Предосторожности при эксплуатации регистраторов iButton

Обязательные предосторожности при эксплуатации регистраторов iButton в корпусах F5 can

Регистраторы iButton удобны в эксплуатации и защищены от многих факторов, влияющих на работу электронных устройств. Однако их использование все-таки требует определенной разумной внимательности и осторожности, а также соблюдения установленных правил эксплуатации, как и при работе с любым измерительным прибором.

С одной стороны, “таблетки”-регистраторы — это продукция Analog Devices, т.е. НТЛ "ЭлИн" не является непосредственным производителем этих устройств. С другой стороны, разработка и поставка средств поддержки для регистраторов подразумевает снабжение заказчиков достоверной информацией и рекомендациями по их применению. Именно по этим причинам мы и указываем, что сроки гарантийных обязательств на устройства со встроенными неизвлекаемыми источниками питания определяются предельными минимальными сроками эксплуатации. Эти сроки определяются в соответствующей сопроводительной технической документации (пример: для регистраторов DS1921 — 1 месяц с момента активации, для регистраторов DS1922 или DS1923 — 2 недели с момента активации). При этом следует отметить, что и по международным правилам сроки гарантийных обязательств на все автономные устройства со встроенными неизвлекаемыми источниками питания значительно ограничены. В этой связи очень важным является вопрос о правилах эксплуатации и предосторожностях, которые могут предотвратить преждевременный выход эксплуатируемого регистратора из строя. Причем пользователь должен иметь эту информацию заранее, а не изучать на основе своих ошибок, т.к. это поможет ему уберечь регистратор от неверной эксплуатации или вообще отказаться от его применения для решения конкретной задачи, если это повлечет нарушение данных правил.

Итак, правила эксплуатации регистраторов iButton, обязательное исполнение которых предотвращает их преждевременный выход из строя:

