QFM3101 Kanałowy czujnik wilgotności, o wysokiej dokładności, 4..20 [mA]; 0..100 %[r.h.]

QFM3101 to precyzyjny, kanałowy czujnik wilgotności względnej z gamy Symaro™, przeznaczony do montażu w kanałach powietrznych instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Pracuje w pełnym zakresie 0…100 % r.h., oferując bardzo wysoką dokładność pomiaru i krótką stałą czasową < 20 s. Czujnik zasilany jest napięciem 13,5…35 V DC i generuje liniowy sygnał 4…20 mA (2‑przewodowy), odpowiadający zmierzonej wilgotności. Pojemnościowa metoda pomiaru wilgotności, długoterminowa stabilność (< 1 % r.h./rok) oraz szczelna obudowa o stopniu ochrony IP65 czynią model QFM3101 idealnym rozwiązaniem dla wymagających zastosowań HVAC w obiektach takich jak magazyny, laboratoria, szpitale, pomieszczenia komputerowe, kryte pływalnie czy cieplarnie.

Najważniejsze cechy

• Producent: Siemens
• Seria: Symaro™ – czujniki kanałowe QFM31..
• Model: QFM3101
• Typ urządzenia: kanałowy czujnik wilgotności względnej (wysoka dokładność)
• Zakres pomiaru wilgotności: 0…100 % r.h.
• Dokładność pomiaru wilgotności: ±2 % r.h. (0…100 % r.h. przy 23 °C, 24 V DC)
• Zależność temperaturowa: ≤ 0,1 % r.h./°C
• Stała czasowa: < 20 s
• Dryft długoterminowy: < 1 % r.h./rok
• Prędkość powietrza w kanale: do 20 m/s
• Sygnał wyjściowy: 4…20 mA, liniowy 0…100 % r.h. (zacisk I1, układ 2‑przewodowy)
• Napięcie zasilające: 13,5…35 V DC (SELV / klasa 2)
• Pobór mocy: ≤ 1 VA
• Dopuszczalne obciążenie wyjścia prądowego: do 500 Ω (zgodnie z wykresem obciążenia)
• Stopień ochrony obudowy: IP65 (po zamontowaniu)
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Zakres temperatury otoczenia (praca): −40…+70 °C (obudowa z elektroniką)
• Zakres wilgotności otoczenia (praca): 0…100 % r.h. (z kondensacją)
• Materiał obudowy: poliwęglan; podstawa RAL 7001 (srebrno-szary), pokrywa RAL 7035 (jasno-szary)
• Trzpień zanurzeniowy: poliwęglan RAL 7001, długość 235 mm, średnica ok. 15 mm
• Końcówka pomiarowa: wymienna, typ AQF3150 (w komplecie)
• Osłona ochronna z filtrem: membrana PTFE, nakręcana na końcówkę pomiarową
• Kołnierz montażowy: PA 66 (czarny), do montażu w ścianie kanału
• Dławik kablowy: M16×1,5 (w zestawie), tworzywo PA, RAL 7035
• Przyłącze elektryczne: zaciski śrubowe dla 1×2,5 mm² lub 2×1,5 mm²
• Wymiary obudowy (szer. × wys. × gł.): ok. 80 × 80 × 39 mm (bez wyświetlacza)
• Długość całkowita (obudowa + trzpień): ok. 274 mm
• Waga (z opakowaniem): ok. 0,208 kg
• Standard produktu: EN 60730-1
• Zgodność EMC: do stosowania w środowisku mieszkalnym, handlowym, lekko uprzemysłowionym i przemysłowym
• Certyfikaty i deklaracje: CE, RCM, UL 873, UKCA, deklaracja środowiskowa (w tym zgodność z RoHS)
• Konstrukcja bezsilikonowa: czujnik w całości nie zawiera silikonu

Zastosowanie

Czujnik QFM3101 przeznaczony jest do precyzyjnego pomiaru wilgotności względnej w kanałach powietrznych instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, szczególnie tam, gdzie wymagana jest wysoka dokładność oraz szybkim czas reakcji układu regulacji.

• Magazyny i fabryki artykułów papierowych, tekstylnych, farmaceutycznych, spożywczych, chemicznych i elektronicznych.
• Laboratoria i pomieszczenia o podwyższonych wymaganiach środowiskowych.
• Szpitale i obiekty ochrony zdrowia.
• Pomieszczenia komputerowe i serwerownie.
• Kryte pływalnie.
• Cieplarnie i obiekty ogrodnicze.

