Neue 80-GHz-Füllstandssensoren 80-GHz-Füllstandssensor zum Discountpreis: So kommt das Radar ins Wasserwerk

Sensorspezialist Vega überrascht mit neuen Standardkomponenten: Technologie, die bisher den Spitzenmodellen vorbehalten war, soll so einen Weg in die Massenanwendungen im Feld finden.

Anbieter zum Thema

VEGA Grieshaber KG

Mettler-Toledo GmbH

WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG

Schiltach; Würzburg – Radar kann mehr: Als Vega vor wenigen Jahren mit dem Vegapuls 69 für Schüttgüter und dem Vegapuls 64 für flüssige Medien die 80-GHz-Technologie in die Füllstandsmessung einführte, sprach nicht nur PROCESS von einem Gamechanger: Die höhere Frequenz erlaubt einen wesentlich stärker gebündelten Strahl, der auch in engen oder verbauten Applikationen oder durch Schaum, Dreck oder Anhaftungen am Sensor zuverlässig den Füllstand bestimmt. Dank präziserer Fokussierung des Sendesignals lassen sich Mess- und Störsignale besser trennen – die Messung wird um ein Vielfaches zuverlässiger und einfacher.

Mit den entsprechend ausgestatteten Top-Modellen gelang dem Sensor-Spezialisten aus dem Schwarzwald ein Coup, der den Anspruch auf Marktführerschaft in Sachen Radarfüllstandsmessung eindrucksvoll untermauerte und den Weg für ganz neue Applikationen öffnete. Jetzt, gerade einmal zwei Jahre nach Einführung des Vegapuls 64 legen die Schiltacher nach und bringen Standardkomponenten mit 80-GHz-Technologie für Anwendungen wie die Wasser-/Abwasseraufbereitung.

Einfacher, nicht simplifiziert

Dieser Schritt ist größer, als es zunächst den Anschein hat: Bisher kamen diese hochfrequenten Mikrowellensensoren im Rahmen des Plics genannten Vega-Sensorbaukasten zum Einsatz, der eine individuell abgestimmte Produktlösung mit über 100.000-Varianten bei durchschnittlichen Lieferzeiten von nur fünf Arbeitstagen ermöglicht. Logisch, dass so viel Exklusivität ihren Preis hat – allerdings gibt es neben den individuell aufgebauten Applikationen in vielen Anlagen auch vergleichsweise einfache und ähnliche „Standardanwendungen“, die einen individuell abgestimmten High-End-Sensor weder benötigen noch die Kosten rechtfertigen.

Für derartige Anwendungen, wie sie etwa in der Wasser- oder Abwasserbehandlung bei Pumpenschächten, Überläufen typisch sind, kommen üblicherweise Standardsensor-Komponenten, also einheitliche Katalogteile zum Einsatz. Heute sind hier Ultraschallsensoren üblich, die ähnlich wie Radar ein berührungsloses Messen ermöglichen, jedoch wesentlich anfälliger gegenüber Störgrößen wie Temperaturschwankungen, Gasschichtungen oder Druck.

„Wir sind längst nicht am Ende“ – auf ein Gespräch mit „Mr. Radar“, Vega-Geschäftsführer Günter Kech:

Exklusiv-Interview: Meilenstein Messtechnik

Technologieführerschaft heißt langfristig denken

Radar-Technologie zum Ultraschall-Preis?

Ab 2020 verspricht Vega Radar-Qualität zum Ultraschall-Preis (konkret: ab etwa 450 Euro/Stück) – und das jetzt auch mit 80 GHz: Während der letzten zwei Jahre seit der Einführung des Vegapuls 64 haben die umtriebigen Messexperten aus dem Schwarzwald im Geheimen daran gearbeitet, die Spitzentechnologie auch in standardisierten Komponenten für den Masseneinsatz tauglich zu machen. Das Ergebnis der Mühen ist eine kompakte Geräteserie, mit der Vega zum Sturm auf die Ultraschall-Bastionen bläst: Vom Wasserwerk aus wollen die Sensor-Spezialisten ihre 80-GHz-Technologie auch für preissensitive Anwender zum Standard machen. „Es sind nicht nur neue Geräte, sondern bessere Lösungen für die Kunden“, so Vegas Radar-Produktmanager Jürgen Skowaisa.

