QFM4160 Kanałowy czujnik temperatury i wilgotności, o wysokiej dokładności, z kalibracją, 0..10 [V]; 0..100 %[r.h.] / 0..10 [V]; 0..50 [°C], -35..+35 [°C] lub -40..+70 [°C] (zastępuje QFM66/C)

QFM4160 to kanałowy czujnik wilgotności względnej i temperatury z serii Symaro™, przeznaczony do bardzo dokładnego pomiaru parametrów powietrza w kanałach instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Umożliwia jednoczesny pomiar wilgotności w zakresie 0…100 % r.h. oraz temperatury w trzech wybieranych zakresach, a wartości udostępnia w postaci aktywnych sygnałów 0…10 V DC. Czujnik zasilany jest napięciem 24 V AC lub 13,5…35 V DC, a dzięki indywidualnej kalibracji z wymienną końcówką pomiarową AQF4150 i dołączonemu certyfikatowi kalibracji spełnia wymagania aplikacji o podwyższonych wymaganiach dokładności i możliwości okresowej rekalibracji.

Najważniejsze cechy

• Producent: Siemens
• Seria: Symaro™
• Model: QFM4160
• Typ urządzenia: kanałowy czujnik wilgotności względnej i temperatury z aktywnymi wyjściami 0…10 V DC
• Zastosowanie: precyzyjny pomiar wilgotności względnej i temperatury powietrza w kanałach nawiewnych i wywiewnych instalacji wentylacyjnych / klimatyzacyjnych (HVAC)
• Zakres pomiaru wilgotności: 0…100 % r.h.
• Dokładność wilgotności (23 °C, 24 V AC/DC): ±2 % r.h.
• Zależność temperaturowa pomiaru wilgotności: ≤0,05 % r.h./°C
• Dryft długoterminowy wilgotności: < 1 % r.h./rok
• Stała czasowa czujnika wilgotności: < 20 s
• Zakres pomiaru temperatury (wybierany zworą): 0…50 °C (nastawa fabryczna), −35…+35 °C lub −40…+70 °C
• Element pomiarowy temperatury: Pt1000
• Dokładność temperatury (24 V AC/DC): ±0,3 K w 23 °C; ±0,6 K w zakresie 15…35 °C; ±0,8 K w zakresie −35…+70 °C
• Sygnały wyjściowe: 2 × aktywny sygnał analogowy 0…10 V DC:
  • U1: wilgotność względna 0…100 % r.h.
  • U2: temperatura w wybranym zakresie (0…50 / −35…+35 / −40…+70 °C)
• Maksymalne obciążenie wyjść: ±1 mA na każde wyjście
• Napięcie zasilania: 24 V AC ±20 %, 50/60 Hz lub 13,5…35 V DC (SELV lub 24 V AC/DC klasa 2 – rynek USA)
• Pobór mocy: ≤1 VA
• Metoda pomiaru wilgotności: pojemnościowy element pomiarowy
• Funkcja testowania: wbudowana funkcja testowa umożliwiająca wymuszenie stałych wartości sygnałów wyjściowych w celu szybkiego testu pętli pomiarowej
• Zakres warunków pracy (obudowa z elektroniką): −40…+70 °C; 0…100 % r.h. (z kondensacją)
• Dopuszczalna prędkość powietrza w kanale: do 20 m/s
• Stopień ochrony obudowy: IP65 (przy zamontowanym czujniku i nieuszkodzonej uszczelce pokrywy)
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• Obudowa: poliwęglan; podstawa w kolorze RAL 7001 (srebrnoszary), pokrywa RAL 7035 (jasnoszary)
• Trzpień zanurzeniowy: poliwęglan, RAL 7001 (srebrnoszary), z wymienną końcówką pomiarową AQF4150 i osłoną ochronną z filtrem
• Złącze elektryczne: okrągłe złącze Lumberg RSC 4/9 z gwintem M16, wtyczka z gwintowanym łącznikiem do samodzielnego montażu, zaciski śrubowe do 0,75 mm², przepust kablowy dla przewodów o średnicy 4…8 mm
• Montaż w kanale: za pomocą dołączonego kołnierza montażowego z PA 66 (czarny), z możliwością ustawienia głębokości zanurzenia sondy
• Filtry osłony ochronnej: membrana PTFE lub filtry spiekane (PTFE katalityczny do środowisk H₂O₂, spiekana stal nierdzewna – w zależności od zastosowanej wersji osłony AQF31..)
• Czujnik bezsilikonowy: konstrukcja całkowicie pozbawiona silikonu
• Masa czujnika z opakowaniem: ok. 0,244 kg

