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DE102019107730B4 - Measuring arrangement and method for operating a measuring arrangement - Google Patents

Measuring arrangement and method for operating a measuring arrangement Download PDF

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DE102019107730B4
DE102019107730B4 DE102019107730.3A DE102019107730A DE102019107730B4 DE 102019107730 B4 DE102019107730 B4 DE 102019107730B4 DE 102019107730 A DE102019107730 A DE 102019107730A DE 102019107730 B4 DE102019107730 B4 DE 102019107730B4
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Abstract

Messanordnung (100) mit einem Messgerät (11, 12) zur Erfassung einer Messgröße und einer Aktivierungseinrichtung (13) wobei das Messgerät (11, 12) von der Aktivierungseinrichtung (13) durch ein Aktivierungssignal aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (13) derart ausgebildet ist, dass sie das Aktivierungssignal bei einer vorgegebenen Zustandsänderung des Mediums erzeugt und an das Messgerät (11, 12) überträgt.Measuring arrangement (100) with a measuring device (11, 12) for detecting a measured variable and an activation device (13), the measuring device (11, 12) being able to be activated by the activation device (13) by an activation signal, characterized in that the activation device (13 ) is designed such that it generates the activation signal in the event of a predetermined change in the state of the medium and transmits it to the measuring device (11, 12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Messanordnung gemäß Patentanspruch 9.The present invention relates to a measuring arrangement according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a measuring arrangement according to claim 9.

Bisher werden Sensoren dauerhaft oder in einem fest vorgegebenen oder einem einstellbarem Zeitraster betrieben. Manche Messungen werden nur wenige Male pro Tag, Woche oder Jahr oder sogar nie ausgeführt. Dies kann bspw. bei einer Messanordnung mit einer zusätzlichen Überfüllsicherung, bspw. einer Grenzstanderfassung, die als Redundanz zu einer kontinuierlichen Füllstandmessung eingesetzt wird, der Fall sein.So far, sensors have been operated permanently or in a fixed, predetermined or adjustable time grid. Some measurements are only taken a few times a day, week, or year, or even never. This can be the case, for example, in a measuring arrangement with an additional overfill protection, for example a limit level detection, which is used as redundancy for a continuous level measurement.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Messanordnungen bekannt, die bspw. zyklisch oder nach einem fest vorgegebenen Zeitraster betrieben werden, d. h. dass die Messanordnung in festen Zeitabständen oder nach einem vorgegebenen Zeitplan zur Durchführung einer Messung aktiviert und nach Abschluss der Messung wieder in einen Standby-Betrieb versetzt wird. Durch dieses Vorgehen kann gegenüber einem durchgehenden Betrieb der Messanordnung bereits ein Großteil der von der Messanordnung verbrauchten Energie eingespart werden.Various measuring arrangements are known from the prior art, which are operated, for example, cyclically or according to a fixed, predetermined time pattern, i. H. that the measuring arrangement is activated at fixed time intervals or according to a predetermined schedule to carry out a measurement and is switched back to standby mode after the measurement has been completed. As a result of this procedure, compared to continuous operation of the measuring arrangement, a large part of the energy consumed by the measuring arrangement can be saved.

Dennoch verbrauchen die dafür eingesetzten Sensoren sowie deren Messelektronik deutlich mehr Energie als eigentlich notwendig wäre. Aus diesem Grund ist bspw. bei batteriebetriebenen Messgeräten ein regelmäßiger Austausch von verbrauchten Batterien oder Akkumulatoren notwendig, was zusätzlich zu den Kosten für die auszutauschenden Energiespeicher, auch zusätzlichen Wartungsaufwand verursacht.Nevertheless, the sensors used for this and their measurement electronics consume significantly more energy than is actually necessary. For this reason, for example, in the case of battery-operated measuring devices, a regular exchange of used batteries or accumulators is necessary, which in addition to the costs for the energy stores to be exchanged also causes additional maintenance effort.

Weiterer Stand der Technik ist aus der WO 2016/ 004 977 A1 und der US 2010/ 0 298 999 A1 bekannt.Further prior art is from WO 2016/004 977 A1 and the US 2010/0 298 999 A1 known.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus dem Stand der Technik bekannte Messanordnung so weiterzubilden, dass der notwendige Wartungsaufwand und die dadurch verursachten Kosten weiter reduziert werden.The object of the invention is to develop a measuring arrangement known from the prior art in such a way that the necessary maintenance effort and the costs caused thereby are further reduced.

