Warum es sinnvoll ist, Temperatur und Druck per Funk zu übertragen

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Temperaturunterschiede, eine raue Umgebung und der Ort, wo die Messdaten anfallen. Für die Industrie ist drahtlose Messtechnik besonders interessant.

Auch wenn die ersten Anfänge der drahtlosen Datenübertragung bis in die 1940er Jahre zurückreichen, so kann man erst seit rund 15 Jahren von einem WLAN-Boom sprechen. Wegbereiter war die steigende Popularität des World Wide Web. Bereits im Jahr 2011 verfügten rund 70 Prozent der Haushalte über einen drahtlosen Internetzugang. Einen zusätzlichen Schub erfuhr die Technik im Zuge der immer stärkeren Verbreitung mobiler Endgeräte. 55 Prozent aller Deutschen besitzen mittlerweile ein Smartphone. Auch in der Industrie kommen verstärkt drahtlose Übertragungstechniken zum Einsatz. Denn die zunehmende Vernetzung sämtlicher Bereiche eines Unternehmens bringt einen wachsenden Kontrollbedarf mit sich. An immer mehr Stellen muss gemessen, geregelt oder automatisiert werden.

Als ein Beispiel sei Jumo genannt: Im Jahr 2007 brachte das Unternehmen die ersten Geräte zur drahtlosen Temperaturmessung auf den Markt. So konnten die Entwickler bei Jumo frühzeitig Erfahrungen mit der drahtlosen Funkmesstechnik sammeln und in den Folgejahren konsequent für weitere Messgrößen umsetzen. Das nächste Produkt war ein programmierbarer Kopfmessumformer mit Funkübertragung. Seit 2013 ist ein Gerät zur kabellosen Druckmessung erhältlich und im Jahr 2014 kam ein Kombi-Messgerät für Temperatur, Feuchte und CO₂-Gehalt auf den Markt.

Der Einsatz in der Lebensmittelindustrie

Die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten für drahtlose Druck- und Temperaturmessung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind vielfältig. Grundsätzlich lassen sich die Geräte überall dort einsetzen, wo kabelgebundene Produkte zum Einsatz kommen. Besondere Vorteile bietet dies Technik beim Einsatz an schwer zugänglichen Orten, mobilen Systemen oder gar an bewegten oder rotierenden Komponenten.

Der Wtrans T, die Einstichvariante der Wtrans-Serie, ermittelt beispielsweise die Kerntemperatur von Lebensmitteln. So lassen sich in der Fleischereiindustrie kontinuierlich die Temperaturen der Koch- und Räucherkammer, aber auch die Kerntemperatur des Produktes erfassen. Handelt es sich nun um kontinuierliche Koch- und Räucherkammern, so ist ein Kabel in dieser Anwendung störend. Kontinuierlich bedeutet, dass sich der Wagen mit dem Produkt automatisch von der Kochkammer in die Räucherkammer bewegt. Kommen Temperaturfühler mit Kabel zum Einsatz, kann es häufig zu Störungen oder Ausfällen kommen, wenn sich das Kabel verkantet oder sogar abreißt.

Temperaturen messen und ATEX-Zulassung

Die Serie Wtrans bietet auch in anderen Bereichen der Lebensmittelindustrie verschiedene Möglichkeiten für eine Anwendung. So beispielsweise bei der Herstellung von Babynahrung mithilfe der Sprühtrocknung. Die Sprühtrocknung findet in hohen Sprühtürmen statt. Es ist mit großem Aufwand verbunden, in diesen Türmen Temperaturfühler mit Kabel zu installieren.

Idealerweise bietet sich die Messung der Temperatur hier mit dem Wtrans T-Ex an, das zudem noch eine ATEX-Zulassung bietet. Das Gerät kann direkt in einem explosionsgefährdeten Orten betrieben werden; eben auch in einem Sprühturm. Der zugehörige Empfänger wird außerhalb der eigentlichen Ex-Zone installiert. Die Funktechnik erlaubt es dem Anwender, die Temperaturmesswerte aus dem Ex-Bereich heraus ohne aufwendige Zonendurchführungen für Kabel grenzüberschreitend zu übermitteln.

