der Flüssigkeit berechnet, sodass der Füllstandssensor die genaue Höhe des Füllstands ermitteln kann, Dieses Verfahren der Füllstandsmessung wird auch als Druckdifferenzmessung bezeichnet. Ebenfalls eine mechanische Füllstandsmessung ist der Einsatz einer sogenannten Pegelsonde, wie wir es auch bei unseren Lösungen bevorzugen. Denn ein solcher Füllstandssensor verbleibt in der Flüssigkeit und ermittelt den Füllstand mittels des hydrostatischen Prinzips. Das druckempfindliche Sensorelement kann den Druck und seine Veränderung exakt erfassen und in ein elektrisches Signal umwandeln, welches an die verschiedenen Ausgabegeräte übermittelt werden kann.

 

Leitfähigkeitsmessung im Detal

 

Abhängig von der Art der Flüssigkeit und deren Eigenschaften kommt in verschiedenen Szenarien die Konduktivmessung, also die Messung der elektrischen Leitfähigkeit zum Einsatz. Hierbei wird zwischen zwei Elektroden ein elektrischer Strom durch die Flüssigkeit geleitet. Allerdings lässt sich mit einer solchen Methode nur das Erreichen eines bestimmten Füllstands dokumentieren. Ein solcher Füllstandssensor ist also nur ein Mittel zur Grenzstanderfassung und kann vor allem nur bei leitfähigen Flüssigkeiten eingesetzt werden. Auch bei der Wärmeleit-Messung wird die Leitfähigkeit der flüssigen Medien genutzt. Dabei wird die Temperaturveränderung an einem Heizelement durch den Kontakt mit der Flüssigkeit in Relation gesetzt. Sie sehen also, dass die verschiedenen Methoden der Leitfähigkeitsmessung nur bedingt zur Füllstandsmessung geeignet sind und somit nur unter besonderen Bedingungen zum Einsatz kommen.

 

Kapazitive Messungen im Detail

 

Kapazitive Messungen sind in der Regel nur in bestimmten Flüssigkeiten möglich, da die elektrische Kapazität an einer Elektrode sich in Abhängigkeit zum Medium und der Eintauchtiefe verändert. Mit einem solchen Füllstandssensor können, abhängig vom Medium, sowohl kontinuierliche Messungen als auch reine Grenzwerterfassungen realisiert werden.

 

Weitere Messmethoden im Überblick

 

Es gibt weitere Verfahren der Füllstandsmessung, welche mit dem passenden Füllstandssensor und dem passenden Medium genutzt werden können. Darunter fallen unter anderem die Füllstandsmessung per Ultraschall oder durch hochfrequente Mikrowellen, aber auch die Messung mittels Radar und Radiometrie. Allerdings kommen viele dieser Methoden nur in einem sehr begrenzten Einsatzgebiet zum Einsatz. Zumeist dort, wo herkömmliche Füllstandssensoren nicht eingesetzt werden können.

 

Tauchsonden - unser Füllstandssensor im praktischen Einsatz

 

Wir setzen für die Füllstandsmessung auf die sogenannte Pegelsonde als Füllstandssensor. Diese bietet verschiedene Vorteile. Zum einen kann die Sonde auch in dickflüssigen und zähen Medien verwendet werden und ist somit in sehr vielen Bereichen nutzbar. Auch die Arbeitstemperaturen von -25 bis +70°C sprechen für die vielfältigen Einsatzbereiche. Da wir bei der Druckmessung auf das Messprinzip Dickschicht auf Keramik zurückgreifen, sind die Sensoren zudem äußerst präzise und leistungsstark. So können unsere Kunden unter anderem die Mess- und Druckbereiche komfortabel mit der zugehörigen App anpassen. Eine individuelle Lösung für unsere Kunden aus der Industrie, welche gerne und in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt wird.

 

Tauchdrucktransmitter

 

Die richtige Methode zur Füllstandsmessung finden

 

Die verschiedenen Formen der Füllstandsmessung haben sich nicht ohne Grund etabliert. Denn nicht jeder Füllstandssensor kann problemlos in jedem Einsatzbereich und in jedem Medium eingesetzt werden. Zudem haben die verschiedenen Sensoren auch unterschiedliche Messbereiche, welche somit abgedeckt werden können. Das Prinzip der Pegelsonde ist zwar äußerst flexibel und in vielen Bereichen nutzbar, doch es gibt durchaus Bereiche, in denen alternative Lösungen zur Füllstandsmessung effektiver eingesetzt werden können. Vor allem bei vielen Messungen in Grenzbereichen und in aggressiven Medien können unterschiedliche Sensoren die besseren Ergebnisse liefern. Für den normalen Gebrauch in den meisten Unternehmen, bieten die Pegelsonden allerdings exakte Messergebnisse in Kombination mit einer hohen Zuverlässigkeit.

 

Lesen Sie hier mehr Über das Thema: Was ist ein Füllstandssensor?

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By Steffen Witzemann

Steffen Witzemann ist „Head of Marketing & Business Development“ bei der Trafag GmbH. Neben der Steuerung von allen Marketing-Aktivitäten ist er auch zuständig für den Aufbau von neuen Märkten und Kunden. Steffen blickt bereits auf über 15 Jahre Berufserfahrung im Bereich Marketing, Vertrieb und Consulting zurück.

Über diesen Blog

Mit diesem Blog möchten wir Wissen über Drucksensoren, Druckschalter und Gasdichtewächter  vermitteln.

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