Diese Aufgabe wird durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Messanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.This object is achieved by a measuring arrangement with the features of claim 1 and by a method for operating such a measuring arrangement with the features of claim 9. Advantageous further developments are the subject of dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einem Messgerät zur Erfassung einer Messgröße und einer Aktivierungseinrichtung wobei das Messgerät von der Aktivierungseinrichtung durch ein Aktivierungssignal aktivierbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Aktivierungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie das Aktivierungssignal bei einer vorgegebenen Zustandsänderung des Mediums erzeugt und an das Messgerät überträgt.A measuring arrangement according to the invention with a measuring device for detecting a measured variable and an activation device, the measuring device being able to be activated by the activation device by an activation signal, is characterized in that the activation device is designed in such a way that it generates and activates the activation signal in the event of a predetermined change in the state of the medium the meter is transmitting.

Ein Messgerät zur Erfassung einer Messgröße kann bspw. ein Feldgerät der Prozessautomatisierung sein. Solche Feldgeräte können bspw. als Füllstandmessgeräte, Grenzstandmessgeräte, Druckmessgeräte oder dergleichen ausgebildet sein.A measuring device for recording a measured variable can be, for example, a field device for process automation. Such field devices can be designed, for example, as fill level measuring devices, limit level measuring devices, pressure measuring devices or the like.

Unter einer Zustandsänderung des Mediums soll in der vorliegenden Anmeldung jede erfassbare Änderung eines Zustands des in einem Prozessraum zu überwachenden Mediums verstanden werden. Solche Zustandsänderungen können bspw. Temperaturänderungen, Änderungen des Füllstandes über/unter einen vorgegebenen Füllstand und Änderungen des Drucks sein. Die Zustandsänderung steht bevorzugt in Zusammenhang mit der von dem Messgerät zu überwachenden Messgröße, d. h. wenn das Messgerät einen Grenzstand überwacht, kann die Zustandsänderung das Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Füllstandes sein, wenn das Messgerät eine Grenztemperatur überwacht, kann die Zustandsänderung ein Über- oder Unterschreiten einer Temperatur sein. Die von der Aktivierungseinrichtung überwachte Zustandsänderung liegt dabei vorzugsweise in einem Sicherheitsabstand zu der von dem Messgerät zu überwachenden Messgröße.In the present application, a change in the state of the medium is to be understood as any detectable change in a state of the medium to be monitored in a process space. Such changes in state can be, for example, changes in temperature, changes in the fill level above / below a specified fill level and changes in the pressure. The change in state is preferably related to the measured variable to be monitored by the measuring device, i. H. If the measuring device monitors a limit level, the change of state can be the exceeding or falling below a certain level, if the measuring device monitors a limit temperature, the change of state can be an exceeding or falling below a temperature. The change in state monitored by the activation device is preferably at a safe distance from the measured variable to be monitored by the measuring device.

Dadurch, dass von der Aktivierungseinrichtung die Zustandsänderung erfasst und basierend darauf das Aktivierungssignal erzeugt und an das Messgerät übermittelt wird, kann das Messgerät grundsätzlich in einem Zustand mit reduziertem Energieverbrauch betrieben werden, bspw. einem Standby-Zustand, in dem wesentliche Energieverbraucher des Messgeräts, bspw. ein Sensor zur Erfassung der Messgröße, eine Messelektronik zur Verarbeitung des Sensorsignals und bspw. Schnittstellen zu übergeordneten Einheiten, außer Betrieb sein können. Es muss lediglich eine Aufweckschaltung betrieben werden, die bei Empfang des Aktivierungssignals das Messgerät in einen Messzustand überführt.Because the activation device detects the change in status and generates the activation signal based on it and transmits it to the measuring device, the measuring device can in principle be operated in a state with reduced energy consumption, for example a standby state, in which the main energy consumers of the measuring device, for example a sensor for recording the measured variable, measuring electronics for processing the sensor signal and, for example, interfaces to higher-level units, may be out of operation. Only a wake-up circuit has to be operated which, when the activation signal is received, puts the measuring device into a measuring state.

Auf diese Weise kann im Vergleich zu einem dauerhaften oder zyklischen Betrieb des Messgeräts ein erheblicher Anteil an Energie eingespart werden und so insbesondere eine Betriebsdauer von batteriebetriebenen Messgeräten erheblich verlängert werden. Notwendige Wartungsintervalle zum Austausch der Batterien werden dadurch verlängert, was personal- und kostenintensive Wartungsarbeiten einspart.In this way, compared to permanent or cyclical operation of the measuring device, a considerable amount of energy can be saved and, in particular, the operating time of battery-operated measuring devices can be extended considerably. Necessary maintenance intervals for replacing the batteries are extended, which saves personnel and cost-intensive maintenance work.

