Защита логгеров iButton

iButton-капсула DS9107

Силиконовые чехлы

Подсобные средства

НТЛ ЭлИн > Средства защиты > Подсобные средства

Подсобные средства

Часто нет необходимости в защите устройства ТЕРМОХРОН от каких-либо экстремальных воздействий, а нужно только лишь исключить проникновение внутрь его корпуса влаги. К примеру, при возможном затоплении регистратора (что достаточно вероятно, например, в ходе выполнения мониторинга температуры почвы) или при эксплуатации логгера непосредственно в жидкости, на небольших глубинах (до 0,5 м) или на её поверхности. В таких случаях нет необходимости в использовании каких-либо специальных защитных приспособлений, а возможно применение находящихся под рукой доступных подсобных средств и материалов. Ниже приводятся простейшие варианты защиты устройств ТЕРМОХРОН, которые могут быть задействованы любым из пользователей этих логгеров самостоятельно.

• Достаточно простым подсобным средством защиты устройств ТЕРМОХРОН является применение для этих целей широко распространенных герметически закрываемых Zip‑пакетов из полиэтиленовой пленки, оснащенных специальной пластиковой защелкой (замком). Для подобных целей следует выбирать наиболее прочные варианты Zip‑пакетов, изготовленные из толстой полиэтиленовой пленки. Более надежно герметичность такого пакета можно обеспечить, укрепив его замок-защелку дополнительно односторонним скотчем. Однако при этом необходимо учитывать, что из-за воздушной прослойки, возникающей между стенками пакета и корпусом регистратора, температурная инерционность подобной конструкции многократно возрастает по сравнению с использованием "голой" "таблетки".

  При использовании Zip‑пакетов следует учитывать, что температура начала размягчения плёнки из полиэтилена +80°С…+120°С. В зависимости от типа полиэтилена, температура плавления пленки различна. Для полиэтилена высокого давления (ПЭВД, PELD) температура плавления составляет +103°С…+110°С, а для полиэтилена низкого давления (ПЭНД, PEHD) температура плавления составляет +125°С…+132°С. Полиэтилен устойчив к низким температурам до –70°С. Под действием солнечной радиации, особенно ультрафиолетовых лучей, подвергается полиэтилен фотодеструкции. На воздухе этот материал деструктируется при нагревании уже при +80°С.

  Пленки из полиэтилена низкого давления более жесткие и плотные, чем из полиэтилена высокого давления, но менее морозоустойчивы. Прочность пленок из ПЭНД при растяжении и сжатии выше, сопротивление разрыв и удару ниже, а проницаемость в 5-6 раз ниже, чем у пленок из ПЭВД. По химической стойкости ПЭНД также превосходит ПЭВД (особенно по стойкости к маслам и жирам).

  Полиэтилен не растворим в органических растворителях. Он не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчив к алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. При повышенной температуре (+80 C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде, при температуре выше +120°С растворим в ароматических углеводородах. Обладает низкой паропроницаемостью и газопроницаемостью. Разрушается 50%-ной азотной кислотой, а также жидкими и газообразными хлором и фтором.

  В основном в РФ доступны недорогие Zip‑пакеты, изготовленные из полиэтилена высокого давления (мягкая тонкая пленка). Zip‑пакеты, изготовленные из полиэтилена низкого давления (плотная толстая пленка), производятся в основном за рубежом.

  Однако, при защите логгера посредством Zip-пакета всё-таки существует вероятность просачивания воды через защёлку. Поэтому для 100% исключения попадания воды в защитный полиэтиленовый пакет, следует поместить в него вместе с логгером силикагель, затем откачать из пакета воздух и потом надёжно запаять все края пакета под нагревом с помощью специального устройства (например, такого такого).

• Наиболее просто защитить “таблетку”-логгер от попадания внутрь её корпуса воды можно средством обычного широкого упаковочного скотча. Для этого необходимо поместить регистратор на клеящий слой и надежно закрыть сверху другим слоем скотча, обжав края вокруг корпуса устройства так, чтобы исключить проникновение влаги. С целью обеспечить более надёжную защиту можно повторить операцию, поместив, таким образом, таблетку в несколько слоев скотча. Чтобы исключить попадание клея скотча на корпус логгера, удобно предварительно завернуть его в бумагу. Безусловно, подобный вид защиты является одноразовым. Для извлечения регистратора из скотча после завершения его эксплуатации необходимо аккуратно, воспользовавшись ножницами, разрезать защитную оболочку из скотча.

