Was ist ein Füllstandssensor?

Oct 11, 2018 10:51:57 AM

Der Füllstandssensor: Mit der Pegelsonde zur Füllstandsmessung

Pegelsonden sind Füllstandssensoren, welche zur Füllstandsmessung in den verschiedenen flüssigen Medien eingesetzt werden können. Aufgrund ihrer besonderen Bauform und der damit verbundenen Vorteile werden Pegelsonden vor allem in der Industrie vielfältig und häufig eingesetzt. Wir zeigen die Möglichkeiten einer solchen Pegelsonde und deren unterschiedlichen Einsatzgebiete im Detail. Denn sowohl die Art der Druckmessung als auch die Einsatzbereiche der Füllstandssensoren unterscheiden sich je nach Gerät und Bauform deutlich.

Inhaltsverzeichnis

1. Der Füllstandssensor: Mit der Pegelsonde zur Füllstandsmessung

1.1 Einsatzbereiche für verschiedene Füllstandssensoren

1.2 Die Füllstandsmessung ist von vielen Faktoren abhängig

2. Die Überwachung des hydrostatischen Drucks

2.1 Die Verarbeitung der Daten des Drucksensors ist besonders wichtig

3. Die Pegelsonde bietet besondere Vorteile

3.1 Einsatzgebiete der Pegelsonde für die Füllstandsmessung

3.2 Verschmutzungen des Mediums sind bei einem Füllstandssensor kein Problem

3.3 Kurze Reaktionszeiten bieten deutliche Vorteile gegenüber anderen Sensoren

3.4 Hochwertige Verarbeitung sorgt für eine lange Lebensdauer

4. So arbeitet eine leistungsstarke Pegelsonde als Füllstandssensor

4.1 Einfache Konfigurierbarkeit als wichtiges Feature

4.2 Die richtige Positionierung einer Pegelsonde im Medium

 

Einsatzbereiche für verschiedene Füllstandssensoren

Ein Füllstandssensor wird in der Regel in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Vor allem im Bereich von Wasser, Abwasser und Grauwasser müssen die Sensoren oftmals große Mengen an Flüssigkeiten und deren Pegel überwachen. In der Regel werden Sensoren zur Füllstandsmessung überall dort eingesetzt, wo beispielsweise die Flüssigkeiten oder Medien per Pumpen bewegt werden.Ein leerlaufen der Pumpen kann diese beschädigen und somit zu spürbaren Verlusten führen. Aus diesem Grund wird der Füllstand innerhalb eines Tanks konsequent und kontinuierlich überwacht und somit eine reibungsloser Ablauf gewährleistet. Aus diesem Grund werden Füllstandssensoren unter anderem in der Produktion, aber auch im Bereich der Wasserversorgung und der Abwasser-Entsorgung vielfältig und regelmäßig eingesetzt. Zu den Nutzern unserer Pegelsonden gehören somit sowohl produzierende Unternehmen in der freien Wirtschaft als auch regionale Versorger und Entsorgungsbetriebe. Aus diesem Grund muss eine Pegelsonde so gestaltet sein, dass sie die unterschiedlichen Anforderungen problemlos und umfassend abdecken kann. Ein Füllstandssensor sollte nach Möglichkeit in einem möglichst großen Umfeld genutzt werden können, ohne diesen für die entsprechende Füllstandsmessung umrüsten zu müssen. Unsere Pegelsonden sind sowohl für den Einsatzin Wasser, Abwasser und Grauwasser, aber auch für den Einsatz in vielen anderen Medien geeignet. Somit können die Füllstandssensoren die hohen Anforderungen unserer Kunden umfassend erfüllen.

