www.label.pl | LAB-EL Elektronika Laboratoryjna
Elektronika Laboratoryjna

Elektroniczne przyrządy i systemy do nadzoru klimatu


LB-724


1. Wymagania stawiane współczesnym systemom pomiarowym

Współczesne urządzenia i systemy pomiarowe powinny spełniać coraz wyższe wymagania. Wynikają one ze złożonych technologii produkcji i coraz ostrzejszych przepisów związanych z utrzymaniem odpowiednich parametrów klimatu.

Najbardziej restrykcyjne są wymagania Systemów Zapewnienia Jakości, szczególnie obowiązujące w przemysłach spożywczym i farmaceutycznym, a więc tam gdzie najwyższym priorytetem jest troska o zdrowie człowieka. Nie sposób nawet w tego typu opracowaniu wymienić wszystkich obowiązujących przepisów oraz tych, które niebawem wejdą w życie. Spośród wielu trzeba jednak wymienić: HACCP (ang. Hazard Analysis and Critical Control Point - Analiza Zagrożeń i Krytycznych Punktów Kontroli), dyrektywy unijne wymuszające nowelizacje przepisów krajowych w przemyśle mięsnym (Dyrektywy Rady 64/433, 71/118 i 77/99), prawo farmaceutyczne którego nowelizacja wchodzi w życie w październiku 2002, systemy jakościowe ISO specyficzne dla konkretnych procesów wytwórczych, systemy jakościowe tzw. "Dobre Praktyki..."np. Dobra Praktyka Produkcyjna (GMP - Good Manufacturing Practice), itp. Spośród wielu przepisów warto zwrócić uwagę na następujące:
- rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z dnia 20 stycznia 1999 r  w sprawie szczegółowych warunków weterynaryjnych wymaganych przy prowadzeniu skupu i przetwórstwa mięsa zwierząt łownych oraz jego składowaniu (Dz. U. Nr 10 z dnia 5 lutego 1999, poz. 89);
- w sprawie szczegółowych warunków weterynaryjnych wymaganych przy uboju zwierząt rzeźnych oraz rozbiorze i składowaniu mięsa (Dz. U. Nr 10 z dnia 5 lutego 1999, poz. 90);
- w sprawie szczegółowych warunków weterynaryjnych wymaganych przy przetwórstwie mięsa i składowaniu przetworów mięsnych (Dz. U. Nr 10 z dnia 5 lutego 1999, poz. 91),  - wymienione przepisy nakazują ciągły pomiar i rejestrację temperatury oraz przechowywanie wyników rejestracji przez okres 3 lat;
- rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 28 lutego 2000 r. w sprawie warunków sanitarnych oraz zasad przestrzegania higieny przy produkcji i obrocie środkami spożywczymi, używkami i substancjami dodatkowymi dozwolonymi (Dz. U. Nr 30 z dnia 20 kwietnia 2000, poz. 377) - przepis zobowiązuje zakłady produkcyjne oraz zakłady wprowadzające artykuły spożywcze do obrotu do bieżącej kontroli i rejestracji warunków przechowywania artykułów spożywczych w magazynach poprzez instalowanie termometrów i higrometrów do mierzenia temperatury i wilgotności powietrza  (§22, §32 pkt 4, §38 pkt 2 oraz §69 pkt 3);
- ustawa z dnia 11 maja 2001 o warunkach zdrowotnych żywności i żywienia (Dz. U. Nr 63 z dnia 22 czerwca 2001, poz. 634) - określa: warunki produkcji środków spożywczych, używek, substancji pomagających w przetwarzaniu, dozwolonych substancji dodatkowych oraz innych dodatków do środków spożywczych i używek oraz obrotu tymi artykułami, wymagania dotyczące zapewnienia właściwej jakości zdrowotnej artykułów, wymagania dotyczące przestrzegania zasad higieny w procesie produkcji i w obrocie artykułami, wymagania zdrowotne wobec osób biorących udział w procesie produkcji i w obrocie artykułami, itp. - przepisy te dotyczą tzw. "bezpiecznej żywności", nad której produkcją, przechowalnictwem i dystrybucją czuwa system HACCP;
- przepisy Unii Europejskiej (Dyrektywy Rady 64/433, 71/118 i 77/99) - przepisy nakazują stosowanie termografów do pomiarów, rejestracji i dokumentacji temperatury w pomieszczeniach rozbioru mięsa, odkostniania i zamykania w opakowania bezpośrednie, chłodniach składowych, magazynach i transporcie;
- ustawa z dnia 6 września 2001 - "Prawo farmaceutyczne"(Dz. U. Nr 126 z 31 października 2001 r., poz. 1381);
- znowelizowane "Prawo farmaceutyczne" wchodzące w życie w październiku 2002 (nowelizacja dotyczy wyłącznie spraw dotyczących leków) - prawo farmaceutyczne nie odnosi się bezpośrednio do obowiązku kontroli i rejestracji parametrów klimatu w wytwórniach, aptekach czy hurtowniach farmaceutycznych, nawiązuje jednak (rozdz. 1, art 2, pkt 4, 5, 6 i 7) do systemów jakościowych zwanych "Dobrą Praktyką Produkcyjną", np. Dobrych Praktyk:  Dystrybucyjnej, Laboratoryjnej, Klinicznej, Wytwarzania (Produkcyjnej), w przepisach których można znaleźć odpowiednie zapisy nakazujące pomiary i rejestrację parametrów klimatu pomieszczeń produkcyjnych, magazynowych i środków transportu.

W dokumentach tych stanowi się (między innymi),  że klimat (temperatura i wilgotność) pomieszczeń wykorzystywanych do produkcji i magazynowania musi być mierzony, a wyniki pomiaru trwale rejestrowane przy pomocy termografów i higrografów, a więc przyrządów rejestrujących bezpośrednio na papierze (z datą i czasem rejestracji) lub (w nowocześniejszej i wygodniejszej  wersji) poprzez elektroniczny zapis, a następnie odczyt zarchiwizowanych danych pomiarowych w systemie komputerowym. Oprócz zainstalowania klimatyzatorów, niezbędne jest więc zainstalowanie niezależnego sytemu monitorującego klimat. Nie można bowiem do tego celu wykorzystać mierników stanowiących element składowy klimatyzatorów czy agregatów chłodniczych, ponieważ w przypadku ich awarii użytkownik nie będzie posiadał niezależnego powiadomienia o zaistnieniu zagrożenia klimatycznego.

W związku z powyższym współczesne systemy do nadzoru klimatu powinny wyróżniać się następującymi cechami:
- dokładność pomiarów,
- sygnalizacja przekroczenia nastawnych progów alarmowych,
- zdalny pomiar parametrów klimatu, cyfrowa transmisja, centralny odczyt,
- cyfrowa rejestracja wyników pomiarów (zabezpieczona przed niepowołaną  ingerencją użytkownika),
- łatwe przenoszenie wyników pomiarów  do komputera PC lub dostępność ich w sieci komputerowej dla tworzenie protokołów,
- niezawodność przyrządów,
- możliwość wymiany dowolnego elementu składowego systemu bez wpływu na pomiary realizowane przez pozostałe elementy systemu,
- prostota obsługi i instalacji,
- sygnalizacja wystąpienia stanów awaryjnych urządzeń,
- możliwość poddawania mierników okresowym wzorcowaniom (kalibracjom) w kompetentnych laboratoriach i uzyskania z indywidualnych świadectw wzorcowania (legalizacji) dla tych mierników,
- modułowość systemu pomiarowego, możliwość późniejszej rozbudowy,
- sprawna obsługa serwisowa dostawcy.

