Zdalny pomiar temperatury, Publikacje z Elektronika

Pobierz Zdalny pomiar temperatury i więcej Publikacje w PDF z Elektronika tylko na Docsity!

Przyrząd, który otrzymaliśmy do przetesto- wania, świetnie wpisuje się w tematykę nu- meru, którą jest zarządzanie ciepłem wytwa- rzanym przez komponenty elektroniczne. Jest niewielki, lekki i poręczny, wyposażono go w laser, który pełni rolę „celownika”. Aby dokonać pomiaru temperatury wystarczy skierować pirometr na badany obiekt i nacis- nąć spust. Użycie lasera jako celownika nie jest konieczne, chociaż pozwala na precyzyjne wskazanie obiektu mierzonego. Trzeba jed- nak mieć na uwadze, że wraz ze wzrostem odległości pomiędzy obiektywem miernika a mierzoną powierzchnią zwiększa się rów- nież średnica powierzchni koła, na które jest wrażliwy detektor. Zgodnie z instrukcją użytkownika, pomiar będzie wiarygodny tyl- ko wówczas, gdy średnica koła zakreślonego na powierzchni mierzonej będzie dwukrot- nie większa od średnicy plamki miernika. W praktyce, do oceny możliwości i warun- ków pomiaru można posłużyć się tak zwa- nym współczynnikiem odległości, który dla pirometru IR 260-8S wynosi 8:1. Określa on stosunek odległości pomiędzy obiektywem pirometru a mierzonym obiektem do średni-

Pirometr to przyrząd pomiarowy służący do bezdotykowego pomiaru

temperatury. Działa on na zasadzie analizy promieniowania

podczerwonego emitowanego przez powierzchnię obiektu mierzonego.

Jeszcze jakiś czas temu pirometry elektroniczne były bardzo drogie

i przez to rzadko stosowane, jednak rozwój technologii spowodował,

że są one powszechnie używane nie tylko w technice, ale trafiły

również do… aptek i umożliwiają pomiar temperatury maleńkich

wiercipięt.

Zdalny pomiar temperatury

DL A PR AK TYK A

Redakcja Elektroniki Praktycznej dziękuje firmie Conrad za udostępnienie pirometru Voltracraft IR 260-8S do testów

Pirometr IR 260-8S

cy pola wrażliwości detektora. Na przykład, dla odległości 4 cm ta średnica będzie rów- na 0,5 cm, natomiast dla odległości 10 cm

• 1,25 cm itd. Łatwo wywnioskować, że aby pomiar udał się i był wiarygodny, na obiekcie mierzonym z odległości 4 cm powinno dać się zakreślić koło o średnicy 1 cm, natomiast z odległości 10 cm – 2,5 cm itp. Opisywaną sytuację zilustrowano na rysunku 1. Wynik pomiaru jest wyświetlany nie- mal natychmiast po naciśnięciu spustu, na wyświetlaczu LCD zamontowanym z tyłu przyrządu. Wyświetlacz może mieć załączo- ne podświetlenie, co ułatwia odczyt wyniku pomiarów w miejscach zacienionych. Wynik pomiaru, uśredniony z całej powierzchni wrażliwości, może być podawany w stop- niach Celsiusa lub Farenheita. Dodatkowo, po naciśnięciu przycisku MAX lub MIN, przyrząd może zapamiętywać i wyświetlać temperaturę, odpowiednio, maksymalną lub minimalną. Wynik pomiaru jest wyświetlany przez około 8 sekund od zwolnienia spu- stu, a następnie miernik przechodzi w tryb oszczędzania energii. Przy pomiarach za pomocą pirometru duże znaczenie ma współczynnik emisyj- ności cieplnej powierzchni, który określa zdolność ciała do emitowania promieniowa- nia podczerwonego. Im ten współczynnik jest wyższy, tym lepiej ciało emituje pro- mieniowanie. Orientacyjne współczynniki emisyjności dla różnych ciał umieszczono w tabeli 1. Co ważne, pirometr IR 260-8S poprawnie mierzy temperaturę obiektów o współczynniku emisyjności wynoszącym 0,95, więc najlepiej nadaje się do pomiarów obiektów o czarnej, matowej powierzchni. Mimo tego można zaryzykować twierdzenie, że większość matowych obiektów, z który- Rysunek 1. Zależność wielkości polar wrażliwości pirometru od odległości pomiędzy obiektywem a obiektem mierzonym

78 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/

SPRZĘT

wyłączony. Analogicznie, czterokrotne na- ciśniecie powoduje wyłącznie podświetlenia tła. Podobnie jak inne przyrządy pomiarowe firmy Voltcraft, pirometr ma obudowę z sza- rego tworzywa sztucznego ABS. Jego zasila- nie stanowi pojedyncza bateria 9-woltowa typu 6F22. Konieczność jej wymiany jest sygnalizowana za pomocą odpowiedniego symbolu na wyświetlaczu LCD.