 

Einsatzgebiet von Füllstandssensoren

 

Die Füllstandsmessung ist von vielen Faktoren abhängig

 

In den meisten Fällen geschieht die Füllstandsmessung in der Pegelsonde durch eine sogenannte hydrostatische Füllstandsmessung. Dieses Verfahren erlaubt sehr hohe Genauigkeiten beim Füllstandssensor und bietet zudem die Möglichkeit in sehr klar definierten Mengeneinheiten den Füllstand eines Tanks oder eines Bereiches zu bestimmen. Damit dieses Verfahren bei einer Pegelsonde erfolgreich angewendet werden kann, ist es allerdings notwendig verschiedene Faktoren zu kennen und diese in die Messwerte mit einfließen zu lassen. So muss unter anderem die exakte Dichte des Mediums bekannt sein, damit diese bei den Messwerten berücksichtigt werden kann. Schließlich muss ein Füllstandssensor genau arbeiten. Da beispielsweise Öl und Wasser unterschiedliche Dichten aufweisen, kann ein gleichermaßen konfigurierter Füllstandssensor vollkommen unterschiedliche Werte bei gleichem Füllstand ausgeben. Nur dann, wenn der Sensor auf das gewählte Medium abgestimmt ist, kann ein korrektes Messergebnis bei der Füllstandsmessung erwartet werden. Steht der Tank unter Druck, gelten noch weitere Bestimmungen und Abweichungen. So genügt beispielsweise keine einzelne Pegelsonde mehr, sondern ein zweiter Drucksensor muss den sogenannten Kopfdruck im Tank ermitteln. Nur so lässt sich rechnerisch eine gewünscht hohe Genauigkeit bei der Füllstandsmessung mittels Pegelsonde in einem Drucktank erreichen.

 

Die Überwachung des hydrostatischen Drucks

 

Eine Pegelsonde arbeitet nach verschiedenen Prinzipien und mit unterschiedlichen Sensoren. Wir haben uns bei unserer Pegelsonde für die Nutzung der Dickschicht-auf-Keramik-Technologie entschieden. Um dies umfassend bewerten zu können, müssen wir uns zunächst mit dem Wert des hydrostatischen Drucks auseinandersetzen. Unter dem hydrostatischen Druck versteht man einen Druck innerhalb eines flüssigen Mediums, welcher durch das Gewicht der über dem Sensor liegenden Flüssigkeit definiert wird. Der hydrostatische Druck ist dabei direkt proportional zur Tiefe, in welcher der Füllstandssensor beziehungsweise der Drucksensor angebracht wurde. Über die Dichte des Mediums kann nun entsprechend der exakte hydrostatische Druck ermittelt werden. Ein gutes Beispiel ist hier reines Wasser, welches ungefähr bei einer Tiefe von 100 cm einen hydrostatischen Druck von 100 mbar aufbaut. Die Pegelsonde kann somit exakt auf das Medium angepasst werden, sodass der Druck exakt ermittelt werden kann. Die Menge des Drucks, also die Höhe des Mediums oberhalb des Drucksensors verrät somit exakt den Füllstand des Behälters und kann entsprechend fein kalibriert ausgegeben werden. Somit kann ein hochwertiger Füllstandssensor abhängig vom gewählten Medium die Füllmenge beziehungsweise den Füllstand in einem Tank exakt angeben. Verringert sich beispielsweise die Menge der Flüssigkeit im Tank, sinkt die relative Tiefe des Drucksensors und der Druck verringert sich. Somit lassen sich in der späteren Datenverarbeitung der Daten der Füllstandsmessung beispielsweise automatische Abschalt-Routinen oder Alarme bei einem bestimmten Füllstand programmieren.

