Hallo, ich weiß das Thema Füllstandsmessung wurde bereits viel diskutiert. Trotzdem würde mich eure Meinung zu folgendem Problem interessieren: Es soll der Füllstand in einem senkrecht stehenden Rohr gemessen werden. Das Rohr ist oben ganz offen, unten ist eine Düse angebracht. Seitlich fließt flüssiges Glas in das Rohr. Da über die Düse nicht allzuviel entweichen kann stellt sich im oberen Teil des Rohres ein, sich träge verändernder Glasstand ein. Die Entfernung des Glasstandes bis zur oberen Öffnung ist ca. 20cm. Das Glas hat eine Temperatur von ca. 1100 Grad Celsius. Die Messung muss berührungslos sein, damit auf gar keinen Fall Fremdkörper ins Glas geraten könnten. Es muss nachfolgend auch keine Regelung angebunden werden. Es ginge lediglich darum den Glasstand zu erfassen. Das Rohr selber wird durch Beaufschlagung mit Wechselstrom beheizt. und ist isoliert. Ein Zugang zum Rohr ist nur über die oeben liegende Öffnung möglich. Aufgrund des heißen Glasses weiß ich nicht welche der einschlägigen Messmethoden zum Ziel führen könnte(Laser, Ultraschall, kapazitive Messung, ???) Hat jemand Erfahrungen oder kann mir dazu Tipps geben? Grüße!
Gast
#2098752
Tobias W. schrieb: > Das Rohr selber wird durch Beaufschlagung mit Wechselstrom beheizt. Bei >1000 Grad wird das nicht ganz easy. Wahrscheinlich ist Infrarotmessung der Temperaturdifferenz aus sicherer Entfernung die einfachste Lösung?
Gast
#2098764
Temperatur in einem definierten Abstand zur oberen Öffnung? Ev. auch Temp-Differenz gegenüber 1 oder 2 weiteren Sensoren, die etwas weiter ausserhalb der Öffnung angebracht sind, um äussere Variablen auszuschliessen. Muss denn analog gemessen werden und auf welche Genauigkeit? Oder nur das Erreichen eines bestimmten Pegels? Joe
Gast
#2098776
Bei >1000 Grad wäre Auswertung über Infraotkamera zu überlegen.
Tobias W. schrieb: > Laser, Ultraschall, kapazitive > Messung, Laser: Könte gehen, da flüssiges Glass sicherlich noch Licht reflektiert. Ultraschall: sehr ungenau durch die verschiedenen Lufttemperaturen. kapazitive Messung: dir fehlt die Gegenelektrode verückte Idea: Rohr von der Seite anblasen und die Frequenz des enstehenden Tones messen. (ist aber auch stark Temp. abhängig) Radar-Messung sollte auch funktionieren. z.B. http://www.de.endress.com/eh/sc/europe/dach/de/home.nsf?Open&DirectProductURL=E8428495002B0D55C125689C004599C9
Hallo, eine Temperaturabhängigkeit ist leider ein KO-Faktor für ein Messsystem weil sich die Temperatur um 40 bis zu 200 Grad Celsius ändern kann. Somit fallen leider einige der genannten Vorschläge weg. :( Somit bleiben eigentlich nur 2 Messmethoden: Laser und Radarmessung? Denn über Infrarot kann man zwar die Temperatur bestimmen.Allerdings hilft dies nichts, da der Glasstand bei deutlich unterschiedlichen Temperaturen der gleiche sein kann.
Ich habe folgende Idee, jedoch weiß ich nicht in wie weit die Öberfläche des Glases das hergibt: Von einem Laser als Lichtquelle der in einem bestimmten Winkel zur Oberfläche (ist die immer glatt / "gleich" genut?) steht wird das Licht (reflektiert flüssiges Glas licht?) reflektiert und trifft auf ein lineares Photodiodenarray. Je nach dem wie hoch das Glas steht wird eine andere Diode angestrahlt. Ich denke das Prinzip ist klar. Und der Vorteil wäre eine einfachere realisierung als Laserentfernungsmessung.
die Oberfläche des Glasses wäre hier problematisch. Ich denk auch dass sie Auflösung zu gering wird, da das Rohr einen Durchmesser von ca 10cm hat.
Gast
#2100608
Wie wäre es mit einer oder mehreren Videokameras, die schräg auf das Rohr gerichtet sind und per Software das auswerten? Das umgebende vermutlich dunkle Rohr verdeckt ja einen Teil des gelben flüssigen Glases. Auf Grund der aufgenommenen Bilder kann die SW dann dan Flüssigkeitsstand berechnen. Eventuell braucht man mehrere Kameras in verschiedenen Winkel um den geforderten Bereich abzudecken. Wir machen es ja nicht anders wenn wir in einen Wasserglas den Füllstand mit den Augen erkennen wollen. Dabei fällt mir ein, dass es mit 2 senkrecht von oben gerichteten Kameras und 3D Auswertung auch funktionieren könnte.
