Alles, was Sie über radargeführte Füllstandtransmitter wissen müssen
Radargeführte Füllstandssensoren werden in vielen Industrien zunehmend zu den Geräten erster Wahl für die Füllstandsmessung. Aber wie funktionieren sie? Wo können Sie sie einsetzen? Und was ist mit IIoT-Radarmessgeräten?
Sie haben einen radargeführten Füllstandssensor in Ihrer Anlage, richtig? Falls nicht, können Sie in diesem Artikel erfahren, wie Ihnen die Radartechnologie helfen kann. Falls ja, sollten Sie diesen Artikel ebenfalls lesen, um herauszufinden, wie sich die Technologie weiterentwickelt hat, und um mehr über IIoT-Radarmessgeräte zu erfahren.
Die Füllstandsmessung kann manchmal schwierig sein. Haben Sie nicht das richtige Gerät ausgewählt und es korrekt eingerichtet, sitzen Sie am Ende mit üblen Kopfschmerzen da. Natürlich gilt auch umgekehrt: Wenn Sie die richtige Technologie ausgewählt und ordnungsgemäß konfiguriert haben, können Sie die Messstelle praktisch vergessen, denn sie wird von alleine dafür sorgen, dass Ihr Prozess weiterhin reibungslos läuft.
Die Radartechnologie bringt Unmengen von Vorteilen mit sich und hat in fast allen Anwendungen schon viele andere Technologien ersetzt. In dem Maße, in dem die Kosten für Radartechnologie gesunken sind, hat gleichzeitig ihre Popularität zugenommen, bietet sie doch eine präzise Füllstandsmessung für weniger Geld.
Beschäftigen wir uns also heute mit der Radartechnologie und wie IIoT-Radarmessgeräte auf dem Markt für Füllstandsmessung einen Wendepunkt eingeleitet haben.
Wie messen Sie den Füllstand in Tanks?
Der Markt bietet eine große Zahl von Modellen, die unterschiedliche Methoden zur Füllstandsmessung nutzen. Aber wie wissen Sie, welche Methode sich für Ihren Prozess am besten eignet? Nun, das hängt wie immer von den Merkmalen und Anforderungen Ihres Prozesses ab.
Welche Art von Sensor also? Druck, hydrostatisch, kapazitiv, Ultraschall oder vielleicht sogar irgendetwas ganz anderes? Sie können natürlich jede dieser Methoden einsetzen, aber auch die Radartechnologie kann in vielen verschiedenen Anwendungen und auf viele verschiedene Arten verwendet werden. Und wenn Sie sie mit IIoT kombinieren, ist dank der Technologie Ihre gesamte Arbeit schon zur Hälfte erledigt!
Werfen wir nun einen genaueren Blick auf radargeführte Messgeräte. Später werde ich hoffentlich Gelegenheit haben, Sie auch eingehender zu anderen Technologien zu informieren.
Wie arbeitet ein radargeführtes Füllstandsmessgerät?
Radargeführte Füllstandsmessgeräte nutzen typischerweise eines von zwei Messprinzipien: Time-of-Flight (ToF, Laufzeitmethode) und Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW). Ich werde die beiden kurz erläutern.
Time-of-Flight
Bei der Laufzeitmethode wird die Distanz zwischen dem Radarmessgerät selbst und der Produktoberfläche gemessen. Hierzu gibt das Messgerät Radarimpulse ab, die von der Oberfläche reflektiert werden.
Die Antenne des Messgerätes empfängt das reflektierte Signal und sendet es an die Elektronik, die den Rest übernimmt. Der Mikroprozessor identifiziert das Echo und berechnet die Zeit, die bis zum Eintreffen des reflektierten Signals benötigt wurde.
Die Distanz (D) zur Oberfläche verhält sich proportional zur Laufzeit (t) des Impulses vom Radar. Der Mikroprozessor nutzt die folgende Formel:
D = c · t/2
c steht hier für die Lichtgeschwindigkeit.
Nachdem das Gerät die Distanz (D) festgestellt hat, kann es den Füllstand (L) auf der Grundlage der Leerdistanz (E) berechnen:
L = E-D
Ein Kinderspiel!
Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW)
Bei dieser Methode sendet das Radarmessgerät ein Hochfrequenzsignal aus. Diese Frequenz steigt mit der Zeit an und führt zu einem so genannten Frequenz-Sweep oder Signal-Sweep. Dieses Signal wird von der Produktoberfläche reflektiert, von der Antenne empfangen und mit einer Verzögerungszeit (t) an die Elektronik übertragen.
Die empfangene Frequenz unterscheidet sich von der abgegebenen Frequenz, und die Differenz (Δf) verhält sich proportional zur Echokurve. Es wird die Fouriertransformation angewendet, um die Frequenz, wie hier gezeigt, in ein Spektrum zu transformieren:
Das Gerät ermittelt dann den Füllstand, indem es die Differenz zwischen der Tankhöhe und der gemessenen Distanz berechnet. Diese Methode ist etwas komplexer als das Laufzeitverfahren (ToF), aber das braucht Sie nicht weiter zu kümmern, denn das Gerät übernimmt sämtliche Berechnungen für Sie.
Welches Frequenzband?
Sie müssen sich mit den Frequenzbändern auskennen oder mithilfe eines Experten die für Ihre Anwendung am besten geeigneten Frequenzbänder bestimmen. Auf dem Markt sind berührungslose Füllstandsensoren mit vier unterschiedlichen Frequenzbändern erhältlich. Die meisten nutzen 6 GHz, 10 GHz oder 26 GHz.
Mittlerweile sind auch neue Radarsensoren mit 80 GHz auf den Markt gekommen. Sie bieten zahlreiche Vorteile für eine Prozessanlage, da sie hervorragend in solche Anwendungen passen, in denen traditionelle Radartransmitter mehr Raum für den Abstrahlwinkel benötigen würden.
Welches ist also das beste Frequenzband für Sie? Da dies von vielen Faktoren in Ihrer Anwendung abhängt, werden Sie entweder umfassend recherchieren oder Ihre Prozessinformationen an einen Experten weitergeben müssen. Selbermachen mag zwar gründlicher sein, doch der Experte ist schneller. Aber das bleibt ganz Ihnen überlassen.
IIoT-Füllstandsüberwachung?
Schon jemals etwas von IIoT-Radarsensoren gehört? Radargeführte IIoT-Transmitter, wie z. B. der Micropilot FWR30 von Endress+Hauser, sind der neueste auf dem Markt erhältliche Typ von kompakten Füllstandssensoren.
Ein solches Gerät lässt sich problemlos in kleinen Tanks installieren und bewegt sich mit ihnen zusammen, sobald der Bedarf besteht, den Tank an einen anderen Ort zu bringen. Diese Mobilität ist möglich, weil das Radar durch eine Batterie gespeist wird und drahtlose Kommunikation nutzt. Das bedeutet also, dass Sie den Tank an jeden beliebigen Ort in der Anlage, an dem eine Internetverbindung besteht, transportieren und weiterhin konstant Ihre Daten abrufen können.
Außerdem können Sie dieses Gerät lokal verfolgen, minimale und maximale Schwellwerte festlegen und sich einen Alarm ausgeben lassen, wenn sich die Daten ändern. Und weil dieses IoT-Radarmessgerät die 80-GHz-Frequenz nutzt, können Sie es auch ganz einfach in kleine Behälter einbauen, um dort ebenfalls zuverlässigere Messungen zu erreichen.
Cloud-basierte IIoT-Radarmessgeräte wie das FWR30 ermöglichen es Ihnen, das Gerät in nur wenigen Schritten einzurichten. Danach können Sie mit Ihrem Smartphone, Laptop oder Tablet auf all Ihre Daten zugreifen. Ein weiteres Plus: Services wie Netilion Value bieten exzellente Funktionen wie Dashboard, Historie, Abbildungen, Benachrichtigungen und vieles mehr.
Sobald Sie dazu bereit sind, das alles einmal auszuprobieren ... Netilion bietet kostenlose Tests an. Andere Unternehmen aber möglicherweise auch, daher sollten Sie sich informieren!
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