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Professionelle Technik für UV-C Anlagen
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UV Sensoren und Temperatursensoren - Übersicht zurück

ZED bietet verschiedene Sensortypen für die Verwendung insbesondere in UVC-Anlagen
zur Wasser- bzw. Luftreinigung und Desinfektion:

Die ZED UV-Sensoren und Temperatursensoren werden im Zusammenwirken mit SPS/PLC oder ZED UV Monitoren bzw. Messgeräten zur Überwachung von UV-C Lampen in Luft- bzw. Wasseraufbereitungs- und Desinfektionsanlagen eingesetzt, um die erforderliche Desinfektionswirkung sicherzustellen:

• abnehmende UV Werte signalisieren eine verringerte UV-Abgabe der Lampe (z.B. zum Ende der Lampenlebensdauer) oder eine niedrigere Transmission infolge erhöhter Verschmutzung in Wasser bzw. Luft.
• Schwankende UV-Werte können ein Hinweis darauf sein, dass die Lampe außerhalb ihrer Spezifikation betrieben wird (z.B. zu hohe Betriebstemperatur der Lampe) oder dass sich Luftblasen oder Festkörper im Medium befinden. Sie könnten aber auch auf elektrische Störbeeinflussungen an langen Kabeln mit analogen Sensoren zurückzuführen sein.

Für die Anzeige der Messwerte stehen verschiedene Gerätegruppen zur Verfügung:

ZED UV-Sensoren unterscheiden sich hinsichtlich Gehäuseform, Befestigung (Einschubsensoren, 1/4-Zoll oder 3/4-Zoll Gewinde), Sensorkörper-Material (Edelstahl oder Teflon/PTFE) sowie Ausgangssignal (digital RS485 mit ZCON oder ModBus, analog 4...20mA, 0...2V, 0...10V, UV-Fotodiodenausgang ohne Verstärkung)...
Es werden ausschließlich Siliziumkarbid-Dioden (SiC) zur UV-C Erfassung eingesetzt, falls erforderlich mit zusätzlichem UV-C Filter. Dieser für Tageslicht unempfindliche Halbleiter gilt derzeit als das beste Material für UV-Sensoren.

Alle Sensoren werden bei uns im Haus entwickelt, produziert und abgeglichen. Unser Sortiment in diesem Bereich wird ergänzt durch entsprechende UV Monitoren sowie Messfenster und Referenzmessgeräte gemäß DVGW/ÖNORM. Natürlich bieten wir einen Rekalibrierungsservice für die entsprechenden Sensoren an.

Fragen Sie uns zu speziellen Sensor-Designs oder zusätzlichen Funktionen für eine individuelle Ausführung Ihres UV-C Sensors.

Typen und Funktionen - Gegenüberstellung

Digitale UVC-Sensoren mit RS485 Schnittstelle
  • UV-Werte in "W/m²", "mW/cm²" oder "%"
    (D-SLS Typen: nur in "%" )
  • ein UV-Sensor für alle Anwendungen,
    großer Erfassungsbereich durch automatische Messbereichsumschaltung, digitale Signalverarbeitung
  • DVGW und ÖNORM konforme UVC-Sensoren verfügbar
  • "Seitensicht-" UVC-Sensoren verfügbar
  • Verbindung zu SPS/PLC per ModBus via RS485
  • "Multi-Sensor-Betrieb" - die Sensoren können parallel betrieben werden
  • fehlersichere Übertragung der Messwerte - für Kabellängen bis zu 30m
Digitale UVC-Sensoren mit 4-20mA, 0-2V oder 0-10V
  • UV-Werte in "W/m²", "mW/cm²" oder "%"
  • ein UV-Sensor für alle Anwendungen,
    großer Erfassungsbereich durch
    digitale Signalverarbeitung
  • eingestellt für den gesamten Messbereich
  • der Bezugswert für ddas analoge Ausgangssignal kann vom Kunden mithilfe des ZED SmartMeters bzw. derSensor Configurator software selbst angepasst werden
  • Verbindung zu SPS/PLC über analoge industrielle Standard-Schnittstellen
  • DVGW und ÖNORM konforme UVC-Sensoren verfügbar
UVC Referenzsensoren
Standard UVC-Sensoren mit SiC-Fotodiodensignal
  • UV-Werte in "%"
  • kostengünstig
  • Tageslicht-unempfindliche SiC-Fotodioden
  • Empfindlichkeitsanpassung über ZED UV Monitoren
  • max. Kabellänge 3m
  • Verbindung zu SPS/PLC über spezielle Verstärker/Konverter
VUV 185nm Sensoren
  • zur Überprüfung von ozongenerierenden Niederdrucklampen
  • Messung in Luft, direkt auf der Lampenoberfläche
  • vorgesehen für den Laborbetrieb
  • geeignete Anzeigesysteme:
    ZED SmartMeter oder Sensor Configurator Software
Temperatursensoren - digitale und analoge Versionen
  • zur Temperaturmessung in Flüssigkeiten oder Gasen
  • zur Temperaturmessung an Oberflächen
  • Typen mit RS485 Schnittstelle bzw. klassische analoge Schnittstellen verfügbar
  • Verbindung zu SPS/PLC per ModBus via RS485