 

Die Verarbeitung der Daten des Drucksensors ist besonders wichtig

 

Auch innerhalb einer Pegelsonde spielen die äußeren Umstände im Medium durchaus eine wichtige Rolle. Es werden vom Drucksensor allerdings nur die eigentlichen Druckwerte ausgegeben. Daher ist es besonders wichtig, dass Störfaktoren wie beispielsweise die Nichtlinealität von Sensordaten und auch die Temperaturen des Mediums mit in die Verarbeitung einfließen. Die hierfür zuständigen Mikroprozessoren bereinigen die Daten von diesen Abweichungen und sorgen somit für eine klare und deutliche Ausgabe der gewünschten Messdaten. In der Regel geschieht dies durch eine sogenanntes mathematisches Modell, welche auf Basis der mathematischen Interpolation eine sehr hohe Annäherung an exakte Werte ermöglicht. Jede Pegelsonde aus unserem Sortiment bietet als Füllstandssensor zur Füllstandsmessung eine möglichst hohe Genauigkeit, welche wir sowohl durch die Präzision der Sensoren als auch durch die optimale Programmierung unserer Mikroprozessoren erreichen. Somit können die erforderlichen Daten jederzeit ermittelt und absolut präzise an die unterschiedlichsten Systeme und Ausgabegeräte weitergeleitet werden. Dank unterschiedlicher Anschlüsse kann die Pegelsonde problemlos in den unterschiedlichsten Systemumgebungen eingesetzt werden.

 

Die Pegelsonde bietet besondere Vorteile

 

Aufgrund ihrer Bauform und ihres einfachen Einsatzes bietet eine Pegelsonde verschiedene Vorteile für den Anwender. Ist die Pegelsonde einmal am Ort der Messung eingebracht, muss diese dort in der Regel nicht mehr verändert werden. Die Daten der Füllstandsmessung stehen über die unterschiedlichen Bus-Systeme sofort und direkt abrufbar zur Verfügung. Darüber hinaus sind Pegelsonden aufgrund ihrer Bauform als Füllstandssensor auch aufgrund ihrer Robustheit äußerst beliebt. Einmal in das gewünschte Medium eingebracht, kann eine hochwertige Pegelsonde durchaus ein sehr breites Temperaturspektrum abdecken und somit rund ums Jahr und in den unterschiedlichsten Medien verwendet werden. Dank der Verwendung moderner Mikroprozessoren für die Druckermittlung bietet ein solcher Füllstandssensor weitere Vorteile. Zum einen können durch moderne mathematische Modelle sehr hohe Genauigkeitswerte erreicht werden, was die Füllstandsmessung zusätzlich verbessert und effektiver gestaltet. Zudem sind die Daten der Pegelsonde und des Füllstandssensors direkt in digitaler Form vorhanden und können entsprechend übermittelt und weiterverarbeitet werden. Durch die Einbindung der Daten in verschiedene Kommunikationsmodule ist es beispielsweise möglich die Daten vom Füllstandssensor auch über weite Strecken zu übertragen und somit eine flächendeckende Überwachung zu ermöglichen. Dank der hohen Präzision der Füllstandssensoren lassen sich bereits kleine Schwankungen und Abweichungen erkennen, was die Reaktionszeit in vielen Bereichen deutlich verkürzt und somit die Sicherheit von Anlagen oder Produktionsprozessen gewährleistet. Dank einer kontinuierlichen Überwachung des Füllstandes und dem Einsatz von Datenloggern beispielsweise können die unterschiedlichsten Bereiche durch einen passenden und passend dimensionierten Füllstandssensor optimal überwacht werden. Dank der immer weiter fortschreitenden Entwicklung im Bereich der Elektronik und der Informationstechnologie ist das Ende der potentiellen Möglichkeiten für einen Füllstandssensor noch lange nicht abzusehen.

