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Materialverfolgung in Stahl- und Walzwerken, Pressensteuerung und Glasindustrie
PIROS Infrarot Sensoren (HMD)
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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%
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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
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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
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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)
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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)
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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
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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
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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
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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 Infrarot Sensor Kompakt mit integrierter Auswerteelektronik
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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
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OKB Kompaktsensor mit integriertem
Kühlmantel 78 mm Ø Edelstahlgehäuse mit Kühlung für
Umgebungstemperaturen größer +75 °C
mehrere Ansprechtemperaturen Integrierte Optik mit
unterschiedlichen Blickwinkeln verschiedene
Betriebsspannungs- und Ausgangsvarianten
Luftanschluß zum Freiblasen der Optik optional
Piros Infrarot Sensor Kompakt mit integrierter Auswerteelektronik
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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
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OSA
Auswerteelektronik mit Lichtleitkabelanschluss
57 mm Ø Edelstahlgehäuse für Umgebungstemperaturen
von -20 bis +75 °C verschiedene
Betriebsspannungs- und Ausgangsvarianten
Piros Infrarot Sensor mit Lichtleitkabel
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OSB
Auswerteelektronik mit Lichtleitkabelanschluss
78 mm Ø Edelstahlgehäuse für Umgebungstemperaturen
größer +75 °C mehrere Ansprechtemperaturen Kühlwasseranschluss verschiedene
Betriebsspannungs- und Ausgangsvarianten
Piros Infrared Sensor mit Lichleitkabel
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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Typenschlüssel Sensor-Ausführung
K Kompaktgerät
S Auswerteelektronik für Lichtleitkabel (LLK)
A Optiken für Lichtleitkabel (LLK)
.420O A 0 5 G L
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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
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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
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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
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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
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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
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Typenschlüssel Kurzschlußfest
G Kurzschlußfest
ohne G der Sensor-Ausgang ist nicht Kurzschlußfest
.420O K A 0 5 L
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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
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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
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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.
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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.
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Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk Das Signal der Infrarot-Sensoren steuert die Bewegung von
Zentriervorrichtung und Wiederlager.
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Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk Der aufgesetzte Tubus engt den Blickwinkel ein und verhindert
Störungen durch Wasserdampf in der Kühlphase.
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Die einstellbare Ansprech-temperatur erlaubt eine optimale Anpassung an die Betriebs-bedingungen
Pilgerstraße im Röhrenwalzwerk
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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.
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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.
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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.
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Ende
PIROS Infrarot Sensoren (HMD)