НТЛ ЭлИн > ТЕРМОХРОН >Апории >А.14 Какова история появления и становления устройств ТЕРМОХРОН?

Устройства класса Data Logger (сборщики данных или логгеры), предназначенные для непрерывного мониторинга температуры хранения и транспортировки различной продукции, существуют достаточно давно. В таких странах, как США, Австралия, Аргентина и Канада, где климат, неблагоприятный для хранения чувствительной к температуре продукции (и прежде всего, продуктов питания и медикаментов), сочетается с большими расстояниями, покрываемыми благодаря, в основном, автомобильному транспорту, идея о независимом контроле температуры перевозимого груза была сверхактуальной и разработка подобных устройств постоянно стимулировалась. Сначала это были только механические самопишущие приборы различных конструкций, использующие для фиксации информации бумажные или магнитные носители. Затем, с развитием электроники, особенно с появлением микропроцессоров, интегральных датчиков температуры и энергонезависимой памяти большого объема, подобные устройства начали изготовлять без применения механических узлов, необходимость чего обуславливалась сложными, зачастую сверхнеблагоприятными условиями их эксплуатации (высокой влажностью, грязью и пылью, низкими или напротив высокими температурами и т.д.). Множество ведущих сегодня мировых производителей сделали немалые деньги на решении подобных задач и разработали множество приборов-логгеров с самыми различными характеристиками. К подобным компаниям относятся в первую очередь Onset, Gemini, EBRO, ETI, Testo. Почти каждый прибор и техническое решение этих компаний были шедеврами с точки зрения технологии и инженерной мысли, но в то же время имели очень высокую цену. Это было обусловлено, с одной стороны, специфическим рынком сбыта подобных устройств, а с другой - предъявляемыми к ним высокими эксплуатационными и метрологическими требованиями. Однако у времени свои законы, и с повышением цивилизованности задача независимого термоконтроля на всех этапах изготовления, транспортировки и хранения потребляемой человечеством продукции становилась все более актуальной.
В этой ситуации, как и во многих иных, специалисты компании Dallas Semiconductor предложили гениальное по простоте и красоте решение - использовать в качестве регистратора температурных значений устройство iButton, размещенное в стальном корпусе F5 can (ранее этот корпус обозначался, как MicroCAN модификации F5) толщиной 0,25 мм. Но для реализации этой идеи понадобилось проделать путь продолжительностью в десять лет от простейшего домофонного ключа DS1990A, содержащего только индивидуальный идентификационный номер, к высокоинтегральным конструкциям DS1921, схема которых дополнительно включает температурный датчик, часы реального времени, более 2,5 Кбайт энергонезависимой памяти, интеллектуальную схему управления и литиевый источник питания. Разработав массово выпускаемый температурный регистратор весом ~3,3 г и максимальным габаритным размером 17 мм, удовлетворяющий классу защиты IP56, который может эксплуатироваться в течение 8...9 лет без каких-либо дополнительных источников энергии, и подводящих проводов, и обеспечивает при этом точность ±1°С, Dallas Semiconductor Corp. обошел в классе подобных задач практически всех конкурентов, оставив для поставляемых ими изделий более экзотические ниши. При этом, был кропотливо использован весь опыт, наработанный предшественниками при создании температурных логгеров различных типов, реализованных на дискретных компонентах. Первая обкатка нового устройства состоялась после появления на рынке микросхем для организации сбора информации типа DS1615 и DS1616. Однако последовавший затем выпуск устройств ТЕРМОХРОН поднял это рядовое интегральное решение на совершенно иной уровень. В результате получилась уже не микросхема-полуфабрикат, участь которой определяет то, как именно ее применит разработчик конечного устройства, но полностью функционально и конструктивно завершенный измерительный прибор-регистратор, который может, и даже должен быть подвержен отдельной процедуре сертификации.
