QFM3171D Kanałowy czujnik temperatury i wilgotności, o wysokiej dokładności, 4..20 [mA]; 0..100 %[r.h.] / 4..20 [mA] 0..50 [°C], -35..+35 [°C] lub -40..+70 [°C], z wyświetlaczem

QFM3171D to kanałowy czujnik wilgotności względnej i temperatury z serii Symaro™ firmy Siemens, wyposażony w wbudowany wyświetlacz LCD oraz dwa niezależne wyjścia prądowe 4…20 mA. Przeznaczony jest do precyzyjnego pomiaru parametrów powietrza w kanałach instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (HVAC), wszędzie tam, gdzie wymagana jest wysoka dokładność, szybka reakcja układu pomiarowego wilgotności i pewny, liniowy sygnał do systemu automatyki.

Najważniejsze cechy

• Producent: Siemens
• Seria: Symaro™
• Model: QFM3171D
• Typ urządzenia: kanałowy czujnik wilgotności względnej i temperatury (wysoka dokładność) z wyświetlaczem LCD
• Zastosowanie: pomiar i regulacja parametrów powietrza w kanałach instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (HVAC) w obiektach mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych
• Zakres pomiaru wilgotności: 0…100 % r.h. (pełny zakres, pojemnościowa metoda pomiarowa)
• Zakres pomiaru temperatury (konfigurowalny zworą):
  • R1: –35…+35 °C
  • R2: 0…50 °C (nastawa fabryczna)
  • R3: –40…+70 °C
• Dokładność pomiaru wilgotności: ±2 % r.h. (0…100 % r.h. przy 23 °C i 24 V AC/DC)
• Dokładność pomiaru temperatury (QFM3171D):
  • ±0,3 K w temperaturze 23 °C
  • ±0,6 K w zakresie 15…35 °C
  • ±0,8 K w zakresie –35…+70 °C
• Sygnały wyjściowe: 2 × 4…20 mA (oddzielne pętle prądowe dla wilgotności i temperatury, 2‑żyłowe)
• Napięcie zasilania: 13,5…35 V DC (SELV / 24 V DC klasa 2), zasilanie poprzez pętle prądowe
• Wyświetlacz LCD: naprzemienne wskazanie temperatury (°C lub °F) i wilgotności (% r.h.), zmiana co 5 s
• Funkcja testowania: wbudowana, umożliwia symulację zdefiniowanych wartości sygnałów 4…20 mA do uruchomienia i diagnostyki
• Element pomiarowy temperatury: Pt1000
• Metoda pomiaru wilgotności: pojemnościowy element pomiarowy o wysokiej stabilności długoterminowej
• Stała czasowa pomiaru wilgotności: < 20 s (przy prędkości powietrza do 20 m/s)
• Stała czasowa pomiaru temperatury: < 3,5 min (przy prędkości powietrza 2 m/s)
• Dryft długoterminowy wilgotności: < 1 % r.h. / rok
• Stopień ochrony obudowy: IP65 (prawidłowo zamontowany, z zachowaną uszczelką i dławikiem)
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Warunki pracy (elektronika): –40…+70 °C, 0…100 % r.h. (z kondensacją)
• Czytelność wyświetlacza LCD: –25…+70 °C
• Prędkość powietrza w kanale: do 20 m/s
• Materiały obudowy i sondy: poliwęglan (PC), kolory: srebrno‑szary RAL 7001 / jasno‑szary RAL 7035
• Końcówka pomiarowa: wymienna, typ AQF3150, z nakręcaną osłoną ochronną z filtrem
• Dławik kablowy: M16×1,5 (w zestawie z czujnikiem)
• Kołnierz montażowy: w komplecie, regulowana głębokość zanurzenia sondy
• Wymiary obudowy: ok. 80 × 80 × 41 mm (szer. × wys. × gł. dla wersji z wyświetlaczem)
• Długość sondy kanałowej: ok. 235 mm (głębokość zanurzenia regulowana od ok. 90 do 206 mm z użyciem kołnierza)
• Średnica sondy: ok. 15 mm
• Masa brutto: ok. 0,225 kg (czujnik z wyświetlaczem, z opakowaniem)
• Zgodność: EN 60730-1, EMC do zastosowań w środowisku mieszkalnym, handlowym, lekkoprzemysłowym i przemysłowym; znak CE, RCM, UL 873, UKCA
• Konstrukcja bezsilikonowa: czujnik nie zawiera silikonu

Zastosowanie

Czujnik QFM3171D przeznaczony jest do pracy w kanałach powietrznych instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, w aplikacjach wymagających wysokiej dokładności pomiaru wilgotności i stabilnego sygnału temperatury. Typowe obszary zastosowań:

• magazyny i fabryki artykułów papierniczych, tekstylnych, farmaceutycznych, spożywczych, chemicznych i elektronicznych,
• laboratoria i pomieszczenia badawcze,
• szpitale i obiekty opieki zdrowotnej,
• pomieszczenia komputerowe i serwerownie,
• kryte pływalnie,
• cieplarnie i szklarnie.