Das Messgerät kann eine Überwachungseinrichtung zum Empfang des Aktivierungssignals aufweisen. Eine solche Überwachungseinrichtung kann bei einer kabelgebundenen Verbindung zwischen der Aktivierungseinrichtung und dem Messgerät bspw. als Komparator, als Externer Interrupt am Controller, der eine Änderung eines Pegels detektiert oder eine spezielle Flanke überwacht, bspw. eine steigende Flanke, oder eine sinkende Flanke, ausgebildet sein. Alternativ kann an einem Eingang eines Analog-Digital-Konverters des Controllers oder an einer Universal Asynchronous Receiver Transmitter Schnittstelle des Controllers eine Flanken- oder Pegelüberwachung stattfinden, je nachdem welcher Schlafmodus aktiviert worden ist, d. h. insbesondere, welche Schnittstellen noch aktiv sind, um ein Aktivierungssignal zu empfangen. Ferner können Relais, Transistoren oder Optokoppler zum Einsatz kommen. Bei einer kabellosen Verbindung kann die Überwachungseinrichtung bspw. ein Empfänger für Funksignale nach einem der Standards Bluetooth-Low-Energy, ZigBee, WirelessHART, EnOcean, Lorawan oder Sigfox ausgebildet sein.The measuring device can have a monitoring device for receiving the activation signal exhibit. With a wired connection between the activation device and the measuring device, such a monitoring device can be designed, for example, as a comparator, as an external interrupt on the controller that detects a change in a level or monitors a special edge, for example a rising edge or a falling edge . Alternatively, edge or level monitoring can take place at an input of an analog-to-digital converter of the controller or at a universal asynchronous receiver transmitter interface of the controller, depending on which sleep mode has been activated, ie in particular which interfaces are still active for an activation signal to recieve. Relays, transistors or optocouplers can also be used. In the case of a wireless connection, the monitoring device can be designed, for example, as a receiver for radio signals according to one of the standards Bluetooth Low Energy, ZigBee, WirelessHART, EnOcean, Lorawan or Sigfox.

Die Aktivierungseinrichtung kann in einer Ausgestaltungsform ein Funkmodul zur drahtlosen Übertragung des Aktivierungssignals aufweisen. Das Funkmodul kann bspw. ein Nahdistanzfunkmodul mit geringem Energieverbrauch sein. Solche Funkmodule arbeiten bspw. nach den oben genannten Standards.In one embodiment, the activation device can have a radio module for wireless transmission of the activation signal. The radio module can, for example, be a short-range radio module with low energy consumption. Such radio modules work, for example, according to the standards mentioned above.

Die Aktivierungseinrichtung weist bevorzugt eine Energy-Harvesting-Einheit auf, die ausreichend Energie zur Erzeugung und Übertragung des Aktivierungssignals bereitstellt. Durch eine solche Energy-Harvesting-Einheit kann die Aktivierungseinrichtung energieautark, d. h. ohne externe Energieversorgung, bspw. durch ein Netzgerät betrieben werden. Batterien oder Akkus können, müssen aber nicht eingesetzt werden.The activation device preferably has an energy harvesting unit which provides sufficient energy for generating and transmitting the activation signal. By means of such an energy harvesting unit, the activation device can be energy self-sufficient, i. H. operated without an external power supply, for example by a power supply unit. Batteries or accumulators can, but do not have to be used.

Insbesondere kann die Energy-Harvesting-Einheit einen Energiewandler aufweisen, der ausreichend Energie zur Erzeugung und Übertragung des Aktivierungssignals bereitstellt.In particular, the energy harvesting unit can have an energy converter which provides sufficient energy for generating and transmitting the activation signal.

Zusätzlich oder alternativ kann die Energy-Harvesting-Einheit einen Energiespeicher mit zusätzlicher Energie und/oder zur Speicherung von Energie aus dem Energiewandler aufweisen. Mit einem Energiespeicher kann so bspw. Energie aus dem Energiewandler zum Betrieb der Aktivierungseinrichtung zwischengespeichert und gesammelt werden. Auf diese Weise kann die Aktivierungseinrichtung auch betrieben werden, wenn der Energiewandler zeitweise nicht genug Energie zum Betreiben der Aktivierungsanordnung zur Verfügung stellt. Der Energiespeicher kann bspw. als Akkumulator, als Batterie oder als Kondensator ausgebildet sein und als Backup, d. h. für den Fall, dass der Energiewandler zu dem Zeitpunkt, an dem das Aktivierungssignal erzeugt werden soll, nicht genug Energie zur Verfügung stellt, und/oder Energiezwischenspeicher oder Puffer, der durch den Energiewandler auch wieder geladen wird, ausgebildet sein.Additionally or alternatively, the energy harvesting unit can have an energy store with additional energy and / or for storing energy from the energy converter. With an energy store, for example, energy from the energy converter for operating the activation device can be temporarily stored and collected. In this way, the activation device can also be operated when the energy converter temporarily does not provide enough energy to operate the activation arrangement. The energy store can, for example, be designed as an accumulator, a battery or a capacitor and as a backup, i. H. in the event that the energy converter does not provide enough energy at the point in time at which the activation signal is to be generated, and / or energy intermediate storage or buffer, which is also recharged by the energy converter, be designed.