Zastosowanie

QFM4160 przeznaczony jest do stosowania w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, w których wymagana jest bardzo wysoka dokładność i niezawodność pomiaru wilgotności względnej i temperatury oraz możliwość regularnej kalibracji czujnika. Typowe obiekty:

• magazyny i fabryki artykułów papierowych, tekstylnych, farmaceutycznych, spożywczych, chemicznych, elektronicznych itp.,
• laboratoria i pomieszczenia badawcze,
• szpitale i obiekty służby zdrowia,
• pomieszczenia komputerowe i serwerownie,
• cieplarnie i inne pomieszczenia o kontrolowanej wilgotności.

Czujnik wysyła sygnały analogowe 0…10 V DC, dzięki czemu może współpracować ze wszystkimi systemami automatyki i regulatorami HVAC wyposażonymi w odpowiednie wejścia pomiarowe (np. do regulacji wilgotności, temperatury, obliczania entalpii, wilgotności bezwzględnej czy punktu rosy – z użyciem zewnętrznego przekształtnika sygnałów).

Funkcje i działanie

Pomiary wilgotności względnej

• Wilgotność względna powietrza w kanale mierzona jest za pomocą pojemnościowego elementu pomiarowego, którego pojemność elektryczna zmienia się w funkcji wilgotności.
• Elektronika przetwarza sygnał elementu pomiarowego na liniowy sygnał wyjściowy 0…10 V DC na zacisku U1, odpowiadający zakresowi 0…100 % r.h..
• Cechy metrologiczne: dokładność ±2 % r.h. (przy 23 °C, 24 V AC/DC), niewielka zależność od temperatury (≤0,05 % r.h./°C) oraz dryft długoterminowy < 1 % r.h./rok.
• Stała czasowa czujnika wilgotności wynosi < 20 s, co zapewnia szybką reakcję na zmiany warunków w kanale.

Pomiary temperatury powietrza

• Temperatura powietrza mierzona jest za pomocą elementu rezystancyjnego Pt1000, którego rezystancja zależy od temperatury.
• Zmiana rezystancji przetwarzana jest na aktywny, liniowy sygnał 0…10 V DC na zacisku U2.
• Dostępne są trzy zakresy pomiarowe (wybierane zworą):
  • R1: −35…+35 °C,
  • R2: 0…50 °C (nastawa fabryczna),
  • R3: −40…+70 °C.
• Dokładność pomiaru temperatury przy zasilaniu 24 V AC/DC:
  • ±0,3 K w 23 °C,
  • ±0,6 K w zakresie 15…35 °C,
  • ±0,8 K w zakresie −35…+70 °C.
• Stała czasowa toru temperaturowego: < 3,5 min przy prędkości powietrza 2 m/s.

Wybór zakresu pomiarowego i funkcja testowania

• Wewnątrz pokrywy obudowy znajduje się 6-pinowe złącze ze zworą, służące do:
  • wyboru aktywnego zakresu pomiarowego temperatury (położenia pionowe zwory R1 / R2 / R3),
  • włączenia funkcji testowania (położenie poziome zwory).
• Po ustawieniu zwory w położeniu poziomym czujnik generuje zdefiniowane, stałe napięcia na wyjściach U1 i U2, co pozwala na szybkie sprawdzenie okablowania oraz reakcji urządzeń współpracujących bez konieczności zmiany warunków w kanale.

