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Materialverfolgung in Stahl- und Walzwerken, Pressensteuerung und Glasindustrie

PIROS Infrarot Sensoren (HMD)


Wir über uns

Seit 25 Jahren vertrauen Konstrukteure und Betriebstechniker weltweit auf Sensoren mit den Warenzeichen Proxitron und Piros (Proxitron Infrarot Sensor).

Die individuellen Lösungsmöglichkeiten für Betriebsautomation erschließen sich nicht allein durch die Betrachtung von Lieferübersichten. Erst im Dialog mit unseren Spezialisten werden bewährte Komponenten ermittelt oder durch Modifikation angepaßt.

Die Qualität der Produkte definieren wir über deren Lebensdauer hinaus: von der Beratungs- bis zur Liefersicherheit. Unsere Kompetenz erhalten wir von unseren Kunden aus allen industriellen Bereichen. Weltweit.


Piros Infrarot Sensoren (Hot Metal Detectors)

Erkennung von heißem Material berührungslos über hohe Entfernung wartungsfrei robustes Edelstahlgehäuse für raue Umgebungsbedingungen stoß- und vibrationsbestängig stahl- und walzwerkserprobt


Infrarot Sensor (HMD) Funktion

Infrarot Sensoren erkennen die von heißen Objekten ausgehende Infrarotstrahlung.

Die Infrarotstrahlung des Objektes wird von einer Linse gebündelt und an eine Infrarotempfangselektronik geleitet.

Wenn die Energiemenge dieser Infrarotstrahlung den internen Schaltpunkt des Sensors überschreitet, wird der Ausgang betätigt.


Infrarot Sensor, Erfassungsbereich

Der Erfassungsbereich wird bestimmt vom Blickwinkel des Sensors und dem Abstand zum Objekt.

Der Infrarot Sensor erkennt innerhalb des Erfassungsbereiches heißes Material mit gleicher oder mehr Infrarot Strahlungsenergie wie der Schaltpunkt des Sensors.

Der Ausgang aktiviert, wenn die gesamte Fläche des Erfassungsbereiches mindestens die Ansprechtemperatur des Sensors aufweist.

Sensor

Erfassungsbereich


Abstand, Blickwinkel und Durchmesser des Erfassungsbereiches

Der Durchmesser der überwachten Fläche (d) wird aus dem Blickwinkel (α) und dem Abstand (s) ermittelt:

d = 2s x tan α/2

Der Blickwinkel kann auch durch das Distanzverhältnis definiert werden:

s : d


Abhängigkeit von Abstand s und dem Durchmesser des Erfassungsbereiches d

Abstand : Durchmesser Erfassungsbereich = s:d

Distanzverhältnis

Blickwinkel Distanzverhältnis

α s : d

0,5° 114: 1

1° 57 : 1

2° 29 : 1

7° 8 : 1

25° 2,2 : 1

67° 1 : 1,25

Beispiel: Blickwinkel des Infrarot Sensors = 7°, Abstand zum Objekt = 2 m

d = 1 : 8 x 2 m

Erfassungsbereichsdurchmesser = 0,25 m


Blickwinkel und Durchmesser des Erfassungsbereiches

Der Blickwinkel ist ein wichtiges Merkmal von Infrarot Sensoren

Standard Blickwinkel von 0,5° bis 25° (bevorzugt 2° und 7°)

67° Blickwinkel mit Lichtleitkabel ohne Optik

rechteckige Optik mit 2° x 25° lieferbar


Ansprechtemperatur

Die Ansprechtemperatur (ta) beschreibt den internen Schaltpunkt des Infrarot Sensors

Die Ansprechtemperatur (ta) entspricht der geringsten Objekttemperatur (to), die der Infrarot Sensor unter folgenden Bedingungen erfassen kann:

Erfassungsbereich ist völlig durch das heiße Objekt bedeckt

Das Material des Objektes hat eine raue, schwarze oder oxidierte Oberfläche. Das bedeutet der Emissionsgrad ist nahe 1

Die Hintergrund-Temperatur (tr) ist kleiner als die Objekttemperatur (to)

Sensor


Teilweise Bedeckung des Erfassungsbereiches

Oftmals ist der Erfassungsbereich größer als die Oberfläche des heißen Objektes, weil das Objekt nicht an einer festen Position des Rollganges geführt wird.