Als Energy Harvesting bezeichnet man die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie mittels Energiewandlern aus der Umgebung. Dies können bspw. Energiewandler zur Gewinnung elektrischer Energie durch die Energieumwandlung aus in der Umgebung vorhandener kinetischer, thermischer, elektromagnetischer Energie seinEnergy harvesting refers to the production of small amounts of electrical energy from the environment using energy converters. These can be, for example, energy converters for generating electrical energy by converting energy from kinetic, thermal, and electromagnetic energy in the environment

So kann bspw. ein in einem Tank steigender oder sinkender Pegel mittels eines Schwimmers in kinetische Energie und die kinetische Energie mittels eines Piezoelements in elektrische Energie umgewandelt werden. Analog kann bspw. eine Temperaturdifferenz zwischen einem Medium und der Umgebung oder zwischen dem Medium und einem Messelement mit Hilfe eines Peltier-Elements in elektrische Energie umgewandelt werden. Alternativ kann eine Energieumwandlung auch durch elektromagnetische Induktion erfolgen.For example, a rising or falling level in a tank can be converted into kinetic energy using a float and the kinetic energy can be converted into electrical energy using a piezo element. Analogously, for example, a temperature difference between a medium and the environment or between the medium and a measuring element can be converted into electrical energy with the aid of a Peltier element. Alternatively, energy can also be converted by electromagnetic induction.

Die Aktivierungsanordnung kann einen Schwimmer zur Betätigung des Energiewandlers und/oder zur Überwachung der Zustandsänderung aufweisen. Ein solcher Schwimmer kann in Flüssigkeiten bspw. einen Grenzstand der Flüssigkeit überwachen und die Erzeugung und Übermittlung des Aktivierungssignals auslösen, wenn der Schwimmer über einen bestimmten Pegel aufschwimmt, und/oder unter einen bestimmten Pegel absinkt. Gleichzeitig kann der Schwimmer mit dem Energiewandler gekoppelt sein und durch die auf ihn wirkende Auftriebskraft oder Gewichtskraft den Energiewandler speisen, der dann die Energie zum Betrieb der Aktivierungsanordnung generiert.The activation arrangement can have a float for actuating the energy converter and / or for monitoring the change in state. Such a float can, for example, monitor a limit level of the liquid in liquids and trigger the generation and transmission of the activation signal if the float floats above a certain level and / or falls below a certain level. At the same time, the swimmer can be coupled to the energy converter and, through the buoyancy force or weight acting on it, feed the energy converter, which then generates the energy for operating the activation arrangement.

Durch einzelne oder eine Kombination der vorstehenden Maßnahmen ist es möglich, dass das Messgerät batteriebetrieben ausgebildet ist. Dadurch, dass das Messgerät nur aktiviert wird, wenn es tatsächlich notwendig ist, wird der Energieverbrauch so weit reduziert, dass ein Batteriebetrieb ermöglicht wird.By individual measures or a combination of the above measures, it is possible for the measuring device to be designed to be battery-operated. Since the measuring device is only activated when it is actually necessary, the energy consumption is reduced to such an extent that battery operation is possible.

Die Aktivierungsanordnung kann gleichzeitig auch zur Deaktivierung des Messgeräts ausgebildet sein, wenn die Zustandsänderung des Mediums in umgekehrter Richtung stattfindet. Alternativ kann das Messgerät auch nach einer vorgegebenen Zeitdauer wieder in den Zustand mit reduziertem Energieverbrauch versetzt werden.The activation arrangement can at the same time also be designed to deactivate the measuring device if the change in state of the medium takes place in the opposite direction. Alternatively, the measuring device can also be switched back to the state with reduced energy consumption after a predetermined period of time.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren, bei dem das Messgerät in einem Zustand mit verringertem Energieverbrauch betrieben wird, die Aktivierungseinrichtung ein Aktivierungssignal erzeugt und an das Messgerät überträgt, wenn eine vorgegebene Zustandsänderung des Mediums auftritt, und das Messgerät bei Empfang des Aktivierungssignals in einen Messzustand überführt wird.A method according to the invention for operating a measuring arrangement according to the present application is a method in which the measuring device is in a state with reduced Energy consumption is operated, the activation device generates an activation signal and transmits it to the measuring device when a predetermined change in state of the medium occurs, and the measuring device is transferred to a measuring state upon receipt of the activation signal.

