Aktuální vydání

celé číslo

06

2022

Vodohospodářství, energetika a využití obnovitelných zdrojů energie

IIoT, vestavné a průmyslové počítače a edge computing

celé číslo

HUMISTAR – měření vlhkosti a teploty plynů

číslo 6/2005

HUMISTAR – měření vlhkosti a teploty plynů

Systém senzorů a převodníků pro měření vlhkosti a teploty plynů s obchodním názvem Humistar, vyráběný a dodávaný společností Sensorika, s. r. o., je předmětem neustálého vývoje, jenž započal v roce 1991. Vývoj prvků systému Humistar je přímo ovlivňován požadavky odborníků z praxe zabývajících se měřením a regulací technologických veličin v průmyslu. Tím neustále vznikají nové a zajímavé výrobky se stále dokonalejšími technickými vlastnostmi a širšími možnostmi použití.

Aktivní prvky obsažené v současné době v systému Humistar a jejich charakteristické vlastnosti jsou přehledně uvedeny v tab. 1. Vedle nich jsou součástí systému také jednotky Zenerových bariér pro jiskrově bezpečné oddělení měřicích sond od převodníků a bohaté instalační příslušenství. Podrobněji popisuje nabízené přístroje následující text.

Senzory a měřicí sondy

Základem výrobků společnosti Sensorika jsou kvalitní kapacitní senzory relativní vlhkosti průmyslové jakosti s polymerním dielektrikem a unikátní české senzory s oxidovým dielektrikem pro přímé měření teploty rosného bodu, popř. bodu ojínění (Dew Point – DP). Pro měření samotné teploty jsou použity přesné platinové odporové senzory.

Tab. 1. Základní vlastnosti aktivních prvků systému Humistar

Přístroj (funkce)

Provedení

Výstupy

Poznámka

měřicí sondy vlhkosti a teploty (atmosférické, tlakové, pro HVAC)

kabelové,
nástěnné,
kanálové

frekvenční

převodníky vlhkosti a teploty řady L

0/4 až 20 mA,
0 až 5/10 V

bez galvanického oddělení výstupů od napájení 9 až 40 V DC

převodníky vlhkosti a teploty řady M

s galvanickým oddělení výstupů od napájení 9 až 40 V DC

inteligentní převodníky vlhkosti a teploty řady S

s galvanickým oddělením výstupů, komunikace RS-232C/485,
napájení 9 až 40 V DC

inteligentní převodníky vlhkosti a teploty řady A

0/4 až
20 mA

napájení 24 V AC a 230 V AC

laboratorní a provozní hygrometry1)

rozsah –80 až
+20 °C DP

komunikace RS-232C/485

laboratorní a provozní hygrometry2)

rozsahy –40 až
+60 °C, 0 až 200 g/m3

laboratorní analyzátory vlhkosti

–100 až
+20 °C DP

komunikace RS-485

1) měření teploty rosného bodu a teploty plynu, absolutní vlhkosti
2) měření relativní vlhkosti a teploty plynu s výpočtem dalších hygrometrických veličin

S použitím uvedených senzorů jsou vyráběny měřicí sondy pro měření základních hygrometrických veličin, tj. relativní vlhkosti a teploty, v různých konstrukčních provedeních, popř. také specializované měřicí sondy pro měření teploty rosného bodu, měrné vlhkosti (Relative Humidity – RH) a absolutní vlhkosti, to vše pro nejrůznější oblasti použití.

Krytky senzorů sondy mohou být podle volby trubkové z korozivzdorné oceli, sintrované z bronzu nebo duralové se síťkou z korozivzdorné oceli (s malou tepelnou a vlhkostní kapacitou).

Obr. 1.

Obr. 1. Inteligentní převodník teploty rosného bodu a teploty plynu pod tlakem SCKA 023 s měřicí sondou HTP-251 a průtočnou komůrkou MK 20N

Tlaková základna sond teploty rosného bodu je vyrobena z korozivzdorné oceli, umožňující závitové připojení do měřicího traktu s plynem o přetlaku až 5 MPa. Příklad sestavy pro měření teploty rosného bodu plynu pod tlakem (tzv. tlakový rosný bod) je na obr. 1.

Atmosférické sondy jsou standardně vyrobeny z teplotně odolného polypropylenu nebo z korozivzdorné oceli.

Změny kapacity senzoru vlhkosti a změny odporu senzoru teploty jsou převáděny přímo v sondě hybridním integrovaným obvodem na změnu periody výstupního frekvenčního signálu sondy pro další programové zpracování v elektronice návazného převodníku, hygrometru nebo analyzátoru vlhkosti.

Elektronika převodníků, hygrometrů a analyzátorů vlhkosti

Výstupní signál ze senzoru je elektronikou převeden podle vloženého programu na číslicový signál pro přenos po lince RS-232C/485 a popř. dále na aktivní analogový signál – proudový (0/4 až 20 mA) nebo napěťový (0 až 5/10 V) – odpovídající měřeným (popř. vypočítaným – viz dále) hygrometrickým veličinám.

Obr. 2.