Wenn das Rohr nicht fest verbaut ist evtl. über Gewichtsmessung ...? Gruß Jobst
Gast
#2100696
@ Stefan Würde das nicht auch mit nur einer Kamera funktionieren die genau senkrecht von oben in das Rohr hineinschaut? Angenommen das Glas glüht noch, müsst man ja nur den Durchmesser des glühenden Kreises bestimmen und könnte somit auf den Füllstand schließen. Denn je weniger im Rohr ist desto weiter weg ist der 10cm-Glüh-Kreis und damit kleiner in dem aufgenommenen Bild der Kamera. Würde ja eigentlich schon ne CCD-Zeile mit Optik reichen.
Gast
#2100735
Noch ein Roh-Ansatz: Optische Lösung mit Drehspiegel. Ein sehr schmaler Spiegelstreifen befindet sich oberhalb der Öffnung. Der Spiegel ist per Servo hochauflösend drehbar, wobei der momentane Drehwinkel messbar bzw. bekannt sein muss. Eine feststehende Fotozelle oder Ähnliches mit geeigneter Optik fängt das vom Spiegel reflektierte Licht präzise ein. Je nach Pegelstand des hell leuchtenden Flüssigglases trifft der reflektierte (schmale) Lichtstreifen die Fotozelle nur bei genau einem spezischen Winkel des Drehspiegels. Aus dem erforderlichen Drehwinkel kann dann auf den Pegelstand geschlossen werden. Joe
Gast
#2100794
@ Salz unter den Hosenträgern Ich vermute, dass die Auflösung einer Kamera hier vermutlich nicht reicht um eine genügend hohe Genauigkeit zu erreichen. Austesten sollt mans natürlich schon!
danke für die Antworten. Im Rohr ist leider kein klarer Übergang von Glas zum Rohr, da auch dieses glühend leuchtet. Allerdings könnte es gehen. Problem:Oben am Rohr herrcshen ebenfalls sehr hohe Temperaturen...ich weiß nicht ob mir da eine Kamera mit macht. Momentan tendiere ich zu einer Lasermessung.
Tobias, ich habe mehrere Jahre mit Kunden gearbeitet, die mit Glasschmelzen arbeiten (z.B. LWL-Herstellung) und kenne das Problem, vor dem Du stehst, ganz gut. Die bisher vorgeschlagenen Methoden sind alle untauglich, weil: 1. Die Temperatur zu hoch ist (max. Betriebstemperatur Radar z.B. E&H bei 400°C, Ultraschall bei 140°C) 2. Die Grenze zwischen Glasschmelze und Rohr unsichtbar ist (beide befinden sich im thermischen Gleichgewicht und glühen deshalb gleich hell) 3. Der Benetzungswinkel zwischen Schmelze und Rohr so gross ist, dass die Oberfläche der Schmelze gekrümmt ist. Bei steigendem Stand ist sie konvex und bei fallendem konkav. Gebündeltes Licht wird deshalb bei Reflektion stark und in unvorhersehbarer Weise zerstreut. 4. Die Luftsäule über der Schmelze ist wegen der Konvektion hochgradig turbulent; deshalb funktioniert die Messung mit Laser per Michelson-Interferometer nicht, selbst wenn es gelingt, die thermische Verformung des Umlenkspiegels über dem Rohr zu kompensieren. 5. Die Schmelze glüht so hell, dass man auch moduliertes Laserlicht nicht vom Hintergrund unterscheiden kann. Messtechnisch bleibt eigentlich nur die radiometrische Methode übrig. Anbieter radiometrischer Standmessungen ist z.B. http://www.vega.fr/downloads/PR/DE/36050-DE.PDF Die sicherheits- und genehmigungstechnischen Auflagen (Strahlenschutzbeauftragter usw.) sind sehr hoch. Als einzige nicht messtechnische Möglichkeit bleibt der Überlauf, wie z.B. beim Corning-Verfahren für die LCD-Glasplatten-Produktion. mare_crisium
klingt nach Industrieanwendung ;) http://www.vega.com oder http://www2.emersonprocess.com/ Bei beiden solltest du eine Produktanfrage starten - die Vertriebsmitarbeiter sind da sehr nett... Preis im 3-4 stelligen In jedem Fall funktioniert eine Druckmessung - indem du Stickstoff oder ein anderes Gas das das Glas nicht verändert in den Boden einleitest und eine Temperaturmessung kannst du aus Viskosität und Druck in der Leitung auf den Füllstand kommen mfg
Hmm...bevor ich auf die radiologischen Sensoren gehe möchte ich zumindest mal eine Lasermessung versucht haben. Kennt jemand ein geeignetes Modul dass mir 4-20mA oder 0-5V ausgibt?