2. Konstrukcja elektronicznych przyrządów pomiarowych

Powyższe wymagania oraz ogólny postęp techniki sprawiły, że konstrukcja współczesnych przyrządów pomiarowych, wykorzystywanych w systemach do nadzoru klimatu, powinna być:
- oparta o technikę mikroprocesorową,
- elementy wpływające na wynik pomiaru, a więc: sensor, przetwornik analogowo-cyfrowy i dane kalibracyjne powinny stanowić jedną nierozłączną całość, regulowaną wspólnie w procesie kalibracji,
- regulacja przyrządu w procesie kalibracji powinna odbywać się na drodze elektronicznej, bez użycia potencjometrów, trymerów itp.,
- transmisja wyników pomiarów z przyrządu powinna być realizowana w technice cyfrowej, dzięki czemu możliwa jest transmisja kilku wyników pomiarów (np. temperatury i wilgotności), kontrola stanu technicznego przyrządu oraz jego zasilanie przy pomocy tylko jednej linii dwuprzewodowej, a zakłócenia zewnętrzne i długość przewodów połączeniowych nie mają wpływu na wynik pomiaru.

Przykładową konstrukcję współczesnego przyrządu pomiarowego z cyfrowym interfejsem pętli prądowej (CPP), wykorzystywaną w przyrządach LAB-EL, przedstawiono na rys. 1. Zaciski wejściowe Z2 doprowadzają napięcie zasilające poprzez filtr przeciwzakłóceniowy FP do prostownika Greatz'a PG, który pozwala na dowolną biegunowość dołączenia przyrządu do linii wejściowej oraz zabezpiecza jednocześnie przyrząd przed uszkodzeniem. Źródło prądowe ZP zasilane napięciem Uz stabilizuje przepływ prądu Is na stałą wartość. Prąd ten wytwarza w stabilizatorze SN napięcie stabilizowane Us niezbędne do zasilania pozostałego układu pomiarowego przyrządu. W skład części pomiarowej wchodzi jednoukładowy, oszczędny w poborze zasilania mikrokontroler UP oraz współpracujące z nim przetworniki pomiarowe PP, których konfiguracja jest dostosowana do rodzaju mierzonych mierzonych sygnałów, doprowadzonych do zacisków Z1. Wynik pomiaru w postaci bloku danych cyfrowych (ciągu zer i jedynek) z wyjścia TxD mikrokontrolera UP jest doprowadzony do kluczowanego źródła prądowego ZK, które moduluje tym sygnałem prąd pobierany przez miernik. W odbiorniku modulacja prądu zasilania miernika jest odfiltrowywana i dekodowana.
Ogólny schemat blokowy przyrządu przewiduje także możliwość transmisji danych cyfrowych do przyrządu, niezbędną w procesie uruchamiania, testowania i kalibracji przyrządu w procesie produkcji. W tym celu do wejścia Z3 przyrządu doprowadzany jest sygnał szeregowej transmisji cyfrowej, który poprzez układ wejściowy UW dochodzi do wejścia RxD mikrokontrolera UP, w pamięci którego w sposób trwały zapisywane są dane kalibracyjne wykorzystywane później do obliczeń podczas pomiaru.
 
 

Rys.1.
Rys.1. Przyrząd pomiarowy z cyfrowym interfejsem CPP.

Parametry interfejsu CPP umożliwiają przesyłanie danych oraz zasilanie przyrządu dwuprzewodową linią o dowolnej polaryzacji. Parametry transmisji wysyłanych wyników z przyrządów zostały tak dobrane, aby uzyskać dużą odporność na zakłócenia zewnętrze i duży zasięg transmisji. Wyniki pomiarów z przyrządu są wysyłane przez interfejs cyfrowej pętli prądowej, pracujący z szybkością 300 bodów i okresem repetycji wysyłania pomiarów około 2 s. Interfejs ten służy równocześnie do zasilana miernika. Z uwagi na stosunkowo niską szybkość transmisji oraz standard prądowy, kabel łączący przyrząd pomiarowy z odbiornikiem informacji może być dowolnego typu, przy zapewnieniu wysokiej odporności na zakłócenia zewnętrzne. Długość linii przesyłowej jest ograniczona jedynie rezystancją użytego przewodu.

Przyrządy LAB-EL zostały tak zaprojektowane, aby można było je łączyć dowolne zestawy, uzyskując dużą elastyczność w konfiguracji systemów pomiarowych, które można instalować w dużych halach, magazynach, laboratoriach, biurach - wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba pomiaru, rejestracji i stabilizacji wilgotności i temperatury powietrza. Każdy system może być wyposażany w oprogramowanie umożliwiające obserwację, rejestrację danych i drukowanie protokołów pomiarów przy pomocy stanowiska komputerowego typu PC. Formaty wysyłanych przez przyrządy wyników pomiarów, oprogramowanie wizualizacyjne (tabele, wykresy) i szczegółowe opisy omawianych dalej urządzeń są dostępne na stronie internetowej LAB-EL.

3. Termohigrometry (mierniki wilgotności i temperatury powietrza)

Termohigrometry są przyrządami do jednoczesnego pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza. Pomiar tych dwu wielkości w jednym miejscu (w jednym przyrządzie) jest niezwykle istotny dla jednoznacznego wyznaczenie wilgotności bezwzględnej powietrza i umożliwia obliczenie innych parametrów wykorzystywanych często do opisu wilgotności: temperatury punktu rosy, wagowej lub objętościowej zawartości wilgoci, ciśnienia cząsteczkowego pary wodnej.

Jako elementy pomiarowe w termohigrometrze wykorzystuje się dwa sensory:
- cienkowarstwowy rezystor platynowy Pt1000 (rezystor, którego oporność jest ściśle zależna od jego temperatury),
- cienkowarstwowy pojemnościowy czujnik wilgotności względnej (kondensator, którego pojemność jest zależna od wilgotności względnej otaczającego go powietrza).
Parametry sensorów (odpowiednio: rezystancję i pojemność) zostają zamienione przetwornikami analogowo-cyfrowymi (A/C) na dane liczbowe. Indywidualne dane kalibracyjne sensorów wilgotności i temperatury zapisane są w nieulotnej pamięci sterownika termohigrometru i służą do wyznaczenia ostatecznych wyników pomiarów. Obliczenia są wykonywane we wbudowanym mikroprocesorze z dużą precyzja i uwzględniają nieliniowe charakterystyki przetwarzania sensorów temperatury i wilgotności.

Cechą wspólną wszystkich termohigrometrów LAB-EL jest wykorzystywanie podczas okresowego wzorcowania (uwierzytelniania) dwukierunkowej transmisji danych cyfrowych: wyników pomiarów w jedną stronę, a współczynników kalibracyjnych w drugą. Wzorcowany termohigrometr, po umieszczeniu w kalibracyjnej komorze klimatycznej, zostaje podłączony poprzez specjalistyczny interfejs do komputera. Odpowiednie oprogramowanie w komputerze wyznacza rzeczywiste charakterystyki pomiarowe dla danego egzemplarza przyrządu, po czym zestaw współczynników zostaje zapisany w nieulotnej elektronicznej pamięci termohigrometru. Wyeliminowano tym samym jakiekolwiek analogowe elementy regulacyjne (potencjometry nastawne) - będące często źródłem problemów (niestabilność termiczna, szumy i trzaski, przypadkowa ingerencja w nastawy itp). Bardzo ważną zaletą elektronicznej regulacji (w porównaniu ze stosowaną przez innych producentów regulacją mechanicznych elementów korekcyjnych) jest pewność, szybkość i możliwość zautomatyzowania tej operacji.

