Die prinzipielle Funktionsweise des Sensors ist typisch für Industrie-Pyrometer und einfach zu verstehen: Eine Optik fokussiert die vom Messobjekt ausgehende Wärmestrahlung auf eine Fotodiode als Infrarotdetektor, die sich für Temperaturen im Bereich von 250 bis 1250 °C eignet. Dabei werden die Strahlen durch Blenden begrenzt, sodass ein präziser Messfleck auf dem Objekt entsteht. Eventuell auftretende Störstrahlung wird mittels eines Spektralfilters bereits an der Optik geblockt.
Der Infrarotdetektor wandelt dann die auftreffende Strahlung in ein elektrisches Signal um. Dieses wird in einem digitalen Signalprozessor verarbeitet. Das Ausgangssignal stellt dieser dann an einer IO-Link-Schnittstelle zur Verfügung. Diese Schnittstelle ermöglicht zudem eine Parametrierung des Sensors beispielsweise von der übergeordneten Steuerung oder dem Leitstand.
Bei einem Produktwechsel lassen sich alle notwendigen Einstellungen aus der Ferne vornehmen; gleichzeitig vereinfacht sich durch IO-Link auch, falls doch einmal notwendig, der Austausch eines Sensors, weil sich alle Parameter direkt auf das Ersatzgerät übertragen lassen.
Typische Aufgaben, die sich während des Anlagenbetriebs aus der Ferne bewältigen lassen, sind beispielsweise das Einstellen des materialabhängigen Emissionskoeffizienten oder die Wahl des Auswerteverfahrens. Eine Mittelwertbildung dient zur Stabilisierung des Temperaturwerts unter extremen Umgebungsbedingungen. Dabei wird die vorgegebene Anzahl der letzten Messergebnisse zu einem gleitenden Mittelwert verrechnet.
Bei einer Spitzenwerterkennung wird ein lokales Maximum des Ausgangssignals für eine einstellbare Anzahl an aufeinanderfolgenden Messungen gehalten, beispielsweise um partielle Verzunderungen auf glühendem Stahl auszublenden. Die Schaltfrequenz beträgt 100 Hz; dadurch ist die Temperaturerfassung auch bei Objekten möglich, die sich relativ schnell bewegen. Die Auflösung liegt bei 10 °C beziehungsweise 18 °F.
Über die IO-Link-Schnittstelle lässt sich zudem jederzeit auch der Device-Status abfragen. Ereignisse wie Übertemperatur, Unterspannung etc. liefern dann zusätzliche Informationen über aktuelle Umgebungsbedingungen. Die Temperaturerfassung liefert damit einen wichtigen Beitrag zu Industrie 4.0 und „Big Data“, denn die vom Sensor über die IO-Link bereitgestellten Informationen über die Umgebungsbedingungen lassen sich ebenso protokollieren und dokumentieren wie die Temperaturwerte der heißen Objekte.
Teach-In erleichtert Inbetriebnahme
Die Fernbedienung und Device-Abfrage über IO-Link soll im Betrieb helfen. Bei der initialen Ausrichtung im Einrichtbetrieb sind aber auch intuitive Bedienmöglichkeiten direkt am Sensor gefragt. Deshalb ist der Temperatursensor als erster seiner Art zusätzlich zu drei Bedientasten mit einem Klartextdisplay ausgestattet.
Das Display richtet sich automatisch aus und lässt sich dadurch in jeder Position ablesen und bedienen, gleichgültig wie der Sensor montiert ist. Im Einrichtbetrieb lassen sich so alle notwendigen Werte eingegeben, beispielsweise der Emissionskoeffizient. Er ist ein Maß für die Fähigkeit der Objekte, infrarote Strahlung abzustrahlen. Der entsprechende Wert kann auch per Tastendruck im Teach-In-Verfahren eingelernt werden, wenn die Objekttemperatur bekannt ist. Das ist meist einfacher, als den Emissionskoeffizienten genau zu bestimmen, und die Einrichtzeit verkürzt sich somit.
Zubehör für besseren Schutz
Eine Vielzahl an industrietauglichem Zubehör soll den Sensor auch bei extremen Einsatzbedingungen schützen. Ein Display-Schutz sorgt beispielsweise dafür, dass Funken oder glühende Teilchen keine Schäden verursachen. Die Linse lässt sich mit Schutzmutter und Lufttubus vor Schmutz und Beschädigung schützen. Ein Lufttubus verhindert, dass Rauch oder Dämpfe die Erfassung beeinträchtigen.
Mit dem M30-Haltewinkel oder dem runden Sensorhalter ist die Befestigung der Sensoren an der Anlage einfach. Ebenfalls für die rauen Umgebungsbedingungen ausgelegt sind die IO-Link-Master aus Zink-Druckguss und die passenden Kabel. Hier schützt ein Edelstahlgeflecht die Adern vor mechanischen Beschädigungen und Wärme. tha
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