Typowe role czujnika QFM3101 w instalacjach HVAC:

• Czujnik regulacyjny wilgotności powietrza nawiewanego lub wywiewanego w kanałach.
• Czujnik ograniczający maksymalną wilgotność powietrza nawiewanego za nawilżaczem parowym.
• Czujnik pomiarowy do wyświetlania wartości wilgotności lub do podłączenia do systemu zarządzania budynkiem (BMS).
• Czujnik wilgotności dla obliczeń entalpii i wilgotności bezwzględnej we współpracy z przekształtnikiem sygnałów SEZ220 (np. dla funkcji wyboru maksimum/minimum, uśredniania, obliczania entalpii, różnicy entalpii, wilgotności bezwzględnej lub punktu rosy).

Funkcje i działanie

Pojemnościowy pomiar wilgotności

• Wilgotność względna mierzona jest w kanale powietrznym za pomocą pojemnościowego elementu pomiarowego, którego pojemność zmienia się w funkcji wilgotności.
• Elektronika czujnika przetwarza sygnał z elementu pomiarowego na liniowy sygnał 4…20 mA, odpowiadający zakresowi 0…100 % r.h..
• Mała zależność od temperatury otoczenia (≤ 0,1 % r.h./°C) pozwala utrzymać wysoką dokładność w całym zakresie pomiarowym.
• Stała czasowa < 20 s zapewnia szybkie reagowanie systemu regulacji na zmiany wilgotności.
• Dryft długoterminowy < 1 % r.h./rok gwarantuje stabilność wskazań przez wiele lat eksploatacji.

Wyjście prądowe 4…20 mA (2‑przewodowe)

• Model QFM3101 posiada jedno wyjście prądowe 4…20 mA (zacisk I1), liniowo odwzorowujące zakres wilgotności 0…100 % r.h..
• Zaciski G1 () i I1 () pełnią jednocześnie funkcję zasilania oraz wyjścia sygnałowego, co upraszcza okablowanie (układ 2‑żyłowy).
• Dopuszczalne obciążenie pętli prądowej wynosi do 500 Ω (zgodnie z wykresem obciążenia dla wyjść 4…20 mA).
• Sygnał 4…20 mA może być bezpośrednio podłączany do wejść analogowych regulatorów, sterowników PLC lub modułów systemów BMS akceptujących sygnały prądowe.

Funkcja testowania i diagnostyka

• Wewnątrz pokrywy znajduje się element nastawczy w postaci 6‑pinowego złącza ze zworą, umożliwiający m.in. włączenie funkcji testowania.
• Po ustawieniu zwory w położeniu poziomym (tryb testowy) sygnał wyjściowy czujnika przyjmuje zdefiniowane wartości testowe zgodnie z tabelą „Funkcja testowania”, co pozwala na:
  • sprawdzenie poprawności okablowania,
  • weryfikację skalowania wejść analogowych sterownika,
  • diagnostykę toru sygnałowego bez zmiany rzeczywistej wilgotności w kanale.
• W przypadku awarii czujnika wilgotności sygnał wyjściowy I1 po ok. 60 sekundach przyjmuje wartość 20 mA, co umożliwia łatwe wykrycie błędu przez system nadrzędny.
• Dla celów diagnostycznych dostępny jest zestaw serwisowy AQF3153 składający się z trzech końcówek pomiarowych o znanych wartościach:
  • 85 % r.h. / 40 °C,
  • 50 % r.h. / 23 °C,
  • 20 % r.h. / 5 °C.
  Wartości te są odwzorowywane na wyjściu sygnałowym czujnika z taką samą dokładnością jak w trybie testowania, co pozwala szybko sprawdzić tor pomiarowy bez ingerencji w rzeczywiste warunki w kanale.
• Końcówki zestawu serwisowego mogą być wymieniane podczas pracy czujnika, bez konieczności jego wyłączania.