Czujnik może być stosowany jako:

• czujnik regulacyjny powietrza nawiewanego lub wywiewanego,
• czujnik ograniczający maksymalną wilgotność powietrza nawiewanego za nawilżaczem parowym,
• czujnik pomiarowy dla wizualizacji wartości (HMI, sterowniki, moduły wejściowe PLC / BMS),
• czujnik dla obliczania entalpii, wilgotności bezwzględnej, punktu rosy – we współpracy z przekształtnikiem sygnałów SEZ220.

Budowa i konstrukcja

• Obudowa dwuczęściowa: podstawa z zaciskami podłączeniowymi oraz zdejmowana pokrywa z elektroniką i elementami nastawczymi.
• Uszczelka gumowa między podstawą a pokrywą zapewnia stopień ochrony IP65 (nie może być usuwana).
• Sonda kanałowa stanowi integralną część obudowy, wykonana z poliwęglanu, zakończona wymienną końcówką pomiarową AQF3150.
• Element pomiarowy wilgotności znajduje się na końcu końcówki pomiarowej i jest zabezpieczony nakręcaną osłoną ochronną z filtrem.
• Dławik kablowy M16×1,5 (w komplecie) umożliwia szczelne wprowadzenie przewodu do obudowy.
• Kołnierz montażowy pozwala na łatwy montaż w ściance kanału i regulację głębokości zanurzenia sondy.
• Wyświetlacz LCD umieszczony w pokrywie prezentuje naprzemiennie aktualną temperaturę oraz wilgotność.
• Elementy nastawcze (zwory) znajdują się wewnątrz pokrywy i służą do wyboru zakresu temperatury, uruchomienia funkcji testowania oraz wyboru jednostki °C/°F.

Funkcje i działanie

Pomiar wilgotności względnej

• Pomiary realizowane są za pomocą pojemnościowego elementu pomiarowego, którego pojemność zmienia się w funkcji wilgotności względnej powietrza.
• Elektronika czujnika przetwarza sygnał z elementu pomiarowego na liniowy sygnał 4…20 mA odpowiadający zakresowi 0…100 % r.h..
• Zakres roboczy obejmuje cały przedział wilgotności od 0 do 100 % r.h., z długoterminowym dryftem < 1 % r.h. / rok.
• Stała czasowa < 20 s przy prędkości powietrza do 20 m/s zapewnia szybką reakcję na zmiany warunków w kanale.

Pomiar temperatury

• Temperatura mierzona jest przy użyciu czujnika rezystancyjnego Pt1000, którego rezystancja zmienia się wraz z temperaturą.
• Sygnał z elementu pomiarowego przetwarzany jest na liniowy sygnał 4…20 mA, odpowiadający wybranemu zakresowi temperatury:
• –35…+35 °C (R1),
• 0…50 °C (R2 – nastawa fabryczna),
• –40…+70 °C (R3).
• Stała czasowa < 3,5 min (przy prędkości powietrza 2 m/s) zapewnia stabilny, wygładzony pomiar odpowiedni do celów regulacyjnych.

Wyjścia analogowe 4…20 mA

• Dwa niezależne wyjścia prądowe 4…20 mA:
  • I1 / G1: wilgotność względna 0…100 % r.h.,
  • I2 / G2: temperatura w jednym z trzech wybranych zakresów.
• Każde wyjście stanowi 2‑żyłową pętlę prądową zasilaną napięciem 13,5…35 V DC.
• Charakterystyka wyjścia jest liniowa w całym zakresie pomiarowym; doboru obciążenia należy dokonywać zgodnie z wykresem charakterystyki obciążenia dla danego napięcia zasilania.
• Zaciski G1 (+) i I1 (–) muszą być zawsze podłączone do zasilania, nawet jeśli używane jest tylko wyjście temperatury G2 (+) / I2 (–).

