Czujnik wilgotności i temperatury z elementem POLYGA

Element pomiarowy "Polyga" produkowany przez firmę Galltec składa się z kilku taśm syntetycznych, z których każda spleciona jest z 90 włókien o średnicy 0,003mm. W pierwotnym stanie włókna nie są higroskopijne, właściwość ta jest nabywana dopiero po przeprowadzeniu specjalnego procesu, po którym włókna są wstanie pochłaniać wilgoć. Struktura molekularna poszczególnych włókien jest uporządkowana wzdłużnie. Gdy woda jest wchłaniana, zmienia się łańcuch molekularny, czego końcowym efektem jest zmiana długości. Utrata wody ma odwrotny wpływ na włókno. Jeżeli włókna są w równowadze z wilgotnością powietrza nie ma zjawiska pochłaniania bądź oddawania wody. W takim przypadku długość włókien jest stała i służy jako wskaźnik wilgotności względnej.
Jeśli element pomiarowy jest wystawiony na powietrze o wilgotności względnej 100%, cienka powłoka wody tworzy się na powierzchni elementu (punkt rosy). Efekt fizyczny jest podobny do zanurzenia elementu pomiarowego w wodzie. W takim przypadku element jest nasycony. Jest to idealny punkt na kalibrację lub kontrolowanie czujnika. Element pomiarowy jest wodoodporny. Raz nadane właściwości higroskopijne dla elementu Gallteca pozostają stabilne, dopóki nie ulegną zniszczeniu przez zewnętrzne oddziaływania. Nie wymagana jest regeneracja włókien, chociaż przeprowadzenie takiej czynności nie zaszkodzi czujnikowi.

Rozszerzanie się włókien (głównie wzdłuż) wykrywane jest przez system elektroniczny i przeliczane przez zintegrowany układ wstępnego przetwarzania sygnału w znormalizowany sygnał 0…20mA lub 4…20mA lub 0…10V. Element pomiarowy w kształcie wachlarza, który znajduje się na zewnątrz obudowy, chroniony jest przez perforowaną rurkę czujnika. Czujniki zaprojektowane są dla systemów bezciśnieniowych. Jednostka powinna być zainstalowana w takim miejscu, gdzie skraplana pary wodna nie ma możliwości dostania się do wnętrza obudowy. Preferowana pozycja to "czujnik pionowo w dół" lub "czujnik poziomo". W takich pozycjach osłona z otworem o średnicy 0.8mm nie dopuści do przedostania się wody do wnętrza.
Czujniki typu TFG80 posiadają wbudowane sensory temperatury (większość Pt100) dla jednoczesnych pomiarów temperatury. Odczyty temperatury również przekształcane są w znormalizowane sygnały 0…20mA lub 4…20mA lub 0…10V.

Zgodnie z prawem dyfuzji występuje pewne opóźnienie w czasie zanim włókna zostaną nasycone podczas wchłaniania wody. Jest to decydujący czynnik do określenia czasu reakcji. Tak więc, dla jednego włókna o średnicy 3μm, można zmienić krótki czas nasycenia (kilka sekund). Badania empiryczne pokazują, że użycie łączonych czy tkanych włókien, tak jak jest w przypadku czujników Gallteca, powoduje wydłużenie czasu nasycenia. Dzieje się tak dlatego, że poszczególne włókna wpływają wzajemnie na siebie podczas wchłaniania i wydalania wody, a powiązana z tym zjawiskiem wartość wilgotności zostanie odczytana dopiero później. Pomiary pokazały, że przy prędkości wiatru 2m/s połowiczny czas wynosi ok. 1,2min. Oznacza to rzeczywisty czas reakcji ok. 30-40 minut.

Temperatura 80^oC jest podawana jako wartość maksymalna. Wyższe temperatury mogą występować przez krótkie okresy czasu. Ewentualnym rezultatem może być zmiana w strukturze molekularnej, która powoduje stały błąd . Maksymalna temperatura 80^oC dotyczy tylko przypadków kiedy w medium nie występują substancje szkodliwe (kwasy, rozpuszczalniki itp.)