Termohigrometry mogą być używane jako samodzielne (przenośne lub stacjonarne) urządzenia służące pomiarom parametrów powietrza. Można je również używać jako elementy systemów pomiarow - kontrolnych, ponieważ posiadają interfejsy umożliwiające ich łączenie ich z urządzeniami rejestrującymi dane, a także ze sterownikami urządzeń wykonawczych (regulatorami) lub dowolnymi innymi urządzeniami wyposażonymi w interfejs RS-232. Instalowanie wieloczujnikowych systemów nadzoru klimatu umożliwiają koncentratory zapewniające również rejestrację wyników pomiarów, co zostanie omówione w następnych rozdziałach.

Produkowane przez LAB-EL termohigrometry LB-701LB-710 uzyskały zatwierdzenia typu nadane przez prezesa Głównego Urzędu Miar w Warszawie oraz otrzymały pozytywną ekspertyzę Centralnego Ośrodka Metrologii Wojskowej w Zielonce. Każdy termohigrometr jest indywidualnie kalibrowany i posiada świadectwo wzorcowania z laboratorium Głównego Urzędu Miar lub Laboratorium Wzorcującego LAB-EL.

Produkowanych jest wiele odmian termohigrometrów, które pod względem rozwiązań konstrukcyjnych można podzielić na dwie grupy:
- termohigrometry nieinteligentne (zawierające: sensory, przetworniki analogowo-cyfrowe i nieulotną pamięć danych kalibracyjnych) wymagające do pracy inteligentnego panelu odczytowego zawierającego sterownik mikroprocesorowy i interfejs (termohigrometr LB-701 z różnymi panelami odczytowymi: LB-705, LB-706, LB-725),
- termohigrometry inteligentne (stanowiące jedną całość zawierającą: sensory, przetworniki analogowo-cyfrowe, pamięć danych kalibracyjnych, sterownik mikroprocesorowy i interfejs), dostarczające gotowy cyfrowy wynik pomiaru (termohigrometr LB-710 w różnych odmianach).

Termohigrometry pod względem użytkowym można podzielić na:
- przenośne, jednostanowiskowe, z zasilaniem bateryjnym, z własnym wyświetlaczem wyniku pomiaru (np. minirejestrator LB-520, termohigrometr LB-701 z jednym z paneli odczytowych: LB-704 albo LB-706 � rys. 2),
- stacjonarne, jednostanowiskowe, z własnym wyświetlaczem wyniku pomiaru (termohigrometr LB-701 z panelem LB-705 albo LB-725 � rys. 2),
- stacjonarne, bez własnego wyświetlacza wyników pomiarów, wykorzystywane do tworzenia wielostanowiskowych systemów pomiaru klimatu (termohigrometr LB-710).

Termohigrometry umożliwiają typowo dokonywanie pomiarów powietrza:
- temperatury, w zakresie -40...+85°C, z niepewnością (błędem pomiaru) +/- 0,2 °C,
- wilgotności w zakresach:
- 10...95% - w zakresie temperatur do +40°C,
- 10...60% - w zakresie temperatur do +70°C,
- 10...40% - w zakresie temperatur do +85°C.

LB-705 LB-702

Rys. 2. Termohigrometry jednostanowiskowe LAB-EL, od lewej: stacjonarny (LB-701 z panelem LB-705)
i przenośny (LB-701 z panelem LB-706).

Wersja "H"termohigrometrów umożliwia pomiar w rozszerzonych zakresach wilgotności:
- 0...100% - w zakresie temperatur do 60°C,
- 0...70% - w zakresie temperatur do 70°C,
- 0...40% - w zakresie temperatur do 85°C.
Niepewność pomiarów wilgotności wynosi +/- 2% (w zakresie 10...90% wilgotności względnej).

Odczyt wyników pomiarów jest dokonywany dla:
- temperatury: w zakresie -40...+85°C z rozdzielczością 0,1°C,
- wilgotności względnej: w zakresie 0...100% z rozdzielczością 0,1%,
- temperatury punktu rosy (obliczonej): w zakres odczytu -40...+80°C z rozdzielczością 0,1°C,
- zawartości pary wodnej w powietrzu (obliczonej), wyrażonej w milionowych częściach objętości, w zakresie:  0...99999 ppm z rozdzielczością 1 ppm.

Obliczeń i wyświetlenia wyniku pomiaru temperatury punktu rosy i zawartości pary wodnej dokonuje współpracujący z termohigrometrem LB-701 panel odczytowy LB-706.

Termohigrometry stacjonarne LB-710 (rys 3), nie posiadające własnego wyświetlacza, są głównie przeznaczone do tworzenia dużych wielopunktowych systemów nadzoru klimatu. Wykonywane są w kilku wersjach konstrukcji mechanicznej obudowy:
- w obudowie z tworzywa sztucznego (o całkowitych wymiarach zewnętrznych 170 x 64 x 35 mm), do zastosowań w przemyśle,
- w obudowie metalowej (wersja "M", 190 x 70 x 33 mm), do zastosowań w miejscach o dużych narażeniach mechanicznych,
- w miniaturowej obudowie z tworzywa sztucznego (wersja "L", 70 x 70 x 22 mm), do zastosowań w pomieszczeniach  biurowych, muzeach itp.,
- w obudowie walcowej z tworzywa sztucznego (wersja "R", 200 x 25 mm), do pomiaru klimatu na zewnątrz budynku, są przewidziane do instalowania w klatce meteorologicznej.

Termohigrometr LB-710 może być umieszczony w znacznej odległości (nawet kilka km) od odbiornika informacji, którym może być: regulator wilgotności LB-722C, koncentrator LB-731, konwerter LB-486 lub (poprzez konwerter LB-371) dowolny komputer PC z interfejsem RS-232. Dodatkowo, połączenie to jest odporne na zamianę końcówek kabla (biegunowości), co upraszcza instalację na obiekcie.

LB-710 LB-710M LB-710L

Rys. 3. Termohigrometry stacjonarne LAB-EL, od lewej: LB-710, LB-710M, LB-710L.

4. Termometry

Termometr LB-710T (rys. 4) jest przeznaczony do pomiaru temperatury powietrza w zakresie -40...+85°C. Po zastosowaniu zewnętrznego czujnika pomiarowego o odpowiedniej konstrukcji może być stosowany do pomiaru temperatury dowolnych mediów w zakresie  -100...+200°C. Jest szczególnie przydatny w miejscach o dużej wilgotności (np. zamrażarkach, chłodniach) ze względu na całkowitą odporność czujnika pomiarowego na wpływy wilgoci.

Termometr LB-710T w wersji standardowej składa się z czujnika do pomiaru temperatury (wykonanej w postaci "szpilki" ze stali nierdzewnej) zawierającej rezystor termometryczny Pt1000, połączonej z przetwornikiem pomiarowym czterożyłowym kablem ekranowanym o długości 1...10 m (w zależności od wymagań zamawiającego). Konstrukcja mechaniczna obudowy czujnika określa zakres temperatur pracy oraz rodzaj mierzonego medium. Sonda pomiarowa może być również wbudowana w obudowę termometru. Konstrukcja układu elektronicznego, zasada działania i współpracy z urządzeniami zewnętrznymi termometru LB-710T jest analogiczna jak dla termohigrometru LB-710, od którego różni się tylko brakiem sensora wilgotności.

Termometr ośmiokanałowy LB-711 jest przeznaczony do pomiaru temperatury dowolnych mediów, w zakresie zależnym od użytych czujników pomiarowych (maksymalnie -200...+550 °C). Przyrząd składa się z ośmiokanałowego przetwornika pomiarowego (rys..4), do którego podłączonych jest od 1 do 8 zewnętrznych czujników temperatury (sond), analogicznych jak w termometrze LB-710T.

