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Flüssiges bereitet nicht immer Freude Liquids can cause trouble

Messtechnik (Chemie)
Flüssiges bereitet nicht immer Freude Liquids can cause trouble

Die höhere Integration in allen Bereichen der Technik verlangt immer vielseitigere Sensoren. Auch bei den Lichtleitern führt das zu einer immer größeren Vielfalt an Tastköpfen: koaxiale Lichtleiter zur Positionierung von Objekten, Zeilenarrays zur Bereichsüberwachung bis hin zu Lichtleitern mit fokussierter Optik. Baumer electric erweitert den vielseitigen Einsatzbereich von Lichtleitern nun mit neuen Lösungen zur Füllstand- und Leckageüberwachung. Higher integration in all areas of technology requires that sensors become more and more versatile. With fiber optic sensors, this results in a continuously expanding range of different sensing heads. Coaxial fiber optics to position objects, fiber arrays to monitor specific areas and focused fiber optics for identifying highly transparent media in a reflective sensing mode. Baumer electric is now expanding the versatile application range of fiber optic sensors with new solutions to monitor liquid levels and leakage.

Fabio Sabatini

In vielen Nassbereichen wird eine Überwachung oder Erkennung von Flüssigkeiten benötigt. Der große Vorteil von optischen Füllstandsensoren liegt darin, dass auch nicht leitende Flüssigkeiten wie destilliertes Wasser oder gewisse mineralische Öle erkannt werden können, was bei kapazitiven Sensorlösungen zum Beispiel nicht möglich ist. Erstmals stehen nun optische Füllstandsensoren zur Verfügung, die speziell für die Füllstanderkennung in (halb-)transparenten Steigrohren oder Schläuchen bis zu einem Durchmesser von 13 mm entwickelt wurden. Die Sensoren können sehr einfach 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 Flüssigkeitsstand eindeutig mit einer Reproduzierbarkeit von rund 1 mm zu erkennen.
Die Lichtleiterversion FOC 500C6Y00 mit integrierter Faserzeile ermöglicht es sogar, Schaum oder bis zu 3 mm große Luftblasen auszublenden, damit nur der effektive Füllstand detektiert wird. Möglich ist dies durch eine linienförmige Aufteilung der Fasern. Dank dieser Anordnung wird ein kleiner Lichtvorhang von 5 mm Länge erzeugt, in dem ein einzelner Tropfen oder feiner Schaum im Vergleich zu einem runden Lichtspot wesentlich weniger Einfluss hat. Mit den leistungsstarken Lichtleitergeräten der Serie 69 können so unerwünschte Effekte ausgeblendet werden. Das PFI-Material ermöglicht den Einsatz auch in leicht aggressiver Umgebung. Neben der Lichtleitervariante steht auch die kostengünstige Sensorvariante FFDK 16x50Y0 mit integrierter Elektronik und rundem Lichtspot zur Verfügung. Mit Kabelbindern sehr einfach am Steigrohr/Schlauch befestigt, müssen am Sensor selbst keine Einstellungen mehr vorgenommen werden, was die Inbetriebnahme stark vereinfacht. Es muss lediglich zwischen Hell- und Dunkelschaltung gewählt werden.
Leckageüberwachung
Meist werden in Tanks oder Wannen Füllstandsensoren oder Schwimmerschalter für die Überlaufüberwachung eingesetzt. Was passiert aber, wenn der Tank mit chemisch aggressiver Flüssigkeit Leck schlägt oder ein Übergang undicht wird? Hier setzen die Produkte zur Leckageüberwachung an. Geschraubt oder geklebt auf einer Bodenplatte montiert, reagieren die Sensoren bereits bei einer Flüssigkeitsmenge von etwa 1 ml und ermöglichen so eine frühzeitige Alarmierung. Das Funktionsprinzip dieser Sensoren basiert ähnlich wie bei den Füllstandsensoren auf der Ausnutzung des Brechungsindexes von Flüssigkeiten. Ein fokussierter Lichtstrahl wird bei montiertem Sensor vom Boden reflektiert und trifft mit hoher Intensität auf den Empfänger. Wenn Flüssigkeit in den Lichtstrahl gelangt, wird dieser abgelenkt, was wiederum vom Empfänger eindeutig ausgewertet werden kann. Dank dem sogenannten Fail-Safe-Verhalten mit im Normalzustand geschaltetem Ausgang können auch Fehlerquellen wie Kabelbruch oder ein Lösen vom Grund absolut sicher erkannt werden.
Einsatz auch in gefährlicher Umgebung
Der Lichtleiter FOC 500C6Y00 ist komplett PFA-ummantelt, was eine hohe chemische Resistenz garantiert. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Lichtleiter eigensicher sind, da nur Licht übertragen wird. Es sind keine zusätzlichen, elektronischen Bauteile vorhanden, die Auswertung mittels Lichtleitergerät erfolgt in einer sicheren Distanz von bis zu 5 m.
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 PFA-Ummantelung und erfüllt die Schutzklasse IP 67. Montiert wird der Sensor mit zwei M4-Schrauben direkt auf der Bodenplatte. Die benutzerfreundliche Klipptechnik ermöglicht es, den Sensor für Reinigungszwecke schnell und einfach von der Halterung zu entfernen. Auch sonst überzeugt der FODK 23x90Y0 durch eine einfache Inbetriebnahme, da keine Einstellungen vorgenommen werden müssen.