Budowa

• Czujnik kanałowy QFM3101 składa się z:
  • dwuczęściowej obudowy (podstawa + zdejmowana pokrywa mocowana wkrętami),
  • płytki drukowanej z elektroniką pomiarową i elementami nastawczymi umieszczonej w pokrywie,
  • zacisków przyłączeniowych umieszczonych w podstawie obudowy,
  • trzpienia zanurzeniowego z przykręcaną wymienną końcówką pomiarową AQF3150,
  • nakręcanej osłony ochronnej z filtrem chroniącej element pomiarowy na końcu końcówki,
  • kołnierza montażowego do mocowania w ścianie kanału powietrznego,
  • dławika kablowego M16×1,5 do wprowadzania przewodu zasilająco-sygnałowego.
• Pomiędzy podstawą i pokrywą umieszczona jest gumowa uszczelka, zapewniająca stopień ochrony IP65 po zamontowaniu czujnika.
• Trzpień zanurzeniowy i obudowa wykonane są z odpornego poliwęglanu i są trwale ze sobą połączone.
• Czujnik dostarczany jest z kołnierzem montażowym oraz dławikiem kablowym M16, gotowy do montażu w kanale.
• Cały czujnik jest wolny od silikonu, dzięki czemu nadaje się do zastosowań w przemyśle farmaceutycznym, elektronicznym i innych aplikacjach wymagających ograniczenia zanieczyszczeń.

Montaż i uruchomienie

• Czujnik montuje się w ścianie kanału powietrznego, zwykle w jego centralnej części, tak aby końcówka pomiarowa znajdowała się w głównym strumieniu powietrza.
• Możliwy jest montaż z kołnierzem montażowym lub bez niego. W przypadku użycia kołnierza do kanału mocowany jest tylko kołnierz, a czujnik jest do niego wsuwany i mocowany.
• Długość trzpienia zanurzeniowego wynosi 235 mm; przy zastosowaniu kołnierza montażowego możliwa jest regulacja głębokości zanurzenia sondy w kanale zgodnie z zakresem podanym na rysunku wymiarowym.
• Przy współpracy z nawilżaczami parowymi czujnik należy montować w kanale powietrza nawiewanego w odległości:
  • minimum 3 m od nawilżacza,
  • maksimum 10 m od nawilżacza.
• Jeśli czujnik wykorzystywany jest do korekcji punktu rosy, powinien być zamontowany w kanale powietrza wywiewanego.
• Uszczelka pomiędzy obudową a pokrywą nie może być usuwana, w przeciwnym razie nie będzie zapewniony stopień ochrony IP65.
• Element pomiarowy w końcówce jest wrażliwy na uderzenia i wstrząsy, dlatego podczas montażu i transportu należy zachować szczególną ostrożność.
• Przed włączeniem zasilania należy sprawdzić poprawność okablowania oraz – w razie potrzeby – ustawić zworę w wymaganym położeniu (np. dla funkcji testowania).
• Okablowanie i sygnał wyjściowy można zweryfikować przy użyciu wbudowanej funkcji testowania.
• Nie zaleca się stosowania woltomierzy lub omomierzy bezpośrednio do elementu pomiarowego; przy symulowanych sygnałach wyjściowych prąd pomiarowy typowych mierników jest zbyt mały do wiarygodnych odczytów.
• Przy projektowaniu i wykonaniu instalacji należy:
  • stosować zasilacz SELV / klasa 2 o odpowiedniej mocy i z ograniczeniem prądu do maks. 10 A,
  • zabezpieczyć obwód zasilania bezpiecznikiem zwłocznym (maks. 10 A) lub wyłącznikiem nadprądowym (maks. 13 A, charakterystyka B, C lub D wg EN 60898),
  • przestrzegać dopuszczalnych długości przewodów zgodnie z kartą katalogową urządzenia współpracującego,
  • prowadzić przewody wtórne i sygnałowe jako skrętkę,
  • w środowiskach o silnych zakłóceniach elektromagnetycznych stosować kable ekranowane,
  • unikać długich odcinków kabli prowadzonych równolegle w niewielkiej odległości, aby zminimalizować wpływ zakłóceń.
• Szczegółowa instrukcja montażu jest wydrukowana na opakowaniu czujnika.