Niepewność pomiaru termometrów zależy od zakresu pomiarowego i dokładności przeprowadzenia procesu kalibracji. Rozdzielczość pomiaru wynosi standardowo 0,1°C, a w wersji o podwyższonej rozdzielczości: 0,01°C.

LB-710T LB-711
 

Rys. 4. Termometry LAB-EL, od lewej: LB-710T i LB-711.

5. Urządzenia i systemy do rejestracji parametrów klimatu

5.1. Nadzór klimatu w jednym punkcie - urządzenia stacjonarne

Nadzór (pomiar i rejestrację) klimatu można prowadzić z wykorzystaniem różnych wersji przyrządów, w zależności od wymagań stawianych przez użytkownika.

Do nadzoru klimatu w jednym stałym punkcie najczęściej stosowany jest termohigrometr (wilgotnościomierz i termometr)  LB-701 z panelem odczytowym LB-705 (rys. 2) wyposażony w wewnętrzną pamięć rejestrującą wyniki pomiaru. Termohigrometr LB-701 posiada cylindryczną, plastikową obudowę niewielkich rozmiarów, dzięki czemu daje się łatwo umieścić w obszarze kontrolowanym. Może być np. zawieszony nad stanowiskiem metrologicznym w laboratorium albo umieszczony w komorze klimatycznej. Termohigrometr jest połączony z panelem odczytowym LB-705 kablem o długości około 1 m. Odległość ta może być zwiększona dodatkowym przedłużaczem maksymalnie do około 15 m, bez wpływu na dokładność pomiarów, dzięki cyfrowej transmisji pomiędzy termohigrometrem LB-701 a dołączonym panelem odczytowym.
Panel odczytowy jest przystosowany do zawieszenia na ścianie. Dzięki dużym, czytelnym wyświetlaczom LED wyniki pomiaru są widoczne z dużej odległości.

W przypadku, gdy na stanowisku pomiarowym (np. w komorze klimatycznej) są niezbędne funkcje regulacyjne, należy zastosować termohigrometr  LB-701 z panelem sterująco-odczytowym LB-725. Panel odczytowy LB-705 (albo panel sterująco-odczytowy LB-725, rys. 11) może być dołączony do dowolnego komputera PC poprzez jego port COM (RS-232).

Przyrządy są dostarczane w zestawie z oprogramowaniem (pod systemy DOS oraz Windows) umożliwiającym bieżące monitorowanie pomiarów oraz odczyt z przyrządu i zapis na dysk komputera PC historii pomiarów z pamięci przyrządu. Dostarczany z przyrządem kabel łączący go z portem RS-232 komputera ma typowo długość około 2 m i może być przedłużony do około 20 m. Przy większych odległościach (do 200 m) należy dodatkowo zastosować separator serii LB-300.
W celu wzorcowania do laboratorium przekazywany jest tylko termohigrometr LB-701 (łatwo odłączalny od panelu odczytowego). W przypadku, gdy wymagany jest pomiar tylko temperatury (bez wilgotności), do współpracy z powyższymi panelami można zastosować termometr LB-701T, który jest dostępna w wersji do pomiaru temperatury powietrza albo pomiaru różnych mediów, stosownie do wymagań zamawiającego.

5.2. Nadzór klimatu w jednym punkcie - urządzenia przenośne i przewoźne

Kontrolę klimatu w dowolnym punkcie można przeprowadzić przyrządem przenośnym termohigrometrem LB-701 z panelem LB-706 (rys. 2), zasilanym bateryjnie lub z dodatkowego zewnętrznego zasilacza. Przyrząd posiada wbudowaną dużą pamięć wyników pomiarów oraz interfejs umożliwiający przepisanie wyników pomiarów do komputera PC i stworzenie protokołu pomiarów. Panel LB-706 może być wyposaźony w drukarkę lub modem do transmisji danych przez GSM/GPRS.

Rys. 5. Miniaturowe rejestratory LAB-EL, od lewej: LB-520 i LB-515.

Do kontroli warunków klimatycznych w pomieszczeniach oraz w opakowaniach podczas transportu (np. przewożonych w samochodach-chłodniach) przeznaczony jest miniaturowy rejestrator temperatury LB-515 (termograf, bez wyświetlacza) albo miniaturowy rejestrator wilgotności i temperatury LB-520 (termograf i higrograf, z wyświetlaczem, rys. 5). Urządzenia te posiadają bardzo dużą pamięć wyników pomiarów i zasilanie bateryjne wystarczające na minimum 5 lat pracy (bez zmiany baterii). Odczyt zebranych danych pomiarowych następuje po podłączeniu rejestratorów poprzez specjalistyczny interfejs do komputera PC. Wyniki odczytanych pomiarów są przedstawiane nie tylko w postaci wykresu temperatury lub wilgotności w funkcji czasu, ale dodatkowo w postaci histogramu (czyli wykresu ilości pomiarów w funkcji ich wartości) oraz w postaci raportu alarmów (czyli czasu przekroczenia zadanych progów alarmowych). Wykorzystując te miniaturowe rejestratory można zbudować również wielopunktowy stacjonarny system nadzoru klimatu w tych zastosowaniach, w których prowadzenie okablowania stałego nie jest możliwe.

5.3. Nadzór klimatu w małych systemach - do 16-tu punktów pomiarowych

Do nadzoru klimatu kontrolowanego równolegle w wielu punktach dużego obiektu najczęściej stosowany jest koncentrator LB-731 (rys. 6), do którego dołączone są termohigrometry (wilgotnościomierze i termometry) w ilości wynikającej z potrzeb użytkownika systemu: od jednego do szesnastu sztuk. Koncentrator LB-731 umieszcza się w pomieszczeniu osoby odpowiedzialnej za nadzór klimatu, zwykle w pobliżu komputera PC, za pośrednictwem którego będzie dokonywany odczyt historii wyników pomiarów z systemu. Mierniki umieszcza się w pomieszczeniach kontrolowanych. W zależności od wymagań użytkownika można zastosować różne wersje termohigrometrów albo termometrów:
- termohigrometr LB-710 (rys. 3) - pomiar temperatury i wilgotności powietrza w przypadku, gdy nie jest wymagany dodatkowy odczyt w miejscu pomiaru (np. zamknięte pomieszczenia magazynowe),
- termometr LB-710T (rys. 4) - pomiar temperatury dowolnego medium w przypadku, gdy nie jest wymagany dodatkowy odczyt w miejscu pomiaru,
- termohigrometr LB-520 (rys. 5) albo termohigrometr LB-701 z panelem LB-705 (rys. 2) - w przypadku, gdy jest wymagany dodatkowy odczyt bieżącej temperatury i wilgotności w miejscu pomiaru (np. pomieszczenia laboratoriów metrologicznych),
- termohigrometr LB-701 z panelem LB-725 (rys. 11) - w przypadku, gdy jest wymagany dodatkowy odczyt bieżącej temperatury i wilgotności oraz regulacja w miejscu pomiaru (np. komory klimatyczne),
- termometr LB-701T z panelem LB-705 albo LB-725 - w przypadku, gdy wymagany jest pomiar (i ewentualnie regulacja) tylko temperatury,
- termohigrometr LB-710 z panelem LB-722C (rys. 10) - w przypadku, gdy jest wymagany dodatkowy odczyt i regulacja w miejscu pomiaru (np. w osuszanych magazynach).

Rys. 6. Koncentrator LB-731 LAB-EL.