Grundsätzliches zur UV-Messung

Über die vergangenen Jahre hat die Verwendung von UV-Strahlung mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Neben dem klassischen Anwendungsfeld, der Desinfektion von Flüssigkeiten, wird UV-Strahlung zunehmend in der Luftreinigung, Lackhärtung und anderen chemischen, katalytischen oder analytischen Prozessen eingesetzt.

Für die spezifischen Prozesse wird ein minimaler Energiefluss oder ein genauer Bestrahlungswert benötigt. In allen Fällen muss die gestrahlte Leistung bzw. die Intensität messtechnisch erfasst werden. Das verringert eine Unter- bzw. Überdosierung und spart außerdem Energie.

Prinzipiell lassen sich zwei Messmethoden unterscheiden:

  • Die qualitative und quantitative Bewertung der Wirkung der UV Bestrahlung im Gesamtprozess,
    dazu gehören bakteriologische und chemoanalytischen Methoden, die präzise Ergebnisse liefern können. Dieser Ansatz wird verwendet, um im Design- bzw. Zertifizierungsprozess die Wirkungsweise der Anlage zu charakterisieren. Diese kostenintensiven und zeitaufwändigen bakteriologischen Analyseverfahren sind allerdings für permanente Messungen nicht geeignet.
  • Alternativ können ausgewählte Betriebsgrößen wie etwa die Bestrahlungsstärke Ee und der Strahlungsfluss Φe gemessen werden, während die anderen Betriebsparameter konstant gehalten werden. Die Messung der UV Intensität ist das Anwendungsfeld der ZED UV Sensoren

UV Messung

Die Messung radiometrischer Größen, wie z.B. Bestrahlungsstärke Ee, Strahlungsdichte Le, Strahlungsintensität Ie und Strahlungsfluss Φe ist sehr teuer, wenn sie im spektralen Bereich der UV Strahlung durchgeführt werden soll. Eine große Anzahl von Randbedingungen ist zu berücksichtigen, was zu einer sehr komplexen physikalisch-mathematischen Betrachtung führt. Dies macht es sehr schwierig, Messungen außerhalb eines gut ausgestatteten Labor durchzuführen.
Größere Messreihen können nur dann mit vertretbarem Aufwand aufgenommen werden, wenn einige Rahmenbedingungen (Reaktorgeometrie, Sensorkonfiguration, Kalibrierdaten) als fix angesehen werden können, womit letztlich die quantitative Abschätzung der Wirkung ermöglicht wird.

UV Messung mit Halbleitersensoren

Die UV-Messung mittels Halbleitersensoren ist weit verbreitet. Innerhalb ihrer Spezifikation betrieben liefern diese Sensoren ein Signal, welches der auftreffenden Strahlungsenergie proportional ist. In Abhängigkeit vom Material haben diese Sensoren charakteristische spektrale Empfindlichkeiten, die einen großen Wellenlängenbereich (infrarot, sichtbares Licht, UV-A, UV-B, UV-C) umfassen können.
Der Empfindlichkeitsbereich muss oftmals durch die Verwendung geeigneter Filter oder Materialdotierungen an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Das resultierende elektrische Ausgangssignal (in der Regel ein Strom von geringer Stromstärke) muss aufbereitet und kalibriert werden, um Ergebnisse mit ausreichender Genauigkeit zu erhalten.

Absolutmessung

Wie bereits erwähnt, ist die korrekte Messung radiometrischer Mengen sehr schwierig und erfordert spezielle Sensoren und geometrische Anordnungen für spezielle Messaufgaben. Letztendlich erfasst eine Photodiode die Bestrahlung und wandelt sie in ein elektrisches Signal, das mit kalibrierten Daten weiterverarbeitet wird. Das Ergebnis repräsentiert den radiometrischen Wert.
Diese Methode wird als Absolutmessung bezeichnet, da das Ergebnis auf eine physikalische Größe zurückgeführt werden kann. Es erfordert einen Sensor, der auf den Einfluss einer festen physikalischen Größe mit einem vorgegebenen elektrischen Signal reagiert.
Typische Spezifikationen sind beispielsweise 20mA ≙ 100W/m² oder 10V ≙ 150W/m².

