Sensoren - HTL Wien 10

MESSTECHNIK KOMPENDIUM Sensoren Berufskolleg Olsberg 2004/2005
Funktionsprinzip
Das kapazitive Messverfahren beruht sich auf die Änderung des Füllstandes. Wenn sich der Füllstand
ändert entsteht eine Kapazitätsänderung ?C. Die Messanordnung wird durch den kapazitiven
Füllstandssensor (Standaufnehmer) und der Gegenelektrode (an der Behälterwand) ausgeführt. Die
gemessene Kapazität setzt sich aus der Leerkapazität des leeren Behälter und der Kapazitätsänderung,
die durch die Füllstandsänderung des Messstoffes hervorgerufen wird.
Anwendungsbereich
Das kapazitive Messverfahren wird zur Grenzwerterfassung sowie zur kontinuierlichen Messung
eingesetzt. Es kann für nicht leitende und leitende Flüssigkeit sowie für Schüttgüter eingesetzt werden.
Zur Sicherstellung der Messung muss der Messstoff eine Mindestdielektrizitätszahl (Er> 1,4) haben.
Die Dielektrizitätszahl ist eine stoffspezifische, charakteristische Eigenschaft des Messstoffes und ist
u. a. abhängig von der Zusammensetzung des Messstoffes, der Temperatur und der Feuchte.
Bei der kontinuierlichen Messung ist dies besonders zu beachten, weil hier eine konstante
Dielektrizitätszahl vorausgesetzt wird. Bei der Grenzstanderfassung sind diese Einflüsse von
untergeordneter Bedeutung. Hier muss jedoch gewährleistet sein, dass sich durch den Unterschied der
Dielektrizitätszahl von Luft (leerer Behälter) und Messstoff eine ausreichende Kapazitätsänderung
ergibt. Ablagerungen an den Standaufnehmern (Sonden) beeinflussen das Messergebnis und müssen
vermieden werden.
Messverfahren
Für viele Behälterformen kann die Berechnungsformel eines zylindrischen Rohrkondensators
angewendet werden. Die Behälterwand stellt dabei den äußeren Zylindermantel dar und der
Standaufnehmer den inneren Zylinder. Die dem jeweiligen Füllstand entsprechende Kapazität
errechnet sich als Summe der zwei Parallelgeschalteten Teilkapazitäten des gefüllten und des
leeren Behälters. Die gemessene Kapazität setzt sich aus der Leerkapazität und der
Kapazitätsänderung zusammen, die durch die Füllstandsänderung des Messmediums
hervorrufen wird.
Einstellung, Betrieb
Da die kapazitiven Füllstandssensoren Werksseitig voreingestellt sind, ist lediglich eine
Einstellung als ein Toleranzausgleich zu sehen. Bedingt durch Montage, Füllmedium und die
Fertigung ergeben sich Toleranzen, die so ausgeglichen werden. Die Einstellung erfolgt über
die Sondenempfindlichkeit mit dem Potentiometer (Level) und muss immer mit dem
tatsächlich eingesetzten Füllmedium vorgenommen werden. In Drehrichtung nach rechts
steigt das Füllniveau. In Drehrichtung nach links fällt das Füllniveau. Bei einem eventuellen
Defekt des Gerätes kann der Ausgang einen beliebigen Zustand annehmen.
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