Dazu hat Vega etwa drei Millionen Euro in die Entwicklung eines neuen Mikrochips gesteckt, der die komplexe Radarsensor-Hauptplatine auf ein extrem kompaktes Bauteil zusammenschrumpfen lässt und auch bei Energiebedarf sparsam bleibt. Kombiniert mit einer im Gerät verbauten Hornantenne und fest vergossen in einem witterungsbeständigen Gehäuse mit Kabelanschlussraum oder festem Kabelanschluss (IP68) sollen die neuen Geräte einfach zu montieren und installieren sein und selbst in exponierter Lage, rauen Umgebungen oder im Ex-Bereich zuverlässig und präzise messen.

60 Jahre voller Ausrufezeichen in der Füllstand- und Druckmessung

Bildergalerie mit 11 Bildern

Ist Radar das bessere Ultraschall?

Ab 2020 will Vega die neuen Geräte in drei Installationsausführungen anbieten, die typische Anwendungen in der Wasserstechnik abdecken sollen: Die drahtlose Kompaktversion (Vegapuls 11, 21 und 31), ergänzt um die kabelgebundenen Vegapuls C 11, 21, 23 sowie für den Anschluss an das separate Steuergerät Vegamet, das zugleich als Messumformer fungiert. Auf diese Weise wollen die Entwickler nicht nur in preissensitive Bereiche vordringen, sondern zugleich die Trümpfe der Hochfrequenztechnologie ausspielen: Durch den stark fokussierten Strahl kann auch unter extrem beengten Verhältnissen an Einbauten in Behältern, Schächten oder Gerinnen vorbei gemessen werden, ohne Störungen aufwendig kompensieren zu müssen.

Auch Druck, Temperatur oder Nebel beeinflussen die Ausbreitung der zur Messung genutzten Mikrowellen nicht – ein typisches Problem der Ultraschallsensoren, da die Schallgeschwindigkeit sehr stark mediumabhängig ist. Für die Sicherheit bei typischen Anwendungen in den Ex-Zonen 1 und 2 sorgt die Zündschutzart Ex m, ergänzt um eigensichere Varianten für Zone 0 (etwa in Behältern und Tanks).

Mit Konzentration auf's Wesentliche zum Technologieführer: Entdecken Sie die Vega-Erfolgsstory im PROCESS-Meilenstein:

Meilenstein Messtechnik

Taktgeber für Füllstand- und Druckmessung

Ergänzendes zum Thema

IoT macht’s möglich

Das IBC mit Durchblick

Auch wenn Radar auf absehbare Zeit tatsächlich Ultraschall-Sensoren verdrängen sollte: Für bestimmte Anwendungen ist die Mikrowellentechnologie immer noch zu teuer, zumal in kleineren Betrieben oder Lagern häufig die Einbindung in Prozessleit- oder Warensteuerungssyteme fehlt. All das könnte mit dem Internet der Dinge anders werden – doch dafür braucht es die passende Messtechnik. Die will Vega jetzt mit einer Reihe neuer, autarker Füllstandsensoren auf den Weg bringen. Die Vision: einfache, batteriebetriebene Radar-Sensorik, die einfach etwa an einem IBC aufgeklebt werden kann, in regelmäßigen Abständen den Pegelstand misst und in die Cloud schickt.