Wyposażenie dodatkowe

• Osłona ochronna z filtrem (część zamienna):
  • AQF3101 – korpus z poliwęglanu (RAL 7001), filtr z membrany PTFE (biały),
  • AQF3102 – korpus z poliwęglanu, spiekany filtr katalityczny PTFE do środowisk z H₂O₂,
  • AQF3103 – korpus z poliwęglanu, spiekana stal nierdzewna wg DIN 17440.
• Końcówka pomiarowa AQF3150 – wymienna końcówka pomiarowa przeznaczona m.in. do QFM3101.
• Zestaw serwisowy AQF3153 – trzy końcówki pomiarowe o znanych punktach: 85 % r.h./40 °C, 50 % r.h./23 °C, 20 % r.h./5 °C, przeznaczone do diagnostyki i testowania czujnika.
• Kabel 3 m AQY2010 – do realizacji pomiaru wyniesionego.

Dane techniczne

• Napięcie zasilające: 13,5…35 V DC (SELV / klasa 2)
• Pobór mocy: ≤ 1 VA
• Zewnętrzne zabezpieczenie linii zasilającej: bezpiecznik zwłoczny maks. 10 A lub wyłącznik nadprądowy maks. 13 A (charakterystyka B, C, D wg EN 60898), albo zasilacz z ograniczeniem prądu do maks. 10 A
• Zakres pomiarowy wilgotności: 0…100 % r.h.
• Dokładność pomiaru wilgotności (przy 23 °C, 24 V DC): ±2 % r.h. (0…100 % r.h.)
• Zależność temperaturowa: ≤ 0,1 % r.h./°C
• Stała czasowa: < 20 s
• Prędkość powietrza nawiewanego: do 20 m/s
• Dryft długoterminowy: < 1 % r.h./rok
• Wyjście pomiarowe wilgotności: 4…20 mA, liniowe 0…100 % r.h. (zacisk I1, układ 2‑przewodowy)
• Obciążenie wyjścia 4…20 mA: do 500 Ω (zgodnie z wykresem obciążenia)
• Stopień ochrony: IP65 wg EN 60529 (zamontowany)
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Warunki pracy (klimatyczne): klasa 4K2 wg IEC 60721-3-4; temperatura obudowy z elektroniką −40…+70 °C; wilgotność 0…100 % r.h. (z kondensacją)
• Warunki pracy (mechaniczne): klasa 3M2 wg IEC 60721-3-3
• Warunki transportu (klimatyczne): klasa 2K3 wg IEC 60721-3-2; temperatura −40…+70 °C; wilgotność < 95 % r.h.
• Warunki transportu (mechaniczne): klasa 2M2 wg IEC 60721-3-2
• Materiał obudowy: poliwęglan, podstawa RAL 7001 (srebrno-szary), pokrywa RAL 7035 (jasno-szary)
• Trzpień zanurzeniowy: poliwęglan RAL 7001 (srebrno-szary), długość 235 mm, średnica ok. 15 mm
• Kołnierz montażowy: PA 66 (czarny)
• Dławik kablowy: PA, RAL 7035 (jasno-szary), gwint M16×1,5
• Wymiary obudowy (szer. × wys. × gł.): ok. 80 × 80 × 39 mm
• Długość całkowita (obudowa + trzpień): ok. 274 mm
• Waga (z opakowaniem): ok. 0,208 kg (czujnik bez wyświetlacza)
• Standard produktu: EN 60730-1 – automatyczne regulatory elektryczne do użytku domowego i podobnego
• Zgodność elektromagnetyczna: do stosowania w środowisku mieszkalnym, handlowym, lekko uprzemysłowionym i przemysłowym
• Certyfikaty i deklaracje: CE, RCM, UL 873, UKCA; deklaracja środowiskowa (w tym zgodność z RoHS)

Podsumowanie

Siemens QFM3101 to specjalistyczny, kanałowy czujnik wilgotności względnej 0…100 % r.h. z wyjściem 4…20 mA i zasilaniem 13,5…35 V DC, zaprojektowany do precyzyjnego pomiaru w wymagających instalacjach HVAC. Pojemnościowa metoda pomiaru, bardzo wysoka dokładność, szybka reakcja, stabilność długoterminowa oraz szczelna obudowa IP65 sprawiają, że QFM3101 doskonale sprawdza się w magazynach, laboratoriach, szpitalach, pomieszczeniach komputerowych, na pływalniach i w cieplarniach – wszędzie tam, gdzie niezbędna jest niezawodna kontrola wilgotności powietrza w kanałach wentylacyjnych.

Pliki do pobrania:
QFM3101 Karta katalogowa
QFM3101 Instrukcja montażu