Корпус F5 can изготовлен из прочной стали толщиной 0,25 мм, но при оказании на него значительного ударного воздействия он может быть деформирован. Это в свою очередь, как правило, приводит к выходу регистратора из строя. Корпус F5 can способен выдерживать при ударе силовые воздействия до 110 Н, приложенные с любой стороны футляра. Поэтому следует исключить любое ударное воздействие на регистратор iButton, превышающее это предельное значение. В противном случае возможна деформация корпуса с последующей его разгерметизацией или даже механическим смещением элементов внутренней схемы устройства и обрывам связей между ними. Причем во всех таких случаях корпус регистратора всегда имеет характерные следы, дефекты или форму, отличную от штатной. Для исключения внешних ударных воздействий на "таблетку"-регистратор, следует использовать защитные скобы или иные специальные приспособления (например, (защитные капсулы)).
Корпус регистраторов iButton больше предназначен для решения вопросов, связанных с устойчивостью к падениям и воздействиям агрессивных сред, а не с удержанием высокой статической нагрузки или эксплуатацией при высоких давлениях. Тем более что прокладка, изолирующая две стальные половинки корпуса F5 can, выполнена из обычного полипропилена, который обеспечивает устойчивость к предельному статическому воздействию, направленному перпендикулярно плоскости корпуса "таблетки", только на уровне ~9 кг. Любая большая статическая нагрузка на корпус регистратора приведет к его деформации, механическому разрушению, разгерметизации, смещению элементов схемы и, соответственно, выходу устройства из строя. Решить проблемы эксплуатации регистраторов iButton при высоких статических воздействиях и предельных внешних давлениях позволяют специальные герметичные защитные капсулы.
Корпус F5 can способен выдерживать пиковое ударное ускорение при однократном механическом ударе величиной 500 g (где 1 g ~ 9,81 м/с²), поэтому его вибрационная устойчивость характеризуется именно этой предельной величиной. При высоких вибрационных воздействиях, особенно высокочастотных и длительных, или критической тряске с большой амплитудой, велика вероятность потери контакта между отдельными узлами внутри корпуса F5 can (батареей, электронной схемой, обкладками корпуса DATA и/или GND).
Хотя регистратор DS1921 имеет специальную герметичную защитную прокладку, которая исключает в обычных условиях проникновение жидкостей внутрь его корпуса, он не является в полной мере водонепроницаемым устройством. Попадание брызг и даже кратковременное погружение (не более 1 часа) на глубину до 1 м при температуре +25°С не влияет на нормальную эксплуатацию устройств ТЕРМОХРОН. При больших глубинах уже начинает сказываться давление жидкости. При этом она может просочиться внутрь корпуса регистратора и привести к нарушению его работы. Такая же ситуация возможна при значительном превышении указанного выше лимита времени погружения и/или существенном отклонении температуры окружающей логгер среды от +25°С. Поэтому регистратор DS1921 может выйти из строя, если он находился на глубине более 1 м, или пробыл полностью погруженным в жидкость более 1 часа, или эта жидкость отличается от воды большей текучестью, или, если её температура отлична от +25°С. Однако, как подтверждено официально: устройства ТЕРМОХРОН были протестированы фирмой-производителем на штатное функционирование в течение 1 часа при их погружении в морскую воду на глубину до 1 метра при температуре +25°С. Тем не менее, при эксплуатации устройств ТЕРМОХРОН обязательно следует учитывать, что для них во всем эксплуатационном диапазоне температур официально подтверждена только степень защиты от пыли и влаги IP56 (см. соответствующий сертификат). Это означает лишь полную защиту от динамического воздействия потоков воды (струи воды под напором или морские волны).
Все вышеизложенное справедливо также в отношении регистраторов DS1923.
Регистраторы DS1922L/T изготовлены по усовершенствованной технологии и поэтому имеют более высокую степень защиты от влаги. Уровень водонепроницаемости регистраторов DS1922L/T подтвержден тестом, проведенным фирмой-производителем, на штатное функционирование этих логгеров в течение 30 дней при их погружении в морскую воду на глубину до 1 метра при температуре +25°С. При этом срок 30 дней является определяющим только для теста, реализованного специалистами подразделения iButton в отношении регистраторов DS1922L/T. Т.е., в отличие от DS1921, регистраторы DS1922L/T являются в значительно мере более водонепроницаемыми и допускают сколь угодно длительную эксплуатацию в морской воде. Определяющими в этом случае являются два других фактора, которые упомянуты в формулировке условий тестирования изделий. А именно глубина погружения свыше 1 метра (обуславливающая давление на корпус) и температура окружающей среды отличная от +25°С (с которой связаны свойства материала корпуса). Тем не менее, при эксплуатации регистраторов DS1922L/T обязательно следует учитывать, что для них во всем эксплуатационном диапазоне температур официально подтверждена только степень защиты от пыли и влаги IP56 (см. соответствующий сертификат). Это означает лишь полную защиту от динамического воздействия потоков воды (струи воды под напором или морские волны). Поэтому при эксплуатации регистраторов на больших глубинах следует использовать специально предназначенные для этого защитные капсулы. В жидких средах при температурах существенно отличных от +25°С, во избежание разгерметизации регистраторов DS1922L/T, рекомендуется также использовать для их предохранения те же защитные капсулы, даже если глубина погружения меньше 1 метра. Применение защитной капсулы необходимо в том числе, если есть вероятность пусть даже слабого удара регистратора под водой (например, воздействие на корпус льда при кристаллизации жидкости), или, если он находится в потоке жидкости (например, под напором течения), поскольку все эти явления могут способствовать разгерметизации и попаданию влаги внутрь корпуса устройства.
Быстро исчерпать ресурс неизвлекаемой батареи "таблетки"-регистратора iButton можно, выбрав минимальное время между измерениями на длительный период непрерывной регистрации. Опытным путем установлено, что энергия литиевого элемента регистраторов DS1921 полностью израсходуется после выполнения 1'200'000 температурных преобразований (осуществленных при температуре +25°С). Кстати, это вполне реальное время для максимального темпа регистрации устройства DS1921. Действительно, если запрограммировать DS1921 на непрерывную работу с минимальным интервалом между измерениями равным 1 минуте, то примерно через 2,2 года 1'200'000 преобразований будет им уже отработанно.