Mierniki mogą być oddalone na bardzo dużą odległość od koncentratora LB-731. Są z nim połączone przy pomocy dwużyłowego przewodu dowolnego typu, przy czym istotne jest, aby rezystancja pętli przewodu łączącego była mniejsza od 100 omów). W praktyce oznacza to, że przy zastosowaniu przewodu telefonicznego (np. typu YTKSY-1x2x0,5) odległość pomiędzy miernikami a koncentratorem LB-731 może wynosić do 500 m. Przy wymaganej większej odległości stosuje się przewody o większym przekroju żył.

Koncentrator LB-731 może być dołączony do dowolnego komputera PC poprzez jego interfejs COM (RS-232). Za pomocą komputera można wyświetlać aktualne dane pomiarowe, odczytywać historię oraz przeprowadzać nastawy progów alarmowych. Kabel łączący koncentrator z komputerem PC ma typowo długość około 2 m i może być przedłużony do około 20 m. Przy większych odległościach (do 200 m) należy dodatkowo zastosować separator serii LB-300.

Do koncentratora LB-731  może być dodatkowo dołączony sygnalizator alarmowy, który zwraca uwagę obsługi systemu na przekroczenie granicznych temperatur w nadzorowanych pomieszczeniach. Progi alarmowe w koncentratorze LB-731 są programowane indywidualnie dla każdego termohigrometru lub termometru.

5.4. Nadzór klimatu w dużych systemach - powyżej 16-tu punktów pomiarowych

Realizacja dużych systemów pomiarowych polega na przyłączeniu wielu koncentratorów do jednego komputera wyposażonego w kartę wieloportową RS-232. W przykładzie, zilustrowanym na rys. 7, koncentratory zbierają dane z czujników w trzech magazynach. Każdy z koncentratorów przyłączony jest do komputera (stacji roboczej) operatora za pomocą osobnych przewodów. Operator może kontrolować pracę koncentratorów posługując się oferowanym przez firmę programem obsługującym koncentratory. Za jego  pomocą można wyświetlać aktualne dane pomiarowe, odczytywać historię oraz przeprowadzać zmiany nastaw progów alarmowych.

[rys1]

Rys. 7. Wielopunktowy system nadzoru klimatu

Podobną funkcjonalnie wersję sytemu uzyskuje się przez wyposażenie koncentratorów w port ethernet. Jako łącze komunikacyjne wykorzystać można istniejące okablowanie sieci LAN 10BaseT. Każdy z koncentratorów posiada swój adres IP i funkcjonuje jako serwer w sieci (serwis TCP). Przykładowa sieć bazująca na połączeniach ethernet pokazana jest na rys. 8. Operator wykorzystując stację roboczą ma dostęp do każdego z koncentratorów. Konsolą operatora może być w tym przypadku dowolny komputer pracujący w sieci (ale tylko jeden w tym samym czasie).

[rys2]

Rys. 8. Wielopunktowy system nadzoru klimatu w lokalnej sieci LAN

W ostatnim przykładzie (rys. 9) prezentowana jest sieć pomiarowa rozszerzona o wielodostępny system wizualizacji danych i alarmowanie. W tym rozwiązaniu występuje wyodrębniony komputer pełniący funkcje serwera, który ma bezpośredni dostęp do wszystkich koncentratorów (łączem szeregowym albo ethernet). Oprogramowanie serwera komunikuje się z każdym LB-731, monitoruje wyniki pomiarów i ich status, prowadzi rejestrację. Operatorzy posługując się komputerami pracującymi w sieci mogą nadzorować pracę sieci pomiarowej wykorzystując standardową przeglądarkę www. System pozwala na zdefiniowanie warunków alarmowania (np: przekroczenie progu alarmowego temperatury) przy spełnieniu których operator zostanie powiadomiony SMS-em bądź listem elektronicznym. Dodatkową funkcją zdalnej kontroli może być przegląd danych pomiarowych za pomocą przeglądarki WAP. Z przykładową realizacją oprogramowania opisywanego systemu (w zastosowaniu do prezentacji pomiarów stacji meteorologicznej) można zapoznać się w internecie pod adresem: www.meteo.waw.pl.

[rys3]

Rys. 9. Wielopunktowy system nadzoru klimatu z wykorzystaniem intranetu (internetu).

Do przedstawionych systemów firma LAB-EL zapewnia niezbędne oprogramowanie , instalację urządzeń oraz pełny serwis.

6. Regulatory klimatu

6.1. Regulator klimatu LB-720C

Zestaw LB-720C (rys. 10) składa się z trzech ściśle współpracujących ze sobą urządzeń:
- miernika wilgotności względnej i temperatury powietrza - termohigrometru LB-710,
- panelu odczytowo-sterującego LB-722C,
- i pilota  LB-721 służącego do programowania funkcji panelu LB-722C.
Zestaw ten służy do pomiaru i regulacji wilgotności względnej i temperatury w pomieszczeniach (np. do sterowania osuszaczem albo nawilżaczem w magazynach) oraz sygnalizacji przekroczenia poziomów alarmowych.
Panel odczytowo-sterujący LB-722C otrzymuje z dołączonego do niego termohigrometru LB-710 wyniki pomiaru wilgotności względnej i temperatury w wybranym punkcie obiektu. Na ich podstawie panel LB-722C, poprzez jedno z 3 wyjść przekaźnikowych, realizuje następujące konfigurowalne funkcje:
- po przekroczeniu jednego zadanego (dolnego albo górnego) progu temperaturowego z histerezą +/- 0,5°C może włączyć albo wyłączyć urządzenie grzejące albo chłodzące,
- po przekroczeniu jednego zadanego (dolnego albo górnego) progu wilgotności względnej z histerezą +/- 0,5% może włączyć albo wyłączyć urządzenie, nawilżające albo osuszające,
- po przekroczeniu jednego z zadanych progów: górnego bądź dolnego temperatury albo wilgotności może włączyć sygnalizacje alarmową.
Panel LB-722C rejestruje w pamięci wyniki ostatnich 64 pomiarów wilgotności względnej albo temperatury (konfigurowane) w odstępach godzinnych. Aktualne wyniki pomiarów, zawartość pamięci z ostatnich 64 godzin oraz nastawy przyrządu są ukazywane na dwóch czterocyfrowych wyświetlaczach typu LED o wysokości cyfry 12 mm. Wyświetlacze mogą pracować w różnych trybach pracy. W podstawowym trybie ukazywany jest aktualny wynik pomiaru wilgotności oraz temperatury. Podczas programowania przyrządu jeden z wyświetlaczy pokazuje ustawiany parametr, a drugi odpowiedni opis (symboliczne oznaczenie parametru).Podobna sytuacja ma miejsce podczas przeglądania pamięci wyników pomiarów (w tym ostatnim przypadku jeden z wyświetlaczy pokazuje - symbolicznie - czas, a drugi zapamiętany wynik pomiaru).

Pilot (programator) LB-721 jest nadajnikiem zdalnego sterowania służącym do zaprogramowania nastaw panelu LB-722C za pomocą łącza optycznego (na podczerwień). Nastawy są pamiętane w pamięci nieulotnej panelu LB-722C (tzn. ostatnio wybrane wartości pozostają nie zmienione po wyłączeniu zasilania). Zastosowany tu sposób programowania przyrządu przy użyciu specjalizowanego pilota zabezpiecza nastawy przed ich zmianą przez osoby niepożądane oraz pozwala uzyskać dużą odporność panelu na warunki pracy dzięki wyeliminowaniu przełączników programujących.

LB-720C

Rys. 10.   Zestaw regulatora klimatu LB-720C.

