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Optische Sensoren Füllstands- und Leckage-Erkennung per Lichtleiter-Sensoren

Autor / Redakteur: Fabio Sabatini* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Eine höhere Integration in der Elektronik, Halbleiter- oder auch Handlingindustrie erfordert flexible Sensoren, die optimal in das Maschinenkonzept passen und einfach zu bedienen sind. Baumer electric bietet nun erstmals auch Lichtleiterlösungen für die Füllstands- und Leckage-Erkennung an.

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Breite Palette an Lichtleiterköpfen
Breite Palette an Lichtleiterköpfen
( Archiv: Vogel Business Media )

Lichtleiter sind vielseitig, sie reichen beispielsweise von koaxialen, um Objekte zu positionieren, über Zeilenarrays zur Bereichsüberwachung bis hin zu Lichtleitern mit fokussierter Optik, die auch hochtransparente Medien im Reflex-Betrieb erkennen können. Nur 0,82 mm Durchmesser misst die dünnste Spitze, das die Detektion von Kleinstteilen auch in engster Umgebung ermöglicht. Erstmals stehen jetzt auch Lichtleiterlösungen für eine einfache Füllstands-Detektion in Steigrohren oder Schläuchen sowie zur Erkennung von Lecks in Tanks oder Wannen zur Verfügung.

In vielen Nassbereichen wird eine Überwachung oder Erkennung von Flüssigkeiten benötigt. Der Vorteil von optischen Füllstands-Sensoren liegt darin, dass sich auch nichtleitende Flüssigkeiten wie destilliertes Wasser oder gewisse mineralische Öle erkennen lassen, was bei kapazitiven Sensorlösungen zum Beispiel nicht möglich ist.

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Ohne zusätzliche Montagewinkel

Deshalb hat Baumer electric speziell solche Sensoren für die Füllstands-Erkennung in (halb)-transparenten Steigrohren oder Schläuchen bis zu einem Durchmesser von 13 mm entwickelt. Sie lassen sich einfach direkt an das Rohr bzw. den Schlauch montieren – ein wichtiger Punkt, denn das macht zusätzliche Montagewinkel überflüssig. Durch den hohen Brechungsindex von Flüssigkeiten ist der Sensor in der Lage, den Flüssigkeitslevel eindeutig mit einer Reproduzierbarkeit von typ. 1 mm zu erkennen.

Ausblendung von Schaum oder Luftblasen

Die Lichtleiter-Version 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. Mittels 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 lassen sich so ungewünschte Effekte ausblenden. Das PFI-Material ermöglicht den Einsatz auch in leicht chemischer Umgebung.

Neben der Lichtleiter-Variante steht auch der kostengünstige Sensor FFDK 16x50Y0 mit integrierter Elektronik und rundem Lichtspot zur Verfügung. Mit Kabelbindern einfach am Steigrohr bzw. 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.

Alarm schon bei einem Milliliter

Meist werden in Tanks oder Wannen Füllstands-Sensoren 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 neuen Produkte zur Leckage-Überwachung von Baumer electric an.

Geschraubt oder geklebt auf einer Bodenplatte montiert, reagieren die Sensoren bereits bei einer Flüssigkeitsmenge von typisch 1 ml und ermöglichen so eine frühzeitige Alarmierung. Das Funktionsprinzip basiert ähnlich wie bei den Füllstands-Sensoren 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 sich wiederum vom Empfänger eindeutig auswerten lässt. Dank dem so genannten Fail-Safe-Verhalten mit im Normalzustand geschaltetem Ausgang, sind auch Fehlerquellen wie Kabelbruch oder ein Lösen vom Grund sicher erkennbar.

Auch für gefährliche Umgebung

Der Lichtleiter FOC 500C6Y00 ist komplett mit Teflon-PFA ummantelt, was eine hohe chemische Resistenz garantiert. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Lichtleiter eigensicher sind, weil sie nur Licht übertragen. Zudem sind keine zusätzlichen elektronischen Bauteile vorhanden und die Auswertung mittels Lichtleitergerät erfolgt in einer sicheren Distanz bis fünf Meter.

Auch hierfür gibt es eine zusätzliche Sensorvariante mit integrierter Elektronik: 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 benutzerfreundliche Klipptechnik ermöglicht es, den Sensor zur Reinigung schnell und einfach von der Halterung zu entfernen. Eine einfache Inbetriebnahme ist ebenfalls gewährleistet, weil keine Einstellungen vorgenommen werden müssen.

*Fabio Sabatini, Produktmanager Opto, Baumer electric

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