Sichere Erkennung benötigt:

Ansprechtemperatur (ta) des Sensors muß niedriger sein als bei einer vollständigen Bedeckung.

oder

Objekttemperatur (to) muß höher sein als die Ansprechtemperatur des Sensors.


Bedeckungsgrad Erfassungsbereich wird nur teilweise durch

das Objekt bedeckt Bedeckungsgrad ist das Verhältnis von

Objektoberfläche zur anvisierten Fläche. Oder näherungsweise das Verhältnis von Objektbreite (a) zum Erfassungsbereichs-durchmessers (d)

a : d x 100% = Bedeckungsgrad

Beispiel: d = 2000 mm, a = 100 mm

100 mm : 2000 mm x 100%

Bedeckungsgrad = 5%


Abhängig vom Bedeckungsgrad wird eine verringerte Ansprech-temperatur des Sensors oder eine erhöhte Objekttemperatur benötigt

Bedeckungsgrad und Temperaturerhöhung

Beispiel 1: Bedeckungsgrad = 5%, Ansprechtemperatur des Sensors = 450 °CMinimal benötigte Objekttemperatur = 650 °C

Beispiel 2: Bedeckungsgrad = 5%, Objekttemperatur = 800 °CBenötigte Ansprechtemperatur des Sensors = 600 °C


Ansprechtemperatur in der Praxis

Wahl der Ansprechtemperatur (ta): mindestens 150 K niedriger als die

Objekttemperatur und mindestens 150 K oberhalb der höchsten

Hintergrundtemperatur (tr)

Sensor

Beispiel: Kleinste Objekttemperatur (to) = 600 °C

Temperatur des Rollganges ohne heißes

Material (tr) = 200 °C

Erfassungsbereich ist vollständig durch das

heiße Objekt bedeckt

Empfohlene Ansprechtemperatur (ta) = 450

°C


Objektmaterial / Oberfläche (Emissionsgrad)

Die Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst die Fähigkeit heißer Objekte Infrarotstrahlung auszusenden.

Das Maß für die Fähigkeit Infrarotstrahlung auszusenden, ist der Emissionsgrad.

Der größte Emissionsgrad ist 1. Daß heißt die gesamte Infrarotstrahlung innerhalb des Objektes kann die Objektoberfläche passieren.

Infrarot Sensoren benötigen eine raue, schwarze oder oxidierte Objektoberfläche mit einem Emissionsgrad nahe 1.

Der Emissionsgrad von Walzstahl ist meistens nahe 1. Objekte mit einem Emissionsgrad < 1 benötigen einen empfindlicheren Sensor mit einer geringeren Ansprechtemperatur.

Eine blanke, spiegelnde Oberfläche mit einem Emissionsgrad unter 0.1 erschwert jedoch jede berührungslose Erfassung.(z. B. Aluminium)


Anwendungsdaten zur Typenauswahl Objekttemperatur min/max

[to] Objektgröße min/max [a] Meßabstand [s] Objektgeschwindigkeit [v] Umgebungstemperatur [tu] Rollgangsbreite [b]

(der Raum indem heißes Material erfaßt werden soll)

Rollgangsabmessungen[e, f]

Rollgangstemperatur [tr] Objektmaterial

(Emissionsgrad)


Sensordaten zur Typenauswahl Ansprechtemperatur [ta] Blickwinkel Erfassungsbereich [d] Max. empfohlen Umgebungstemperatur

[tu] Versorgungsspannung (AC/DC) Ausgangsfunktion (n.c./n.o. PNP/NPN) Optionen

Luftanschluß zur Optikreinigung einstellbare Ansprechtemperatur Funktionskontrolle Anschlußart (Kabel oder Stecker)

