Einleitung
Neben der schnellen berührungslosen Messung von Oberflächentemperaturen verfügen viele Infrarotthermometer über einen Hochtemperaturalarm, einen Tieftemperaturalarm oder eine kombinierte obere und untere Alarmgrenze. Überschreitet der Messwert einen festgelegten oberen Grenzwert oder unterschreitet er einen unteren Grenzwert, kann das Gerät den Anwender durch Signalton, Farbwechsel der Anzeige, Warnsymbol oder LED informieren.
Bei Anlageninspektionen, Prüfungen elektrischer Systeme, HLK-Wartung, Maschinenservice und Prozesskontrollen kann dies die Erkennung auffälliger Temperaturen deutlich beschleunigen.
Bei der Auswahl genügt es jedoch nicht, lediglich auf das Vorhandensein einer Alarmfunktion zu achten. Ebenso wichtig sind frei einstellbare Grenzwerte, getrennte HI- und LO-Einstellungen, eine gut erkennbare Signalisierung sowie ein geeigneter Messbereich, ein passendes D:S-Verhältnis, der Emissionsgrad und die Ansprechzeit des Geräts.
Das Wichtigste auf einen Blick
● Der Hochtemperaturalarm dient zur Erkennung einer Überschreitung des zulässigen oberen Grenzwerts, der Tieftemperaturalarm zur Erkennung einer Unterschreitung des unteren Grenzwerts.
● Soll geprüft werden, ob eine Temperatur innerhalb eines definierten Bereichs liegt, empfiehlt sich ein Gerät mit separat einstellbaren HI- und LO-Grenzen.
● Eine Alarmfunktion vergleicht lediglich den Messwert mit einem Grenzwert und verbessert nicht die Messgenauigkeit des Infrarotthermometers.
● Für industrielle Prüfungen sind neben dem Alarm auch Messbereich, Genauigkeit, D:S-Verhältnis, Emissionsgrad und Ansprechzeit zu berücksichtigen.
● Bei bewegten Objekten oder schnellen Temperaturänderungen ist eine kurze Ansprechzeit besonders wichtig.
● In lauten oder optisch schwierigen Umgebungen sind kombinierte akustische und visuelle Alarme häufig vorteilhaft.
● Alarmgrenzen sollten aus Prozessanforderungen, normalen Betriebstemperaturen oder Prüfgrenzen abgeleitet werden.
Was bedeuten Hoch- und Tieftemperaturalarm bei einem Infrarotthermometer?
Ein Infrarotthermometer erfasst zunächst die vom Zielobjekt abgegebene Infrarotstrahlung und berechnet daraus die Oberflächentemperatur. Anschließend wird der Messwert mit den vom Anwender eingestellten Alarmgrenzen verglichen.
Der Hochtemperaturalarm wird häufig als HI oder High Alarm bezeichnet. Bei:
Messwert ≥ eingestellter oberer Alarmgrenze
wird die entsprechende Warnanzeige ausgelöst.
Der Tieftemperaturalarm wird häufig als LO oder Low Alarm bezeichnet. Bei:
Messwert ≤ eingestellter unterer Alarmgrenze
wird der Tieftemperaturalarm aktiviert.
Liegt beispielsweise der normale Betriebsbereich einer Anlage zwischen 40 und 80 °C, kann LO auf 40 °C und HI auf 80 °C eingestellt werden. Werte außerhalb dieses Bereichs weisen den Anwender darauf hin, dass eine weitere Prüfung erforderlich sein kann.
Die Alarmsteuerung unterscheidet sich je nach Gerät. Manche Modelle unterstützen HI und LO gleichzeitig, andere nur eine Alarmart zur selben Zeit. Daher sollten die technischen Daten des jeweiligen Modells geprüft werden.
Für welche Anwendungen eignet sich ein Hochtemperaturalarm?
Der Hochtemperaturalarm gehört zu den häufigsten Alarmfunktionen bei Infrarotthermometern und dient vor allem zur schnellen Erkennung thermischer Auffälligkeiten oberhalb eines festgelegten Grenzwerts.