Материал, из которого изготовлен обычный упаковочный скотч – полипропилен. Этот материал более твёрдый, чем полиэтилен (более стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при +140°C, а температура его плавления составляет +160…+170°C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду. Максимальная температура эксплуатации полипропилена +120°С…+140°С. Все изделия из полипропилена выдерживают кипячение, и могут подвергаться стерилизации паром без какого-либо изменения их формы или механических свойств. Температура хрупкости (морозостойкости) для полипропилена колеблется от -5°С до -15°С. Максимальная температура при длительной эксплуатации изделий (без нагрузки) не должна превышать +100°С…+110°С. Полипропилен меньше, чем полиэтилен подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред.

Полипропилен химически стойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители — хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Концентрированная 58%-ная серная кислота и 30%-ная перекись водорода при комнатной температуре действуют незначительно. Продолжительный контакт с этими реагентами при +60°C и выше приводит к деструкции полипропилена. В органических растворителях полипропилен при комнатной температуре незначительно набухает. При температурах выше +100°C полипропилен растворяется в ароматических углеводородах, таких, как бензол, толуол.

• Для защиты устройства ТЕРМОХРОН от воды удобно использовать медицинские напальчники или перчатки из синтетического или натурального латекса, которые продаются в большинстве аптек. Метод герметизации при этом прост. Логгер помещается внутрь напалечника, свободная часть которого после этого завязывается одним или несколькими узлами. Чем сильнее затянуть эти узлы, тем меньше вероятность проникновения влаги внутрь такого защитного средства. Однако чем больше затянуты узлы напалечника тем сложнее их развязать. Но учитывая дешевизну напалечника можно использовать этот вариант защиты как одноразовый и разрезать его для извлечения “таблетки” сразу после окончания эксплуатации.

  Медицинские перчатки и напалечники из латекса стойки к стерилизации. Так же они обладают повышенной устойчивостью к истиранию и проколам. Рекомендуемая температура эксплуатации таких изделий лежит в диапазоне -5°С…+50°С. Однако не следует допускать воздействия на изделия из латекса прямых солнечных или ультрафиолетовых лучей, оставлять их перед обогревателями или открытым огнем. Избежать подобных проблем можно вставив один напалечник, в котором собственно размещен защищаемый логгер, внутрь другого точно такого же. В этом случае, внутренний напалечник будет обеспечивать герметизацию логгера, а внешний напалечник будет принимать на себя воздействие солнечных лучей. Следует учитывать, что масла и жиры, такие как, вазелин и т.п., а также многие очистители и растворители, могут повредить латекс. Кроме того, следует избегать контактов латекса с любыми соединениями меди, т.к. на латексе может появиться ржавчина.

• Миниатюрные пластиковые фурнитурные футляры (коробочки из под одноразовых полиэтиленовых бахил, контейнеры из конфет Киндер-сюрприз, тубы для бисера и т.д.) также могут служить устройствам ТЕРМОХРОН защитой от затопления. При этом подобные футляры просты в использовании. Легко закрываются и раскрываются для помещения внутрь и извлечения “таблетки”-логгера. Самым большим недостатком при использовании подобных приспособлений является разница во внутренних размерах доступных пластиковых футляров и корпуса “таблетки”-логгера, что приводит к образованию большой воздушной прослойки между корпусом регистратора и стенками защитного приспособления, и соответственно значительно увеличивает тепловую инерционность подобной конструкции. Кроме того, такие футляры изготавливаются из самых различных пластиков, эксплуатационные свойства которых, как правило, неизвестны.

• Логгеры iButton не являются в полной мере водонепроницаемыми устройствами. Как показано на рисунке, корпус любого устройства семейства iButton, к которым относятся, в том числе, и логгеры iButton, имеет стык (зазор или шов) между двумя металлическими половинками, заполненный уплотнителем (т.н. полипропиленовая изолирующая вставка). Он имеет такую структуру, при обычных условиях что пыль и вода практически не проникают внутрь логгера. Однако, при длительной эксплуатации во влажной среде или при намокании, жидкость всё-таки проникает через этот стык внутрь логгера. Это, как правило, приводит коррозии и последующему разрушению компонентов и платы электронной схемы логгера, а также к повреждению батареи его питания. При этом логгер становится неработоспособным.

  В качестве водозащиты логгеров iButton известная японская компания KN Laboratories рекомендует проложить вдоль шва корпуса уплотнительный материал (герметик для ванн) или силиконовый клей, как показано на рисунке жёлтым цветом. Нанесите его шпателем, надавливая в канавку, и затем разровнять по линии стыка. В дополнение, в зависимости от применения, для защиты от жары, холода, погодных условий, масла, реагентов, обеспечения прочности выберите соответствующий защитный материал с хорошими герметизирующими свойствами (например, водонепроницаемый герметик, водостойкий силиконовый клей или даже эпоксидный клей т. п.). Обратите внимание, что проводящий силикон или герметик в таких случаях непригодны.

