Lichtleiter-Sensoren: Wo Flüssiges ist, ist nicht immer Freude

Eine höhere Integration in der Elektronik-, Halbleiter- oder auch Handlingindustrie erfordert flexible Sensoren, die in die Maschinenkonzeption passen und einfach zu bedienen sind. Der Sensor soll sich bei der Entwicklung dem Maschinendesign anpassen und nicht umgekehrt. Flache oder runde Tastköpfe, solche mit einem seitlichen Lichtaustritt oder gar Köpfe, bei denen die Fasern auf einer Linie angeordnet sind, um einen Bereich zu überwachen, stehen nun erstmals zur Verfügung. Baumer Electric bietet Lichtleiterlösungen für den Bereich der Füllstands- und Leckage-Erkennung an. Die Produkte ermöglichen die Füllstandsdetektion in Steigrohren oder Schläuchen sowie die Erkennung von Lecks in Tanks oder Wannen. Detektion in Steigrohren/Schläuchen In vielen Nassbereichen wird eine Überwachung oder Erkennung von Flüssigkeiten benötigt. Der Vorteil von optischen Füllstandsensoren liegt darin, dass auch nichtleitende Flüssigkeiten wie destilliertes Wasser oder gewisse mineralische Öle erkannt werden können. Es stehen optische Füllstandssensoren zur Verfügung, die speziell für die Füllstandserkennung in (halb-)transparenten Steigrohren oder Schläuchen bis zu einem Durchmesser von 13mm entwickelt wurden. Die Sensoren können direkt an das Rohr bzw. den Schlauch montiert werden, was zusätzliche Montagewinkel überflüssig macht. Durch den hohen Brechungsindex von Flüssigkeiten ist der Sensor in der Lage, den Flüssigkeitslevel mit einer Reproduzierbarkeit von typisch 1mm zu erkennen. Ausblendung von Schaum oder Luftblasen Die Lichtleiterversion FOC 500C6Y00 mit integrierter Faserzeile ermöglicht es, Schaum oder bis zu 3mm grosse Luftblasen auszublenden, damit nur der effektive Füllstand detektiert wird. Möglich ist dies durch eine linienförmige Aufteilung der Fasern. Durch diese Anordnung wird ein kleiner Lichtvorhang von 5mm Länge erzeugt, in dem ein einzelner Tropfen oder feiner Schaum im Vergleich zu einem runden Lichtspot weniger Einfluss hat. Mit den Lichtleitergeräten der Serie 69 können so ungewünschte Effekte ausgeblendet werden. Das PFI-Material ermöglicht den Einsatz auch in leicht chemischer Umgebung. Neben der Lichtleitervariante steht auch die Sensorvariante FFDK 16x50Y0 mit integrierter Elektronik und rundem Lichtspot zur Verfügung. Mit Kabelbindern am Steigrohr/Schlauch befestigt, müssen am Sensor selbst keine Einstellungen mehr vorgenommen werden, was die Inbetriebnahme vereinfacht. Es muss lediglich zwischen Hell- und Dunkelschaltung gewählt werden. Leckage-Überwachung Meist werden in Tanks oder Wannen Füllstandssensoren oder Schwimmerschalter für die Überlauf-Überwachung eingesetzt. Was passiert aber, wenn der Tank mit chemisch aggressiver Flüssigkeit Leck schlägt oder ein Übergang undicht wird? Hier setzen die Produkte zur Leckage-Überwachung an. Geschraubt oder geklebt auf einer Bodenplatte montiert, reagieren die Sensoren bereits bei einer Flüssigkeitsmenge von typisch 1ml und ermöglichen so eine frühzeitige Alarmierung. Das Funktionsprinzip dieser Sensoren basiert ähnlich wie bei den Füllstandssensoren auf der Ausnutzung des Brechungsindexes von Flüssigkeiten. Ein fokussierter Lichtstrahl wird bei montiertem Sensor vom Boden reflektiert und trifft auf den Empfänger. Wenn Flüssigkeit in den Lichtstrahl gelangt, wird dieser abgelenkt (siehe Prinzip-Zeichnung), was wiederum vom Empfänger ausgewertet werden kann. Mit dem so genannten Fail-Safe Verhalten mit im Normalzustand geschaltetem Ausgang können auch Fehlerquellen wie Kabelbruch oder ein Lösen von der Befestigung erkannt werden. Einsatz in gefährlicher Umgebung Der Lichtleiter FOC 500C6Y00 ist Teflon PFA-ummantelt, was eine hohe chemische Resistenz ermöglicht. Die Lichtleiter sind eigensicher, da nur Licht übertragen wird. Es sind keine zusätzlichen elektronischen Bauteile vorhanden, die Auswertung mittels Lichtleitergerät erfolgt in einer sicheren Distanz von bis zu 5m. Auch hier steht eine zusätzliche Sensorvariante mit integrierter Elektronik zur Verfügung. Das kleine, runde Gehäuse des FODK 23x90Y0 besteht ebenfalls komplett aus einer chemisch beständigen Teflon PFA-Ummantelung und erfüllt die Schutzklasse IP67. Montiert wird der Sensor mittels zweier M4-Schrauben direkt auf der Bodenplatte. Die Klipptechnik ermöglicht es, den Sensor für Reinigungszwecke leicht von der Halterung zu entfernen. Für die Inbetriebnahme müssen keine Einstellungen vorgenommen werden. Breite Palette an Lichtleitergeräten Die Erfahrung zeigt, dass nur ein aufeinander abgestimmtes System von Lichtleiter und Lichtleitergerät eine erfolgreiche Lösung ermöglicht. Potentiometerversionen der Serie 80 in schneller oder empfindlicher Ausführung, Teach-in-Geräte der Serien 12 und 60 mit einfachem Display bis hin zu multifunktionalen Lichtleitergeräten der Serie 69 und 67, welche drei Betriebsmodi vereinen und somit flexibel für unterschiedliche Applikationen eingesetzt werden können, stehen zur Verfügung. Wenn sehr viele Applikationen in engem Raum gelöst werden müssen, bietet sich das Master/Slave-System der Serie 31 an, das bis zu 16 Sensoren über nur ein Flachrundkabel an die Steuerung anbinden lässt und somit die Verdrahtungs- und Materialkosten reduziert. HMI 2007: Halle 9, Stand A32