Zubehör Tubus Gelenk-Montagefuß


Der Piros Infrarot Sensor

und seine Stärken

Robuste Optik mit Filter gegen Fremdstrahlung

Robustes Edelstahl Gehäuse

Gießharz Vollverguß

Wartungsfreie und kurzschlußfeste Elektronik

LED zur Schaltzustandsanzeige

Außengewinde für Kabelschutzschlauch

Widerstands-fähiges Kabel gegen Hochtemperatur und mechanische Belastungen

Flansch zur einfache Montage


OKA

Kompaktsensor 57 mm Ø Edelstahlgehäuse für Umgebungstemperaturen von

-20 bis +75 °C mehrere Ansprechtemperaturen Integrierte Optik mit

unterschiedlichen Blickwinkeln verschiedene

Betriebsspannungs- und Ausgangsvarianten

Luftanschluß zur Reinigung der Optik optional

Piros Infrarot Sensor Kompakt mit integrierter Auswerteelektronik


OKL

Kompaktsensor M30 Gehäuse Messing vernickelt für Umgebungstemperaturen von

-20 bis +75 °C mehrere Ansprechtemperaturen Integrierte Optik mit

unterschiedlichen Blickwinkeln verschiedene Betriebsspannungs-

und Ausgangsvarianten Luftanschluß zur Reinigung der

Optik optional



Piros mit Kühlmantel

Piros Infrarot Sensor für Luft- oder Wasserkühlung

Schutz des Sensors gegen Umgebungstemperaturen höher +75 °C

auch mit Luftanschluß zum Freiblasen der Optik

Betriebsdaten: Ein Kühlmittelfluss von 1 l/min mit

einer Temperatur von 50 °C erlaubt eine Umgebungstemperatur von 200 °C

Wasserverbrauch 1 l/min Maximaler Betriebsdruck 5 bar

Kühlwasser-ablauf

Bereich mit Umgebungstemperatur

höher +75 °C

Kühlwasser- zulauf


OKB Kompaktsensor mit integriertem

Kühlmantel 78 mm Ø Edelstahlgehäuse mit Kühlung für

Umgebungstemperaturen größer +75 °C

mehrere Ansprechtemperaturen Integrierte Optik mit

unterschiedlichen Blickwinkeln verschiedene


Luftanschluß zum Freiblasen der Optik optional



Piros mit Lichtleitkabel

Für Anwendungen mit extremen Umgebungstemperaturen Die Optik überträgt die Infrarotstrahlung durch ein Lichtleitkabel zu

der Auswerteelektronik in einem kälteren Bereich Optik und Lichtleitkabel bis u +290 °C

Bereich mit Umgebungstemperaturen bis zu +290 °CKälterer

Bereich

Auswerteelektronik

Optik

Lichtleitkabel


OSA

Auswerteelektronik mit Lichtleitkabelanschluss

57 mm Ø Edelstahlgehäuse für Umgebungstemperaturen

von -20 bis +75 °C verschiedene


Piros Infrarot Sensor mit Lichtleitkabel


OSB

Auswerteelektronik mit Lichtleitkabelanschluss

78 mm Ø Edelstahlgehäuse für Umgebungstemperaturen

größer +75 °C mehrere Ansprechtemperaturen Kühlwasseranschluss verschiedene


Piros Infrared Sensor mit Lichleitkabel


Piros Lichtleitkabel Piros Sensoren mit separater Auswerteelektronik benötigen

ein Lichtleitkabel und eine Optik. Robuste Lichtleitkabel mit Edelstahlmantel sind in unterschiedlichen Längen erhältlich.

Lichtleitkabel mit Blickwinkel 67°

Umgebungstemperatur bis +290 °C

Bei Infrarot Sensoren ist die Ansprechtemperatur von der Länge des Lichleitkabels abhängig. Die Empfindlichkeit des Sensors läßt

je nach Länge des Kabels nach.

Beispiel: Ansprechtemperatur bei einem Sensor mit 2 m Lichtleitkabel = 400 °C

Ansprechtemperatur bei 4 m Lichtleitkabel = 450 °C


Piros Optiken für Lichtleitkabel

OAAEdelstahlgehäuse Ø 57 mm

OACEdelstahlgehäuse Ø 20 mm

OACFEdelstahlgehäuse Ø 20 mm mit Montageflansch

OAFEdelstahlgehäuse Ø 20 mm mit Montageflansch und Luftanschluß

Für die unterschiedlichen Einsatzbereiche stehen Optiken mit passenden Blickwinkeln und Bauformen zur Verfügung.