● Prüfung von Schaltschränken, Kabelanschlüssen, Leistungsschaltern und Anschlussklemmen auf Überhitzung;
● Kontrolle von Motoren, Lagern, Pumpen, Getrieben und mechanischen Antriebskomponenten;
● Prüfung von Verdichtern, Rohrleitungen und Anlagenoberflächen in HLK-Systemen;
● Kontrolle von Heizgeräten, Formen, Heizplatten und thermischen Produktionsprozessen;
● Prüfung von Motoren, Bremsanlagen und weiteren Komponenten im Kfz-Service.
Liegt die normale Oberflächentemperatur einer Maschine beispielsweise unter 70 °C und ist ab 80 °C eine zusätzliche Prüfung vorgesehen, kann der HI-Grenzwert auf etwa 80 °C eingestellt werden.
Der Anwender kann dadurch auffällige Messstellen schneller erkennen, ohne jeden einzelnen Messwert separat bewerten zu müssen.
Für welche Anwendungen eignet sich ein Tieftemperaturalarm?
Ein Tieftemperaturalarm weist auf Messwerte unterhalb eines festgelegten unteren Grenzwerts hin.
Bei klassischen Überhitzungsprüfungen wird der Hochtemperaturalarm häufiger verwendet. In Prozess- und HLK-Anwendungen kann die untere Alarmgrenze jedoch ebenso wichtig sein.
● Prüfung, ob Heizgeräte ihre erforderliche Mindesttemperatur erreichen;
● Kontrolle von Warmluftauslässen, Warmwasserleitungen oder Heizsystemen auf unzureichende Temperatur;
● Prüfung, ob Werkstoffe oder Anlagen die vorgeschriebene Prozesstemperatur erreicht haben;
● Erkennung auffällig kalter Bereiche an isolierten Oberflächen;
● Kontrolle von Geräten mit vorgeschriebener Mindestbetriebstemperatur.
Muss ein Werkstück beispielsweise mindestens 120 °C erreichen, kann LO auf 120 °C eingestellt werden. Bei einem Messwert unterhalb dieser Grenze erfolgt eine Warnung.
LO bedeutet somit nicht, dass das Gerät speziell für niedrige Temperaturen ausgelegt ist, sondern lediglich, dass der Messwert unter dem eingestellten unteren Grenzwert liegt.
Wann ist ein kombinierter HI-/LO-Alarm sinnvoll?
Wenn nicht nur eine Überhitzung erkannt, sondern geprüft werden soll, ob eine Temperatur innerhalb eines definierten Bereichs bleibt, ist ein kombinierter HI-/LO-Alarm besonders zweckmäßig.
Bei einem zulässigen Prozessbereich von:
150–180 °C
können beispielsweise folgende Werte eingestellt werden:
● LO: 150 °C;
● HI: 180 °C.
Unterhalb von 150 °C ist die Temperatur zu niedrig, oberhalb von 180 °C zu hoch.
Diese Funktion eignet sich unter anderem für:
● Prozesskontrollen in der Industrie;
● Prüfung von Heizsystemen;
● Zustandskontrolle von HLK-Anlagen;
● Temperaturbereichsprüfungen in Labor und Instandhaltung;
● Schnelle Prüfung größerer Stückzahlen.
Geht es ausschließlich um die Erkennung einer Überhitzung elektrischer oder mechanischer Komponenten, ist ein Hochtemperaturalarm häufig ausreichend.
Frei einstellbare Alarmgrenzen sind entscheidend
Bei der Geräteauswahl sollte geprüft werden, ob HI und LO vom Anwender frei eingestellt werden können.
Während einige Anwendungen einen weitgehend festen Normalbereich aufweisen, ändern sich Betriebstemperaturen bei anderen Anlagen deutlich in Abhängigkeit von Last, Betriebszustand und Umgebungstemperatur.
Für industrielle Instandhaltung und vielseitige Anwendungen sind variable Alarmgrenzen deshalb empfehlenswert.
Zu prüfen sind insbesondere:
● Einstellbereich der Alarmgrenzen;
● Schrittweite der Grenzwerteinstellung;
● Separate Einstellbarkeit von HI und LO;
● Unabhängiges Aktivieren oder Deaktivieren der Alarmfunktionen;
● Speicherung der Einstellungen nach dem Ausschalten.