 

Einsatzgebiete der Pegelsonde für die Füllstandsmessung

 

Eine Pegelsonde kann zur Füllstandsmessung in allen möglichen Medien und Einsatzbereichen verwendet werden. Wichtig ist, dass es sich um keine fließenden Arbeitsumgebungen handelt, da die andauernden Veränderungen des Drucks eine exakte Messung unmöglich machen würden. Bei der Füllstandsmessung wird in der Regel der Füllstand innerhalb eines Behälters oder Tanks ermittelt. Unsere Pegelsonde wird beispielsweise sowohl in der Prozesstechnik als auch in der Wasseraufbereitung eingesetzt und dient dort der exakten Angabe von Füllständen in Tanks und Tankbehältern. Zudem ist unsere Pegelsonde auch für dickflüssige und zähe Medien geeignet und kann somit optimal eingesetzt werden, um die Füllstände von Ölen und Treibstoffen professionell zu überwachen. Wir setzen bei der Materialauswahl der Pegelsonde ausschließlich auf solche Materialien, welche eine optimale Materialverträglichkeit bieten und somit für den Einsatz in den unterschiedlichsten Medien geeignet sind. Ein gutes Beispiel für den Einsatz von Pegelsonden zeigt sich unter anderem im Bereich der Abwasserentsorgung auch in Privathaushalten. In vielen Bereichen der Welt liegen beispielsweise die Keller deutlich niedriger als die umliegende Kanalisation. Somit ist es nicht möglich die Schwerkraft für die Abwasserentsorgung einzusetzen. Es werden somit Pumpen benötigt, welche das Abwasser in Tanks zwischenspeichern und das Wasser bei Bedarf oder im Gebrauch wieder abpumpen. Um diese Pumpen exakt zu steuern, muss eine kontinuierliche Füllstandsmessung erfolgen. Der Füllstandssensor erfasst die Füllmenge im Tank und kann dementsprechend die Pumpen in Gang setzen oder diese stoppen. Entsprechend der Programmierung kann der Füllstandssensor somit effektiv und vor allem schnell auf die verschiedenen Systeme zugreifen und eine kontinuierliche Regelung ermöglichen. Auch im Bereich des Brauchwassers kommt ein Füllstandssensor sehr häufig zum Einsatz. Wer beispielsweise Regenwasser in einem entsprechenden Tank auffängt, sollte die Füllmenge in diesem Tank überwachen können. Die Füllstandsmessung mittels Füllstandssensor ermöglicht eine einfache Kontrolle und Regelung der Steuerung.

 

Einsatzgebiet-von-Füllstandssensoren-2

 

Aufgrund seiner Positionierung kann eine Pegelsonde problemlos auch in Medien eingesetzt werden, auf deren Oberfläche die unterschiedlichen Verschmutzungen und Schmutzpartikel zu finden sind. Sofern diese keinen allzu großen Anteil am Medium einnehmen, kann der Füllstandssensor ohne Probleme weiterhin arbeiten. Durch die Positionierung der Pegelsonde mit Füllstandssensor kurz oberhalb des Boden eines Tankes, kann diese von den Beschmutzungen unbehelligt arbeiten. Dies gilt nicht nur für Medien wie Wasser, sondern selbstverständlich auch für dickflüssige und wenig viskose Medien mit entsprechenden Eigenschaften. Da der Füllstandsensor zudem nur das Gewicht des Flüssigkeitsspiegels misst und somit keinen direkte Einflussnahme auf das Medium ausübt, kann der Füllstandssensor auch innerhalb eines solchermaßen verschmutzten Mediums über einen langen Zeitraum ohne Schwierigkeiten eingesetzt werden.

 

Kurze Reaktionszeiten bieten deutliche Vorteile gegenüber anderen Sensoren

 