Zachowanie w przypadku awarii

• W przypadku awarii toru temperatury sygnał wyjściowy U2 przyjmuje wartość 0 V po upływie ok. 60 s, natomiast sygnał wilgotności na wyjściu U1 wzrasta do 10 V.
• W przypadku awarii toru wilgotności sygnał wyjściowy U1 przyjmuje wartość 10 V po upływie ok. 60 s, a sygnał temperatury na wyjściu U2 pozostaje aktywny.

Kalibracja i certyfikat

• Przed dostawą czujnik QFM4160 i jego wymienna końcówka pomiarowa AQF4150 otrzymują indywidualne numery seryjne, są rejestrowane i poddawane kalibracji fabrycznej.
• Certyfikat kalibracji dostarczany jest razem z czujnikiem, co umożliwia pełną dokumentację łańcucha pomiarowego w aplikacjach wymagających potwierdzonej spójności pomiarowej.

Budowa i materiały

• Obudowa dwuczęściowa: podstawa i zdejmowana pokrywa mocowana wkrętami.
• Pomiędzy podstawą a pokrywą umieszczona jest gumowa uszczelka zapewniająca stopień ochrony IP65 (uszczelki nie wolno usuwać).
• Elektronika pomiarowa i elementy nastawcze znajdują się na obwodzie drukowanym wewnątrz pokrywy.
• Zaciski podłączeniowe umieszczone są w podstawie obudowy.
• Trzpień zanurzeniowy zakończony jest wymienną końcówką pomiarową AQF4150, przykręcaną do trzpienia.
• Na końcu końcówki pomiarowej znajduje się element pomiarowy, zabezpieczony nakręcaną osłoną ochronną z filtrem.
• Przepust kablowy i złącze: kabel wprowadzany jest przez okrągłe złącze z gwintem M16, składające się z gniazda montowanego na obudowie i wtyczki z gwintowanym łącznikiem (dostarczanej niezamontowanej, do zmontowania przez instalatora).
• Kołnierz montażowy z tworzywa PA 66 (czarny) umożliwia regulację głębokości zanurzenia sondy w kanale.
• Materiały osłony ochronnej z filtrem (AQF3101 / AQF3102 / AQF3103): korpus z poliwęglanu RAL 7001 oraz odpowiednio membrana PTFE, spiekany filtr katalityczny PTFE do środowisk H₂O₂ lub spiekana stal nierdzewna wg DIN 17440.
• Czujnik (w całości) nie zawiera silikonu, co jest istotne w aplikacjach wrażliwych na obecność związków silikonowych.

Wyposażenie dodatkowe

• AQF3101: osłona ochronna z filtrem (część zamienna) – membrana PTFE, do standardowych zastosowań.
• AQF3102: osłona ochronna ze spiekanym filtrem katalitycznym PTFE – do środowisk z obecnością H₂O₂.
• AQF3103: osłona ochronna ze spiekanej stali nierdzewnej – do wymagających, zanieczyszczonych środowisk.
• AQF4150: certyfikowana, wymienna końcówka pomiarowa czujnika (standardowo dostarczana z QFM4160, dostępna również jako część zamienna).
• AQF3153: zestaw serwisowy składający się z 3 końcówek pomiarowych o ustalonych wartościach:
  • 85 % r.h., 40 °C,
  • 50 % r.h., 23 °C,
  • 20 % r.h., 5 °C.
  Umożliwia szybkie testowanie pętli pomiarowej i sprawdzenie działania systemu.
• AQY2010: kabel 3 m do pomiaru wyniesionego – umożliwia instalację końcówki pomiarowej w innym miejscu niż obudowa czujnika.