При эксплуатации регистраторов DS1922/1923 следует особенно внимательно относиться к назначаемым значениям установочных параметров. Необходимо помнить, что при выборе минимального интервала между измерениями и максимальной разрядности сохраняемых данных (особенно при использовании режима кольцевого буфера) количество энергии, потребляемой схемой регистратора от встроенной батареи питания, является максимальным. Поэтому подобная ситуация ведет к стремительному сокращению срока его службы. Например, если задать для устройства ГИГРОХРОН интервал между измерениями 1 с, то при сохранении показаний с максимальным разрешением по обоим измерительным каналам и установленном кольцевом режиме заполнения памяти, через двое суток его литиевая батарея будет полностью истощена. Последнее, безусловно, не означает, что пользователь не в праве назначать подобные установочные значения. Однако он должен иметь четкое представление о том, к каким именно последствиям приведут его действия. А именно — к резкому сокращению срока службы эксплуатируемого регистратора.
Если регистраторы iButton применяются для контроля высокотемпературных процессов, обязательно необходимо учитывать существенное снижение срока службы "таблеток" при их эксплуатации с целью контроля температур выше +50°С, что определяется естественным износом литиевой батареи, входящей в состав конструкции таких устройств. Описания регистраторов модификаций DS1921G/Z/H и DS1922L/T содержат графики зависимости срока службы этих логгеров от заданных значений установочных параметров и от температуры окружающей среды. Для высокотемпературных автоклавных регистраторов DS1922E, предназначенных для работы в сверхжёстких условиях мониторинга температур стерилизации, изготовитель нормирует предельное число циклов автоклавирования с оговоренными параметрами (300 циклов) и максимальный эксплуатационный ресурс при критических температурах эксплуатации (300 часов).

Кроме того, при эксплуатации любого логгера iButton при высоких температурах даже примерно неизвестен момент прекращения его функционирования, что, безусловно, не очень удобно, т.к. пользователь всегда находится под угрозой потери последних данных, фиксируемых с помощью "таблетки"‑регистратора, который находится в эксплуатации уже продолжительное время. Поэтому с целью увеличения срока службы эксплуатируемых регистраторов следует при их временном выводе из эксплуатации обязательно проводить процедуру консервации, связанную с остановкой исполняемых ими преобразований и блокировкой работы их узла часов/календаря.
Температурный износ литиевой батареи также определяет запрет на хранение даже неактивированных (еще ни разу не запускавшихся на отработку сессии) или законсервированных (не функционирующих устройств с остановленным режимом регистрации и блокированным узлом часов) регистраторов при предельных (граничных) температурах хранения или вблизи них. Официально в паспортах на эти устройства зафиксировано, что предельные температуры хранения совпадают с разрешенными эксплуатационными диапазонами: для DS1921 и DS1922L это -40°C … +85°C, для DS1922T это 0°C … +125°C, для DS1923 это -20°C … +85°C. Длительное воздействие предельных условий может повредить регистраторы. Поэтому они не должны продолжительное время находиться при предельных температурах.

Эксплуатация при более жестких условиях также может привести к повреждению регистраторов. Однако неофициальные, но экспериментально подтвержденные достижимые критические значения без потери функциональности для любых устройств iButton, кроме DS1923, составляют -70°C … +150°C.Причем сразу после перемещения в эксплуатационный диапазон “таблеток”-регистраторов, которые перед этим продолжительное время находились за нижней предельной границей этого диапазона, соответствие метрологических характеристик значениям нормируемым фирмой-производителем не гарантируется.