Дополнение: Если во время эксплуатации возможны лишь кратковременные периоды с повышенной влажностью среды, используйте воскоподобные или парафиноподобные вещества для защиты. При этом рекомендуется сначала нанести покрытие в среде с низкой влажностью, а уже после этого проверить логгер на стойкость к воде. В случае использования логгера для контроля живых систем, в том числе при вживлении регистратора, рекомендуется применять биосовместимые инертные к живой ткани клеи (например, БФ-6)

Примечание: Наносите один из вышеупомянутых защитных материалов так, как показано на рисунке. Нанесите его на верхнюю и боковую стороны корпуса. Однако, в этом случае связь логгера с компьютером станет невозможна. Поэтому для возобновления возможности связи логгера с компьютером следует очистить его корпус от защитного слоя, непосредственно пред извлечением результатов.

Кроме того, в случае установки регистратора в воде, размещайте его в толстом герметичном полиэтиленовом пакете. Но если просто положить регистратор в пластиковый пакет с защёлкой (т.н. Zip-пакет), всё-таки существует вероятность просачивания воды через защёлку. Лучше полностью запаять под нагревом край защитного пакета с помощью специального устройства (например, такого).

• При организации долговременного мониторинга влажности почвы посредством устройств ГИГРОХРОН велика вероятность залива регистратора или при выпадении обильных осадков, или в результате весеннего снеготаяния. В таких случаях чрезвычайно актуально гарантировано защитить логгер от затопления. С этой целью “таблетку” необходимо надежно закрепить на дне специальной грунтовой металлической бюксы или её аналога – пластикового детского ведёрка, стакана и т.д. Для чего следует использовать пластиковую скобу DS9093S и любые метизы, или жестяную клипсу DS9101 и проволоку, или клей для склейки металлических поверхностей. ГИГРОХРОН при этом крепится за основание корпуса-“таблетки”, которое оснащено специальным фланцем (именно на основании регистратора DS1923‑F5 находится гравировка, отображающая модификацию логгера). Таким образом, противоположная часть корпуса, оснащенная отверстием для доступа воздуха к датчику влажности, остается в этом случае открытой. Теперь бюкса переворачивается и закапывается в землю в контрольной точке, так чтобы под ней находился воздушный пузырь, относительная влажность которого и будет регистрироваться устройством ГИГРОХРОН. При затоплении такой контрольной точки вода будет подниматься вокруг внешней стороны стенок бюксы, но никогда не сможет выдавить образовавшейся под ней воздушный пузырь, поэтому логгер не будет затоплен. Чем выше и шире бюкса, тем меньше вероятность затопления регистратора.

Для защиты от залива водой устройств ГИГРОХРОН (DS1923) с использованием подручных средств удобно размещать эти регистраторы внутри стеклянных банок. Установка стеклянных банок с регистраторами горловиной вниз, обеспечивает сохранение внутри банки объёма воздуха, достаточного для создания «воздушного мешка» при попадании банки в зону залива. Для таких целей целесообразно использовать банки объемом 0,5 л, применяемые, например, для хранения овощных консервов, т.к. они имеют достаточно большую высоту, что позволяет использовать различные варианты крепления регистраторов. Например, пластиковый брелок DS9093N или жестяную клипсу DS9101. Кроме того, широкая горловина стеклянной банки из под овощных консервов в значительной мере облегчает реализацию подобного крепления.

А)	Б)

Возможно несколько вариантов крепления устройств ГИГРОХРОН в стеклянных банках из под овощных консервов.

Первый вариант. Корпус регистратора закреплен в пластиковом брелке, который в свою очередь через отверстие в пластиковом рычаге крепится к кольцу держателя, выполненного из медной проволоки диаметром 1,8…2,5 мм (например, провод ПВ1х2,5). Проволочное кольцо желательно изогнуть, чтобы его плоскость была параллельна дну банки. Второй конец проволочного держателя выходит через горловину банки и используется непосредственно для его крепления за горловину банки. Такой вариант крепления, без использования дополнительных материалов, приведен на рисунке (А). В этом случае второй конец держателя несколько раз обматывается вокруг горловины банки. На рисунке (Б) приведен второй вариант крепления с использованием ПВХ-изоленты для фиксации проволочного держателя. Этот вариант более прост в реализации, чем предыдущий.