Obr. 2. Inteligentní převodník ADCA 23 s měřicí sondou HTP-122 k určování teploty rosného bodu na základě měření relativní vlhkosti a teploty vzdušiny ve vzduchotechnickém kanálu

Ostatní hygrometrické veličiny, např. teplota rosného bodu nebo měrná vlhkost, popř. absolutní vlhkost nebo „vlhká teplota„, jsou u sond s polymerními kapacitními senzory vypočítávány na základě hodnot relativní vlhkosti a teploty (obr. 2). U měřicích sond s oxidovými impedančními senzory podle obr. 1 se oproti tomu přímo měří parciální tlak vodní páry, dále interpretovaný např. jako teplota rosného bodu.

Samozřejmé je u převodníků vlhkosti a teploty Humistar řady M a S galvanické oddělení výstupních signálů od vnějšího napájecího napětí. Tím se eliminují v praxi časté potíže se zemními smyčkami a průmyslovým rušením. Převodníky se napájejí napětím 9 až 40 V DC (obr. 3) nebo 24 V AC, popř. 230 V AC. Hygrometry a analyzátory vlhkosti jsou napájeny buď ze sítě 230 V AC nebo z vnitřní baterie 12 V DC (obr. 4).

Měřicí rozsahy senzorů systému Humistar

Standardní měřicí rozsahy přístrojů systému Humistar se senzory relativní vlhkosti jsou:

  • relativní vlhkost 0 až 100 % RH,
  • interval teploty v rozmezí od –40 do +180 °C (měřicí rozsah např. –20 až +60 °C),
  • teplota rosného bodu –40 až +60 °C DP.
Obr. 3.

Obr. 3. Inteligentní převodník MDKA 12 pro měření relativní vlhkosti a teploty prostředí v sušárně dřeva, napájený napětím 9 až 40 V DC

Dalšími zjišťovanými hygrometrickými veličinami mohou být např. měrná vlhkost v rozmezí hodnot 0 až 200 g/kg (rozsah např. 0 až 20 g/kg) nebo absolutní vlhkost v rozmezí 0 až 200 g/m3 (rozsah např. 0 až 32 g/m3).

Novinkou v nabídce jsou elektronické psychrometry, měřící „suchou„ teplotu v rozmezí 0 až 100 °C a „vlhkou„ teplotu v rozmezí 0 až 80 °C.

Hygrometry pro měření suchých plynů jsou standardně dodávány s měřicím rozsahem –80 až +20 °C DP.

Analyzátory vlhkosti suchých a ultrasuchých plynů mají měřicí rozsah standardně nastaven na –100 až +20 °C DP.

Výroba a kalibrace

Vlastní výrobě přístrojů systému Humistar předchází vstupní kontrola součástek a dílů, nakupovaných od certifikovaných dodavatelů. V průběhu výroby procházejí převodníky a hygrometry se sondami systémem mezioperačních kontrol. Na závěr všechny měřicí přístroje absolvují závěrečnou výstupní kontrolu a současně kalibraci v kalibrační laboratoři společnosti Sensorika.

Obr. 4.

Obr. 4. Hygrometr CHTM 12 pro sledování relativní vlhkosti a teploty prostředí s výpočtem teploty rosného bodu a absolutní vlhkosti s lokálním zobrazením a současně přenosem údajů po lince RS-485

Měřicí sondy jsou s návaznou převodní elektronikou nastaveny v teplotních bodech 0100 °C s maximální odchylkou ±0,3 °C od kalibračního etalonu.

Relativní vlhkost se kalibruje při použití dynamického generátoru vlhkosti a etalonového hygrometru. V intervalu 10 až 80 % RH je maximální odchylka údaje přístrojů systému Humistar od etalonové hodnoty ±1 % u řad S a A, popř. ±2 % u řad M a L.

Sondy pro měření teploty rosného bodu jsou standardně kalibrovány v intervalu –80 až +20 °C DP s maximální odchylkou do ±2 °C DP (v zúženém intervalu –60 až 0 °C DP s maximální odchylkou ±1 °C DP).

Zárukou správné kalibrace převodníků vlhkosti jsou certifikovaná kalibrační zařízení společnosti Sensorika, navázaná na národní etalony vlhkosti ve Velké Británii a USA, a dále mezilaboratorní srovnávání etalonů vlhkosti mezi kalibrační laboratoří společnosti a Českým metrologickým institutem.

Závěr

Vývojově-výrobní společnost Sensorika, s. r. o., je aktivní především v oboru měření vlhkosti a teploty plynů. Význačnými vlastnostmi senzorů a převodníků jejího systému Humistar jsou zejména:

  • odolnost proti kondenzované vodě,
  • dlouhodobá stabilita parametrů,
  • odolnost proti teplotě a vlhkosti,
  • softwarová kompenzace teplotního součinitele polymerních senzorů vlhkosti,
  • chemická odolnost,
  • přesnost,
  • robustní provedení,
  • radiační odolnost,
  • provozní spolehlivost.

Veškerými svými vlastnostmi je systém Humistar předurčen pro nejrůznější úlohy při řízení technologických procesů, při kterých je třeba přesně měřit vlhkost a teplotu plynů, zejména v průmyslové výrobě a energetice.

Další informace lze nalézt na http://www.sensorika.cz, popř. přímo u firmy Sensorika, s. r. o.

Ing. Miloš Klasna, CSc.,
SENSORIKA s. r. o.

SENSORIKA s. r. o.
V Zátiší 74/4
147 00 Praha 4 – Hodkovičky
tel./fax: 241 727 122
e-mail: sensorika@volny.cz
http://www.sensorika.cz