Устройства ГИГРОХРОН не могут находиться вне определенных для них паспортом границ даже непродолжительное время, т.к. это ведет к резко прогрессирующей необратимой деградации чувствительного элемента относительной влажности.

Кроме того, следует учитывать, что длительное хранение любого регистратора при температурах больше +50°С значительно сокращает срок службы элемента питания.
При регистрации высоких температур необходимо полностью исключить локальный перегрев какой-либо части корпуса регистратора. Отсюда следует, что температура вдоль корпуса F5 can должна распределяться гарантировано равномерно, а ее градиент между двумя любыми точками корпуса не должен быть больше 0,5°C. В противном случае градиент температуры внутри герметизированной "таблетки" может привести к вздутию встроенной в нее литиевой батареи питания, с последующей разгерметизацией устройства и, соответственно, к выходу его из строя. В абсолютном большинстве случаев, когда регистрируемая устройством температура меняется плавно (без резких скачков), или его корпус находится в однородной среде (например, в контролируемой жидкости или продукте), ситуация, связанная с перекосом градиента температуры вдоль футляра "таблетки", маловероятна даже при динамических процессах. Однако, как показывает практика, следует избегать даже очень кратковременного соприкосновения корпуса регистратора с разогретыми до высоких температур материалами, имеющими высокую теплопроводность (например, со стенками автоклава или с нагревателем камеры).
Категорически запрещена эксплуатация устройств iButton, герметически упакованных в металлические "таблеточные" корпуса F5 can, в средах, подвергаемых воздействию различных видов электромагнитного возбуждения. В том числе опасны СВЧ-излучение или индукционный нагрев.
Чувствительный элемент регистратора DS1923 (устройства ГИГРОХРОН) обладает весьма высокой устойчивостью к воздействию химических веществ. Так, на него практически не оказывают воздействия пары формальдегида, бензина, толуола, перекиси водорода. Однако для максимальной долговременной стабильности показаний регистратор все-таки не следует подвергать воздействию органических растворителей, коррозийных веществ (сильных кислот, SO₂, H₂SO₄, Cl₂, HCl, H₂S и т.п.) и смесей с уровнем кислотности Ph>7. Кроме того, длительное (свыше нескольких десятков часов) воздействие паров ацетона или этанола приводит к полному необратимому отказу встроенного в ГИГРОХРОН датчика влажности, а следовательно, и всего канала относительной влажности этого регистратора.
При эксплуатации регистраторов iButton необходимо исключить даже случайное кратковременное воздействие на них высоковольтных источников тока. Например, если "таблетка" и средство ее обслуживания находятся при информационном обмене под разными потенциалами, или регистратор будет помещен в проводящую среду, по которой протекает электроток. Действительно, любое из устройств iButton имеет специальные встроенные цепи, защищающие его от статического электричества, случайных помех и даже постоянного напряжения с уровнем до 6 В. Однако они не могут защитить его, к примеру, от преднамеренного приложения к обкладкам корпуса F5 can электрошоковых устройств или разрядников, или подключения напряжения с уровнем электрической сети. Следы подобных действий вандалов часто могут быть заметны при тщательном внешнем осмотре корпуса аварийных устройств (характерные оплавления, проявляющиеся при возникновении электрической дуги).
Наведённый электростатический разряд (ESD - electrostatic discharge), воздействие которого порой доставляет нам неприятные ощущения, несет «смертельную» опасность для современных полупроводниковых приборов, к числу которых принадлежат и регистраторы iButton. Заряды статического электричества могут легко накапливаться на коже человека, особенно, если подошва обуви не проводит электрический ток, одежда и белье сшиты из шерсти, шёлка или искусственного волокна, а также при перемещениях по не токопроводящему полу или при выполнении ручных операций с диэлектриками. При этом считается, что человек вообще не ощущает наведённого электростатического разряда, который возникает при напряжении менее 3500 В. Если человек шагает по ковровой дорожке, он генерирует потенциал до 1000 В. Если поднимает со стола портфель из синтетического материала — до 1200 В. Если ерзает на стуле с полиэтиленовым покрытием — до 1500 В. При пониженной влажности в 10-20% значения этих напряжений составляют соответственно уже 18000 В, 20000 В и 35000 В.
