füllstandssensor

Der Füllstandssensor

Füllstandssensoren dienen der Füllstandsmessung. Sie kommen insbesondere bei der fortlaufenden Füllstandsmessung von Flüssigkeiten und Schüttgütern zum Einsatz. Im weiteren Sinne ist auch der Füllstandsgrenzschalter, der eine bestimmte Füllhöhe signalisieren soll und dann eine Reaktion auslöst, ein Füllstandssensor. Bei der fortlaufenden Messung von Füllständen produziert der Füllstandssensor eine analoge oder digitale Anzeige der Messwerte in verschiedenen absoluten und relativen Größen sowie Messeinheiten. Zum Beispiel weisen manche Sensoren den Wert in Prozent aus. Es ist auch verbreitet, dass ein Füllstandssensor den Wert als Spannung oder Strom signalisiert. So werden dann Drücke als Wassersäule oder in der Einheit bar angezeigt. Bei einem Füllstandsgrenzschalter wird der Wert dagegen über einen Schaltkontakt ausgegeben.

Es gibt kombinierte Systeme, die kontinuierlich und in der Grenzschaltung messen.

Welche Arten von Füllstandssensoren gibt es und wie funktionieren sie?

Es werden unter anderem mechanische Füllstandsmesser, elektromechanische und hydrostatische Messsysteme unterschieden. Weiterhin sind optische Systeme, Leitfähigkeitsmesser und sogenannte kapazitive Systeme im Einsatz.

Der Füllstandssensor mit kapazitiver Messung

Die kapazitive Messung eignet sich zum einen besonders für die fortlaufende Messung als auch für Füllstandsschalter. Bei dieser Technik geht es um die Änderung der elektrischen Kapazität zwischen Elektroden, die von einem Medium umgeben sind. Wie sich eine Änderung in einem Medium auswirkt, hängt wesentlich von der sogenannten Dielektrizitätskonstante ab. Mit dieser konstanten Größe wird gearbeitet, um die Eintauchtiefe der Elektroden zu ermitteln, was eine kontinuierliche Messung des Füllstandes erlaubt. Eine besondere Form ist hier ein [strong]Schalter mit Frequenzhubtechnologie[/strong]. Er kann am Füllstandssensor haftende Fremdstoffe abscheiden und erlaubt so eine exaktere Messung selbst in schwierigen Messumgebungen mit Schaumbildung und ähnlichen Einflüssen.

Der Füllstandssensor mit optischer Messung

Der Sensor taucht in das Medium ein und misst die Absorption des Lichts, beziehungsweise den Wegfall der totalen Reflexion beim Eintauchen selbst. Es kommen eine Infrarot-LED und ein Lichtempfänger zum Einsatz. Das auf ein Prisma an der Spitze des sogenannten Messaufnehmers gerichtete Licht wird zunächst zum Empfänger reflektiert. Dies ändert sich, wenn die Spitze in das Medium eintaucht, weil dessen Pegelstand ansteigt. Es treten Brechungserscheinungen des Lichts beim Empfänger auf, was in einen Schaltvorgang umgesetzt wird. Die Methode funktioniert am besten in sehr reinen Medien, weil Verschmutzungen das Ergebnis verfälschen können.

Andere Technologien bei den Füllstandssensoren

Auch Radar, Ultraschall und Mikrowellen eigenen sich technologisch für den Einsatz in Füllstandssensoren. Die klassischen Schwimmer, Drehflügelschalter und Vibrationssensoren sind die mechanischen Formen der Füllstandssensoren. Sie eignen sich vielfach vorwiegend für Grenzschalter. Es gibt außerdem sogenannte Pegelsonden, Differenzdruckmesser und Füllstandssensoren, die das Verdrängungskörperprinzip ausnutzen. Selbst Wärme- und Supraleitung ermöglicht die Füllstandsmessung.

Elektromechanische Lotsysteme

Hier wird mit einem gewichtsbeschwerten Messband gearbeitet, das als Lot in das Medium herabgelassen wird und auf eine Änderung der Zugkraft nach Auftreffen auf der Oberfläche des Mediums reagiert.

Hydrostatische Füllstandsmessung

Dabei wird der Unterschied der Drücke zwischen Flüssigkeitsoberfläche und dem Behälterboden in einer Flüssigkeitssäule angezeigt.

In welchen Materialien und welcher Umgebung arbeitet welcher Füllstandssensor?

Gerade die mechanischen Füllstandssensoren sind vielfach sehr unempfindlich gegen Fremdstoffe und Anbackungen. Sie können deshalb meist in allen Flüssigkeiten eingesetzt werden. Elektromechanische Lotsysteme eignen sich vor allem für Schüttgut-Messung, etwa im Silo. Die hydrostatische Füllstandmessung ist sehr gut in Tanks mit Flüssigkeiten einsetzbar. Füllstandssensoren mit kapazitiver Messung arbeiten in Flüssigkeiten ebenfalls sehr genau.

Wo kommt ein Füllstandssensor zum Einsatz?

Die Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie sind kaum zu zählen. Füllstandsmessungen erfassen Verluste an Flüssigkeiten und Schüttgut, verhindern gefährliche Leerläufe und dienen so auch dem Explosions- und Havarieschutz.

Welche Vor- und Nachteile haben Füllstandssensoren?

Ein Füllstandssensor kann ein sehr präzises Messwerkzeug sein. Allerdings muss der passende Sensor ausgewählt werden, da manche Messtechniken sehr empfindlich auf Staub oder Verunreinigungen im Messmedium reagieren. Einige Typen sind sehr leicht zu installieren, weil sie teilweise sogar hinter Behälterwänden arbeiten. Allgemein gibt es bei Füllstandsmessungen so viele verschiedene technologische Möglichkeiten, dass für jeden Zweck eine passende gefunden wird.

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