Bei gewöhnlichen analogen Sensoren ist der Kalibrierwert unveränderlich und kann nicht an andere Messaufgaben angepasst werden. Das bedeutet, dass für jede Applikation nur Sensoren mit einer entsprechenden Kalibrierung verwendet werden können. Dies kann zu Problemen in der Lagerhaltung führen, da eine große Anzahl von verschiedenen Sensoren für den Einsatz vorgehalten werden muss.

ZED bietet mit den digitalen Sensoren eine Lösung für dieses Problem. Diese Sensoren wandeln die eingehenden Bestrahlung in ein digitales Signal. Durch dieses Verfahren wird die mehrfache Konvertierung analoger Signale und deren Beschränkungen vermieden. Für den Ersatz von Sensoren in analogem Umfeld bietet ZED digitale Sensoren mit analogem Ausgangssignal. Bei diesen Typen kann der Kunde selbst das Ausgangssignal entsprechend seiner Applikation einstellen. Als Hilfsmittel stehen ZED-Servicegeräte wie z.B. das ZED SmartMeter oder die PC Software SensorConfigurator zur Verfügung.

Relativmessung

Für viele Anwendungen ist es ausreichend, das Maß der Bestrahlungsstärke zu quantifizieren. Ein relativer Wert, angegeben als Prozentsatz, signalisiert, dass für den laufenden Prozess eine ausreichende Bestrahlung vorliegt. Dieses Vorgehen nennt man Relativmessung, da kein Bezug auf eine radiometrische Größe genommen wird.

ZED bietet eine Vielzahl von Sensor-Monitor - Kombinationen. Die einfache Lösung ist die Verwendung von UV-Photodiodensensoren. Bei diesen Sensoren liefert eine UV-Photodiode ein Stromsignal, das über einen Bereich von mehreren Größenordnungen linear auf die Bestrahlung reagiert. Das Stromsignal wird im Monitor mit variabler Verstärkung verarbeitet und in ein Spannungssignal überführt. Dies ermöglicht den Einsatz der günstigeren UV-Photodiodensensoren für eine Vielzahl von Überwachungsaufgaben.

Beim Einsatz von Sensoren mit digitaler bzw. analoger Schnittstelle kann über die Auswerteeinheit die Art der Messwertdarstellung ausgewählt werden. Hier sind sowohl Absolutmessung als auch Relativmessung möglich.

Empfindlichkeitsabgleich bei UV-Photodiodensensoren

Bei den einfachsten ZED UV-Monitoren (PRO3) erfolgt der Empfindlichkeitsabgleich manuell mittels Potenziometer. Die komplexeren Geräte verwenden prozessorgesteuerte Empfindlichkeitsschalter sowie mathematische Modelle, um eine optimale Performance für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung zu stellen. So bieten beispielsweise die Modelle PRO11 und PRO16 einen automatischen Empfindlichkeitsabgleich für UV-Photodiodensensoren.
Durch eine Menüoption wird ein bekannter tatsächlichen Messwert einem definierten Endwert zugeordnet. Dieser Vorgang sollte zur Erstinbetriebnahme sowie nach jedem Lampenwechsel erneut durchgeführt werden.
Neue Lampen weisen in der Regel zunächst eine UV-Leistung von 110% auf und erreichen ihren Nominalwert von 100% nach einer Laufzeit von etwa 100 Stunden. Mit der Einstellung auf ein Niveau von 110% direkt nach dem Lampenwechsel steht ein sinnvoller Bezugswert für die gesamte Lampenlebensdauer zur Verfügung.

Digitale UV Sensoren

Die ZED-Digitalsensoren haben im Vergleich zu herkömmlichen analogen Sensoren die folgenden Vorteile:

  • ein einziger Sensor kann für einen großen Intensitätsbereich verwendet werden
  • die Messwerte werden als digitales Signal direkt in W/m² ausgegeben
  • digitale Datenübertragung über RS485-Bus
  • hohe Störfestigkeit für raue Industrieumgebung
  • einfacher Parallelbetrieb mehrerer Sensoren
  • geringer Verkabelungsaufwand

Die gesamte Signalverarbeitung ist im Sensorkörper integriert. Nach der Analog/Digital-Wandlung wird das digitale Signal gemittelt und über die RS485- Schnittstelle übertragen. Das Überwachungssystem kann die Messdaten über das entsprechende Kommunikationsprotokoll abrufen und weiterverarbeiten.

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