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Industrielle Automation 4/2018

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Industrielle Automation 4/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Voll prozesstauglich Taupunktspiegelhygrometer für schnelles dynamisches Ansprechen auf Feuchteänderungen 01 Das transportable Taupunktspiegelhygrometer kann im Labor oder im Feld zum Einsatz kommen Bisher kamen bei Feuchtemessung und Taupunktbestimmung in der Industrie meist kapazitive Sensoren zum Einsatz. Sie sind robust und reagieren schnell auf Änderungen der Messgröße. Nachteilig sind die mäßige Genauigkeit sowie die Sensordrift über die Betriebsdauer. Michell Instruments begegnet diesen Problemen mit neuen Taupunktspiegelhygrometern. Sie sind exakt, für härteste Umgebungen geeignet und liefern frei von Sensordrift sichere Messergebnisse. Zudem sind sie wirtschaftlicher im Vergleich zu herkömmlichen Taupunktspiegel- Hygrometer. Rolf Kolass ist Geschäftsführer bei der Michell Instruments GmbH in Friedrichsdorf Heutige Industrieprozesse sind hochoptimiert und bieten kaum Spielraum für Fehler. Sie müssen daher in jedem relevanten Punkt präzise geregelt werden, um durchgehend ein Produkt höchster Güte zu erhalten. Das setzt voraus, dass umfassende Daten über den Prozess bereitstehen. Bisher fanden für die Taupunktbestimmung vor allem kapazitive Sensoren Verwendung. Taupunktspiegel mit ihrer überlegenen Genauigkeit kamen stattdessen als Referenzgeräte bzw. zum Kalibrieren anderer Sensoren und im Labor zum Einsatz. Die Umsetzung dieser Technik in Form der Optidew 401 und Optidew 501 Messgeräte von Michell Instruments macht das Verfahren mit robuster Sensorik und gutem Ansprechverhalten jetzt voll prozesstauglich. Prinzipbedingt sind Taupunktspiegelhygrometer frei von Sensordrift und Hysterese- Effekten. Mithilfe eines temperierbaren Spiegels und einer Messoptik wird die Temperatur ermittelt, bei der der Spiegel beschlägt und sich die Reflektivität verändert. Bislang bestand der Aufbau eines Messsystems aus dem Spiegel selbst, montiert auf einen Kupferblock, in dem sich ein Temperatursensor befand, und einem mit dem Kupferblock verbundenen Peltierelement. Vielseitig einsetzbar Die neuen Sensoren für die Optidew Reihe wurden als Hybridspiegel ausgelegt. Aus Platin hergestellt sind sie extrem dünn, sehr korrosionsbeständig und integrieren bereits den Temperatursensor. Das Peltierelement befindet sich thermisch verbunden unter dem Hybridspiegel. Damit entfällt der Kupferblock, was die thermische Masse und den Bauraum verkleinert. Auch der zusätzliche Temperatursensor ist obsolet. Da sich die geringe thermische Masse positiv auf die Ansprechzeit auswirkt, erreicht das Taupunktspiegelhygrometer vergleichbare Werte wie klassische Sensoren. Zudem gibt es keine exponierten Bauteile, die brechen oder korrodieren können. Als weiterer Schutz der unempfindlichen Bauteile ist eine Parylenebeschichtung aufgebracht. Diese wenige Nanometer dicke Schicht ist optisch transparent und verändert das thermische Verhalten des Sensors nicht; überzieht aber alle Bauteile und schützt sie vor Verschmutzungen und Feuchtigkeit. Nur drei Sensorvarianten decken ein breites Spektrum ab Durch das neue Design war es möglich, die Anzahl der Sensorvarianten zu reduzieren und dennoch das Anwendungsspektrum zu erweitern. Mit nur drei Sensorausführungen wird der Bereich von – 40 bis + 120 °C abgedeckt, für den man früher acht oder neun Sensorvarianten aus verschiedenen Materialien bereithalten musste. Die erste Variante bis – 30 °C verwendet als Grundwerkstoff Polyoxymethylen (POM), ist einstufig gekühlt und für die Umweltüberwachung unter Normalbedingungen geeignet. Variante zwei (ebenfalls aus POM) ist zweistufig