Wyświetlacz LCD

• Wersja QFM3171D posiada zintegrowany wyświetlacz LCD, który naprzemiennie (co ok. 5 s) wyświetla:
  • temperaturę powietrza w °C lub °F,
  • wilgotność względną w % r.h.
• Jednostkę temperatury na wyświetlaczu wybiera się zworą:
  • zwora pionowo w prawym położeniu – wskazanie w °C (nastawa fabryczna),
  • zwora pionowo w lewym położeniu – wskazanie w °F.
• Zakres temperatur zapewniający dobrą czytelność wyświetlacza: –25…+70 °C.

Elementy nastawcze i funkcja testowania

• Wewnątrz pokrywy znajdują się:
  • 6‑pinowe złącze ze zworą – do wyboru zakresu temperatury oraz włączania funkcji testowania,
  • dodatkowe 4‑pinowe złącze ze zworą – do wyboru jednostki temperatury na wyświetlaczu (°C / °F).
• Wybór zakresu temperatury (wyjście I2):
  • zwora w położeniu R1 (lewo) – –35…+35 °C,
  • zwora w położeniu R2 (środek) – 0…50 °C (nastawa fabryczna),
  • zwora w położeniu R3 (prawo) – –40…+70 °C.
• Funkcja testowania: po ustawieniu zwory w położeniu poziomym wyjścia 4…20 mA przyjmują z góry określone wartości, co umożliwia:
  • sprawdzenie poprawności okablowania,
  • weryfikację skalowania wejść analogowych w sterowniku/BMS,
  • diagnostykę bez konieczności wymuszania rzeczywistych warunków w kanale.

Diagnostyka i sygnalizacja stanów awaryjnych

• Awaria czujnika temperatury: po ok. 60 s:
  • sygnał temperatury na wyjściu I2 przyjmuje wartość 4 mA,
  • sygnał wilgotności na wyjściu I1 osiąga wartość 20 mA.
• Awaria czujnika wilgotności: po ok. 60 s:
  • sygnał wyjściowy wilgotności na zacisku I1 przyjmuje wartość 20 mA,
  • sygnał temperatury na wyjściu I2 pozostaje aktywny.
• Taki sposób zachowania wyjść umożliwia systemowi nadrzędnemu rozpoznanie typu usterki i reakcję zgodnie z logiką bezpieczeństwa aplikacji.

Podłączenie elektryczne i okablowanie

• Zasilanie: 13,5…35 V DC (SELV lub 24 V DC klasa 2) podawane na pętle prądowe 4…20 mA.
• Zaciski śrubowe: dla przewodów 1 × 2,5 mm² lub 2 × 1,5 mm².
• Przekrój i długość przewodów należy dobierać zgodnie z wymaganiami współpracującego urządzenia (sterownik, moduł wejściowy).
• Zalecane przewody: skrętka na stronie wtórnej zasilania i dla linii sygnałowych; w środowiskach o podwyższonych zakłóceniach elektromagnetycznych – przewody ekranowane.
• Unikać długich odcinków prowadzonych równolegle z kablami mocy; im krótsza długość równoległego prowadzenia i większa odległość między kablami, tym mniejszy wpływ zakłóceń.
• Zewnętrzne zabezpieczenie linii zasilającej: bezpiecznik zwłoczny maks. 10 A lub wyłącznik nadprądowy maks. 13 A (charakterystyka B, C lub D wg EN 60898) albo zasilacz z ograniczeniem prądu do maks. 10 A.
• Nie należy podłączać mierników (woltomierz, omomierz) bezpośrednio do elementów pomiarowych – pomiary wykonuje się po stronie sygnałów wyjściowych 4…20 mA.

Montaż

• Czujnik QFM3171D montuje się w środku przekroju kanału, aby zapewnić reprezentatywny pomiar.
• Jeżeli czujnik współpracuje z nawilżaczem parowym, powinien być zainstalowany w odległości:
  • minimum 3 m za nawilżaczem,
  • maksimum 10 m od nawilżacza.
• Przy stosowaniu czujnika do korekty punktu rosy powinien on być zamontowany w kanale powietrza wywiewanego.
• Czujnik może być montowany:
  • z użyciem kołnierza montażowego (w komplecie) – do kanału mocowany jest sam kołnierz, a czujnik jest w niego wsuwany i blokowany,
  • bez kołnierza montażowego – zgodnie z wymaganiami aplikacji.
• Regulowana głębokość zanurzenia sondy z użyciem kołnierza zawiera się w przedziale ok. 90…206 mm.
• Uszczelka między podstawą a pokrywą nie może być usuwana – w przeciwnym razie nie będzie zapewniony stopień ochrony IP65.
• Elementy pomiarowe w końcówce sondy są wrażliwe na uderzenia i wstrząsy – podczas montażu należy zachować ostrożność.
• Dławik M16×1,5 należy prawidłowo przykręcić i dobrać średnicę przewodu, aby zapewnić szczelność.
• Instrukcja montażu jest wydrukowana na opakowaniu czujnika.