Podłączenie elektryczne i okablowanie

• Do zasilania wymagany jest transformator niskonapięciowy SELV z odseparowanymi uzwojeniami i przystosowany do pracy ze 100 % obciążeniem lub zasilacz 24 V AC/DC klasy 2 (US).
• Linię zasilającą należy zabezpieczyć bezpiecznikiem zwłocznym maks. 10 A, wyłącznikiem nadprądowym maks. 13 A o charakterystyce B, C lub D wg EN 60898, albo zastosować zasilacz z ograniczeniem prądu do maks. 10 A.
• Przy doborze transformatora należy uwzględnić pobór mocy czujnika (≤1 VA) oraz łączną moc odbiorników zasilanych z tego samego źródła.
• Dla wtórnej strony zasilania i linii sygnałowych zalecane są przewody w postaci skrętki; w środowiskach z zakłóceniami elektromagnetycznymi należy stosować przewody ekranowane.
• Należy przestrzegać dopuszczalnych długości przewodów zgodnych z wymaganiami urządzeń współpracujących (regulatorów, sterowników).
• Oznaczenia zacisków QFM4160:
  • G, G0: napięcie zasilania 24 V AC (SELV) lub 13,5…35 V DC,
  • U1: wyjście 0…10 V DC – wilgotność względna 0…100 % r.h.,
  • U2: wyjście 0…10 V DC – temperatura w wybranym zakresie.

Montaż i uruchomienie

• Czujnik należy montować pośrodku ściany kanału, tak aby końcówka pomiarowa znajdowała się w reprezentatywnym przekroju przepływu.
• Przy współpracy z nawilżaczami parowymi odległość czujnika od nawilżacza powinna wynosić co najmniej 3 m, a maksymalnie 10 m.
• W aplikacjach związanych z korekcją punktu rosy czujnik należy instalować w kanale powietrza wywiewanego.
• Czujnik może być montowany z kołnierzem montażowym lub bez niego. W przypadku użycia kołnierza najpierw mocuje się sam kołnierz do ściany kanału, a następnie wsuwany jest czujnik i unieruchamiany.
• Element pomiarowy w końcówce jest wrażliwy na uderzenia i wstrząsy – podczas montażu należy zachować szczególną ostrożność.
• Instrukcja montażu nadrukowana jest na opakowaniu czujnika.
• Przed włączeniem zasilania należy sprawdzić poprawność okablowania oraz – w razie potrzeby – ustawić wymagany zakres pomiarowy temperatury za pomocą zwory.
• Okablowanie i sygnały wyjściowe można sprawdzić wykorzystując funkcję testowania.
• Nie zaleca się podłączania woltomierzy lub omomierzy bezpośrednio do elementu pomiarowego; przy symulowanych sygnałach wyjściowych prądy są zbyt małe, aby umożliwić wiarygodne pomiary popularnymi miernikami.

Dane techniczne (skrót)

• Zasilanie: 24 V AC ±20 %, 50/60 Hz lub 13,5…35 V DC (SELV / 24 V AC/DC klasa 2 – US)
• Pobór mocy: ≤1 VA
• Wyjścia analogowe: 2 × 0…10 V DC (wilgotność, temperatura), maks. ±1 mA
• Wilgotność: 0…100 % r.h.; dokładność ±2 % r.h. (23 °C); dryft < 1 % r.h./rok; stała czasowa < 20 s
• Temperatura: zakresy 0…50 / −35…+35 / −40…+70 °C; dokładność ±0,3…±0,8 K (w zależności od zakresu)
• Warunki pracy: −40…+70 °C; 0…100 % r.h. (z kondensacją); klasa 4K2 / 3M2 wg IEC 60721-3-3
• Warunki transportu i składowania: −25…+70 °C; <95 % r.h.; klasa 2K3 / 2M2 wg IEC 60721-3-2
• Stopień ochrony: IP65 (zamontowany)
• Klasa bezpieczeństwa: III wg EN 60730-1
• EMC: do stosowania w środowisku mieszkalnym, handlowym, lekko uprzemysłowionym i przemysłowym
• Standard produktu: EN 60730-1 (automatyczne regulatory elektryczne do użytku domowego i podobnego)