Vor dem Einsatz von Pegelsonden wurden für die Füllstandsmessung sehr häufig einfache Schwimmschalter verwendet. Diese haben zwar die grundlegenden Aufgaben gut und ausreichend erfüllen können, waren jedoch in ihren Reaktionszeiten deutlich zu träge. Zudem kann ein Schwimmschalter nur mitteilen, dass bestimmte, vorher fest definierte Pegelstände erreicht sind. Als echter Füllstandssensor eignet sich ein solcher Schalter allerdings kaum. Durch den Einsatz von Pegelsonden lässt sich eine vollständige und umfassende Füllstandsmessung effektiver und professioneller bewerkstelligen. So wissen die Anwender durch einen solchen Füllstandssensor sofort, wie es um den Inhalt eines Tanks oder eines Behälters bestellt ist und können somit schnell und zeitnah auf alle Bedürfnisse und Anforderungen reagieren. Wir setzen bei unserer Pegelsonde zudem auf das Dickschicht-auf-Keramik Messprinzip und können somit sehr schnell die verschiedenen Veränderungen am Füllstand ermitteln. Somit erhalten die Anwender alle relevanten und wichtigen Informationen innerhalb kürzester Zeit übermittelt. Somit lassen sich die Reaktionszeiten durch eine umfassende Füllstandsmessung durch einen entsprechenden Füllstandssensor optimal verkürzen.

 

Hochwertige Verarbeitung sorgt für eine lange Lebensdauer

 

Bei einer Pegelsonde spielt die Materialauswahl und auch die Verarbeitung der einzelnen Komponenten eine wichtige Rolle. Da eine solche Pegelsonde zur Füllstandsmessung in der Regel im Innern des Tanks verbleibt und somit nicht dauerhaft gewartet werden kann, muss der Füllstandssensor über eine möglichst lange Lebensdauer verfügen. Zudem darf sich an den ermittelten Messwerten im Bereich der Genauigkeit nichts ändern. Dementsprechend wichtig ist es, sich für die Füllstandsmessung auf hochwertige und entsprechend gut gefertigte Sensoren mit moderner Technologie zu verlassen, welche innerhalb der vorgeschriebenen Wartungsintervalle sicher und zuverlässig funktionieren. Wir setzen bei der Montage der einzelnen Komponenten und der gesamten Pegelsonde auf hochwertige Technologie und sorgen somit für die höchstmögliche Zuverlässigkeit unserer Produkte. Schließlich wissen wir genau, dass ein Füllstandssensor in den verschiedensten Einsatzbereichen durchaus eine wichtige oder sogar zentrale Rolle spielen kann. Somit müssen sich unsere Kunden jederzeit auf den Füllstandssensor und die zuverlässige Füllstandsmessung verlassen können. Und dies bei Temperaturen zwischen -25 und +70 Grad Celsius, in denen unserer Pegelsonde problemlos und in den verschiedenen Medien eingesetzt werden kann. Außerhalb dieser von uns angegebenen Temperaturtoleranzen sollte ein solcher Füllstandssensor nicht mehr betrieben werden, da wir weder die Genauigkeit der Messergebnisse noch die Lebensdauer der Pegelsonde an sich garantieren können. Sofern Sie den Füllstandssensor jedoch innerhalb der von uns vorgegebenen Parameter verwenden, können Sie sich auf die Qualität und Lebensdauer der Pegelsonde in jedem Fall verlassen.

 

Tauchdrucktransmitter-ECL-8439

 

So arbeitet eine leistungsstarke Pegelsonde als Füllstandssensor

 

Eine Pegelsonde wie die aus unserem Sortiment arbeitet mit einem Sensor auf Basis der Dickschicht-auf-Keramik-Technologie. Hierbei wird die sogenannte Wheatstonesche Messbrücke auf eine Aluminiumoxid-Keramik eingebrannt. Durch den Druck und die Druckveränderungen verbiegt sich diese Keramik mehr oder weniger stark. Die Wölbung der Membran verändert den Widerstand auf der Wheatstoneschen Messbrücke, welches über die entsprechende Schalteinheit als Druckveränderung ausgegeben werden kann. Für einen Füllstandssensor bietet diese Lösung deutliche Vorteile, da die Dickschicht-auf-Keramik-Technologie äußerst vielfältig auch in aggressiven Medien eingesetzt werden kann und auch für niedrigere Druckbereiche und geringe Druckveränderungen besonders gut geeignet ist. Zudem ist diese Technologie äußerst robust und muss nicht während der laufenden Anwendung nachkalibriert werden. Zum Einbau in eine Pegelsonde ist diese Technologie zur Füllstandsmessung bestens geeignet. Der ermittelte Druck wird über die entsprechende interne Schaltung an das zugehörige Bus-System übermittelt und kann somit als Information beispielsweise in Produktionsanlagen eingepflegt werden. Somit stehen die Informationen vom Füllstandssensor jederzeit zum Abruf zur Verfügung.