Bei der Nutzung an unterschiedlichen Anlagen sollten Modelle mit zu stark eingeschränkten Einstellmöglichkeiten vermieden werden.
Welche Alarmanzeige ist sinnvoll?
Typische Alarmanzeigen sind Signalton, Farbwechsel des Displays, Warnsymbole und LEDs.
Je nach Umgebung ergeben sich unterschiedliche Vorteile.
● Akustischer Alarm: geeignet, wenn das Display nicht ständig beobachtet werden kann;
● Farbwechsel des Displays: erleichtert die schnelle visuelle Erkennung eines Grenzwertüberschreitens;
● LED- oder Symbolanzeige: einfache Lösung für allgemeine Inspektionen;
● Akustischer und visueller Alarm: häufig die praktikabelste Lösung in industriellen Umgebungen.
In einer lauten Produktionshalle kann ein Signalton allein leicht überhört werden. Bei sehr heller Umgebung kann dagegen eine reine Displayanzeige weniger deutlich sichtbar sein.
Für industrielle Wartungs- und Prüfarbeiten ist eine Kombination aus akustischer und visueller Signalisierung daher häufig vorteilhaft.
Der Messbereich muss zur Anwendung passen
Eine Alarmfunktion ist nur dann sinnvoll, wenn das Infrarotthermometer den erforderlichen Temperaturbereich zuverlässig erfassen kann.
Soll beispielsweise eine Anlage zwischen 300 und 500 °C überwacht werden, ist ein Gerät mit einer maximalen Messtemperatur von 380 °C trotz vorhandener HI-Funktion ungeeignet.
Zunächst sollten daher ermittelt werden:
die niedrigste und die höchste Temperatur, die am Messobjekt tatsächlich auftreten können.
Anschließend ist ein Gerät mit ausreichendem Messbereich auszuwählen.
Idealerweise liegt der normale Arbeitsbereich nicht unmittelbar an der oberen oder unteren Messbereichsgrenze. So bleibt Reserve für außergewöhnliche Temperaturabweichungen.
Beeinflusst das D:S-Verhältnis die Alarmfunktion?
Ja.
Das D:S-Verhältnis, also das Verhältnis von Messabstand zu Messfleckgröße, bestimmt, wie groß der erfasste Messbereich in einer bestimmten Entfernung ist.
Wird beispielsweise eine kleine Anschlussklemme aus zu großer Entfernung gemessen, kann der Messfleck größer als die eigentliche Zieloberfläche sein. Dann erfasst das Gerät gleichzeitig die heiße Klemme und kühlere Bereiche der Umgebung.
Der angezeigte Messwert kann dadurch niedriger ausfallen als die tatsächliche Temperatur des kritischen Bereichs.
In diesem Fall kann eine Klemme bereits überhitzt sein, obwohl der Messwert die eingestellte HI-Grenze noch nicht erreicht.
Besonders wichtig ist das D:S-Verhältnis bei:
● kleinen elektrischen Bauteilen;
● größeren Messabständen;
● Rohrleitungen, Lagern und kleinen Maschinenteilen;
● lokalen Hotspots.
Der Messfleck sollte vollständig innerhalb des Zielbereichs liegen.
Welchen Einfluss hat der Emissionsgrad auf den Alarm?
Infrarotthermometer bestimmen die Temperatur anhand der von der Oberfläche abgegebenen Infrarotstrahlung. Der Emissionsgrad beeinflusst deshalb unmittelbar das Messergebnis.
Gummi, Holz, lackierte und oxidierte Oberflächen sowie viele nichtmetallische Werkstoffe besitzen meist einen relativ hohen Emissionsgrad und lassen sich vergleichsweise zuverlässig messen.
Polierter Edelstahl, Aluminium, Kupfer und andere reflektierende Metalle weisen dagegen häufig einen niedrigen Emissionsgrad auf und können Wärmestrahlung aus der Umgebung reflektieren.
Ist der Emissionsgrad falsch eingestellt, kann die angezeigte Temperatur erheblich von der tatsächlichen Oberflächentemperatur abweichen. Entsprechend wird auch die Alarmbewertung beeinflusst.