Dadurch, dass das Messgerät in einem Zustand mit verringertem Energieverbrauch betrieben wird, kann ein Energieverbrauch des Messgerätes deutlich reduziert werden. Insbesondere bei batteriebetriebenen Messgeräten werden dadurch Wartungsintervalle aufgrund eines Batteriewechsels deutlich verlängert, sodass ein deutlich reduzierter Wartungsaufwand erreicht wird.Because the measuring device is operated in a state with reduced energy consumption, the energy consumption of the measuring device can be significantly reduced. In particular in the case of battery-operated measuring devices, maintenance intervals due to a battery change are significantly extended, so that a significantly reduced maintenance effort is achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung erzeugt die Aktivierungseinrichtung auch ein Deaktivierungssignal und überträgt dieses an das Messgerät, wenn eine zweite vorgegebene Zustandsänderung des Mediums, insbesondere eine der ersten Zustandsänderung entgegengesetzte Zustandsänderung des Mediums, auftritt, wobei das Messgerät bei Empfang des Deaktivierungssignals in einen Zustand mit verringertem Energieverbrauch überführt wird.In a preferred embodiment, the activation device also generates a deactivation signal and transmits this to the measuring device when a second predetermined change in state of the medium occurs, in particular a change in state of the medium opposite to the first change in state, the measuring device changing to a state with reduced energy consumption upon receipt of the deactivation signal is convicted.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Messgerät nach einer ersten Aktivierung nicht in dem Zustand mit erhöhtem Energieverbrauch verbleibt, sondern sobald wie möglich wieder in den Zustand mit reduziertem Energieverbrauch versetzt wird.In this way, it can be ensured that the measuring device does not remain in the state with increased energy consumption after a first activation, but is switched back to the state with reduced energy consumption as soon as possible.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung mit abgesetzter Aktivierungseinrichtung,
  • 2 das Ausführungsbeispiel aus 1 bei Eintritt der Zustandsänderung des Mediums,
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung mit in das Messgerät integrierter Aktivierungseinrichtung und externer Energieversorgung und
  • 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung.
The present invention is explained in detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 a first embodiment of a measuring arrangement according to the present application with a remote activation device,
  • 2 the embodiment 1 when the state of the medium changes,
  • 3 a second embodiment of a measuring arrangement according to the present application with an activation device integrated into the measuring device and an external energy supply and
  • 4th a third embodiment of a measuring arrangement according to the present application.

In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten mit gleicher Funktion.In the figures, unless otherwise stated, the same reference symbols denote the same components with the same function.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem als Radarfüllstandmessgerät 12 ausgebildete Messgerät und einer von dem Radarfüllstandmessgerät 12 abgesetzten Aktivierungseinrichtung 13. Das Radarfüllstandmessgerät 12 und die Aktivierungseinrichtung 13 sind an einem Behälter 10, der zur Aufnahme eines Mediums, beispielsweise einer Flüssigkeit, ausgebildet ist, angeordnet. Das Radarfüllstandmessgerät 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel oberseitig an dem Behälter 10 angeordnet und dort beispielsweise über einen als Flansch ausgebildeten Prozessanschluss mit dem Behälter 10 verbunden. Das Radarfüllstandmessgerät 12 misst einen Füllstand des in dem Behälter 10 befindlichen Mediums durch Bestimmung einer Laufzeit von mittels eines Sensors 4 ausgesendeten Radarsignalen. 1 shows a first embodiment of a measuring arrangement 100 according to the present application with a radar level meter 12th trained measuring device and one of the radar level measuring device 12th remote activation device 13th . The radar level meter 12th and the activation device 13th are on a container 10 , which is designed to receive a medium, for example a liquid, is arranged. The radar level meter 12th is in the present embodiment on the top of the container 10 arranged and there for example via a process connection designed as a flange with the container 10 connected. The radar level meter 12th measures a level of the in the container 10 located medium by determining a transit time by means of a sensor 4th transmitted radar signals.

Dem Sensor 4, vorliegend einem Radarsensor, ist eine Messelektronik 3 zur Verarbeitung der von dem Sensor 4 ermittelten Messsignale sowie zur Steuerung und der Messabläufe nachgeschaltet und über eine Überwachungseinrichtung 2 mit einer in das Radarfüllstandmessgerät 12 integrierten Spannungsversorgung 1 verbunden. Die Überwachungseinrichtung 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine als Schalter 9 symbolhaft dargestellte Unterbrechungseinrichtung auf, die eine Spannungsversorgung der Messelektronik 3 und des Sensors 4 unterbrechen kann. Alternativ zu einer Unterbrechung der Spannungsversorgung können die Messelektronik 3 und der Sensor 4 auch in einen lowpower StandbyBetrieb, d. h. einen Betriebszustand mit stark reduziertem Energiebedarf, versetzt werden.The sensor 4th , in this case a radar sensor, is measurement electronics 3 for processing the from the sensor 4th determined measurement signals as well as for the control and the measurement processes and via a monitoring device 2 with one in the radar level gauge 12th integrated power supply 1 connected. The monitoring device 2 has in the present embodiment one as a switch 9 symbolically shown interruption device, which a voltage supply of the measuring electronics 3 and the sensor 4th can interrupt. As an alternative to an interruption in the power supply, the measuring electronics 3 and the sensor 4th can also be switched to a low-power standby mode, ie an operating state with greatly reduced energy requirements.