6.2. Termohigrometr LB-701 z panelem odczytowo-sterującym LB-725

Termohigrometr LB-701 został tu uzupełniony panelem LB-725 (rys. 11), który oprócz funkcji analogicznych jak w panelu LB-705, pozwala na sterowanie czterema urządzeniami wykonawczymi (nawilżającym, osuszającym, nagrzewającym i chłodzącym). Dla każdego urządzenia wykonawczego  można ustawić progi włączania i wyłączania w trybie sterowania bezpośredniego lub parametry pracy w trybie sterowania proporcjonalnego. Urządzenie znajduje zastosowanie do sterowania klimatyzacji w pomieszczeniu lub komorze klimatycznej.

 Przyrząd może prowadzić rejestrację wyników pomiarów (ok. 4000 punktów pomiarowych), przy czym możliwe jest zaprogramowanie interwału czasowego rejestracji oraz przeglądanie wyników bezpośrednio (przy pomocy klawiatury) bądź skopiowanie ich do komputera dołączonego do przyrządu przez interfejs szeregowy. Pamięć wyników jest zabezpieczona przed skasowaniem przy zaniku zasilania. Panel wyposażony jest w podtrzymywany wewnętrzną baterią zegar czasu rzeczywistego wykorzystywany w procesie rejestracji oraz zegary liczące motogodziny pracy zewnętrznych urządzeń sterowanych.

LB-725

Rys. 11. Termohigrometr LB-701 z panelem odczytowo-regulacyjnym LB-725 LAB-EL.

6.3. Regulator klimatu LB-760A

6.3.1. Konstrukcja centrali klimatyzacyjnej

Działy specjalne produkcji rolnej (pieczarkarnie, szklarnie itp.) coraz częściej wyposażają pomieszczenia produkcyjne w klimatyzatory pozwalające na uzyskanie stabilnych parametrów klimatu. Uzyskanie odpowiedniej wydajności uprawy ściśle wiąże się z zapewnieniem precyzyjnych warunków klimatycznych: temperatury, wilgotności i stężenia dwutlenku węgla. Stawiane są tu coraz większe wymagania. Przykładowo, w hali upraw pieczarek należy utrzymywać temperaturę z dokładnością nie gorszą niż 0,2?C, wilgotność względną � 2% oraz  stężenie dwutlenku węgla � 200 ppm.

Na rys. 12 przedstawiono schemat ideowy centrali klimatyzacyjnej wykorzystywanej w typowej hali upraw HU pieczarek. Sygnały pomiarowe A...G z 8 termometrów elektronicznych są doprowadzone do regulatora, który wypracowuje odpowiednie sygnały sterujące 1...8, doprowadzone do poszczególnych elementów wykonawczych klimatyzatora.

Cztery termometry A...D są umieszczone w podłożu uprawy PU (glebie). Termometry E i F są umieszczone w centrali i pozwalają na pomiar powietrza za chłodnicą CH (zabezpieczenie przed zamarzaniem) i za nagrzewnicą NA. Dwa ostatnie termometry wchodzą w skład psychrometru elektronicznego G, mierzącego temperaturę i wilgotność powietrza w hali uprawowej HU. Sonda psychrometryczna posiada opcjonalną dodatkową osłonę z wbudowanym wentylatorem zapewniającym wymuszony i stały przewiew powietrza. Jej zastosowanie pozwala na podniesienie dokładności pomiaru wilgotności.

Cyrkulacyjny obieg powietrza w hali zapewnia wentylator WN napędzany silnikiem SW, którego prędkość obrotowa jest płynnie regulowana falownikiem FA pod wpływem sygnału 5 z regulatora. Powietrze poprzez kanał (rękaw) nawiewowy RN z dyszami DN jest wdmuchiwane do hali HU. W kanale RN umieszczone są dysze RW rozpylające wodę DW, których wydajność jest sterowana zaworem z siłownikiem SP pod wpływem sygnału sterującego nawilżania 4, proporcjonalnie do potrzebnego wynikających z pomiaru wilgotności w hali. Powietrze z hali jest wciągane do komory mieszania KM, gdzie jest mieszane w odpowiedniej proporcji z powietrzem świeżym PS pobieranym z zewnątrz budynku przez czerpnię CP. Proporcją mieszania sterują przepustnice PP napędzane siłownikami SP, z których gdy jeden się otwiera, to drugi się zamyka pod wpływem wspólnego sygnału 1 z regulatora, proporcjonalnie do wymaganego poziomu stężenia dwutlenku węgla. W przypadku dopływu powietrza świeżego PS, nadmiar powietrza WP jest odprowadzany na zewnątrz hali zaworem zwrotnym ZZ. W centrali klimatyzacyjnej powietrze najpierw przechodzi przez chłodnicę CH zasilaną wodą lodową WL (lub innym czynnikiem chłodniczym), której wydajność jest sterowana zaworem ZW z siłownikiem SP sterowanym sygnałem chłodzenia 3 z regulatora. Wydajność chłodnicy CH jest regulowana w zależności od konieczności schłodzenia powietrza, lub dodatkowo, od konieczności jego osuszenia. W przypadku osuszania powietrze jest schładzane poniżej temperatury punktu rosy, w wyniku czego nadmiar wody OW spływa po wykraplaczu WW i poprzez syfon SO jest odprowadzany na zewnątrz centrali. Następnie powietrze jest ogrzewane grzejnikiem NA, którego wydajność jest regulowana pod wpływem sygnału grzania 2 z regulatora zaworem ZW i siłownikiem SP. Zmiana wydatku wody gorącej WG odbywa się w zależności od wymaganej temperatury w powietrza w hali.
 
 

Rys. 12.

Rys. 12. Schemat rozmieszczenia czujników pomiarowych i urządzeń wykonawczych klimatyzacji w hali upraw rolniczych.

6.3.2. Konstrukcja regulatora klimatyzacji hali uprawowej

Do przedstawionego powyżej zadania firma LAB-EL oferuje specjalistyczny regulator klimatu o symbolu LB-760A (rys. 13),  przeznaczony do pomiaru i regulacji pełnej klimatyzacji (temperatury, wilgotności, stężenia CO2, przewiewu) hali uprawowej pieczarek (lub podobnej hodowli). Regulator jest urządzeniem stacjonarnym, zasilanym z sieci 220V, wykonanym w postaci panelu do powieszenia na ścianie. Konstrukcja przyrządu oparta jest o zaawansowana technikę mikroprocesorową. Sterowanie regulatorem jest możliwe przy użyciu pilota zdalnego sterowania. Przyjęte rozwiązanie umożliwia wygodne sterowanie regulatorem nawet w warunkach, gdy jest on zawieszony np. na pewnej wysokości lub w miejscu utrudniającym dostęp. Wszystkie wyniki pomiarów wyświetlane są na czytelnych wyświetlaczach.

LB-760A

Rys. 13. Regulator klimatu LB-760A LAB-EL.

Wyjściowe sygnały regulacyjne są wynikami obliczeń dokonanymi w procedurach regulacyjnych PID na podstawie wartości zadanych i aktualnych wartości zmierzonych. W celach testowo-uruchomieniowych możliwe jest ręczne programowanie wartości sygnałów wyjściowych.

Sterowanie przez regulator LB-760A urządzeniami wykonawczymi odbywa się w sposób płynny (siłownikami o działaniu proporcjonalnym) lub przekaźnikiem w sposób symulujący regulację płynną na zasadzie włącz/wyłącz ze zmiennym współczynnikiem wypełnienia (grzanie, chłodzenie, nawilżanie). Dodatkową możliwością jest sterowanie urządzenia grzejącego przez wyjście zwierne (beznapięciowe), co umożliwia sterowanie współczesnymi typami pieców gazowych lub olejowych.