Podsumowanie

Siemens QFM4160 to kanałowy czujnik wilgotności względnej i temperatury o bardzo wysokiej dokładności, przeznaczony do wymagających aplikacji HVAC. Aktywne wyjścia 0…10 V DC, szeroki zakres warunków pracy (−40…+70 °C / 0…100 % r.h.), pojemnościowa metoda pomiaru wilgotności, funkcja testowania pętli oraz dostarczany certyfikat kalibracji z wymienną końcówką pomiarową AQF4150 sprawiają, że QFM4160 idealnie nadaje się do zastosowań w magazynach, laboratoriach, szpitalach, pomieszczeniach komputerowych i innych instalacjach, w których kluczowe są stabilność, powtarzalność i udokumentowana jakość pomiaru.

Certyfikaty i ostrzeżenia bezpieczeństwa

• Posiada oznaczenie CE (zgodność z normami UE).
• Urządzenie elektryczne niskonapięciowe, klasa bezpieczeństwa III, zasilane napięciem 24 V AC ±20% lub 13,5...35 V DC (SELV). Do zasilania należy stosować wyłącznie transformator bezpieczeństwa SELV z odseparowanymi uzwojeniami, dobrany i zabezpieczony zgodnie z lokalnymi przepisami.
• Nie wyrzucać z odpadami komunalnymi. Utylizować jako zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny zgodnie z Dyrektywą 2012/19/UE oraz lokalnymi przepisami.
• Montaż, podłączenie i uruchomienie wyłącznie przez wykwalifikowany personel, zgodnie z dokumentacją producenta i obowiązującymi przepisami.
• Przed włączeniem zasilania należy sprawdzić poprawność okablowania. Nieprawidłowe podłączenie może spowodować błędną pracę urządzenia lub uszkodzenie instalacji.
• Urządzenie należy podłączać wyłącznie zgodnie ze schematem producenta. Dla modelu QFM4160 wyjścia sygnałowe mają postać 0...10 V DC dla wilgotności względnej i temperatury.
• Przestrzegać dopuszczalnych długości przewodów oraz zasad prowadzenia kabli. W środowiskach z zakłóceniami elektromagnetycznymi należy stosować kable ekranowane, a do wtórnej strony zasilania i linii sygnałowych stosować skrętkę.
• Nie zaleca się podłączania woltomierzy ani omomierzy bezpośrednio do elementu pomiarowego. Może to prowadzić do niewiarygodnych wyników pomiaru lub zakłócenia diagnostyki.
• Urządzenie przeznaczone jest do montażu w kanałach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Czujnik należy montować pośrodku ściany kanału, zgodnie z instrukcją montażu producenta.
• W przypadku współpracy z nawilżaczami parowymi czujnik należy montować w odległości co najmniej 3 m i maksymalnie 10 m od nawilżacza.
• Nie usuwać uszczelki pomiędzy podstawą a pokrywą obudowy. Jej usunięcie powoduje utratę stopnia ochrony IP65 i może doprowadzić do uszkodzenia urządzenia.
• Elementy pomiarowe w końcówce pomiarowej są wrażliwe na uderzenia i wstrząsy. Podczas montażu, demontażu i serwisu należy obchodzić się z nimi ostrożnie, aby nie uszkodzić czujnika.
• Urządzenie należy eksploatować wyłącznie w dopuszczalnych warunkach środowiskowych określonych przez producenta, tj. dla obudowy z elektroniką w zakresie temperatur od −40 do +70 °C oraz wilgotności 0...100% r.h. z kondensacją.

Pliki do pobrania:
QFM4160 Karta katalogowa
QFM4160 Instrukcja montażu