Nur ein optimal aufeinander abgestimmtes System von Lichtleiter und Lichtleitergerät garantiert eine erfolgreiche Lösung. Aus diesem Grund passt Baumer electric auch die Palette an Lichtleitergeräten kontinuierlich an die Marktbedürfnisse an. Einfache Potenziometerversionen 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, die 3 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 massiv reduziert.
Many wet production areas require monitoring or detection of liquids. The tremendous advantage of optical liquid level sensors is that non-conductive liquids, such as distilled water or certain minerals can be detected. Available for the first time are optical liquid level sensors, which have been developed especially for fill level detection in (semi) transparent stand pipes or hoses with diameters of up to 3 mm. The sensors can simply be attached directly to the pipe or hose and mounting angles are no longer critical! Due to the high refractive index of liquids, the sensor is able to detect the fluid level accurately with a reproducibility of typically 1 mm.
The fiber optic sensor FSL 500C6Y00 with an integrated array is able to ignore foam or air bubbles up to 3 mm in diameter, detecting only the current fill level. This is possible due to an array alignment of the individual fibers. This layout forms a small light grid of approximately 5 mm in length within which a single drop or fine foam has less influence compared to a round light spot. Undesired effects can be corrected with the “teachable” Series 69 high performance fiber optic sensors. In addition to the fiber optic version, a more economical sensor model FFDK 16x50Y0 with integrated electronics and round light spot is also available. The sensor can very easily be attached to the pipe/hose and does not require any adjustment, simplifying start-up. The only selection that has to be made is light- or dark operation.
Leakage-monitoring
In general, fill level sensors or float regulator switches are used in reservoirs and vats for overflow monitoring. What happens however if a tank with a chemically aggressive liquid springs a leak or if a connecting pipe is no longer tight? The products for leakage monitoring from Baumer electric can be applied here. Screwed or glued to a base plate, these sensors react quickly to a small amount of liquid, approximately 1 ml, thus allow early warning. Similar to the liquid level sensors, the operational principle is based on the utilization of the refractive index of liquids. When the sensor is mounted, a focused light beam is reflected from the base plate. If fluid reaches the light beam, it is reflected, which in turn can be clearly detected by the sensor. Because of the Fail-Safe mode with an activated output during standard operation, error sources, such as a cable break or disconnection from the ground, can be definitely detected.
The fiber optic sensor FOC 500C6Y00 is completely coated with PFA, which guarantees a high chemical resistance. Another advantage is that fiber optic sensors are inherently safe since only light is transmitted. There are no additional electronic components and the fiber optic amplifier resides in a safe place at a distance of up to 5 m away.
A sensor model with integrated electronics is available here as well. The small round casing of the FODK 23x90Y0 also consists of a chemically resistant Teflon PFA coating, which meets ingress protection IP 67. The sensor is attached directly to the base plate with two M4 screws. With the user-friendly clip technique, the sensor can quickly and easily be removed from the support bracket for cleaning purposes. The FODK 23x90Y0 is easy to use with simple startup thanks to the fact that it requires no settings.
Extensive assortment
Many years of experience prove that only a well coordinated and balanced offering of fiber optic sensor and sensor equipment guarantees a successful solution. This is the reason Baumer electric continuously adapts the assortment of fiber optic sensor equipment to market requirements. Available are standard potentiometer versions of the Series 80 in fast or high sensitivity versions, teach-in sensors of the Series 12 and 60 with simple displays, all the way up to multifunctional fiber optic sensors of the Series 69, which combines 3 operating modes for the most flexibility in various applications. For multiple sensing applications in a small space, the Master/Slave System of the Series 31 is available, which permits up to 16 sensors to be connected to the control unit with only one flat-round cable, which in turn reduces the wiring, labor and material expenditures tremendously.
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