Dane techniczne:
Dane fizyczne

Wilgotność

Zakres pomiarowy		0…100%rh
Dokładność pomiarowa
…>40%rh		±2,5%rh
…<40%rh		zgodnie z wykresem tolerancji
Zakres pracy		30…100%rh

Temperatura

Zakres pracy		-30…+80oC
Dokładność pomiarowa		±0.5oC
Mierzone medium		powietrze, bezciśnieniowe, nieagresywne
Dopuszczalna temperatura przy obudowie		-20…+60oC
Przy czujniku		-40…+80oC
Współczynnik średniej temperatury		0.1%/K dla 20oC i 50%rh
Regulacja		dla średniego ciśnienia powietrza 430m NN
Dopuszczalna prędkość powietrza		8m/s
Z osłoną		15m/s
Okres połowiczny dla v=2m/s		1.2min
Długość sensora; materiał		220mm; stal wysokiej jakości
Mocowanie		otwory w podstawie obudowy dla montażu kanałowego
(prod. Nr 20.009)		Konsola do montażu na ścianie
Pozycja montażu		czujnik pionowo w dół; lub poziomo
Podłączenia zacisków		dla przewodów o przekrojach 0.5mm2
Wejścia przewodów		złączka wkrętna M20x1,5
Kompatybilność elektromagnetyczna
Odporność na zakłócenia		EN 50 082-2
Emisja zakłóceń		EN 50 081-2
Obudowa		ABS
Ochrona		IP64
Masa		ok. 0,4 kg

Dane elektryczne dla sensorów pasywnych

Wilgotność

Wyjście 1		0-100 Ω liniowe 2-przewodowe 0-200 Ω liniowe 2-przewodowe 0-1000 Ω liniowe 2-przewodowe 100-138,5 Ω liniowe 2-przewodowe 5-100-5 Ω liniowe 3-przewodowe
Dopuszczalne obciążenie		1W
Maksymalne napięcie		42V
Rezystancja izolacji		10 MΩ

Temperatura
 

dopuszczalne obciążenie
dla powietrza 1m/s i t=0.1K		2mA

Dane elektryczne dla sensorów aktywnych

Wilgotność

Wyjście 1

0-20mA lub 0-10V 4-przewodowe lub 4-20mA 2-przewodowy (tylko z DC)

Temperatura

Wyjście 2		0-20mA lub 0-10V 4-przewodowe lub 4-20mA 2-przewodowy (tylko z DC)
Napięcie zasilania		15-30V DC lub 24V AC ± 10%
Maks. obciążenie dla wyjścia prądowego		500Ω
Min. impedancja wyjścia napięciowego		10k Ω
Wewnętrzny pobór mocy		5mA, wersja DC
		10mA, wersja AC
Zakres pomiaru temperatury		patrz tabela
Zniekształcenie liniowości
wyjścia temperaturowego		<0,5%