Die Überwachungseinrichtung 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Funkempfänger auf, der mit einem Funkmodul, das in der Aktivierungseinrichtung 13 angeordnet ist, kommunizieren kann.The monitoring device 2 has in the present exemplary embodiment a radio receiver which is equipped with a radio module in the activation device 13th is arranged, can communicate.

Die Aktivierungseinrichtung 13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel seitlich an dem Behälter 10 angeordnet und weist einen dem Funkmodul 8 vorgeschalteten Energiewandler 5 auf. Der Energiewandler 5 kann auch Bestandteil eines Energy-Harvesting-Moduls zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Umgebung der Aktivierungseinrichtung 13 sein. Ein solches Energy-Harvesting-Modul kann zusätzlich zu dem Energiewandler 5 auch einen Energiespeicher 7, beispielsweise eine Batterie oder einen Kondensator aufweisen. Der Energiewandler 5 ist in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer mechanischen Einheit 15, die den Energiewandler 5 betätigt, gekoppelt. Die mechanische Einheit 15 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Schwimmer ausgebildet, der den Energiewandler 5 einerseits bei einem Absinken des Flüssigkeitspegels in dem Behälter 10 unter einer Füllhöhe, an der die Aktivierungseinrichtung 13 angeordnet ist durch die auf ihn wirkende Schwerkraft betätigt und andererseits bei einem Ansteigen des Flüssigkeitspegels über eine Füllhöhe, an der die Aktivierungseinrichtung 13 angeordnet ist, durch die auf den Schwimmer wirkende Auftriebskraft betätigt.The activation device 13th is in the present embodiment on the side of the container 10 arranged and has the radio module 8th upstream energy converter 5 on. The energy converter 5 can also be part of an energy harvesting module for generating electrical energy from the vicinity of the activation device 13th be. Such an energy harvesting module can in addition to the energy converter 5 also an energy store 7th , for example a battery or a capacitor. The energy converter 5 is in the in 1 illustrated embodiment with a mechanical unit 15th who have favourited the energy converter 5 actuated, coupled. The mechanical unit 15th is designed in the embodiment shown as a float, which the energy converter 5 on the one hand, when the liquid level in the container drops 10 below a level at which the activation device 13th arranged is actuated by the force of gravity acting on it and on the other hand, when the liquid level rises above a filling height at which the activation device 13th is arranged, actuated by the buoyancy force acting on the float.

In 2 ist das Ausführungsbeispiel aus 1 bei Eintritt der Zustandsänderung des Mediums 6, d. h. im vorliegenden Fall bei einem Ansteigen des Flüssigkeitspegels in dem Behälter 10 über eine Füllhöhe, an der die Aktivierungseinrichtung 13 angeordnet ist, gezeigt.In 2 the embodiment is off 1 when the change in state of the medium occurs 6th , ie in the present case when the liquid level rises in the container 10 over a level at which the activation device 13th is arranged, shown.

Durch die auf die mechanische Einheit 15 wirkende Auftriebskraft wird dem Energiewandler 5 mechanische Energie zugeführt, die durch den Energiewandler 5 in elektrische Energie zur Aussendung eines Aktivierungssignals gewandelt wird. Mit der durch den Energiewandler 5 erzeugten elektrischen Energie wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Funkmodul 8 der Aktivierungseinrichtung 13 betätigt und das Aktivierungssignal über das Funksignal 17 an die Überwachungseinrichtung 2 des Messgeräts 12 gesendet. Auf das Aktivierungssignal hin wird das Messgerät 12 bzw. dessen Messelektronik 3 und Radarsensor 4 mit der Spannungsversorgung 1 verbunden und damit in einen Messbetrieb versetzt.By on the mechanical unit 15th acting buoyancy force is the energy converter 5 mechanical energy supplied by the energy converter 5 is converted into electrical energy for sending an activation signal. With the one through the energy converter 5 The electrical energy generated is the radio module in the present exemplary embodiment 8th the activation device 13th actuated and the activation signal via the radio signal 17th to the monitoring device 2 of the measuring device 12th Posted. In response to the activation signal, the measuring device will 12th or its measuring electronics 3 and radar sensor 4th with the power supply 1 connected and thus put into a measuring operation.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Messgerät 12 mit einer als Batterie ausgebildeten und in das Messgerät 12 integrierten Spannungsversorgung 1 versehen.In the present exemplary embodiment, the measuring device is 12th with a designed as a battery and in the measuring device 12th integrated power supply 1 Mistake.

