Füllstandssensor Ultraschall oder Radar: Welche Technik passt zu deinem Tank?

Du willst wissen, wie voll ein Tank, eine Zisterne oder ein Behälter ist, ohne jedes Mal mit dem Peilstab nachzusehen. Ein elektronischer Füllstandssensor über der Oberfläche meldet dir den Abstand per Funk, und spätestens bei der Auswahl landest du bei der Frage: Füllstandssensor mit Ultraschall oder Radar? Die kurze Antwort lautet: Ultraschall ist bei ruhigen Flüssigkeiten, stabilen Temperaturen und kurzen Distanzen oft die genauere und günstigere Wahl. Radar spielt seine Stärken aus, wenn Kondensat, Dampf, Staub oder große Temperatursprünge im Spiel sind, wo Schall Probleme bekommt.

Welche Technik für dich passt, entscheidet nicht das Etikett, sondern dein Tank: die Höhe, der Abstand vom Deckel zur höchsten Füllung, das Medium, die Einbauten und ob der Sensor im Keller oder unter freier Sonne hängt. Die folgenden Abschnitte gehen diese Punkte der Reihe nach durch und vergleichen am Ende zwei konkrete Geräte.

Wie funktioniert ein Ultraschall-Füllstandssensor?

Ein Ultraschallsensor ist im Kern ein Abstandssensor. Sein Wandler sendet einen kurzen Schallimpuls nach unten, der Impuls trifft auf die Oberfläche, wird zurückgeworfen und vom selben Wandler wieder empfangen. Aus der Laufzeit berechnet die Elektronik die Entfernung: Schallgeschwindigkeit mal Laufzeit, geteilt durch zwei, weil der Schall hin und zurück läuft. Bei 2 m Abstand ist das Echo nach rund 11,7 Millisekunden wieder da, wenn die Luft etwa 20 °C hat.

Genau hier liegt die Schwachstelle des Prinzips: Schall ist langsam und seine Geschwindigkeit hängt von der Luft ab, durch die er läuft. Bei 0 °C sind es etwa 331 m/s, bei 20 °C rund 343 m/s. Gute Sensoren messen deshalb die Temperatur am Gerät und rechnen sie ein. Was sie nicht sehen, ist ein Temperaturgefälle zwischen Sensor und Flüssigkeit.

Der trichterförmige Aufsatz, den du auf den Bildern am Milesight EM400-UDL siehst, bündelt den Schall und schirmt den Wandler ab. Der EM400-UDL misst zusätzlich seine Lage: Kippt er um 20 Grad oder mehr aus der Waagerechten, meldet er den Status „Tilt“. Das ist praktisch, denn ein schief hängender Sensor zielt auf die Behälterwand statt auf die Oberfläche.

Wie funktioniert ein Radar-Füllstandssensor?

Ein Radar-Füllstandssensor arbeitet mit elektromagnetischen Wellen statt mit Schall. Weil sich diese mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, wäre die Laufzeit bei 2 m Abstand nur etwa 13 Nanosekunden lang, viel zu kurz für eine einfache Stoppuhr. Die meisten kompakten Geräte nutzen deshalb das FMCW-Verfahren: Der Sensor sendet ein Signal, dessen Frequenz sich gleichmäßig ändert. Wenn das Echo zurückkommt, sendet er bereits auf einer anderen Frequenz, und aus diesem Frequenzunterschied ergibt sich der Abstand.

Der Dragino MDS200-LB arbeitet so im Bereich von 24,0 bis 24,5 GHz. Solche 24-GHz-Module werden oft als mmWave Radar beworben. Streng genommen beginnt der Millimeterwellenbereich erst bei 30 GHz, die Wellenlänge liegt bei 24 GHz bei etwa 12,5 mm. Industrielle Radare für Prozesstanks arbeiten häufig bei 80 GHz und bündeln ihren Strahl bei gleicher Antennengröße deutlich enger.

Radar reagiert kaum auf Temperatur, Dampf oder Luftdruck im Messweg. Dafür hängt die Stärke des Echos vom Medium ab: Wasser reflektiert Radarwellen sehr gut, Heizöl oder Kunststoffgranulat mit ihrer niedrigen Dielektrizitätskonstante deutlich schwächer. Ein Ultraschallsensor kennt diesen Unterschied nicht, für ihn ist jede feste oder flüssige Oberfläche ein Spiegel.

Radar oder Ultraschall: Welcher Füllstandssensor ist genauer?