Model	Wilgotność		Temperatura		Napięcie zasilania	System przewodzenia	Nr Produktu
	Zakres pomiarowy 1	Wyjście 1	Zakres pomiarowy 2	Wyjście 2
Przegląd czujników pasywnych
FG80H	0-100 %rh	0-100 Ω			Max 42V	2-pin	44010100
	0-100 %rh	0-200 Ω			Max 42V	2-pin	44010200
	0-100 %rh	0-1000 Ω			Max 42V	2-pin	44010300
	0-100 %rh	100-138,5 Ω			Max 42V	2-pin	44010400
	0-100 %rh	5-100-5 Ω			Max 42V	3-pin	44010600
TFG80H	0-100 %rh	0-100 Ω	+5…+80oC	Pt100	Max 42V	2-pin	44700150
	0-100 %rh	0-200 Ω	+5…+80oC	Pt100	Max 42V	2-pin	44700250
	0-100 %rh	0-1000 Ω	+5…+80oC	Pt100	Max 42V	2-pin	44700350
	0-100 %rh	100-138,5 Ω	+5…+80oC	Pt100	Max 42V	2-pin	44700450
	0-100 %rh	5-100-5 Ω	+5…+80oC	Pt100	Max 42V	3-pin	44700650
Przegląd czujników aktywnych U=15…30V DC i/lub 24V AC (20 … 28V AC)
FG80J FG80AC	0-100 %rh	0-20 mA			15 – 30V DC	3/4 - przewody	44013000
	0-100 %rh	0-20 mA			24V AC	3/4 - przewody	44014200
	0-100 %rh	0-10 V DC			15 – 30V DC 24V AC	3/4 - przewody	44014700
	0-100 %rh	4-20 mA			15 – 30V DC	2 - przewody	44014800
TFG80J TFG80AC	0-100 %rh	0-20 mA	0…+40oC	0-20mA	15 – 30V DC	3/4 - przewody	44513030
	0-100 %rh	0-20 mA	-30…+60oC	0-20mA	15 – 30V DC	3/4 - przewody	44573030
	0-100 %rh	0-20 mA	-10…+90oC**	0-20mA	15 – 30V DC	3/4 - przewody	44623030
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+100oC*	0-20mA	15 – 30V DC	3/4 - przewody	44543030
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+40oC	0-20mA	24V AC	4 - przewody	44514242
	0-100 %rh	0-20 mA	-30…+60oC	0-20mA	24V AC	4 – przewody	44574242
	0-100 %rh	0-20 mA	-10…+90oC	0-20mA	24V AC	4 - przewody	44624242
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+100oC*	0-20mA	24V AC	4 - przewody	44544242
	0-100 %rh	0-10V DC	0…+40oC	0-10V DC	15 – 30V DC 24V AC	3/4 - przewody	44514747
	0-100 %rh	0-10V DC	-30…+60oC	0-10V DC	15 – 30V DC 24V AC	3/4 - przewody	44574747
	0-100 %rh	0-10V DC	-10…+90oC	0-10V DC	15 – 30V DC 24V AC	3/4 - przewody	44624747
	0-100 %rh	0-10V DC	0…+100oC*	0-10V DC	15 – 30V DC 24V AC	3/4 - przewody	44544747
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+40oC	0-20mA	15 – 30V DC	2 - przewody	44514848
	0-100 %rh	0-20 mA	-30…+60oC	0-20mA	15 – 30V DC	2 - przewody	44574848
	0-100 %rh	0-20 mA	-10…+90oC	0-20mA	15 – 30V DC	2 - przewody	44624848
	0-100 %rh	0-20 mA	0…+100oC*	0-20mA	15 – 30V DC	2 - przewody	44544848
Specjalne FG80JPt100	0-100 %rh	0-20 mA	Pt100	rezystancja	15 – 30V DC	3/4 – przewody	44703050
	0-100 %rh	0-10V DC	Pt100	rezystancja	15 – 30V DC 24V AC	3/4 - przewody	44704750
	0-100 %rh	4-20 mA	Pt100	rezystancja	15 – 30V DC	2 - przewody	44704850

* uwaga na max. zasięg temperatury ** odpowiednie dla regulatora EDJ

Schemat tolerancji i wilgotności

Schemat połączeń czujników pasywnych z wyjściem rezystancyjnym

Schemat połączeń dla czujnika aktywnego U=15 – 30V DC

Schemat połączeń dla czujników aktywnych UB=24V AC (±10%)

Ważne Zdolność powietrza do pochłaniania wody jest zależna między innymi od temperatury. Jest to zasada fizyczna (określone w wykresie h-x Moliera). Im wyższa temperatura powietrza, tym większa ilość pary jaka może zostać zaabsorbowana do punktu nasycenia (100%rh). Jeśli czujnik jest skalibrowany podczas zmiennych temperatur, wynik jest nieregularny, zróżnicowane medium pomiarowe automatycznie powoduje błędy kalibracji. Tabela poniżej pokazuje wpływ temperatury na wilgotność powietrza. Jeśli na przykład kalibracja była przeprowadzona w temperaturze 20^oC i wilgotności 50%rh, przy zmianach temperatury w zakresie ±1K, różnica w wilgotności mierzonego medium (powietrza) może mieć wartość ±3,2%rh.

	10oC	20oC	30oC	50oC
10%rh	±0,7%rh	±0,6%rh	±0,6%rh	±0,5%rh
50%rh	±3,5%rh	±3,2%rh	±3,0%rh	±2,6%rh
90%rh	±6,3%rh	±5,7%rh	±5,4%rh	±4,6%rh

Wpływ fizyczny temperatury powietrza na wilgotność.

Kalibracja
Czujniki Gallteca są kalibrowane w temperaturze 23^oC i wilgotności 50%rh w średnim ciśnieniu powietrza odpowiadającym 430m NN. Jeżeli jednak wymagane będą dalsze dostosowania, należy przestrzegać poniższej procedury:

• Zapewnić stałą temperaturę i wilgotność w okolicy czujnika
• Jeśli to możliwe sprawdzić wilgotność psychrometrem (nie używać urządzeń z elementami pojemnościowymi).
• Elementy testowane powinny przez minimum 1 godzinę znajdować się w niezmiennych warunkach testowych.
• Wszystkie czujniki Gallteca posiadają możliwość dostosowania. W większości przypadków dokonuje się tego poprzez śrubę regulacyjną, zabezpieczoną specjalnym lakierem. Po usunięciu lakieru można dokonać regulacji. Po przeprowadzeniu kalibracji śrubę regulacyjną należy ponownie zabezpieczyć.