gekühlt und deckt den Bereich bis – 40 °C ab. Die dritte Variante auf Basis von 12 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK 02 Das Taupunktspiegelhygrometer Optidew 501 ist als Wandgerät zur Festinstallation (links) oder in der ferngesteuerten Transmitter-Variante ohne Display (rechts) erhältlich 03 Das Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf von 50 % rF bei 23 °C auf 25 % rF bei 50 °C; die aufgezeichneten Daten entsprechen den Echtzeitdaten der Änderung in der Klimakammer: Optidew benötigt keine zusätzliche Zeit zur Stabilisierung Polyetheretherketon (PEEK) ist für ultrakorrosive oder Hochtemperaturanwendungen über 90 °C ausgelegt. Allen Varianten gemein ist die Genauigkeit von ± 0,15 °C bei der Bestimmung des Taupunktes bzw. von ± 0,1 °C bei der Temperaturmessung sowie eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,05 °C. Integrierte Selbstüberprüfung Optidew 401 und 501 bieten eine driftfreie Langzeitpräzision und höchste Genauigkeiten. Sie werden gerne an Schlüsselpunkten zur Ergänzung kapazitiver Sensoren eingesetzt, um Messsicherheit und Nachverfolgbarkeit zu erhöhen. Zudem ist die Sensorik in der Lage, eine Selbstbewertung vorzunehmen – das Messgerät überprüft durchgehend den Zustand des Spiegels und führt bei Bedarf eine Selbstreinigung durch. Dabei wird der Spiegel kurzfristig abgekühlt, bis sich ein Kondensat bildet. Das führt dazu, dass die Verunreinigungen aufschwimmen und sich zusammenballen. Der folgende Heizzyklus verdampft das „Spülwasser“ und lässt Verunreinigungen nur in einzelnen Ansammlungen zurück. Im Gegensatz zu gleichmäßig verteiltem Schmutz beeinflussen diese Verunreinigungscluster die Reflektivität des Spiegels aber kaum, sodass die volle Funktionsfähigkeit des Sensors erhalten bleibt. Ist hingegen abzusehen, dass die Selbstreinigung eine sichere Messung des Taupunktes nicht mehr lange garantieren kann, wird eine Meldung ausgegeben und um eine Benutzerintervention gebeten. Dann bleibt noch genug Zeit, eine Wartung anzusetzen und den Sensor zu reinigen. So sind dauerhaft genaue Messergebnisse gewährleistet. Diese Zuverlässigkeit macht sich bezahlt, bspw. durch geringere Stillstandzeiten. Neues Touchscreen-Interface Der Taupunktspiegel ist in zwei Gehäusebauformen erhältlich: Optidew 401 ist ein tragbares Tischgerät für die Verwendung im Labor oder im Feld, wogegen Optidew 501 als Wandgerät zur festen Installation gedacht ist. Beide Geräte sind mit einem Touchscreen HMI für einfache Bedienung und Konfiguration ausgestattet. Das Modell Optidew 501 ist zudem als ferngesteuerte Variante ohne Display verfügbar. Sichere Kommunikation Die Taupunktspiegelhygrometer bieten jeweils zwei 4–20 mA Ausgänge und eine Auswahl digitaler Kommunikationsschnittstellen: Für Optidew 401 steht ein Modbus RTU mit der Kommunikation über RS485 und USB sowie ein SD-Kartenslot bereit. Optional kann ein Ethernet-Anschluss gewählt werden. Optidew 501 nutzt einen Modbus RTU zur Kommunikation über RS485. Als Optionen sind ein Ethernet-Anschluss und ein SD-Kartenslot wählbar; alternativ dazu ist Optidew 501 geschützt nach IP65 erhältlich. Der Sensor mit Taupunktspiegel wird über ein flexibles Kabel mit der Regeleinheit verbunden und kann dabei über 100 m entfernt zum Einsatz kommen. Fotos: Produktbilder Michell, sonstige Fotolia www.michell.com/de „Mit dem AutoLoadBaler sparen wir jährlich 46.000 € bei unserer Entsorgung ein.“ Daniel Kleiner, Fachkraft für Arbeitssicherheit, Albert Berner Deutschland GmbH AutoLoadBaler – die Zeitmaschine Halle 4 | Stand 349 Sparen auch Sie Zeit und besuchen Sie: autoloadbaler.de Strautmann.indd 1 13.08.2018 08:30:55 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2018 13

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