Regulator LB-760A przeznaczony jest do nadzorowania tylko jednej hali uprawowej. W przypadku większej ilości hal niezbędne jest zastosowanie osobnego regulatora dla każdej z nich. Regulatory LB-760A zainstalowane przy poszczególnych halach, po połączeniu z komputerem typu PC, tworzą wspólny system pomiarowo-kontrolny. Możliwy jest wówczas systemowy pomiar stężenia CO2 (rys. 14), a ponadto dostępne jest wygodne sterowanie z komputera PC regulatorami, zbieranie wyników pomiarów, tworzenie ich historii, przeglądanie wyników w postaci wykresów i drukowanie wykresów na drukarce, co jest bardzo istotne dla popranego prowadzenia uprawy. Do połączenia regulatorów z komputerem wykorzystywany jest interfejs RS-485, zapewniający minimalną liczbę przewodów pomiędzy regulatorami i komputerem oraz duży zasięg transmisji danych (kilkaset metrów). W przypadku instalacji składającej się z większej liczby regulatorów oraz komputera nadzorującego PC możliwe jest zastosowanie tylko jednego miernika stężenia CO2 dla całej instalacji. Powietrze (CO) z każdej z hal dostarczane jest wówczas cyklicznie do miernika CO2 przy pomocy systemu  zaworów ZP, rur i pompy powietrza PO. Działanie takiego systemu pomiarowego musi w sposób ciągły nadzorować komputer - jest to warunek działania takiej instalacji. Zastosowanie takiej metody pomiaru stężenia CO2 pozwala na znaczne obniżenie kosztów, gdyż wymagany jest tylko jeden miernik stężenia CO2 (jest to urządzenie kosztowne).

Zasadniczą funkcją płynnie regulowanych przepustnic PP dopływu świeżego PS powietrza jest kontrolowanie stężenia CO2. Dodatkową funkcją jest możliwość regulacji klimatu zewnętrznym powietrzem, co pozwala na znaczne oszczędności w zużyciu energii (np. chłodzenie zimnym powietrzem nocnym w okresie letnim). W tym celu zestaw regulatorów LB-760A jest uzupełniony termohigrometrem LB-710 instalowanym na zewnątrz hali (w klatce meteorologicznej, w miejscu osłoniętym od bezpośrednich opadów deszczu i promieniowania słońca).

Regulator wyposażony jest w wyjście alarmowe, umożliwiające sygnalizację stanów awaryjnych (uszkodzenie sond, brak zasilania) lub stan zagrożenia uprawy (np. w wyniku znacznego odchylenia zmierzonych warunków klimatycznych w hali od wartości zadanych). Do wyjścia alarmowego może zostać dołączony np. dzwonek, który oznajmi dyżurującej obsłudze wystąpienie sytuacji alarmowej.
 
 

Rys. 3.

Rys. 14. Pomiar systemowy stężenia CO2 w halach uprawowych HU:   CO - przewody poboru powietrza, ZP - zawory powietrza, KO - konwerter RS232/RS485, LB-710 - termohigrometr do pomiaru parametrów zewnętrznego powietrza, PC - komputer z programem sterującym, SP - skrzynka pomiarowa zawierająca: FO - filtr odwadniający, PO - pompę powietrza i DC - miernik stężenia CO2.

Oprogramowanie regulatora w wersji do upraw pieczarek realizuje np. kilka dodatkowych specjalistycznych funkcji, takich jak:
- profile pracy charakterystyczne dla faz inkubacji, szoku, plonowania, parowania i wyłączenia (załadunku).
- osuszanie uprawy po podlewaniu - tj. włączenie na zadany czas zestawu innych parametrów uprawy niezbędnych po podlewaniu,
- gazowanie - podczas zabiegu trucia owadów i insektów świecami dymnymi - na zadany czas wyłączone zostają wszystkie wyjścia wykonawcze, wentylacja zostaje zatrzymana, włączone zostaje natomiast oświetlenie hali.

Oprogramowanie regulatora LB-760A może być łatwo dostosowane przez producenta do wymagań innych  obszarów zastosowań. Regulator LB-760A posiada pamięć FLASH pozwalającą na szybką, zdalną zmianę jego programu działania u użytkownika.

6.4. Regulator uniwersalny LB-600

Uniwersalny regulator mikroprocesorowy LB-600 (rys. 15) został skonstruowany z uwzględnieniem wszystkich wymagań stawianych podobnym urządzeniom stosowanym w automatyce przemysłowej. Na jego walory użytkowe składają się następujące cechy:
- konstrukcja modułowa � możliwość łatwych rekonfiguracji,
- zastosowanie reprogramowalnej, nieulotnej pamięci typu FLASH, jako pamięci danych i programu użytkownika,
- programowanie strukturalne,
- realizacja ok. 30 algorytmów regulacji (np. PID FUZZY LOGIC, możliwość realizacji algorytmu regulacji predykcyjnej itd.),
- realizacja funkcji samostrojenia w punkcie pracy (automatyczny dobór nastaw PID),
- realizacja funkcji wielu zmiennych takich jak: funkcje arytmetyczne (pierwiastkowanie, średnia, inwersja sygnału, działanie arytmetyczne ze stałą, itp), funkcje logiczne (boolowskie), funkcje alarmów i blokad, itp.,
- elastyczność konfiguracji programowej (programowy wybór rodzaju sygnału wejściowego, sygnalizacja uszkodzenia czujnika, autodiagnostyka, itp.),
- możliwość współpracy z termohigrometrami LAB-EL (np. LB-710) lub z dowolnymi miernikami z wyjściami analogowymi (np. 4..20mA), bądź bezpośrednio z czujnikami termometrycznymi z termorezystorami platynowymi lub termoparami,
- możliwość komunikacji szeregowej RS-485 wg protokołu transmisyjnego MODBUS RTU.

Rys. 15. Regulator uniwersalny LB-600 LAB-EL.

Oferowane regulatory LAB-EL znajdują zastosowanie do sterowania zarówno urządzeń klimatyzacyjnych, jak procesów przemysłowych. Umożliwiają tworzenie własnych struktur sterowania i regulacji, co czyni je przydatnymi w wielu aplikacjach. W dodatku przedstawione zostały pewne specyficzne algorytmy, wybór których zależny jest od wiedzy użytkownika odnośnie dynamiki i specyfiki sterowanego procesu. Wszystkie przedstawione algorytmy stanowią podzbiór funkcji regulatora LB-600.

7. Zdalny serwis urządzeń, transmisja danych

Zapewnienie sprawnego serwisu, szybkiej reakcji na zauważone usterki i dążenie do obniżania kosztów świadczenia serwisu może być uzyskane w przypadku wprowadzenia zdalnej kontroli i regulacji systemów klimatyzacyjnych i pomiarowych, dokonywanej np. z siedziby firmy instalującej, bez konieczności wizyty u klienta. Współczesne techniki informatyczne udostępniają różne metody możliwe do zastosowania w tym przypadku. Do transmisji danych można wykorzystać różne nośniki: linię telefoniczną, łącza internetowe albo transmisję radiową (np. za pośrednictwem telefonii komórkowej GSM/GPRS).
Dla uruchomienia zdalnego sterowania niezbędnym początkowym warunkiem jest, aby urządzenia pracujące w zdalnie kontrolowanym systemie posiadały cyfrowe interfejsy, np. typu RS-232, poprzez które dołącza się je do specjalistycznego kontrolera. Pośredniczy on w dwukierunkowej transmisji danych realizując odpowiedni protokół komunikacyjny. Funkcję kontrolera może np. pełnić komputer PC klienta albo specjalistyczny sterownik mikroprocesorowy, wyposażony w modem telefoniczny lub radiowy GSM, z zainstalowanym odpowiednim oprogramowaniem.
Po stronie serwisu używany jest w tym przypadku zawsze komputer PC z modemem i z zainstalowanym  specjalistycznym oprogramowaniem.
Realizacja takiego systemu wymaga uzgodnienia wielu szczegółów technicznych, charakterystycznych dla danej instalacji. System taki jest zwykle projektowany i wykonywany indywidualnie przez specjalistę informatyka.

