Das Siegtalbad wurde 1966 erbaut und später durch ein Freibad, einen Sauna- und Gastrobereich, ein beheiztes Vierjahreszeitenbecken im Außenbereich sowie eine 60 Meter lange Röhrenrutsche erweitert.

Um innerhalb der Rutsche Kollisionen zwischen Badegästen zu verhindern, befinden sich sowohl am Eingang der Rutsche als auch am Ende Lichtschranken, die über eine autarke Steuerung mit einer Ampel im Hallenbad gekoppelt sind. „Als Zutrittsregelung gehörte dieses Sicherheitssystem seinerzeit zum Lieferumfang der Wasserrutsche. Im Laufe der Jahre bereitete es jedoch unter anderem aufgrund von Alterung und Verschleiß zunehmend Probleme“, so Thomas Münker, Leiter der Elektroabteilung der Stadtwerke Wissen.

Da es immer wieder zu Fehlfunktionen kam, entschlossen sich die Stadtwerke im Jahr 2020 zum Austausch der Lichtschranken. „Zu der Zeit, als wir eine neue Lösung suchten, besuchte uns Rainer Koch, Applikationsspezia­list von IPF Electronic, und stellte uns eine Hochleistungslichtschranke zur Absicherung der Wasserrutsche vor“, erinnert sich Thomas Münker. Nach Prüfung weiterer Angebote von anderen Anbietern, darunter einem Hersteller von Radarsensoren, fiel die Wahl seitens der Stadtwerke schließlich auf die Lösung von IPF Electronic. „Ein Testlauf hat uns gänzlich überzeugt. Zudem war es uns mit Blick auf Ersatzteile, Services und möglichen Hilfestellungen bei der Installation wichtig, mit einem regionalen Partner zusammenzuarbeiten“, so Thomas Münker. 

Reserven statt Reichweite

Hochleistungslichtschranken sind Einwegsysteme aus Sender, Empfänger und Verstärker, wobei die Auswahl von IPF Electronic rund 5.400 Kombinationsmöglichkeiten zulässt. Bereits ab Werk bieten die Verstärker verschiedene Grundfunktionen, darunter eine messende Betriebsart, eine manuelle Leistungseinstellung und automatische Leistungsregelung, die die Installation und Inbetriebnahme der Systeme erleichtern. Mit dem verwendeten Infrarotlicht (Wellenlänge 880 nm), das über sehr gute Durchdringungseigenschaften verfügt, und einer hohen Sendeleistung erzielen Hochleistungslichtschranken Reichweiten bis zu 70 Metern. Das schafft Leistungsreserven auf wesentlich kürzeren Distanzen, die zumeist zur hocheffizienten Verschmutzungskompensation in Industriebereichen mit rauen Umgebungsbedingungen dienen. Gleichwohl eignen sich Hochleistungslichtschranken angesichts ihrer besonderen Eigenschaften auch zur Erkennung von Objekten, die sich innerhalb von nicht-metallischen Gehäusen befinden, wie zum Beispiel Personen in einer Röhrenrutsche aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

In diesem konkreten Fall bestand die Lösung aus einem Sender OS126101, einem Empfänger OE126001 sowie einem Einkanalverstärker OV620810 mit Schalt- und Analog­ausgang. Während für den Eingang eine Lichtschranke vorgesehen war, installierte man am Röhrenende zwei Systeme, deren Sender und Empfänger quasi im Wechsel montiert wurden, um eine gegenseitige Beeinflussung eines Sender- bzw. Empfängerpaares auf einer Seite der Rutschenwandung auszuschließen. Nach Aussagen von Martin Barth, Vorarbeiter in der Elektrowerkstatt der Stadtwerke Wissen, erwies sich die Montage als unproblematisch, da hierfür unter anderem die Halterungen der alten Systeme genutzt werden konnten.

Lichtschranke ermittelt selbstständig die optimale Sendeleistung 

Die Verstärker der Hochleistungslichtschranken sind in einem separaten Schaltschrank untergebracht und mit einer eigens installierten SPS verbunden, die mithilfe der Schaltsignale die Ampel am Eingang der Rutsche steuert. Zudem übernimmt die SPS unter anderem auch die Steuerung der Wasseraufbereitung und der Umwälzpumpen der Filterbecken. 

Zur Inbetriebnahme der Lichtschranken wählte Martin Barth den automatischen Betriebsmodus und unterstreicht: „Das hat auf Anhieb ohne weitere Eingriffe und Nachjustierungen funktioniert.“  In der automatischen Betriebsart ermittelt eine Hochleistungslichtschranke die optimale Sendeleistung selbstständig. Der Verstärker nutzt hierzu nach dem Einschalten der Lichtschranke zunächst das Maximum an der zur Verfügung stehenden Sendeleistung und regelt diese dann automatisch so weit herunter, bis der Empfänger ein weiterhin auswertbares Signal für den Schaltausgang erhält. Würde sich nun die zuvor ermittelte Signalstärke der Lichtschranke am Empfänger zum Beispiel aufgrund einer schleichenden Verschmutzung der Optiken von Sender oder Empfänger verringern, regelt der Verstärker die Sendeleistung entsprechend nach. Eine Person, die innerhalb der Rutsche eine der Lichtschranken unterbricht, wird indes zuverlässig detektiert, sodass der Schaltausgang gesetzt wird.

Eindeutige Signale für die Badegäste

Taucht demnach ein Badegast in die Rutsche ein und passiert hierbei die obere Lichtschranke, schaltet die Ampel auf Rot und signalisiert somit der nachfolgenden Person die Sperrung der Rutsche. Hat der in der Röhre befindliche Badegast die unteren Lichtschranken erreicht, wechselt die Ampel nach einer Zeitverzögerung von vier Sekunden auf Grün und gibt die Rutsche wieder frei. „Aus Sicherheitsgründen müssen beide Lichtschranken am Röhrenende schalten. Durch die Verzögerung bis zum Umschalten des Ampelsignals wollen wir sicherstellen, dass der Badegast diesen Bereich tatsächlich verlassen hat und der Rutschenaustritt frei ist“, so Thomas Münker.
Schalten die Lichtschranken am Rutschen­ende nicht, bleibt das Ampelsignal auf Rot und der Bademeister erhält über eine Störungsleuchte einen Hinweis. Erst nachdem er den Rutschenausgang kontrolliert und zusätzlich die Störung per Knopfdruck quittiert hat, wird die Rutsche freigegeben.

Regelmäßige Kontrolle der Signalstärke

Wie bereits erwähnt, integrieren die Einkanalverstärker OV620810 neben dem Schaltausgang einen Analogausgang, mit dem Sender und Empfänger über ein 0…10 V-Signal genau aufeinander ausgerichtet werden können. Da der Ausgang das Empfangssignal der Lichtschranke proportional abbildet, liefert er zudem Messsignale für die Auswertung auf einer SPS. „Wir nutzen den Analogausgang nicht zur Signalverarbeitung, sondern kontrollieren hierüber regelmäßig die Signalstärke der Lichtschranken“, so Martin Barth.

Die Hochleistungslichtschranken wurden im Sommer 2021 im Siegtalbad installiert und funktionieren seither ohne Probleme, wie Thomas Münker bestätigt: „Wir haben hierzu bislang durchweg positive Rückmeldungen vom Personal im Hallenbad. Es gab weder Fehlfunktionen noch Ausfälle.“

Autoren
Rainer Koch, Applikationsspezialist IPF Electronic
Martinus Menne, Freier Autor für IPF Electronic