Dane techniczne

• Napięcie zasilające: 13,5…35 V DC (SELV / 24 V DC klasa 2)
• Pobór mocy: ≤ 1 VA
• Zakres pomiaru wilgotności: 0…100 % r.h.
• Dokładność wilgotności (23 °C, 24 V AC/DC): ±2 % r.h. (0…100 % r.h.)
• Zależność temperaturowa wilgotności: ≤ 0,1 % r.h. / °C
• Dryft długoterminowy wilgotności: < 1 % r.h. / rok
• Zakres pomiaru temperatury (wybierany zworą): –35…+35 °C / 0…50 °C / –40…+70 °C
• Element pomiarowy temperatury: Pt1000
• Dokładność temperatury (QFM3171D, 24 V AC/DC):
  • ±0,3 K przy 23 °C,
  • ±0,6 K w przedziale 15…35 °C,
  • ±0,8 K w zakresie –35…+70 °C.
• Stała czasowa wilgotności: < 20 s (przy prędkości powietrza do 20 m/s)
• Stała czasowa temperatury: < 3,5 min (przy prędkości powietrza 2 m/s)
• Wyjścia sygnałowe: 2 × 4…20 mA (I1 – wilgotność, I2 – temperatura, pętle 2‑żyłowe)
• Stopień ochrony: IP65 (zamontowany)
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Warunki środowiskowe pracy: –40…+70 °C (obudowa z elektroniką), 0…100 % r.h. (z kondensacją)
• Warunki transportu: –40…+70 °C, wilgotność < 95 % r.h.
• Materiał obudowy: poliwęglan, podstawa RAL 7001 (srebrno‑szary), pokrywa RAL 7035 (jasno‑szary)
• Materiał sondy: poliwęglan, RAL 7001 (srebrno‑szary)
• Dławik kablowy: PA, RAL 7035 (jasno‑szary), gwint M16×1,5
• Kołnierz montażowy: PA 66 (czarny)
• Masa z opakowaniem: ok. 0,225 kg (czujnik z wyświetlaczem)

Wyposażenie dodatkowe (opcjonalne)

• Osłony ochronne z filtrem (części zamienne): AQF3101, AQF3102, AQF3103 – różne typy filtrów (membrana PTFE, filtr katalityczny PTFE do środowisk H₂O₂, spiekana stal nierdzewna).
• Końcówka pomiarowa (wymienna) do QFM3171D: AQF3150.
• Zestaw serwisowy AQF3153: trzy końcówki pomiarowe do celów diagnostycznych, odpowiadające ustalonym wartościom:
  • 85 % r.h., 40 °C,
  • 50 % r.h., 23 °C,
  • 20 % r.h., 5 °C.
  Wartości te są dostępne na wyjściach sygnałowych czujnika z dokładnością jak dla funkcji testowania; końcówki można wymieniać podczas pracy.
• Kabel 3 m do pomiaru wyniesionego: AQY2010, umożliwia odsunięcie punktu pomiarowego od obudowy czujnika.

Podsumowanie

Siemens QFM3171D to zaawansowany, kanałowy czujnik wilgotności względnej i temperatury z dwoma wyjściami 4…20 mA, konfigurowalnym zakresem temperatury oraz wbudowanym wyświetlaczem LCD. Pojemnościowa metoda pomiaru wilgotności, wysoka dokładność w pełnym zakresie 0…100 % r.h., szybka reakcja oraz szczelna obudowa IP65 czynią go niezawodnym rozwiązaniem do precyzyjnej regulacji i monitoringu warunków klimatycznych w wymagających instalacjach HVAC, od laboratoriów i szpitali po obiekty przemysłowe i pływalnie.

Pliki do pobrania:
QFM3171D Karta katalogowa
QFM3171D Instrukcja montażu