Для исключения фатального воздействия электростатического разряда на электронную схему любого из регистраторов iButton, она специально защищена встроенным гасителем заряда (нейтрализатором). Такая защита обеспечивает устойчивость к кратковременному действию наведенного электростатического разряда напряжением до 27 кВ. Однако возможности такой встроенной защиты не беспредельны. Поэтому на всех этапах эксплуатации регистраторов iButton, особенно при их доставке от компьютера к месту установки и обратно, пользователи должны соблюдать элементарные меры по снижению воздействия наведённого электростатического разряда. Эти мероприятия особенно важны, если пользователь с регистраторами передвигается в помещениях с полами, покрытыми синтетическими материалами при пониженной влажности воздуха, или носит рабочую одежду, на которой может скапливаться статический заряд (например – халаты или униформу из синтетических волокон).
Вот самые простые правила, снижающие воздействие наведённого электростатического разряда на регистраторы:
- При переноске регистраторов на большие расстояния следует использовать токопроводящую тару. Например, регистраторы должны быть или завернуты в металлическую фольгу, или помещены в упаковку из специального антистатического пластика, или переноситься в металлической коробочке.
- Перед установкой (особенно перед креплением) или извлечением регистраторов необходимо прикоснуться пальцами к неокрашенному корпусу заземлённого оборудования, чтобы снять со свой кожи и одежды статический заряд перед началом работ.
При программировании регистраторов iButton существует ряд запрещенных комбинаций команд и управляющих действий, использование которых может привести к фатальным ошибкам, связанным с перегрузкой литиевого источника и, соответственно, к выходу регистратора из строя. К примеру, запрещены: задание нулевого значения частоты регистрации, или остановка часов реального времени до завершения рабочей сессии, или запуск принудительного преобразования при отрабатываемой сессии и т.д. Все программы поддержки регистраторов от НТЛ "ЭлИн" разработаны таким образом, чтобы обойти все подобные "узкие места" и устранить такие опасные ситуации. Если же пользователь применяет для обслуживания регистраторов иные программные средства, особенно свободно распространяемые программы, да еще ориентированные на полный профессиональный доступ к ресурсам "таблеток" (такие, как, например, пакет OneWireViewer), он рискует своими необдуманными действиями необратимо вывести из строя эксплуатируемый регистратор, поскольку такие программы не имеют защитных функций.
При работе с системой паролей доступа к ресурсам регистраторов iButton следует учитывать, что в случае потери любой из парольных комбинаций, введенных в память такого устройства на предыдущих этапах обслуживания, дальнейшая работа по эксплуатации "таблетки", защищенной утраченным паролем, невозможна. Поэтому необходимо крайне внимательно и ответственно подходить к любым действиям, связанным с использованием системы паролей регистраторов iButton.

Такое количество запрещений, ограничений, особенностей и требований к эксплуатации вовсе не говорит о ненадежности и капризности регистраторов iButton. Просто мы попытались в этом документе подстраховать их будущих пользователей от необдуманных и неаккуратных действий, а также постарались перечислить все опасные факторы, которые могут возникнуть при эксплуатации этих устройств. Если досконально разобраться, то любое из современных средств измерений имеет гораздо большее число ограничений и запретов при его применениях. Поэтому использование таких, пусть и не вечно "живущих" измерительных устройств, как "таблетки"-регистраторы iButton, с целью получения объективной информации о температурных и влажностных режимах, в сверхжестких условиях эксплуатации, представляется на сегодняшний день наиболее рациональным, с учетом соотношения цена/эффективность, по сравнению с любыми другими традиционными методами контроля.

Наверх