Wie sich Füllstände drahtlos erfassen lassen

Ein klassisches Anwendungsgebiet für die drahtlose Druckmessung mit dem Wtrans p ist die Messung des Füllstandes über den hydrostatischen Druck. Die Messung kann sowohl in belüfteten Tanks mit einem Gerät, aber auch in geschlossenen Tanks mit zwei Geräten über den Differenzdruck realisiert werden. Füllstände werden in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie in sehr vielen Anwendungen gemessen. Vorteile durch den Wtrans p ergeben sich vor Allem, wenn es sich um Füllstandsmessungen in geschlossenen Tanks handelt.

Da bei der Differenzdruckmessung in geschlossenen Tanks ein Gerät am Boden und ein zweites Gerät im oberen Tankbereich, oberhalb des Flüssigkeitsstandes, installiert wird, müssten je nach Tankhöhe viele Meter Kabel verlegt werden. Diese werden beim Einsatz des Wtrans p eingespart. Nach Angaben Bundesgütegemeinschaft Kompost wurden in Deutschland im Jahr 2017 fast 12 Mio. Tonnen biogene Abfälle kompostiert oder in Biogasanlagen vergoren und anschließend auf Böden verwertet. Bundesweit gibt es über 1000 Kompostierungsanlagen.

Vollautomatisch und manipulationssicher

Der korrekte Umgang mit kompostierbaren Bioabfällen ist in Deutschland in der so genannten Bioabfallverordnung festgelegt. Nach dieser müssen die vorgegebenen Temperaturen aller Chargen einer Kompostierung belegt werden. Ein Nachweis ist erforderlich, da durch die Temperatur im Material eine zuverlässige Abtötung gefährlicher Mikroorganismen erfolgt. Im Verlauf der Kompostierung muss eine Temperatur von über 55 °C über einen möglichst zusammenhängenden Zeitraum von zwei Wochen oder 65 °C über eine Woche auf das gesamte Mischgut vorliegen.

Die Behandlungstemperatur muss in regelmäßigen Abständen gemessen und dokumentiert werden. Oftmals wird die Temperaturkontrolle bei Betreibern von Kompostierungsanlagen manuell mit einem entsprechend hohen Personalaufwand vorgenommen. Bei dem Automatisierungssystem mTRON T und Wtrans B mit Funktemperaturfühler wird der komplette Prozess vollautomatisch überwacht und manipulationssicher dokumentiert. Mit dem Anlegen der Miete, dem Haufwerk bei der Kompostierung, wird die Chargenaufzeichnung gestartet. Die 1600 mm langen Temperaturfühler werden direkt zur Messung in die Miete gesteckt. Diese sind mit einem Wtrans Funktemperatursystem ausgestattet, wobei sich der Sender im Fühlergriff befindet und durch ein wasserdichtes Gehäuse geschützt ist. Die Funkfrequenzen sind weitgehend unempfindlich gegenüber externen Störeinflüssen.

Der Fühler enthält einen Platin-Chip-Widerstand als Messelement. Auf der Seite des Senders lassen sich Temperaturen von -30 bis 85 °C messen. Pro Empfänger können bis zu 16 Wtrans-Sender verwaltet werden.Die Daten müssen nicht mehr aufwendig manuell erfasst, sondern werden automatisch für den Hygienenachweis dokumentiert und protokolliert. Darüber hinaus müssen keine einzelnen Datenlogger mehr verwendet werden. Gut für den Anwender ist der geringe Aufwand für die Programmierung und Installation vor Ort.

Wie sich die Mess- und Regeltechnik in der vernetzten Industrie aufstellen muss

Kunststoff-Sensor für Temperaturfenster von -50 bis 200 °C

* Christina Scheer ist Leiterin für die Medienkommunikation beim Messtechnik-Anbieter Jumo in Fulda.

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