Die verbreitete Annahme, Radar sei automatisch genauer, stimmt für die Geräte in dieser Klasse nicht. Ein Blick in die Datenblätter zeigt es: Der Milesight EM400-UDL in der Standardausführung gibt eine Genauigkeit von ±(1 cm + 0,3 % der Distanz) an, gültig zwischen −15 und 60 °C und im Messbereich von 25 bis 800 cm. Bei 2 m Abstand sind das ±1,6 cm. Die Pro-Sonden W050 und W100 sind mit ±1 % vom Endwert spezifiziert, also ±5 cm beziehungsweise ±10 cm. Der Dragino MDS200-LB nennt dagegen ±10 cm bei einer Auflösung von 1 cm.

Auflösung und Genauigkeit solltest du dabei nicht verwechseln. Eine Auflösung von 1 mm heißt nur, dass der Wert in Millimeterschritten ausgegeben wird. Wie nah dieser Wert an der Wirklichkeit liegt, beschreibt die Genauigkeit, und die ist immer an Bedingungen geknüpft, etwa an einen Temperaturbereich.

In der Praxis kippt das Bild, sobald die Bedingungen schwierig werden. Ein Ultraschallsensor mit ±1,6 cm auf dem Papier kann in einem sonnenbeschienenen Behälter mehrere Zentimeter danebenliegen, weil die Luftschicht unter dem Deckel viel wärmer ist als die über der Flüssigkeit. Ein Radar mit ±10 cm bleibt unter diesen Bedingungen bei seinen ±10 cm. Für eine Zisterne, bei der du wissen willst, ob sie halb oder fast leer ist, reichen beide Werte. Für einen flachen Tank, bei dem 10 cm schon einen großen Teil der Höhe ausmachen, ist ein genaues Ultraschallgerät im Vorteil, sofern die Umgebung mitspielt.

Was ist die Blockdistanz beim Füllstandssensor?

Jeder berührungslose Füllstandssensor hat direkt vor seiner Messfläche einen Bereich, in dem er nichts messen kann. Diese Blockdistanz, auch Totzone oder Blindzone genannt, entsteht beim Ultraschall, weil der Wandler nach dem Sendeimpuls noch kurz nachschwingt. Ein Echo, das in dieser Zeit zurückkommt, geht im eigenen Nachklingen unter. Beim Radar begrenzen die Antennenkopplung und die Auswertung den Nahbereich.

Die Messbereiche verraten die Blockdistanz: Der EM400-UDL in der Ausführung C050 misst nach Händlerangabe von 25 bis 500 cm, die C100 von 25 bis 1000 cm, die W050 ab 30 cm und die W100 erst ab 50 cm. Der MDS200-LB misst von 0,5 bis 20 m. Hier hat also ausgerechnet das Radar die größere Totzone, und zwar doppelt so groß wie die der Standard-Ultraschallvarianten.

Für die Planung heißt das: Der höchste Füllstand, den du erwartest, muss mindestens um die Blockdistanz plus eine Reserve unter der Messfläche liegen. Steigt die Flüssigkeit weiter, melden viele Sensoren keinen oder einen falschen Wert, im ungünstigsten Fall einen scheinbar leeren Tank. Wenn dein Behälter bis knapp unter den Deckel gefüllt wird, setze den Sensor auf einen Aufsatz, damit die Totzone oberhalb der Maximalfüllung liegt, und achte darauf, dass der Schalltrichter oder Radarkopf unten aus dem Aufsatz herausragt.

Füllstandsmessung bei Schaum, Dampf und Kondensat: Radar oder Ultraschall?

Bei Schaum, Dampf und Kondensat liegt der größte praktische Unterschied zwischen den Verfahren. Schaum ist für Ultraschall besonders unangenehm: Eine lockere Schaumschicht schluckt den Schall, statt ihn zurückzuwerfen, und das Echo wird schwach oder bleibt ganz aus. Radar kommt mit dünnem, leichtem Schaum oft besser zurecht, aber auch hier gilt: Dichter, nasser Schaum kann die Wellen ebenfalls dämpfen. Eine Garantie, dass ein Radar jede Schaumschicht durchdringt, gibt es nicht.

Überlege außerdem, welche Oberfläche dich überhaupt interessiert. Die Oberkante des Schaums und die Flüssigkeit darunter sind zwei verschiedene Messziele. Der MDS200-LB meldet laut Hersteller zwei Abstände, das nächstgelegene Objekt und das nächste dahinter. Ob das bei deinem Schaum die Flüssigkeit ist, kannst du nur am eigenen Behälter herausfinden.