Sinkt in dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Pegel der Flüssigkeit 6 in dem Behälter 10 wieder unter die Füllhöhe, an der die Aktivierungseinrichtung 13 angeordnet ist, so wird erneut ein Funksignal 17 von der Aktivierungseinrichtung 13 ausgesendet, dass das Messgerät 12 wieder in den Zustand mit reduziertem Energieverbrauch versetzt. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden also die Messelektronik 3 und der Radarsensor 4 von der Spannungsversorgung 1 getrennt und lediglich die Überwachungseinrichtung 2 bleibt weiterhin mit Energie versorgt.Sinks in the in the 1 and 2 illustrated embodiment of the level of the liquid 6th in the container 10 again below the level at which the activation device 13th is arranged, then a radio signal is again 17th from the activation device 13th sent out that meter 12th returned to the state with reduced energy consumption. According to the exemplary embodiment shown, the measuring electronics 3 and the radar sensor 4th from the power supply 1 separated and only the monitoring device 2 remains supplied with energy.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielhaft ein Grenzstandmessgerät 11 gezeigt. Das Grenzstandmessgerät 11 weist abgesehen von der Sensorik die gleichen Komponenten auf, wie das Radarfüllstandmessgerät 12 der 1 und 2, wobei in 3 eine Ausgestaltung mit einer in das Grenzstandmessgerät 11 integrierten Aktivierungseinrichtung 13 und einer externen Spannungsversorgung 1, die beispielsweise durch ein Netzgerät realisiert sein kann, gezeigt ist. 3 shows a second embodiment of a measuring arrangement 100 according to the present application. In the in 3 The illustrated embodiment is an example of a limit level measuring device 11 shown. The point level measuring device 11 apart from the sensors, it has the same components as the radar level measuring device 12th of the 1 and 2 , where in 3 an embodiment with one in the limit level measuring device 11 integrated activation device 13th and an external power supply 1 which can be implemented, for example, by a power supply unit, is shown.

Das Grenzstandmessgerät 11 ist ebenfalls von oben her an dem Behälter 10 angeordnet. Eine Aktivierung des Messgeräts 12 erfolgt, wenn ein Pegel des in dem Behälter 10 befindlichen Mediums 6 einen Pegel überschreitet, bei dem die mechanische Einheit 15 der Aktivierungseinrichtung 13 in das Medium 6 eintaucht. Die mechanische Einheit 15 wird in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Wellenbewegung des Mediums 6, das vorliegend eine Flüssigkeit ist, in Bewegung versetzt und betätigt damit den Energiewandler 5, der aus der durch die Wellen hervorgerufenen Bewegung der mechanischen Einheit 15 elektrische Energie zur Aktivierung der Überwachungseinrichtung 2 und damit zur Verbindung der Messelektronik 3 und des Sensors 4 des Messgeräts 11 mit der Energieversorgung 1 erzeugt.The point level measuring device 11 is also from above on the container 10 arranged. An activation of the measuring device 12th occurs when a level is in the container 10 located medium 6th exceeds a level at which the mechanical unit 15th the activation device 13th in the medium 6th immersed. The mechanical unit 15th is used in the in 3 illustrated embodiment by a wave movement of the medium 6th , which in the present case is a liquid, is set in motion and thus actuates the energy converter 5 from the movement of the mechanical unit caused by the waves 15th electrical energy to activate the monitoring device 2 and thus for connecting the measuring electronics 3 and the sensor 4th of the measuring device 11 with the energy supply 1 generated.

In einer alternativen Ausgestaltung des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels kann anstelle der mechanischen Einheit 15 auch eine Leitfähigkeitsmessung stattfinden, sodass bei einem leitenden Medium ein elektrischer Kontakt hergestellt wird und damit die Aktivierungseinrichtung 13 ein Aktivierungssignal an die Überwachungseinrichtung 2 übermittelt.In an alternative embodiment of the in 3 illustrated embodiment can instead of the mechanical unit 15th a conductivity measurement can also take place, so that an electrical contact is made with a conductive medium and thus the activation device 13th an activation signal to the monitoring device 2 transmitted.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Messanordnung 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung, wobei diese im Wesentlichen der Ausgestaltung gemäß 3 entspricht, wobei im Unterschied zu 3 die Spannungsversorgung 1 in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel in das Grenzstandmessgerät 11 integriert ist. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist damit wieder eine Batterie oder ein Akkumulator als Spannungsversorgung 1 des Messgeräts vorgesehen. 4th shows a third embodiment of a measuring arrangement 100 according to the present application, this essentially according to the embodiment 3 corresponds to, in contrast to 3 the power supply 1 in the in 4th illustrated embodiment in the limit level measuring device 11 is integrated. In the in 4th The embodiment shown is thus again a battery or an accumulator as a voltage supply 1 of the measuring device.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SpannungsversorgungPower supply
22
ÜberwachungseinrichtungMonitoring device
33
MesselektronikMeasurement electronics
44th
Sensorsensor
55
EnergieumwandlerEnergy converter
66th
Medium/FüllgutMedium / product
77th
EnergiespeicherEnergy storage
88th
FunkmodulRadio module
99
Schalter counter
1010
Behältercontainer
1111
GrenzstandmessgerätPoint level measuring device
1212th
RadarmessgerätRadar measuring device
1313th
AktivierungseinrichtungActivation device
1515th
mechanische Einheit, Schwimmermechanical unit, float
1717th
Funksignal Radio signal
100100
MessanordnungMeasuring arrangement

