Zuverlässige Füllstandskontrolle

Kapazitive Näherungsschalter oder Sensoren haben sich in der Füllstandsmessung einen festen Platz erobert. Unterschiedlichste Flüssigkeiten, Pulver oder Granulate lassen sich mit ihrer Hilfe durch die Behälterwand hindurch erkennen. Allerdings muss dazu die Empfindlichkeit des Sensors so eingestellt werden, dass nicht schon der Behälter an sich, sondern erst die Behälterwand zusammen mit dem Medium das Signal auslöst. Diese Kalibrierung kostet Zeit und ist im praktischen Betrieb auch immer eine potentielle Fehlerquelle. Außerdem ist nie auszuschließen, dass Verschmutzungen, Schaum oder Anhaftungen an der Behälterwand in Sensorhöhe zu Fehlsignalen führen. Für viele Anwendungen galten daher kapazitive Füllstandssensoren als eher ungeeignet. Das hat sich mittlerweile geändert. Jetzt gibt es kapazitive Füllstandmelder, die sich z.B. für die Detektion stark leitfähiger Medien, wie z.B. Säuren oder Blut eignen und auch bei schäumenden oder filmbildenen und anhaftenden Medien keineswegs passen müssen.Die kapazitive Füllstandsmessung nutzt die gegenüber Gasen oder Luft unterschiedliche Dielektrizitätskonstantedes zu detektierenden Mediums. Je nach Abstand und Material des Messobjekts ändert sich die Kapazität in der Messzone. An diesem physikalischen Prinzip kann man nicht rütteln, man kann jedoch noch einen Schritt weiter gehen und das Messverfahren so modifizieren, dass sich die kapazitive Füllstandsmesstechnik auch für bisher als schwierig oder unmöglich geltende Medien eignet. Der Sensorikspezialist Balluff beweist dies mit den neuen smartLEVEL Füllstandssensoren.

Keine Beeinträchtigung durch Schaum, Verschmutzung oder Filmbildung
Die neuen Sensoren arbeiten ebenfalls kapazitiv, allerdings mit einer etwa siebenmal höheren Oszillatorfrequenz als herkömmliche kapazitive Sensoren. Außerdem kann die patentierte Auswerteelektronik mehr Informationen verarbeiten als sonst bei der kapazitiven Füllstandsmessung üblich; sie erfasst nicht nur den kapazitiven, sondern auch den konduktiven Anteil bzw. Leitwert des Mediums.
Durch die UND-Verknüpfung von Kapazitäts- und Leitwertmessung lassen sich viele bisher als unmöglich geltende Anwendungen mit kapazitiver Technik lösen. Da kompakte Medien hohe, dünne Filme des gleichen Mediums aber nur geringe Leitwerte haben, können die neuen Sensoren problemlos dünne Anhaftungen an der Behälterwand vom realen Füllstand unterscheiden. Fehlschaltungen bei nicht rückstandsfrei abfließenden Medien, z.B. bei Spül- und Reinigungsmitteln, sind damit ausgeschlossen. Sinngemäß gilt das gleiche auch, wenn sich Schäume bilden oder Verschmutzungen und Anhaftungen zu kompensieren sind. Sie werden aufgrund ihres geringen Leitwerts vom Sensor nicht erkannt.

Justieren und Nachjustieren werden überflüssig
Für den Anwender bringt dieses Prinzip noch einen weiteren Vorteil: Sowohl bei der Inbetriebnahme als auch während des Betriebs müssen die Sensoren im Allgemeinen nicht justiert werden. Das gilt auch bei verschiedenen Wandstärken und Behältermaterialien. Vor allem wenn viele Sensoren eingesetzt sind, ergeben sich dadurch beachtliche Zeiteinsparungen und Fehler beim Einstellen sind natürlich ebenfalls ausgeschlossen. Die so genannten smartLEVEL-Sensoren werden in unterschiedlichen Ausführungen für den Einsatz bei Wandstärken bis über 10 mm angeboten. Das ist fast das Dreifache herkömmlicher Sensoren. In vielen Anwendungen werden dadurch aufwändige Bypässe für die Messung überflüssig. Die neuen Sensoren gibt es als Kabel- oder Steckervarianten (M8, M12) und unterschiedliche Gehäusematerialien decken die Anforderungen verschiedenster Anwendungsbereiche ab. Damit lässt sich für die Füllstandsmessung bei praktisch allen Flüssigkeiten mit Dipolcharakter eine ''maßgeschneiderte'' Lösung finden, angefangen von der Halbleiter- und Elektronikindustrie bis hin zu Lebensmittelindustrie, Chemie oder dem Sondermaschinenbau.

Für alle Flüssigkeiten mit Dipolcharakter geeignet
Ein Beispiel aus dem Bereich der Halbleiterindustrie: An einer Nassbank zum Bearbeiten von Wafern und Solarzellen detektieren die kapazitiven Sensoren den Füllstand von Säuren und Laugen durch die vergleichsweise dicke Wandder PTFE- und PVDF-Behälter. Da keine Bypässe erforderlich sind, reduzieren sich die Installation- und Materialkosten. Gleichzeitig erhöhen die neuen Sensoren die Applikationssicherheit, da auch stark leitfähige Anhaftungen die Messergebnisse nicht verfälschen.
Da es die Sensoren auch in lebensmitteltauglichen Ausführungen gibt, eignen sie sichauch z.B. für eine Schokoladenüberzugmaschine. Hier wird der Füllstand der Schokoladenmasse in einem Edelstahlbehälter abgefragt. Da der kapazitive Sensor trotz der unvermeidlichen Anhaftungen zuverlässig schaltet, sind während der Produktion keine Reinigungsarbeiten erforderlich. Ähnliches gilt für die Füllstanderkennung bei Ölsprühanlagen. Hier wird der Füllstand eines Öl-Graphit-Gemischs durch die 5 mm starke Wandung eines Kunststoffbehälters hindurch detektiert. Das Medium wird auf Metallbleche gesprüht, damit diese sich beim Kaltformen besser biegen lassen. Der Einsatz ''normaler'' kapazitiver Sensoren wäre hier gar nicht möglich, da sich durch den Einsatz von Graphit stark leitfähige Anhaftungen an der Behälterwand bilden. Auch für Verpackungsanlagen erschließen sich dank der neuen kapazitiven Sensoren interessante Möglichkeiten, z.B. bei der Abfüllung von Cremes oder Bodylotions, da sie auchbei leitfähigen pastösen Medien, die starke Anhaftungen verursachen,zuverlässig schalten. Der Anwender profitiert von der erhöhten Applikationssicherheit und einem nahezu reinigungsfreien Einsatz während der Produktion.