Dampf und warme Luft über der Flüssigkeit verändern die Schallgeschwindigkeit und schwächen den Schall ab, auf Radar haben sie in einem normalen Tank praktisch keinen Einfluss. Kondensat ist ein eigenes Problem: Tropfen auf der Messfläche lenken den Schall ab. Milesight gibt für den EM400-UDL eine relative Luftfeuchte bis 95 % ohne Betauung an, über warmer Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter ist Betauung aber eher die Regel. Dragino wirbt beim MDS200-LB ausdrücklich damit, dass er auch mit Wasser oder dickem Staub auf dem Sensor noch korrekt misst. Gerade bei beheizten Behältern, Pufferspeichern und Schächten ist das ein echtes Argument für Radar.

Füllstandssensor für Flüssigkeit oder Schüttgut: Was ändert sich?

Eine Flüssigkeit bildet eine waagerechte, glatte Fläche, die Schall und Radarwellen wie ein Spiegel direkt zum Sensor zurückwirft. Schüttgut verhält sich anders. Beim Befüllen bildet es einen Kegel, beim Entleeren einen Trichter, und die geneigte Oberfläche lenkt einen Teil des Signals zur Seite. Der Sensor misst außerdem nur die Stelle unter sich und nicht die mittlere Füllhöhe.

Für Ultraschall kommen weitere Hürden hinzu: Staub beim Befüllen dämpft den Schall, weiche oder grobkörnige Oberflächen wie Hackschnitzel streuen ihn. Radar sieht durch Staub weitgehend hindurch, hat aber bei Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante, etwa trockenem Kunststoffgranulat, ein schwaches Echo.

Beide Geräte aus diesem Vergleich sind in erster Linie für Flüssigkeiten und Abstände gedacht. Milesight nennt für den EM400-UDL Tankfüllstand, Ausdehnungsgefäße und Hochwasser. Dragino listet für den MDS200-LB neben Flüssigkeitsständen auch Abfallbehälter, Kanalschächte und Parkplätze. Ein Mülltonnen-Füllstand ist damit realistisch, ein hohes Silo mit Getreide eher ein Fall für spezialisierte Silo-Radare mit schmalem Strahl.

Ultraschall-Füllstandssensor im Freien: Was machen Temperatur, Regen und Sonne?

Im Freien zeigt sich die Temperaturabhängigkeit des Schalls am deutlichsten. Zwischen −10 und 40 °C ändert sich die Schallgeschwindigkeit um etwa 9 %. Die Temperaturkompensation fängt das zum großen Teil ab, solange die Luft im ganzen Messweg ungefähr gleich warm ist. Steht ein Regenwassertank oder ein IBC-Container in der Sonne, heizt sich der Deckel samt Sensor auf, während die Luft weiter unten kühl bleibt. Der Sensor rechnet dann mit einer zu hohen Temperatur, und der Fehler wächst mit der Distanz. Schon 3 % Abweichung sind bei 3 m Abstand rund 9 cm.

Ein Sonnenschutz über dem Sensor und eine Montage an der schattigen Seite helfen mehr als jede Einstellung. Achte auch auf die Betriebstemperatur: Der EM400-UDL ist von −30 bis 70 °C spezifiziert und hat ein IP67-Gehäuse, der MDS200-LB arbeitet von −40 bis 85 °C. Unter einer schwarzen Abdeckung im Hochsommer lohnt sich ein kritischer Blick auf die obere Grenze.

Regen stört weniger durch die Tropfen in der Luft als durch Wasser auf der Messfläche. Ein Tropfen im Schalltrichter oder ein Eisfilm im Winter kann das Echo verfälschen, ebenso Spinnweben oder Insekten im Trichter, die bei offenen Schächten keine Seltenheit sind. Radar ist hier robuster, denn die Wellen durchdringen einen dünnen Wasserfilm auf der Antennenabdeckung. Wind wiederum bewegt die Oberfläche offener Gewässer und Becken. Gegen Wellen hilft beim EM400-UDL die Ausreißer-Kalibrierung: Weicht ein Wert stärker als eingestellt vom letzten ab, misst der Sensor erneut.

Wo montierst du einen Füllstandssensor am Tank?

Der Montageort entscheidet oft mehr über die Qualität der Messung als die Wahl zwischen Ultraschall und Radar. Der Sensor muss waagerecht über der Oberfläche hängen und freie Sicht nach unten haben. Milesight nennt für den EM400-UDL einen Mindestabstand von 30 cm zur Seitenwand und rät ausdrücklich davon ab, den Sensor über dem Zulauf zu montieren, weil er sonst den einströmenden Strahl misst statt der Oberfläche.