Umgebungsbedingungen (Staub oder Dampf)

Der Strahlengang vom heißem Objekt zum Infrarot Sensor muß frei sein.

Betriebsbedingte Staub- und Wasserdampfbildung ist meistens vernachlässigbar.

Hohe Strahlungsintensivität kann jedoch zu Reflexionen im Wasserdampf und damit zu Fehlschaltungen führen. Diese Störeinflüsse können durch den Einsatz eines Tubus verhindert werden.

Staub und Dampf kann die Linse des Infrarot Sensors verschmutzen. Diesem kann durch einen Luftanschluß zum Freiblasen der Optik vorgebeugt werden.

Piros Infrarot Sensor mit Tubus OL19 Piros Optik mit Luftanschluß


Piros mit Luftanschluß

Alle Piros Infrarot Sensoren sind mit Luftanschluß zum Freiblasen der Optik erhältlich

Schutz der Linse vor Staub-, Wasser- oder Dampfverschmutzung

Linsenkühlung gegen hohe Wärmestrahlung

Sensor

Betriebsdaten: empfohlene Strömungs-

geschwindigkeit 3 m/s Luftverbrauch 14 l/min

Preßluft-zufuhr

Bereich mit Staub oder Dampf


Schutz gegen Wärmestrahlung

Bei einigen Anwendungen kann eine kurzzeitige sehr hohe Wärmestrahlung vom heißem Objekt den Sensor beschädigen

Die Plazierung eines Hitzestrahlungsschildes vor dem Sensor kann diesem Problem vorbeugen.

Stahlplatte

Sensor

heißes Objekt

Öffnung mit einem Durchmesser, der dem Sensor das volle Blickfeld läßt.


Typenschlüssel von Piros Infrarot Sensoren

Sensor Ausführung Gehäuse

Blickwinkel Ansprechtemperatur

.O

Option Kurzschlußfest

Ausgangsfunktion Betriebsspannung

Beispiel: Sensor Typ OKA 204.05 GL

Infrarot Kompaktsensor, 2° Blickwinkel, 430 °C Ansprechtemperatur,

20 - 260 V AC/DC, Schließer-Ausgang, Kurzschlußfest, Luftanschluß


Typenschlüssel Sensor-Ausführung

K Kompaktgerät

S Auswerteelektronik für Lichtleitkabel (LLK)

A Optiken für Lichtleitkabel (LLK)