Gast
#2103745
Tobias W. schrieb: > Es soll der Füllstand in einem senkrecht stehenden Rohr gemessen werden. > Die Messung muss berührungslos sein, damit auf gar keinen > Fall Fremdkörper ins Glas geraten könnten. Vielleicht ist die alte Standardmethode mit Hilfe eines Schwimmers doch die einfachste. Der Schwimmer könnte z.B. aus Edelstahl bzw. aus dem gleichen Material wie das Rohr sein. Dann würde man wohl auch keine Verschmutzung bekommen. Der Schwimmer müsste eine Art Balg sein, wie man das z.B. für Vaccuumschläuche nimmt, um das unterschiedliche Gasvolumen auszugleichen. Gruss Harald
Hmmm. Verändert das Rohr mit dem Füllstand seine Resonanzfrequenz? ... Gruß Jobst
Ein Schwimmer ist nur schwierig zu realisieren...er müsste aus Platin sein..alles andre wird wohl schmelzen oder das Glas beeinflussen. Zudem haben wir gerade einmal 3cm Luft, da in der Mitte des Rohres ein Rührstab sitzt. Hmm..ich denke schon dass sich die Resonanzfrequenz ändert...Das Rohr ist allerdings mit weiteren Verrohrungen elektrisch verbunden. Macht das was? Außerdem liegt das Rohr nicht frei sondern ist in speziellen Hitzebeständigen Steinen eingebettet :( was schwebt dir vor jobst?
Naja, irgendwie einen Schallwandleranbringen, der einen Impuls absetzt und ein Echo aufnimmt. Dies kann man dann auswerten. Von dem, wie man dort was für ein Teil genau anbringt, habe ich ich noch keine Vorstellung. War lediglich eine Idee. Gruß Jobst
Wie wärs mit geführter Mikrowelle? http://www.ifm.com/ifmde/web/dsfs!LR3000.html oder http://www.vega.com/de/Fuellstand-Messung_TDR_GWR.htm
Andreas K. schrieb: > http://www.ifm.com/ifmde/web/dsfs!LR3000.html Bis 80°C > http://www.vega.com/de/Fuellstand-Messung_TDR_GWR.htm Mit diesen Hochtemperaturausführungen sind Prozesstemperaturen von -200 ... +400 °C [...] möglich. Gruß Jobst
Eine fertige Methode out-of-the-Box wird man dir hier aber kaum liefern können. Möglicherweise den Sensor kühlen? Am besten Anrufen und fragen.
@Jobst, auch die radiometrisch arbeitenden Messgeräte können nicht bei Betriebstemperaturen von ca. 1000°C eingesetzt werden. In Tobias' Anwendung setzt man deshalb einen Strahler mit schlitzförmiger Austrittsblende ein und montiert ihn mit Abstand von dem heissen Rohr; ggf. mit Kühlmantel. Der Kühlmantel wird dann ebenfalls durchstrahlt; das stört die Messung aber nicht, solange er vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Der entscheidende Vorteil der radiometrischen Methode ist, dass das Gerät nicht in thermischem Kontakt mit dem Rohr oder der Schmelze stehen muss. Es ist keine einfache Messaufgabe. Mit selber basteln geht's sicher nich ;-). mare_crisium
Gast
#2105380
Tobias W. schrieb: > Ein Schwimmer ist nur schwierig zu realisieren...er müsste aus Platin > sein..alles andre wird wohl schmelzen oder das Glas beeinflussen. Aus welchem Material ist denn das Rohr? Das schmilzt doch auch nicht. Zwischen Blei und Wolfram gibts noch ne Menge Material mit hohem Schmelzpunkt. :-) Gruss Harald
Gast
#2105395
noob schrieb im Beitrag #2104587:
> da in der Mitte des Rohres ein Rührstab sitzt.
aus was ist denn der Rühstab? Könnte man ihn nicht als Elektrode für
eine Kapazitive messung verwenden?
Andere Eingebung: Heisses Glas ist doch elektrisch Leitfähig. Ein paar unterschiedlich lange Metallsonden, die ins Glas ragen und dann Widerstand messen?
Gast
#2105673
Wenn heißes Glas leitfähig ist, könntE man auch den Widerstand zwischen Rührstab und Rohr messen solange die Temperatur konstant bleibt. Ob die Auswertung dann verwertbare Ergebnisse bringt, will ich jetzt noch nicht behaupten.