Leitern, Streben, Rührwerke, Schwimmerschalter und Rohre im Strahl erzeugen eigene Echos. Weil sich der Strahl mit der Entfernung aufweitet, kann ein Hindernis bei vollem Tank keine Rolle spielen und bei fast leerem Tank plötzlich das stärkste Echo liefern. Beim MDS200-LB ist das besonders wichtig, denn sein Radarkopf strahlt mit 78 Grad in der einen und 23 Grad in der anderen Richtung sehr breit. Richte die breite Seite so aus, dass sie entlang der längsten freien Strecke im Behälter liegt. Bei gewölbten Deckeln raten Radarhersteller häufig von der exakten Mitte ab, weil sich dort Mehrfachechos bündeln können.

Für einen Füllstandssensor am Öltank gelten dieselben Regeln, mit zwei Besonderheiten. Heizöl reflektiert Radarwellen schwach, was bei einem 24-GHz-Gerät mit breitem Strahl zu unsicheren Echos führen kann. Ultraschall kommt mit der ruhigen Oberfläche im gleichmäßig temperierten Keller dagegen in der Regel gut zurecht, solange die Öffnung groß genug für den Sensor ist. Und Kellerräume sind für Funk schwierig: Prüfe vorher, ob LoRaWAN oder NB-IoT dort ankommt. Metallene Deckel schirmen zusätzlich ab, deshalb kann es helfen, dass beim MDS200-LB der Radarkopf per Kabel vom Funkgehäuse getrennt ist.

Notiere dir nach der Montage den Abstand von der Messfläche bis zum Boden. Der Sensor liefert eine Distanz zur Oberfläche, und erst mit dieser Referenz wird daraus eine Füllhöhe.

Milesight EM400-UDL vs Dragino MDS200-LB: Ultraschall oder Radar?

Beide Geräte messen berührungslos von oben, laufen jahrelang mit Batterie und senden ihre Werte per Funk. In der Messtechnik und im Lebenszyklus unterscheiden sie sich deutlich, wie die Übersicht der Herstellerangaben zeigt.

Der EM400-UDL ist die genauere Wahl für Flüssigkeiten in Behältern bis wenige Meter Höhe, solange Kondensat und starke Temperatursprünge keine Rolle spielen. Er bietet Schwellwertalarme, eine Kalibrierung per Offset und die Kippmeldung. Die Ausführung N03GL C050 funkt über NB-IoT oder Cat-M direkt ins Mobilfunknetz und braucht kein eigenes Gateway, die LoRaWAN-Varianten senden standardmäßig alle 10 Minuten.

Der MDS200-LB ist die robustere Wahl für feuchte, staubige und schmutzige Umgebungen wie Schächte, Abwasser oder beheizte Behälter, und er reicht mit 20 m deutlich weiter. Er sendet standardmäßig alle 20 Minuten und kann bei Überschreiten eines eingestellten Bereichs in kürzeren Abständen melden. Den geringeren Genauigkeitswert und die größere Totzone von 50 cm musst du in Kauf nehmen. Wichtig für Neuinstallationen: Dragino führt das Modell als auslaufend, prüfe also Ersatzbedarf und Support für die geplante Laufzeit.

Füllstandssensor mit Ultraschall oder Radar kaufen: Worauf solltest du achten?

Bevor du dich festlegst, miss deinen Behälter aus: den Abstand von der geplanten Messfläche bis zum Boden und bis zur höchsten Füllung. Der größte Abstand muss in den Messbereich passen, der kleinste darf nicht in die Blockdistanz fallen. Kläre dann das Medium und die Umgebung. Ruhige Flüssigkeiten bei gleichmäßiger Temperatur sprechen für Ultraschall und seine höhere Genauigkeit, Kondensat, Dampf, Staub, Schaum und pralle Sonne sprechen für Radar. Bei Heizöl und anderen schwach reflektierenden Medien ist Ultraschall oft die sicherere Wahl.

Prüfe außerdem, ob am Einbauort LoRaWAN oder Mobilfunk ankommt und ob du ein Gateway brauchst. Achte auf die Betriebstemperatur und das Meldeintervall, das zu deinem Zweck passt, und bei älteren Modellen auf den Lebenszyklus.

Mit diesen Punkten ist die Frage Füllstandssensor Ultraschall oder Radar für deinen Tank meist schnell beantwortet. Wenn du ein passendes Gerät suchst, findest du unsere Modelle in der Kategorie Füllstandssensoren.