Aura („autarkes Radar“) nennt Vega die batteriebetriebenen Drahtlos-Sensoren, die auf einer Strecke von zwei Metern mit 80 GHz messen können. Dabei geht man in Schiltach von einer Batterielebensdauer von bis zu zehn Jahren aus, so die Entwickler. Dank Anbindung per Mobilfunstandard NB-IoT und LoRa im Multi-Kommunikationsmodell und der Einbindung in das Vega-Inventory-System soll der Aufkleb-Sensor ganz neue Wege gehen: So werde für wenige hundert Euro pro Gerät erstmals überhaupt eine Erfassung der Füllstände möglich, erklärt der Hersteller.

Ergänzendes zum Thema

Sensoren für die Prozess-Automation

Neue Standardteile für die hygienische Produktion

Varianzen reduzieren und Spitzentechnologie erschwinglich machen: Mit diesem Konzept will Vega neben der Radarfüllstandmessung auch Drucksensoren und Grenzschalter für hygienesensible Prozesse anbieten. Mit den Produktfamilien Vegabar (Druck) und Vegapoint (Grenzstand) soll der Spagat zwischen einfacher Konstruktion und effizienter Messtechnik gelingen, ohne Kompromisse bei der Qualität zu machen. Das gelingt, indem man sich auf Standardapplikationen konzentriert, Schnittstellen vereinheitlicht und eine möglichst einfache Prozessintegration mit einem hygieneoptimiertem Design kombiniert. Dabei verfügen alle Geräte über einheitliche Hygieneadapter, um Aufwand und Lagerhaltung auf einem sinnvollen Niveau zu halten, während die Prozessanschlüsse nach Bedarf angepasst werden können.

Ebenfalls Standard: der Datentransfer per IO-Link, der die Integration in die Anlage erleichtern soll. Da die Schwarzwälder Sensorspezialisten auf Anwender in der Lebensmittel- und Pharma-Branche zielen, sollen die Geräte problemlos Remote, etwa per Tablet oder Smartphone, ausgelesen oder konfiguriert werden können. Gerade in Umgebungen wie Reinräumen, in denen der Zugang mit hohem Aufwand verbunden ist, werden Inbetriebnahme und Bedienung so maßgeblich erleichtert.

Sensortechnik boomt im Schwarzwald

Damit will Vega die Erfolgsgeschichte „made in Baden“ fortsetzen: 95.000 Radarfüllstandsensoren will das Schiltacher Unternehmen 2019 absetzen – keine drei Jahrzehnte nachdem, mit einigen hundert Messgeräten die Radar-Ära im Schwarzwald begann. Durch die neuen Standardkomponenten könnte sich dieser Wert verdoppeln, schätzt man bei Vega. Das enorme Wachstum könnte natürlich zulasten der eigenen (kleinen) Ultraschallsparte gehen (derzeit ist jeder zweite Sensor aus Schiltach ein Radar oder geführtes Radar), soll aber vor allem aus ganz neuen Märkten für die Technologie kommen, die erst durch die Standardisierung erschlossen werden können: Die Wasser- und Abwassertechnik. Bei etwa 10.000 Anlagen alleine in Deutschland (mit einer zwei- bis dreistelligen Anzahl verbauter Sensoren) scheint diese Zahl kaum noch unrealistisch.

Von Krise keine Spur: 450 Millionen Euro Umsatz peilen die Sensorspezialisten im laufenden Jahr an (8 % mehr als 2018). „Stärker als der Wettbewerb wachsen“ will Geschäftsführer Günter Kech auch 2020. Um dem Rechnung zu tragen investiert das Unternehmen rund 35 Millionen Euro in die Erweiterung des Stammsitzes im Kinzigtal. In Zukunft soll ein Teil der Produktion stärker automatisiert und mit Linienfertigung auf Effizienz getrimmt werden, um dem erwarteten Wachstum Rechnung zu tragen.

450 Millionen Euro Umsatz, 450 Euro pro Sensor: Dass die Wette auf Radar aufgeht, zeigt sich Vega-Geschäftsführer Kech zuversichtlich: „Radar ist einfach das bessere System“, das „Ultraschall in etwa fünf Jahren völlig verdrängt“ haben wird.

(ID:46212619)