Rohr und Rührstab sind aus Platin. :) Die Temperatur ist leider nie konstant. Heißes Glas ist leitfähig. Allerdings würde ich nur eine grobe Rasterung bekommen: 5 Sonden = 4 Bereiche... Kapazitive Messung wäre denkbar...wobei ich das Prinzip nicht wirklich kenne..?? Gibt es da etwas fertiges? Und: Das Rohr ist elektrisch verbunden mit dem 4 Meter langem Zuleitungsrohr(ebenfalls Platin).
Gast
#2105692
wenn der Rührstab isoliert vom Rohr ist, dann könnte es kapazitiv gehen. Halte doch einfach mal ein Multimeter mit Kapazitätsmessung dran.
Gast
#2105718
@PII: So wird man kaum eine gescheite Kapazität zwischen Rohr und Rührer messen können. Wenn heißes Glas leitend ist, wirst Du einen C mit sehr großen Verlusten haben! Eine Brückenschaltung wäre aber ein Versuch? http://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstonesche_Messbr%C3%BCcke
Gast
#2106273
Brückenschaltung??
Gast
#2106283
Frag mal bei einem Zahntechniker nach, ob er Dir nicht einen Hohlkörper aus Keramik machen kann. Der schwimmt auf dem Glas und ist über eine Keramik-Stange o.ä. mit einem Poti verbunden.
Tobias W. schrieb: > Heißes Glas ist leitfähig. > Allerdings würde ich nur eine grobe Rasterung bekommen: 5 Sonden = 4 > Bereiche... 5 Bereiche, das Rohr kann man wohl mitzählen. Wie genau willst du`s denn nun haben?
Gast
#2106543
naja...es sollte schon auf 0,2-0,4cm genau sein in einem Bereich von ca. 10...besser 20cm :)
@ Jobst M. (jobstens-de) >> Mikrowelle >> http://www.ifm.com/ifmde/web/dsfs!LR3000.html >Bis 80°C Der Hohlleiter ist erfunden, man damit den Sensor vom heissen Messrohr isolieren. MFG Falk
Falk Brunner schrieb: > Der Hohlleiter ist erfunden, man damit den Sensor vom heissen Messrohr > isolieren. Hallo Falk, könntest du mir das erklären? verstehe ich nicht... Könnte man den Sensor einer geführten Mikrowelle durch andere "Stäbe" ersetzen? Zb durch einen Platinstab?
@Tobias W. (tobias_w) >Könnte man den Sensor einer geführten Mikrowelle durch andere "Stäbe" >ersetzen? Zb durch einen Platinstab? Den Sensor nicht, der bleibt wie er ist. Aber man kann den Mikrowellenstrahl über ein passsend dimensioniertes Rohr, aka Hohlleiter, definiert führen. Damit muss der Sensor NICHT direkt über deiner heißen Schmelze sitzen, sondern weiter weg, praktischerweise um 90 Grad abgewinkelt, damit fällt schon mal die direkte Strahlungswärme weg. Der Sensor misst als "um die Ecke". Wenn gleich das mal nicht einfach Hoppla Hop gemacht ist, könnte es ein Ansatz sein. MfG Falk
Gast
#2106792
Jobst M. schrieb: > Wenn das Rohr nicht fest verbaut ist evtl. über Gewichtsmessung ...? > > > Gruß > > Jobst Jep, so wird das üblicherweise gemacht. Den Behälter auf mehrere Wägezellen verteilt montieren und die Summe der Gewichte auswerten (macht normalerweise ein einziger Messumformer). Der Nullpunkt muss bei leerem Behälter kalibriert werden, der Rest geht über Durchmesser des Rohres und das spezifische Gewicht des Glases.
Und wie sieht es mit einer kapazitiven Messung mit dem Rohr als eine Elektrode und einem nicht ins Glas ragenden, möglichst mittig gefürtem, Metallstab (der die Hitze mitmacht) als andere aus? Je nach Glasstand wird sich die kapazität des 'Kondensators' ändern da das leitende Glas als sich bewegende Elektrode (wir erinnern uns an den Plattenkondensator in der Schule) fungiert. Wenn du den Metallstab schirmst sollte der Effekt der Wände und des Rührstabes kompensierbar sein.
Gast
#2107673
Daniel Steffen schrieb: > Je nach Glasstand wird sich die kapazität des 'Kondensators' ändern da > das leitende Glas als sich bewegende Elektrode (wir erinnern uns an den > Plattenkondensator in der Schule) fungiert. Glas leitet? Ich denke nicht, dass sich das Verfahren hier anwenden lässt.
Gast
#2107764
Was ist denn mit dem Vorschlag von usuru von gestern?, ein Hohlkörper aus Keramik könnte doch ganz gut funktionieren?
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