Podobne zagadnienie zdalnej kontroli zostało wdrożone w firmie LAB-EL dla stacji meteorologicznych, udostępniających zdalnie wyniki swoich pomiarów (rys. 16). Kontroler stacji w określonych odstępach czasu nawiązuje łączność z operatorem lokalnej komórki, który przydziela numer IP. Kontroler stacji jest w tym momencie węzłem w sieci internet i ma możliwość wysłania danych do dowolnego miejsca sieci, formatuje więc pakiet informacji (UDP) i wysyła. Miejscem odbioru pakietu jest komputer pracujący w sieci IP wyposażony w oprogramowanie realizujące dekodowanie i rejestrację. Z drugiej strony ten sam komputer realizuje na żądanie operatora (klienta) usługi przetwarzania i wizualizacji danych. Operator posługując się standardową przeglądarką internetową, na komputerze podłączonym do sieci, może żądać wyświetlenia bądź wyeksportowania zgromadzonych danych. Z przykładową realizacją oprogramowania opisywanego systemu (w zastosowaniu do prezentacji pomiarów stacji meteorologicznej) można zapoznać się w internecie pod adresem: www.meteo.waw.pl. W miejsce stacji może być zastosowany dowolny inny system monitorujący klimat np. w oddalonym magazynie.
 
 

Telemetria GPRS

Rys. 16. Transmisja danych z wykorzystaniem telefonii GSM/GPRS.

8. Eksploatacja przyrządów

Do prawidłowego pomiaru wilgotności względnej niezbędne jest, aby czujnik wilgotności (sensor) osiągnął, oprócz wilgotności, również temperaturę mierzonego powietrza. Należy bowiem pamiętać, że przy istniejącej w danym pomieszczeniu bezwzględnej ilości wilgoci w powietrzu (wyrażonej np. w gramach wody na kilogram suchego powietrza) wilgotność względna jest funkcją temperatury. Przykładowo, w typowych warunkach pokojowych (20 °C i 50 % R.H.) większa o 1 °C temperatura wnętrza sondy od temperatury otoczenia spowoduje spadek wskazywanej wilgotności względnej do wartości około 47,5%.

Wyrównaniu temperatury czujnika wilgotności z temperaturą otoczenia przeciwdziałają bezwładności cieplne: struktury czujnika, obudowy sondy i powietrza znajdującego się w osłonie sondy pomiarowej. Wyrównanie tych temperatur następuje na drodze: promieniowania cieplnego oraz przenoszenia ciepła przez wymianę powietrza. Promieniowanie cieplne napotyka na dużą rezystancję cieplną powietrza otaczającego sondę, dlatego ma znikomy wpływ na wyrównanie temperatur. Konwekcja powietrza następująca w wyniku fizycznego zjawiska rozszerzalności cieplnej powietrza (unoszenia cieplejszego powietrza do góry) wywołuje stosunkowo powolny przepływ powietrza. Jedynym skutecznym sposobem wymiany powietrza otaczającego czujnik wilgotności jest wymuszony ruch powietrza wokół sondy pomiarowej.

Stabilizacja wyników pomiarów następuje dlatego po czasie zależnym od rozmiaru zmian warunków pomiarów oraz, przede wszystkim, od intensywności wymiany powietrza wokół sondy pomiarowej. Dla niewielkich zmian (do kilku °C i kilkunastu % R.H.) i przy przewiewie około 0,2...0,5 m/s stabilizacja wskazań z błędem pomijalnym w stosunku do dokładności pomiarowej następuje po czasie około 1 minuty. Dla dużych zmian i braku przewiewu czas ustalania wyniku zdecydowanie wzrasta i może wynosić około 15...30 minut.

Szczególnie niekorzystne zjawisko ma miejsce, gdy przenosimy przyrząd (np. w okresie zimowym) z zimnego pomieszczenia do ciepłego pomieszczenia i gdy w ciepłym pomieszczeniu temperatura punktu rosy jest wyższa od temperatury zimnego pomieszczenia. Następuje wówczas wykroplenie wody (roszenie) na powierzchni zimnego czujnika wilgotności i gwałtowny wzrost wilgotności wskazywanej przez miernik. W tym przypadku wyniki pomiarów ustalą się w pobliżu rzeczywistej wilgotności ciepłego pomieszczenia nie tylko po wyrównaniu temperatur czujnika i powietrza w ciepłym pomieszczeniu, ale dopiero po odparowaniu wody z powierzchni czujnika, co nastąpi w czasie rzędu 60 minut. Dlatego zimą podczas transportowania przyrządu należy zabezpieczyć go (np. pokrowcem) przed nadmiernym oziębieniem.

W przypadku umieszczania sondy podczas pomiarów na przedmiotach należy zapewnić jej ustawienie w przewiewnym miejscu (np. na podstawce) tak, aby powietrze mogło swobodnie opływać sondę. Sonda nie powinna stykać się swoja obudową z przedmiotami, gdyż wówczas temperatura i wilgotność tych przedmiotów będzie wpływać w niekontrolowany sposób na wynik pomiaru. Sondę podczas pomiaru należy trzymać możliwie daleko od źródeł ciepła (ciała człowieka, grzejników, promieniowania słonecznego itp.), nie należy jej trzymać w ręku.

Należy zwrócić uwagę na fakt, że w każdym pomieszczeniu występują znaczne lokalne różnice oraz ciągłe fluktuacje temperatury i wilgotności względnej powietrza w różnych miejscach tego samego pomieszczenia, w zależności np. od otwarcia drzwi, wwiezienia towaru do pomieszczenia, wejścia personelu, włączenia maszyn, działania ogrzewania lub klimatyzacji, a nawet promieniowania słońca oraz siły i kierunku wiatru na zewnątrz budynku. W celu zmniejszenia różnic parametrów klimatu w pomieszczeniu należy wprowadzić np. wymuszony ruch powietrza.

Kiedy należy więc uznać pomiar wilgotności i temperatury za zakończony, skoro czas oczekiwania na poprawne wyniki pomiaru zależy od tylu czynników zewnętrznych? Należy w tym celu obserwować zmiany wyników pomiarów. Jeżeli stwierdzimy, że uśrednione wyniki pomiarów za każde kolejne 10 sekund zmieniają się monotonicznie nie więcej niż o 0,1°C i 0,1% R.H., to wskazania można uznać za ustabilizowane w zakresie dokładności przyrządu. Jeżeli chwilowe wyniki pomiarów zmieniają się w obu kierunkach o dziesiąte części, a średni wynik pomiaru jest stały, to obserwowane chwilowe wahania wynikają z lokalnych fluktuacji klimatu w pomieszczeniu.

Podczas pomiarów wilgotności w szybkich strumieniach powietrza (powyżej 10 m/s) będzie następowało zaniżanie wyniku pomiaru (nawet o kilka % R.H.). Zalecane jest wówczas umieszczenie sondy w dodatkowej osłonie zmniejszającej intensywność przepływu powietrza (np. w filtrze przeciwpyłowym).