Jedes Messprinzip hat seine Schwachstellen. Bei potentiometrischen Sensoren war bislang die Medienleitfähigkeit ein limitierender Faktor – doch ein neuer Füllstandsensor auf dem Markt kann selbst Prozesswasser messen.
Ein neuer Füllstandsensor erweitert das Einsatzspektrum potentiometrischer Messung.
Der Sensor misst nun auch gering leitfähige Medien präzise.
Mögliche Anwendungsfelder sind Reinigungs-, Filter- und Wasseraufbereitungsanlagen.
Es gibt sie, die unproblematischen Medien, bei denen Anwender ganz leicht mit Schwimmersensoren, Radarsensoren oder hydrostatisch den Füllstand messen können. Anlagenbediener, Wartungspersonal und Produktionsleiter haben aber nicht selten mit problematischen Medien zu tun, welche die zuverlässige Füllstandsmessung zu einer Herausforderung machen. Oft sind das pastöse, anhaftende oder schäumende Medien mit niedriger Leitfähigkeit oder durchsetzt mit Fremdkörpern.
Bei diesen anspruchsvollen Anwendungen offenbaren die unterschiedlichen Sensorprinzipien ihre Schwächen:
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Radarsensoren und Ultraschallsensoren funktionieren nur eingeschränkt bei schäumenden Medien. Für kurze Messhöhen eignen sie sich ebenfalls nicht.
Schwimmerschalter verkleben bei anhaftenden Medien leicht. Das kann die beweglichen Teile der Mechanik außer Funktion setzen. Ein weiterer Nachteil tritt beim Wechsel von Viskositäten auf, da Schwimmer auf unterschiedlichen Dichten unterschiedlich auftreiben. Die Schwimmer müssen hier unter Umständen angepasst werden, um immer den korrekten Füllstand anzuzeigen. Schwimmerschalter haben zudem bauartbedingt Spalten und Toträume, in denen Bakterien entstehen und sich vermehren können. Das ist gerade im Lebensmittelbereich ein Ausschlusskriterium.
Optische Füllstandsensoren sind in der Regel nicht sehr genau und können durch Verschmutzung oder reflektierende Oberflächen beeinträchtigt werden.
Kapazitive Sensoren müssen üblicherweise für das entsprechende Medium kalibriert werden.
Bei der hydrostatischen Messung können Ablagerungen und Rückstände im Tank das Messen erheblich beeinträchtigen. Auch Temperatursprünge wirken sich auf den Druck aus und können die Füllstandsmessung verfälschen.
Potentiometrische Füllstandsensoren: Bei diesem Messprinzip können Flüssigkeiten mit sehr niedriger Leitfähigkeit nicht gemessen werden. Bislang lag die Mindestleitfähigkeit für potentiometrische Messungen bei 50 µS/cm (Baumer Füllstandsensor LSP).
Kurze Füllhöhen und anspruchsvolle Applikationen sind die Stärke des Sensors.(Bild: Baumer)
Auch für gering leitfähige Medien geeignet
Anspruchsvolle Medien stellen Anwender bei der Füllstandsmessung vor eine schwierige Aufgabe, da die Suche nach dem richtigen Messprinzip nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen führt. Mit dem Combilevel PLP70 des Sensorherstellers Baumer werden einige Applikationen nun deutlich unkomplizierter. Denn der potentiometrische Füllstandsensor eliminiert die bisherige Schwachstelle: die Mindestleitfähigkeit von 50 µS/cm. Dem neuen Sensor genügt schon eine Leitfähigkeit von nur 5 µS/cm, um präzise den Füllstand zu messen.
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Die 5 µS/cm entsprechen der Leitfähigkeit von destilliertem Wasser. Auch Prozesswasser kann je nach Anforderung über diesem Wert liegen, so dass der PLP70 sogar bei diesen wenig leitfähigen Medien zuverlässig den Füllstand angeben kann.
Prozesswasser wird in industriellen und technischen Anwendungen verwendet, wie in Fertigungsprozessen, bei der Energieerzeugung oder in ähnlichen Bereichen. Es ist oft speziell auf die Anforderungen eines bestimmten Prozesses oder Produkts zugeschnitten und wird in der Regel aufbereitet, damit es in der gewünschten Qualität und Reinheit zur Verfügung steht. Beispiele sind Kühlwasser für Wärmetauscher und Maschinen, Kesselspeisewasser zum Befüllen von Kesseln, Wasser zum Herstellen von Lösungen oder für das Reinigen von Anlagen oder Produkten. Durch seine Reinheit hat Prozesswasser auch eine sehr niedrige Leitfähigkeit, da Verunreinigungen wie Feststoffe, Salze, gelöste Gase – beispielsweise Sauerstoff und Kohlendioxid – sowie organische Stoffe dem Wasser entzogen werden.
Der Sensor passt sich unterschiedlichen Medien automatisch an und eignet sich deshalb gut für häufige Medienwechsel.(Bild: Baumer)
Stärken unterschiedlicher Sensorprinzipien
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Der PLP70 misst die Füllhöhe potentiometrisch, das bedeutet, über das Verändern der Spannung, die sich mit der Füllhöhe ändert. Je höher der Füllstand, desto größer die Spannung. Damit vereint der PLP70 Stärken der verschiedenen Sensorprinzipien: Er ist unempfindlich gegen Schaum und Anhaftungen, eignet sich für unterschiedliche Medien, und Medienwechsel sind ohne Parametrieren möglich. Durch das schwimmerlose Prinzips können keine beweglichen Teile verkleben, Ablagerungen und Rückstände im Tank haben keinen Einfluss auf das Messergebnis und der Sensor hat eine sehr kurze Ansprechzeit. Durch den kompakten und hygienegerechten Messstab ist der Sensor leicht zu reinigen und das hygienische Design ohne Spalten und Toträume erschwert, dass sich Bakterienablagerungen bilden.
Aufgrund der Kombination aus den verschiedenen Merkmalen ist der Sensor flexibel für viele anspruchsvolle Anwendungen in kleinen Tanks einsetzbar. Er ist geeignet für Applikationen in metallischen, nicht metallischen und druckbeaufschlagten Tanks mit kurzen Messhöhen zwischen 200 mm und 3.000 mm. Auch in nicht-metallischen Tanks funktioniert er in Kombination mit einer einfach zu installierenden Referenzelektrode. Da Medienwechsel keinen Abgleich erfordern, eignet der Sensor sich bei hoher Sortenvielfalt und häufig wechselnden Medien.
Mögliche Anwendungsfelder der potentiometrischen Füllstandmessung sind Reinigungsanlagen für Komponenten, Gestelle oder Werkzeuge, außerdem Filter- und Wasseraufbereitungsanlagen. Der Sensor ist kontinuierlich temperaturstabil bis 115 °C und bis 130 °C für maximal 30 Minuten.
