Pyrometer

Infrarot-Temperatursensor mit IO-Link-Schnittstelle überwacht bis 1.250 °C

| Autor / Redakteur: Stefan Hornung* / Sariana Kunze

Mit dem BTS Infrarot-Temperatursensor lassen sich aus sicherer Entfernung berührungslos und rückwirkungsfrei heiße Objekte erfassen.
Mit dem BTS Infrarot-Temperatursensor lassen sich aus sicherer Entfernung berührungslos und rückwirkungsfrei heiße Objekte erfassen. (Bild: Balluff)

In Gießereien und Stahlwerken wird es richtig heiß. Hier ist Technik gefragt, die cool bleibt. Mit einem Infrarot-Temperatursensor mit IO-Link-Schnittstelle lassen sich berührungslos und rückwirkungsfrei Temperaturen zwischen 250 und 1.250 °C überwachen. Das Pyrometer detektiert heiße Objekte auch in Bewegung und erfasst Temperaturwerte.

Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt – also -273,15 °C – sendet an seiner Oberfläche eine, von seiner Eigentemperatur abhängige, elektromagnetische Strahlung aus. Diese Strahlung wird Temperatur- bzw. Wärmestrahlung genannt. Ein Teil davon ist die Infrarotstrahlung, die sich besonders zur Temperaturerfassung eignet. Sensoren nach diesem Prinzip arbeiten berührungslos und rückwirkungsfrei. Mit Infrarot-Temperatursensoren lassen sich heiße Objekte auch in unzugänglichen oder für Menschen gefährlichen Umgebungen überwachen. Daher ist der Wunsch naheliegend, diese Sensoren auch von der Leitwarte aus parametrieren zu können. Bei einem Produktwechsel beispielsweise muss dann kein Mitarbeiter zum Sensor, um vor Ort Einstellungen zu verändern. Meist ist das ohnehin nur bei „kalter“ Anlage möglich. Ein Zugriff aus der Ferne spart Zeit und erhöht die Produktivität, weil die Anlage nicht mehr zum Abkühlen heruntergefahren werden muss. Mit dem Infrarot-Temperatur Sensor BTS hat Balluff eine Lösung für diese Anforderungen entwickelt. Neben zwei Schaltausgängen bietet das Pyrometer im robusten M30-Edelstahlgehäuse der Schutzart IP67 eine IO-Link-Schnittstelle für den direkten Datenaustausch mit der Steuerung oder der Leitwarte. Optional ist auch ein analoger 4...20 mA-Ausgang möglich.

Mit IO-Link aus der Ferne parametrieren

Die prinzipielle Funktionsweise des Sensors ist typisch für Indus­trie-Pyrometer: Eine Optik fokussiert die vom Messobjekt ausgehende Wärmestrahlung auf eine Fotodiode als Infrarotdetektor, die sich für Temperaturen im Bereich von 250 bis 1.250 °C eignet. Dabei werden die Strahlen durch Blenden begrenzt, so dass 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 z.B. 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 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 verrechnet das Pyrometer die vorgegebene Anzahl der letzten Messergebnisse zu einem gleitenden Mittelwert. Bei einer Spitzenwerterkennung wird ein lokales Maximum des Ausgangssignals für eine einstellbare Anzahl an aufeinanderfolgenden Messungen gehalten, z.B. um partielle Verzunderungen auf glühendem Stahl auszublenden. Die Schaltfrequenz des Temperatursensors beträgt 100 Hz; dadurch wird auch eine Temperaturerfassung bei Objekten möglich, die sich relativ schnell bewegen.

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