Claims (10)

Messanordnung (100) mit einem Messgerät (11, 12) zur Erfassung einer Messgröße und einer Aktivierungseinrichtung (13) wobei das Messgerät (11, 12) von der Aktivierungseinrichtung (13) durch ein Aktivierungssignal aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (13) derart ausgebildet ist, dass sie das Aktivierungssignal bei einer vorgegebenen Zustandsänderung des Mediums erzeugt und an das Messgerät (11, 12) überträgt.Measuring arrangement (100) with a measuring device (11, 12) for detecting a measured variable and an activation device (13), the measuring device (11, 12) being able to be activated by the activation device (13) by an activation signal, characterized in that the activation device (13 ) is designed in such a way that it generates the activation signal in the event of a predetermined change in the state of the medium and transmits it to the measuring device (11, 12). Messanordnung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät eine Überwachungseinrichtung (2) zum Empfang des Aktivierungssignals aufweist.Measuring arrangement (100) according to Claim 1 , characterized in that the measuring device has a monitoring device (2) for receiving the activation signal. Messanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (13) ein Funkmodul (8) zur drahtlosen Übertragung des Aktivierungssignals aufweist.Measuring arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the activation device (13) has a radio module (8) for wireless transmission of the activation signal. Messanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (13) eine Energy-Harvesting-Einheit aufweist, die ausreichend Energie zur Erzeugung und Übertragung des Aktivierungssignals bereitstellt.Measuring arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the activation device (13) has an energy harvesting unit which provides sufficient energy for generating and transmitting the activation signal. Messanordnung (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energy-Harvesting-Einheit einen Energiewandler (5) aufweist, der ausreichend Energie zur Erzeugung und Übertragung des Aktivierungssignals bereitstellt.Measuring arrangement (100) according to Claim 4 , characterized in that the energy harvesting unit has an energy converter (5) which provides sufficient energy for generating and transmitting the activation signal. Messanordnung (100) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energy-Harvesting-Einheit einen Energiespeicher (7) zur Speicherung von Energie aus dem Energiewandler aufweist.Measuring arrangement (100) according to Claim 4 or 5 , characterized in that the energy harvesting unit has an energy store (7) for storing energy from the energy converter. Messanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungseinrichtung (13) einen Schwimmer (15) aufweist, der vorzugsweise mit dem Energiewandler (5) gekoppelt ist.Measuring arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the activation device (13) has a float (15) which is preferably coupled to the energy converter (5). Messanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (11, 12) batteriebetrieben ausgebildet ist.Measuring arrangement (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (11, 12) is designed to be battery-operated. Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - das Messgerät (11, 12) in einem Zustand mit verringertem Energieverbrauch betrieben wird, - die Aktivierungseinrichtung (13) ein Aktivierungssignal erzeugt und an das Messgerät (11, 12) überträgt, wenn eine vorgegebenen Zustandsänderung des Mediums auftritt, und - das Messgerät (11, 12) bei Empfang des Aktivierungssignals in einen Messzustand überführt wird.Method for operating a measuring arrangement (100) according to one of the preceding claims, in which - the measuring device (11, 12) is operated in a state with reduced energy consumption, - the activation device (13) generates an activation signal and transmits it to the measuring device (11, 12) when a predetermined change in state of the medium occurs, and - The measuring device (11, 12) is transferred to a measuring state upon receipt of the activation signal. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Aktivierungseinrichtung (13) ein Deaktivierungssignal erzeugt und das Messgerät (11, 12) überträgt, wenn eine zweite vorgegebene Zustandsänderung des Mediums, insbesondere eine der ersten Zustandsänderung entgegengesetzte Zustandsänderung des Mediums, auftritt, und - das Messgerät (11, 12) bei Empfang des Deaktivierungssignals in einen Zustand mit verringertem Energieverbrauch überführt wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that - the activation device (13) generates a deactivation signal and the measuring device (11, 12) transmits when a second predetermined change in state of the medium occurs, in particular a change in state of the medium opposite to the first change in state, and - the measuring device (11 , 12) is transferred to a state with reduced energy consumption upon receipt of the deactivation signal.
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