Werden unterschiedliche Materialien und insbesondere Metalloberflächen gemessen, ist ein Modell mit einstellbarem Emissionsgrad in der Regel vorzuziehen.
Die Alarmfunktion vergleicht ausschließlich den angezeigten Messwert mit dem Grenzwert und kann einen falsch eingestellten Emissionsgrad nicht automatisch kompensieren.
Warum ist die Ansprechzeit wichtig?
Ein Infrarotthermometer kann nicht jede Temperaturänderung verzögerungsfrei erfassen. Sensor und Elektronik benötigen eine bestimmte Ansprechzeit.
Bei stationären Anlagen spielt dies meist nur eine untergeordnete Rolle.
Bei folgenden Anwendungen ist die Ansprechzeit dagegen besonders relevant:
● laufende Förderbänder;
● schnell rotierende Walzen;
● Produkte auf kontinuierlichen Fertigungslinien;
● schnell aufheizende oder abkühlende Oberflächen;
● Objekte, die den Messbereich nur kurz passieren.
Ist die Ansprechzeit zu lang, kann das Objekt den Alarmgrenzwert bereits überschritten haben, bevor die Anzeige vollständig reagiert. Dadurch kann der Alarm verzögert erscheinen oder ein kurzfristiger Temperaturpeak übersehen werden.
Bei dynamischen Anwendungen sollte die Alarmfunktion deshalb immer zusammen mit der Ansprechzeit bewertet werden.
Eine Alarmfunktion ersetzt keine Messgenauigkeit
Dieser Punkt wird bei der Auswahl häufig unterschätzt.
Ist ein Hochtemperaturalarm beispielsweise auf 100 °C eingestellt und weist das Gerät in diesem Bereich eine bestimmte Messabweichung auf, dürfen Werte nahe 100 °C nicht als absoluter Grenzwert interpretiert werden.
Ein Messwert von:
99 °C
bedeutet nicht zwingend, dass die tatsächliche Oberflächentemperatur sicher unter 100 °C liegt.
Ebenso bedeutet:
101 °C
nicht automatisch, dass die reale Temperatur eindeutig über 100 °C liegt.
Bei kritischen Prozessgrenzen, sicherheitsrelevanten Temperaturen oder Qualitätsgrenzen müssen Messgenauigkeit, Emissionsgrad, Oberflächenzustand und Messbedingungen berücksichtigt werden.
Gegebenenfalls ist eine geeignete Vorwarngrenze sinnvoller als eine ausschließlich auf dem nominellen Grenzwert basierende Entscheidung.
Welche Alarmfunktion passt zu welcher Anwendung?
Für allgemeine elektrische und mechanische Inspektionen steht meist die Erkennung von Hotspots im Vordergrund. Sinnvoll sind:
● Hochtemperaturalarm;
● Akustische und visuelle Signalisierung;
● Passendes D:S-Verhältnis;
● Kurze Ansprechzeit;
● Einstellbarer Emissionsgrad.
Für HLK-Systeme, Heizungsanlagen und Temperaturbereichsprüfungen sind besonders relevant:
● HI-/LO-Doppelalarm;
● Separat einstellbare Grenzwerte;
● Gut erkennbare Alarmanzeige;
● Passender Temperaturmessbereich.
Bei Produktionslinien und Serienprüfungen sollten im Vordergrund stehen:
● Prüfung oberer und unterer Grenzwerte;
● Kurze Ansprechzeit;
● Eindeutige Alarmanzeige;
● Gute Wiederholbarkeit;
● Geeignetes D:S-Verhältnis.
Bei blanken Metallen und stark reflektierenden Oberflächen sollte die Alarmfunktion nicht das wichtigste Auswahlkriterium sein. Zunächst ist zu prüfen, ob sich die Oberfläche zuverlässig infrarot messen lässt und wie Emissionsgrad sowie reflektierte Strahlung berücksichtigt werden können.
Welche technischen Daten sollten bei der Auswahl geprüft werden?
Wenn die Alarmfunktion für die Anwendung wichtig ist, empfiehlt sich folgende Reihenfolge:
● Deckt der Temperaturmessbereich die tatsächlichen Zieltemperaturen ab?