Konserwacja – Instrukcje obsługi – Efekt zanieczyszczeń
Element pomiarowy nie wymaga konserwacji jeżeli otaczające powietrze jest czyste. Czynniki korozyjne i zawierające rozpuszczalnik, zależnie od rodzaju i koncentracji czynnika, mogą wywoływać nieprawidłowe pomiary i powodować uszkodzenie elementu pomiarowego. Należy unikać bezpośredniego wystawienia na promienie słoneczne. Substancje osadzone na czujniku mogą tworzyć cienką powłokę nie przepuszczającą wody (uwaga ta dotyczy wszystkich czujników wilgotności z higroskopijnymi elementami pomiarowymi). Takimi substancjami są aerozole żywiczne, aerozole lakiernicze, cząstki dymu itp. Dzięki temu, że czujnik Gallteca są wodoodporne można je myć czystą wodą. Nie można używać żadnych rozpuszczalników. Zaleca się użycie słabego detergentu. Jednak wszystkie pozostałości detergentu należy zawsze dokładnie spłukać.
Produkty Gallteca zostały poddane specjalnemu procesowi, dzięki któremu uzyskano długoterminową trwałość. Nie wymaga się przeprowadzenia regeneracji, chociaż nie jest ona szkodliwa dla czujnika.
Współczynnik temperaturowy i wpływ samoogrzewania mogą zmieniać się zależnie od miejsca i rodzaju aplikacji (zwłaszcza u czujników gdzie systemy pomiarowy i elektroniczny połączone są w jednej obudowie).

OSTRZEŻENIE Gwarancja nie obowiązuje, jeżeli stwierdzi się naruszenie wnętrza czujnika.

Instrukcja instalacji
Często podczas instalacji występują zakłócenia. Zachowanie poprawnej procedury montażu pozwala na uniknięcie większości zakłóceń. Poniżej przedstawiono podstawowe zasady, jakie należy stosować.
W celu uniknięcia zakłóceń należy stosować tłumienie zgodnie z VDE0875 i VDE0874 (VDE – są to normy Niemieckie dotyczące inżynierii elektrycznej Vorschriftenwerk Deutscher Elektrotechniker).
Podstawowo, zakłócenia powinny być usuwane u źródła, tam gdzie materiał tłumiący jest najbardziej efektywny. Zakłócenia mogą powstawać również od pól elektromagnetycznych występujących wokół linii sygnałowych. Normy EMV odnoszą się do odpowiednich środków ochrony (kompatybilność elektromagnetyczna). Wszystkie produkty Gallteca zaprojektowane są zgodnie z normami Europejskimi EN50081-2 i EN50082-2 (dla stref przemysłowych). Należy również wykorzystywać dodatkowe środki ochrony.
Nieuniknione źródła zakłóceń powinny być umiejscowione w znacznej odległości od systemów sterowania.
Linie danych i sygnalizacyjne nie powinny być układane równolegle z liniami sterowania, sieciowymi i zasilania.
Dla linii sygnalizacyjnych i danych należy używać przewodów ekranowanych, gdzie ekran powinien być połączony z zaciskiem uziemiającym. Upewnić się że obwody uziemiające i prądy zakłóceń nie narastają w skutek drugiego połączenia uziemiającego.
Dla urządzeń posiadających połączenie sieciowe, zaleca się użycie oddzielnego obwodu sieciowego.
Podczas procesu przełączania, odbiorniki mocy takie jak styczniki przełączające, zawory magnetyczne itp. wytwarzają napięcia indukowane, które mogą powodować zakłócenia. Na rynku dostępne są artykuły ochronne i tłumiące, które działają najlepiej jeżeli zostaną zastosowane bezpośrednio na źródle zakłóceń. Zastosowanie odpowiedniego tłumienia zwiększa żywotność takich podzespołów jak przekaźniki, mikroprzełączniki. Kolejne problemy powstałe podczas instalacji mogą być spowodowane przez prowadzenie linii sygnałowych razem ze zwykłymi przewodami. Zakłócenia występują często przy instalowaniu urządzeń różnych producentów. Również dla takich przypadków istnieje wiele podzespołów, np. wzmacniaczy izolujących.