Первый ТЕРМОХРОН должен был появиться в 1998 году. Но по заказу государственных силовых структур США почти год практически все изготовляемые регистраторы DS1921 закупались для нужд контроля температуры хранения и транспортировки спецматериалов (в основном боеприпасов и различных химических соединений). Поэтому реально доступными на мировом рынке первые устройства ТЕРМОХРОН стали только в начале 1999 года, и в конце этого же года они появились в России. Это были модификации DS1921L‑F5, предназначенные для регистрации температуры в диапазоне от -40°C до +85°C с минимальной градацией регистрируемой температуры 0,5°C и погрешностью измерения ±1°C. А уже в начале 2001 года было объявлено о выпуске модификации DS1921H‑F5 с диапазоном регистрации от +15°C до +46°C, удобном для мониторинга температуры тел живых систем (и, прежде всего, человека), и модификации DS1921Z‑F5 с диапазоном регистрации от -5°C до +26°C, лучше всего подходящим для целей контроля температуры в районе 0°C. Благодаря сужению диапазона регистрации в 4 раза эти модификации устройств ТЕРМОХРОН имеют минимальную градацию регистрируемой температуры 0,125°C, но погрешность измерения при этом осталась прежней - ±1°C.
Практически сразу, с началом эксплуатации первых промышленно изготовленных устройств ТЕРМОХРОН модификации DS1921L‑F5, появились довольно существенные проблемы. Они были связаны с невозможностью обеспечить при массовом производстве заявленную погрешность измерения ±1°C во всем диапазоне регистрируемых температур от -40°C до +85°C. Это в свою очередь объяснялось, прежде всего, заменой батареи питания TL-5186 фирмы Tadiran U.S. Battery Division, которая использовалась на этапе разработки регистраторов, на более дешевый и удобный по конструкции (для массового выпуска) элемент от фирмы PANASONIC Inc. (подробнее см. А.4)), поскольку она отдавала меньше энергии при низких температурах. Тогда было объявлено, что взамен модели DS1921L‑F5 будет выпущен ряд ее модификаций, отличающихся лишь границей нижнего диапазона регистрируемых температур: DS1921L‑F51 - от -10°C до +85°C, DS1921L‑F52 - от -20°C до +85°C, DS1921L‑F53 - от -30°C до +85°C, DS1921L‑F50 - от -40°C до +85°C. Предполагалось, что разные по цене устройства все-таки будут работать в этих диапазонах, обеспечивая погрешность регистрации на уровне ±1°C. Однако и эта программа не была выполнена. По существу, стабильно поставлялись лишь регистраторы DS1921L‑F51 и DS1921L‑F52, и от случая к случаю модификация DS1921L‑F53. А модель DS1921L‑F50 вообще не была выпущена ни разу. Вдобавок, после того как перспективнейшие регистраторы DS1921L‑F51 и DS1921L‑F52 были сертифицированы во многих странах в качестве штатных независимых термоиндикаторов (и при этом подвергались дополнительным многократным жестким независимым испытаниям), выяснилось, что погрешность 1°C не достижима для этих устройств и в малой области верхнего диапазона регистрации.
Затем, начиная с конца 2001 года, после поглощения компании Dallas Semiconductor, вместе с ее подразделением iButton, компанией Maxim Integrated, последовала более чем годовая задержка доступности устройств ТЕРМОХРОН любых модификаций. Она была вызвана общими проблемами, связанными с обеспечением технологического процесса изготовления этих регистраторов, которые проявились после перевода оборудования для их производства из Техаса на Филиппины с целью повышения рентабельности. Но на новых площадях в силу целого ряда неучтенных ранее климатических, технологических и социальных факторов не удалось обеспечить должного уровня качества продукции. А последовавшее за этим отсутствие на рынке в течение полутора лет уже ставших популярными устройств посеяло стойкий пессимизм в многочисленные ряды их приверженцев. Ситуация начала стабилизироваться лишь в начале 2003 года, когда компания Maxim Integrated. возобновила регулярные поставки регистраторов DS1921 после возвращения технологического процесса в Техас. Тем не менее, решить при этом проблему обеспечения точности, заявленной во всем диапазоне регистрации устройств ТЕРМОХРОН, даже с учетом ввода подмодификаций DS1921L‑F5#, все-таки не удалось. Тогда от всех покупателей устройств ТЕРМОХРОН модификаций DS1921L‑F5# производитель стал требовать согласия на поставку изделий, имеющих отклонения от Data Sheet (см. например, Waiver