● Ist ein HI-Alarm vorhanden?
● Ist ein LO-Alarm vorhanden?
● Können HI und LO unabhängig voneinander eingestellt werden?
● Entspricht der Einstellbereich der Alarmgrenzen den Anforderungen?
● Erfolgt die Alarmierung akustisch, visuell, über LED oder kombiniert?
● Ist die Messgenauigkeit für die geforderte Grenzwertbeurteilung ausreichend?
● Passt das D:S-Verhältnis zu Zielgröße und Messabstand?
● Ist der Emissionsgrad einstellbar?
● Ist die Ansprechzeit für stationäre beziehungsweise bewegte Objekte geeignet?
So lässt sich sicherstellen, dass der Temperaturalarm einen tatsächlichen praktischen Nutzen bietet und nicht nur eine zusätzliche Gerätefunktion darstellt.
FAQ
Was bedeutet HI bei einem Infrarotthermometer?
HI bezeichnet normalerweise den Hochtemperaturalarm beziehungsweise die obere Temperaturgrenze. Erreicht oder überschreitet der Messwert den eingestellten HI-Wert, aktiviert das Gerät die vorgesehene Warnanzeige.
Was bedeutet LO?
LO bezeichnet üblicherweise den Tieftemperaturalarm beziehungsweise die untere Temperaturgrenze. Erreicht oder unterschreitet der Messwert die eingestellte LO-Grenze, erfolgt eine entsprechende Warnung. Bei manchen Geräten kann „LO“ außerdem bedeuten, dass der Messwert unterhalb des Messbereichs liegt. Daher sollte die Bedienungsanleitung berücksichtigt werden.
Können HI und LO gleichzeitig eingestellt werden?
Das hängt vom jeweiligen Modell ab. Einige Infrarotthermometer unterstützen beide Grenzwerte gleichzeitig, bei anderen kann nur eine Alarmart aktiviert werden.
Sollte der Alarmgrenzwert möglichst dicht an der Solltemperatur liegen?
Nicht unbedingt. Der Grenzwert sollte aus zulässiger Betriebstemperatur, Prozessanforderung, Messgenauigkeit und Prüfzweck abgeleitet werden. Bei kritischen Temperaturen kann eine zusätzliche Vorwarnmarge sinnvoll sein.
Ist die Messgenauigkeit weniger wichtig, wenn das Gerät über eine Alarmfunktion verfügt?
Nein. Die Alarmentscheidung basiert unmittelbar auf dem Messwert. Wird dieser durch Messgenauigkeit, Emissionsgrad, Zielgröße oder Messabstand beeinflusst, betrifft dies auch den Alarm.
Kann ein HI-/LO-Alarm automatisch feststellen, ob eine Anlage defekt ist?
Nein. Das Infrarotthermometer vergleicht lediglich den Messwert mit den eingestellten Grenzwerten. Die Beurteilung des Anlagenzustands muss zusätzlich Gerätetyp, Belastung, Umgebungstemperatur, Betriebszustand und Wartungskriterien berücksichtigen.
Fazit
Hoch- und Tieftemperaturalarme machen Messergebnisse eines Infrarotthermometers schneller und eindeutiger bewertbar.
Für elektrische und mechanische Überhitzungsprüfungen ist ein Hochtemperaturalarm häufig ausreichend. Muss dagegen geprüft werden, ob eine Temperatur innerhalb eines definierten Bereichs bleibt, ist ein Gerät mit separat einstellbaren HI- und LO-Grenzen sinnvoller.
Bei der Auswahl darf jedoch nicht nur auf die Alarmfunktion geachtet werden. Messbereich, Genauigkeit, D:S-Verhältnis, Emissionsgrad, Ansprechzeit und Art der Alarmanzeige bestimmen wesentlich, wie zuverlässig die Funktion in der Praxis eingesetzt werden kann.
Zunächst sollten Temperaturbereich, Zielgröße, Messabstand, Oberflächenmaterial und die Kriterien für eine Temperaturabweichung definiert werden. Anschließend lässt sich ein Infrarotthermometer auswählen, dessen Alarmfunktion zur tatsächlichen Anwendung passt.