Podsumowanie

Przyrząd świetnie nadaje się do bezdotyko- wego pomiaru temperatury trudnodostęp- nych obiektów lub znajdujących się ruchu. Pomiar jest wykonywany szybko, a jego wynik jest pokazywany na czytelnym wy- świetlaczu z podświetlanym tłem. Trzeba pamiętać, że pirometr mierzy temperaturę powierzchni obiektu, a nie „sięga” w głąb materiału. Pomiary obiektów umieszczonych za przeźroczystym szkłem lub pleksi nie są możliwe. Moim zdaniem pirometr IR 260-8S ze względu na niewielkie wymiary i mały cię- żar świetnie sprawdzi się w pracowni elek- tronika – konstruktora, w pomiarach moto- ryzacyjnych, obsłudze i serwisie maszyn przemysłowych, bezpośrednio w miejscu ich pracy, przy instalowaniu i naprawach urządzeń HVAC (ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja). Bezdotykowy pomiar tempe- ratury pozwala na względnie łatwe zlokali- zowanie przegrzewających się podzespołów elektrycznych lub mechanicznych. W tym drugim zastosowaniu pewną przeszkodą może być brak możliwości zmiany współ- czynnika emisyjności, ponieważ do budowy maszyn często używane są metale o gładkiej powierzchni, ale w takich sytuacjach zwykle chodzi o szybkie zlokalizowanie przegrzewa- jących się części maszyny, co można zrobić nawet przez porównanie podobnych kompo- nentów, a nie o precyzyjny pomiar z dokład- nością do kilku stopni.

Jacek Bogusz, EP

zane, a już na pewno nie wolno kierować miernika w stronę twarzy innej osoby chyba, że laser jest wyłączony. Co prawda przyrząd wyłącza się automatycznie, jednak każde na- ciśnięcie spustu aktywuje „celownik” lasero- wy, jeśli ten nie jest wyłączony. Laser można wyłączyć za pomocą czerwonego przycisku umieszczonego pod wyświetlaczem, co war- to zrobić, jeśli nie jest potrzebny. W ten spo- sób oszczędza się energię. O niebezpieczeń- stwie informuje naklejka, którą trzeba samo- dzielnie przykleić do miernika (dostarczana w opakowaniu, wraz z instrukcją obsługi). Czerwony przycisk ma wiele funkcji. Jego jednokrotne naciśnięcie, włącza laser. Dwukrotne naciśnięcie powoduje załączenie podświetlenia tła wyświetlacza. Jeśli naciś- niemy przycisk trzy razy, to laser zostanie mi będziemy mieli do czynienia w technice ma współczynnik emisyjności w okolicach 0,95. Gorzej z błyszczącymi powierzchniami metalowymi, polerowanymi lub pokrytymi błyszczącym lakierem. Zakres mierzonej temperatury rozcią- ga się od -30˚C do +260 ˚C. Rozdzielczość pomiaru wynosi 0,1˚C (˚F), natomiast jego niepewność ±4,5˚C dla temperatury ujem- nej i nieco ponad ±2,5˚C dla temperatury dodatniej. Szczegółowe informacje i podsta- wowe parametry pirometru zamieszczono w tabeli 2. Pomiary wykonywane w zakresie fal podczerwonych wymagają, aby powierzch- nia mierzonego obiektu była dobrze oczysz- czona z plam oleju, smarów, szronu. Po- miary będą obarczone dużym błędem dla powierzchni przezroczystych, na przykład szklanych. Podobne błędy mogą wystąpić w przypadku powierzchni odbijających światło. Celowe jest ich zmatowienie lub pokrycie czarną farbą. Trzeba też pamiętać, że pomimo przenikania światła lasera przez szkło oraz widoczności obiektu za szybą, nie można wiarygodnie zmierzyć temperatury obiektu np. umieszczonego w gablocie szkla- nej, ponieważ tylko niewielka część promie- niowania podczerwonego może przenikać przez szkło. Wykonując pomiary trzeba pamiętać, że światło laserowe – pomimo jego stosunko- wo niewielkiej mocy (poniżej 1 mW) – może doprowadzić do poważnego uszkodzenia wzroku. Bezpośrednie spoglądanie w stronę osoby wykonującej pomiary nie jest wska-

Tabela 1. Wybrane współczynniki emisyjności różnych materiałów i powierzchni

Powierzchnia Emisyjność Powierzchnia Emisyjność Asfalt 0,90…0,96 Lakier matowy 0, Beton 0,94 Skóra ludzka 0, Lód 0,96…0,98 Zaprawa murarska 0,89…0, Rdza 0,78…0,82 Papier 0,70…0, Gleba 0,92…0,96 Tworzywo sztuczne 0,85…0, Stwardniały tynk 0,80…0,90 Piasek 0, Szkło, ceramika 0,90…0,95 Materiały tekstylne 0, Czarna guma 0,94 Woda 0,92…0, Lakier błyszczący 0,80…0,95 Cegła 0,93…0,

Tabela 2. Podstawowe parametry pirometru IR 260-08S

Wymiary 41,5 mm×160 mm×82 mm Ciężar 180 g Zakres mierzonej temperatury -30…260˚C (-22…500˚F) Emisyjność mierzonej powierzch- ni

Temperatura pracy 0…50˚C (32…122˚F) Wilgotność względna 10…90% dla pracy, mniej niż 80% dla przechowywania Długość fali światła laserowego 630…670 nm Moc lasera <1 mW Klasa lasera II Zasilanie pirometru Bateria 9V (6F22) Zakres pomiarowy Rozdzielczość Dokładność -30…0˚C (-22…32˚F) 0,1˚C/˚F ±4,5˚C (±8˚F) 0…260˚C (32…500˚F) 0,1˚C/˚F ±2,5% rdg±2˚C (±4˚F)

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2014 79

Pirometr IR 260-8S