.420O A 0 5 G L


Typenschlüssel Gehäuse

A Edelstahlgehäuse Ø 57 mm

B Edelstahlgehäuse mit Kühlmantel Ø 76 mm

C Edelstahlgehäuse Ø 25 mm

F Edelstahlgehäuse Ø 25 mm mit Luftanschluß

L M 30 Messinggehäuse, vernickelt

.420O K 0 5 G L


Typenschlüssel Blickwinkel

05 Blickwinkel 0,5°

10 Blickwinkel 1°

20 Blickwinkel 2°

50 Blickwinkel 5°

70 Blickwinkel 7°

25 Blickwinkel 25°

26 Blickwinkel 2° x 25°

67 Blickwinkel 67° (Auswerteelektronik mit Lichtleitkabel)

.4O K A 0 5 G L


Typenschlüssel Ansprechtemperatur

1 80°C oder höher

2 290°C oder höher

3 350°C / 380°C mit LLK 2m

4 430°C / 450°C mit LLK 2m

6 650°C / 680°C mit LLK 2m

8 800°C / 800°C mit LLK 2m

13 einstellbar 120°C - 350°C

36 einstellbar 350°C - 650°C / 380°C - 680°C mit LLK 2m

47 einstellbar 400°C - 700°C

69 einstellbar 600°C - 900°C / 650°C - 950°C mit LLK 2m

TA automatische Einstellung 350°C - 800°C

.20O K A 0 5 G L


Typenschlüssel Betriebsspannung

0 20 - 260 V AC/DC

1 24 V DC

3 10 - 55 V DC

6 90 - 260 V AC

.420O K A 5 G L


Typenschlüssel Ausgang-Funktion

0 NPN - Öffner

1 NPN - Schließer

2 PNP - Öffner oder AC 3-Leiter Öffner

3 PNP - Schließer oder AC 3-Leiter Schließer

4 2-Leiter AC/DC Öffner

5 2-Leiter AC/DC Schließer

8 PNP - Schließer und Öffner

R Relais anstatt Halbleiter-Ausgang

.420O K A 0 G L


Typenschlüssel Kurzschlußfest

G Kurzschlußfest

ohne G der Sensor-Ausgang ist nicht Kurzschlußfest

.420O K A 0 5 L


Typenschlüssel Option

K Funktionskontrolle

L Luftanschluß zum Freiblasen der Optik

S5 IP 68 Stecker 7/8” – 16 UN

Z Weitere Angaben als Klartext (Kundenspezifische Variante)

.420O K A 0 5 G


Piros Infrarot Sensor mit auto Teach-In

Die Ansprechtemperatur stellt sich automatisch von +350 bis +800 °C ein

Selbstabgleichender Sensor für maximale mögliche Empfindlichkeit

Maximale Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Schaltpunktes

Änderungen der Objekttemperatur und der Hintergrundstrahlung während des Betriebes werden kompensiert

Sichere Ausgangssignale bei wechselnden Betriebsbedingungen

Ein Sensor für verschiedene Objekttemperaturen und Größen

Unterschiedliche Gehäuse- und Optikausführungen erhältliche


Optionen + Zubehör Funktionscheck

Automatisch oder manuell erfolgt eine Selbstprüfung per Fernauslösung.

Luftanschlußzum Freiblasen der Optik gegen Staub, Wasserdampf und Wärmestrahlung.

IP 68 Stecker 7/8“ - 16 UNStecker anstatt festem Anschlußkabel

Analog-Ausgang0 - 10 V oder 0 - 20 mA entsprechend der Objekttemperatur von400 - 950 °C.

TubusZubehör zur Einschränkung des Blickfeldes, zum Schutz gegen Fremdeinflüsse.

Gelenk-MontagefußZubehör für einfache Montage und Justierung.


Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk Im Einsatz: Piros Infrarot-Sensor OKA 2036.33 G mit Tubus

In der Schrägwalze eines Pilgerwalzwerkes wird die Lochung auf Dorndurchmesser geweitet.


Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk Das Signal der Infrarot-Sensoren steuert die Bewegung von

Zentriervorrichtung und Wiederlager.


Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk Der aufgesetzte Tubus engt den Blickwinkel ein und verhindert

Störungen durch Wasserdampf in der Kühlphase.


Die einstellbare Ansprech-temperatur erlaubt eine optimale Anpassung an die Betriebs-bedingungen

Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk


Weitere Anwendungen

Bestimmen der Brammenlänge einer StranggussanlageDas Schneiden von Brammen ist ein Prozess, für den Einsatz eines Piros mit 800C Schaltpunkt und 0,5° Optik (OKA 058.05 G). Die Optik ermöglicht eine Platzierung in über 2 m Abstand und dennoch einen feinen Erfassungsbereich von 20 mm. Der Sensor wird an

einer verstellbaren Skala montiert, erkennt die Brammenkante und initiiert den Schneidprozess.


Weitere Anwendungen

Prüfen ob die Bramme geschnitten wurde Ein Piros Infrarot-Sensor wird quer zur Bramme montiert. Der Schneideprozess endet, wenn der HMD die Trennung erkennt und löst den Abtransport aus.


Weitere Anwendungen

RollgangüberwachungIn vielen Stahlwerkprozessen wird der Stahl von Rollengängen bewegt. Piros Infrarot-Sensoren erkennen, ob sich heißen Material auf dem Rollgang befindet. Der Rollgangsantrieb wird abgeschaltet, sobald kein Material mehr erfaßt wird. Dies spart Energie und verhindert teure Lagerschäden.


Ende

PIROS Infrarot Sensoren (HMD)

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