 

 

Einfache Konfigurierbarkeit als wichtiges Feature

 

Bei einem Füllstandssensor ist es besonders wichtig, dass dieser sich an das entsprechende Medium anpassen lässt, um eine genaue und exakte Füllstandsmessung zu gewährleisten. Unsere Pegelsonde bietet Ihnen die Möglichkeit die Konfiguration des Sensor einfach und ohne großen Aufwand vorzunehmen. Wir bieten sowohl ein Interface-Tool als auch eine praktische Smartphone - App, mit welcher Sie die konfigurierbaren Druckbereiche einfach und ohne großen Aufwand einstellen können. Dank der umfassenden Dokumentation zu unserer Pegelsonde sind Sie somit in der Lage die Füllstandsmessung mittels der Pegelsonde zu optimieren und diese exakt an Ihre Anforderungen und Bedürfnisse auszurichten. Somit ist es problemlos möglich mit unserer Pegelsonde als Füllstandssensor in den unterschiedlichsten Arbeits- und Einsatzbereichen den Füllstand unterschiedlicher Medien zu überwachen und somit den optimalen Betrieb zu gewährleisten. Aus diesem Grund setzen viele unserer Kunden auf die bewährte und erprobte Technologie unserer Pegelsonden und unserer Füllstandssensoren, um die Füllstände in der Produktion, aber auch in der Wasserversorgung und -Entsorgung optimal zu überwachen und geregelte Abläufe zu gewährleisten. Ist die Pegelsonde mit dem Füllstandssensor erst einmal umfassend und richtig konfiguriert und im Einsatz, können Sie sich auf die dauerhafte Leistung der angezeigten Füllstandsmessung verlassen. So beträgt die Langzeitstabilität der Messung bei unserer Pegelsonde bei Werten von Plus-Minus 0.2 Prozent Abweichung. Dank der regelmäßigen Wartung kann somit die Pegelsonde über einen langen Zeitraum zuverlässig und in beinahe allen Einsatzbereichen problemlos eingesetzt werden.

 

Die richtige Positionierung einer Pegelsonde im Medium

 

Pegelsonden werden in der Regel am Boden eines Tankes eingesetzt. Genauer gesagt wird die Pegelsonde für eine umfassende Füllstandsmessung knapp oberhalb des Tankbodens befestigt. Somit ist eine ausreichende Tiefe und somit ein ausreichender Druck vorhanden, damit der Füllstandssensor die gewünschten Daten optimal empfangen und aufbereiten kann. Darüber hinaus ist die Handhabung einer Pegelsonde entsprechend einfach. Oftmals wird die Sonde einfach mit dem Kabel in der entsprechenden Länge in den Tank gehängt und anschließend passend zum Medium und zum Tank kalibriert. Anschließend verbleibt der Füllstandssensor an seinem Platz und wird nur noch mit einem entsprechenden Ausgabesystem verbunden. Verändert sich der Pegelstand im Tank, gibt der Füllstandssensor dies sofort und ohne Zeitverzug bekannt. Eine Veränderung der Position muss bei einer Pegelsonde in der Regel nicht mehr vorgenommen werden. Einmal an Ort und Stelle kann die Pegelsonde bis zur anfallenden Inspektion an ihrem Platz verbleiben und die gewünschten Daten für die Füllstandsmessung ermitteln.

    

 

Füllstandssensor EXL 8432 Füllstandssensor ECL 8439 Füllstandssensor ECL 8438

 

 

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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

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