to Ship Non-Conforming Product №02-0053, Waiver to Ship Non-Conforming Product №02-0089, Waiver to Ship Non-Conforming Product №03-0127 и другие подобные протоколы об изменениях в программе поставок устройств ТЕРМОХРОН). А сами регистраторы стали при этом маркироваться дополнительной литерой "-W", выгравированной на их корпусе. Однако поскольку к этому моменту множество государственных служб и крупных коммерческих структур по всему миру уже сертифицировали устройства ТЕРМОХРОН в качестве штатных термоиндикаторов для целей обеспечения регламентов санитарно‑эпидемиологического контроля при производстве, хранении и транспортировке продовольствия и медикаментов, несоответствие поставляемых на рынок изделий DS1921 ранее заявленным метрологическим характеристикам оказалось неприемлемым. Поэтому в октябре 2003 г. фирма объявила о снятии с производства всех "таблеток" модификаций DS1921L‑F5# и выпуске новой модификации DS1921G‑F5, которая отличается от прежних только лишь иным рядом погрешностей регистрации в различных рабочих диапазонах (см. здесь). А именно, при общем диапазоне регистрации -40°C до +85°C погрешность измерения в диапазоне от -30°C до +70°C состовляет ±1°C, а в диапазонах от -40°C до -30°C и от +70°C до +85°C она может достигать ±1,3°C.
В ноябре 2004 года компания Maxim Integrated, пользуясь правом монополиста на мировом рынке дешевых миниатюрных защищенных регистраторов, директивно увеличила в полтора раза розничную цену на устройства ТЕРМОХРОН любой модификации (с 17$ до 25$ за 1 шт.). А уже в течение 2005 года технологические мощности, предназначенные для производства "таблеток" DS1921, все-таки были подготовлены к выпуску полностью кондиционной продукции на Филиппинах. Этому способствовал переход на новое, намного более технологичное и надежное конструктивное решение. Если раньше полупроводниковый кристалл электронной схемы регистратора заливался на плате компаундом, то теперь он стал упаковываться в стандартный пластиковый корпус SO-16 для микросхем поверхностного монтажа, а уже затем паяться на плату. Поэтому, начиная с января 2006 года, все потребители начали получать устройства ТЕРМОХРОН, произведенные южно-азиатскими подразделениями компании Maxim Integrated. Это позволило значительно увеличить объем выпускаемых изделий DS1921, а также разгрузить производственные мощности в Техасе для выпуска новых регистраторов iButton типа DS1922/23.
Представляется, что с появлением регистраторов семейства iButton Data Loggers, более совершенных по архитектуре, характеристикам и возможностям, история развития устройств ТЕРМОХРОН завершится. Однако это не означает, что они прекратят свое существование. Напротив, из ниши недорогих температурных логгеров их еще долгое время не сможет вытеснить устройство какой-либо другой конструкции. В любом случае его производителю для этого потребуется совершить действительно революционный скачек либо в точности измерения температуры, либо в обеспечении надежности работы при суперэкстремальных условиях, либо в эффективности способа обмена информацией, и все это при соблюдении того же невысокого ценового диапазона, в котором находятся устройства ТЕРМОХРОН.
Сразу после поглощения в 2001 году компании Dallas Semiconductor, важность этого события и значимость продукции, поставляемой поглощенной фирмой, была особо подчёркнута в названии новой объединённой компании — Dallas Semiconductor / Maxim Integrated Products Inc. Однако уже в сентябре 2012 года это наименование было официально сменено на новое, сокращённое - компания Maxim Integrated, которая имеет в своём составе дивизион по тестированию микросхем в Далласе, а в составе этого дивизиона особое подразделение iButton. А в августе 2021 года компания Maxim Integrated вместе с подразделением iButton была приобретена и вошла в состав компании Analog Devices.
Поэтому теперь историческую справку о, некогда знаменитой своими достижениями в области разработки уникальных электронных изделий, компании Dallas Semiconductor (разработчике устройств iButton и в том числе логгеров ТЕРМОХРОН) можно найти только в Википедии. А, когда-то профильный, чрезвычайно популярный Интернет-ресурс с оригинальным названием http://www.iButton.com/, прежде поддерживаемый компанией Dallas Semiconductor Corp., теперь уже вообще не существует.