Infrarot-Temperaturschalter CellaSwitch PKS
Wenn es um das Er kennen, Zählen, die Längenmessung, Brucherkennung oder die Positionsbestimmung von heißen und bewegten Objekten geht, sind Infrarot-Schalter ideal geeignet und häufig die einzig praktikable Methode. Sie erfassen berührungslos aus sichererer Entfernung die von einem Messobjekt abgestrahlte Infrarot- oder Wärmestrahlung. Das Signal wird in Millisekunden ausgewertet und ein Schaltkontakt ausgelöst, sobald eine bestimmte Objekttemperatur überschritten wird.
Bei den bisher am Markt erhältlichen Sensoren ist die Einstellung der Schalttemperatur oft schwierig und umständlich. Einfachste Infrarot-Schalter besitzen nur eine feste Schalttemperatur, die für den Anwender nicht veränderbar ist. Ansonsten wird die Schaltschwelle über Potenziometer eingestellt, wofür immer ein heißes Objekt mit der passenden Temperatur erforderlich ist.
Die von Keller MSR neu entwickelte Infrarot-Schalterserie CellaSwitch besitzt ein integriertes Display und Bedientasten. Die Schaltschwellen der beiden Schaltkontakte sind damit auch ohne ein heißes Objekt auf einen exakten Wert einstellbar. Beim Tausch eines Sensors oder beim Betrieb mehrerer Sensoren in einer Produktionslinie sind diese einfach und genau auf den gleichen Schaltpunkt einstellbar.
Bei displaylosen Sensoren ist die Temperatur des heißen Objektes nicht ersichtlich. Beim CellaSwitch dagegen wird der prozentuale Temperaturwert angezeigt, sobald sich ein heißes Objekt vor dem Sensor befindet. Damit ist es vor Ort möglich, die Betriebsbereitschaft und Schaltfunktion des Sensors zu überprüfen. An der Anzeige kann die Differenz zwischen der Objekttemperatur und der eingestellten Schaltschwelle abgelesen werden. So kann erkannt werden, ob die Strahlungsmessung durch Dampf, Staub oder eine verschmutze Linse geschwächt wird. In diesem Fall würden eine verringerte Infrarotstrahlung auf den Sensor treffen und der Schaltvorgang erst bei einer höheren Objekttemperatur ausgelöst.
Der CellaSwitch ist mit zwei unabhängig arbeitenden Schaltkontakten ausgestattet. Alle Konfigurationsparameter sind per Taster einstellbar. Über die Wahl der Schaltfunktion können die Kontakte als Öffner oder Schließer betrieben werden. Damit lassen sich sowohl Temperaturgrenzwerte als auch Temperaturbereiche überwachen. Über die konfigurierbare Einschaltverzögerung kann die Reaktionsgeschwindigkeit eingestellt werden. Die ebenfalls konfigurierbare Ausschaltverzögerung dient der Sicherstellung, dass der Schaltvorgang auch von einer SPS mit geringer Abtastrate erkannt wird.
Um im laufenden Betrieb, auch ohne heißes Objekt, die Schaltfunktion und die nachfolgende Signalverarbeitung zu prüfen, besitzt der CellaSwitch einen Testeingang. Per externem Schalter oder einer SPS werden ein heißes Objekt simuliert und ein Schaltvorgang ausgelöst.
Zur Betriebssicherheit trägt auch die Diagnosefunktion bei. Eine Überlastung der Ausgänge, eine Übertemperatur im Sensor, eine fehlerhaft angeschlossene Versorgungsspannung sowie eine Messbereichsüber- oder -unterschreitung werden auf dem Display angezeigt.
Eine weitere Schwachstelle vieler am Markt erhältlicher Schaltsensoren ist die schlechte Qualität der Optik. Aus Kostengründen werden oft nur einfachste Kunststofflinsen eingesetzt. Durch die damit verbundene geringe optische Auflösung ist der Sichtwinkel der Sensoren sehr groß. Da sich mit der Messentfernung auch der Durchmesser des Messfeldes vergrößert, ist bei kleinen Objekten nur ein kurzer Messabstand möglich. Ist das Objekt kleiner als das Sichtfeld des Sensors, ist keine sichere Messung mehr gewährleistet. Der Sensor erfasst dann auch einen Teil der kalten Hintergrundstrahlung und ermittelt einen zu niedrigen Temperaturwert.
Bei einer schlechten Optik hat zudem die Streustrahlung, die von außerhalb des eigentlichen Messfeldes auf den Sensor trifft, einen großen Störeinfluss auf die Ermittlung der korrekten Objekttemperatur. Dies hat zur Folge, dass sich der Schaltpunkt mehr oder weniger mit der Größe des Objektes und der Messentfernung verschiebt. Werden auf einer Anlage Objekte verschiedener Größe produziert oder sind die Messabstände beim Einsatz mehrerer Sensoren unterschiedlich, würde der Kontakt trotz gleicher Einstellung bei unterschiedlichen Objekttemperaturen schalten.
Die Sensoren der CellaSwitch-Serie sind mit einer hochwertigen, antireflexbeschichteten Linse ausgestattet. Die optische Auflösung ist dadurch sehr groß, sodass sich auch kleine Objekte erfassen lassen bzw. der Sensor in größerer Entfernung montiert werden kann. Auch wird durch die hohe Qualität der Präzisionslinse der optische Einfluss durch das Streulicht auf ein Minimum reduziert. Damit ist der Schaltpunkt auch bei sich ändernder Objektgröße oder Messabständen konstant.
Durch die haftfeste Beschichtung ist die Oberfläche der Linse äußerst robust, leicht zu reinigen und auch in rauesten Umgebungen einsetzbar. Zur Robustheit des Sensors tragen auch das spritzwassergeschützte Edelstahlgehäuse und die sehr hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit bei. Dank des M30-Zentralgewindes ist die Montage des CellaSwitch denkbar einfach.
Die Serie CellaSwitch umfasst drei Schaltsensoren für die Temperaturbereiche 50–500 °C, 250–1250 °C und 350–1350 °C. Der Typ CellaSwitch PKS 21 besitzt einen getrennten optischen Messkopf. Die Infrarotstrahlung wird über einen Lichtleiter zur Elektronik übertragen. Der kleine Messkopf bietet Vorteile bei beengten Montagebedingungen, bei hohen elektromagnetischen Feldern und ist in Umgebungstemperaturen bis 250 °C ohne Kühlung einsetzbar. Abgerundet wird die Geräteserie mit dem für den praktischen Einsatz oft erforderlichen Zubehör, wie Axialluftdüse, Kühlmantel, justierbarem Winkel, Umlenkspiegel oder Wärmefalle.
Durch die großen Temperaturbereiche, die verschiedenen Schaltfunktionen und die universelle Konfigurierbarkeit bieten sich vielfältigste Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen an. In der Keramikindustrie wird mit dem Schalter beispielsweise der Auswurf von Produktionsteilen überwacht und gezählt.
