Θερμόμετρα και ακρίβεια μέτρησης

Στην παραγωγή ο ακριβής έλεγχος της διαδικασίας είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για τη διατήρηση υψηλής ποιότητας τρων προϊόντων. Σήμερα, η θερμοκρασία είναι μια από τις πιο σημαντικές μεταβλητές τόσο στην έρευνα όσο και στην παραγωγή. Μέχρι πριν από μερικές δεκαετίες, τα θερμόμετρα σαν κατασκευή παρέμεναν ουσιαστικά αμετάβλητα. Αποτελούνταν κυρίως από γυαλί ή μέταλλο.

Τα θερμόμετρα από γυαλί και μέταλλο χρησιμοποιούν θερμική διαστολή για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Αυτή η μέθοδος βασίζεται σε φυσικούς νόμους που δίνουν μια ψευδή εικόνα βεβαιότητας. Η μέτρηση θεωρείται ότι είναι «σωστή» γιατί μπορεί κανείς να δει πώς λειτουργεί. Αυτό το σύστημα δεν είναι πλέον χρησιμοποιήσιμο για πολλούς λόγους:

• Η ακρίβεια και το εύρος τους είναι πολύ περιορισμένα
• Η γυάλινη κατασκευή είναι εύθραυστη και μπορεί να είναι επιβλαβής τόσο για την ανθρώπινη υγεία όσο για το προϊόν και το περιβάλλον.

Τα επαγγελματικά ψηφιακά θερμόμετρα είναι εξοπλισμένα με λειτουργίες για διάφορες μετρήσεις θερμοκρασίας. Η ταχύτητα είναι σημαντική όταν η μετρούμενη θερμοκρασία αλλάζει γρήγορα. Οι ακριβείς ψηφιακοί μετρητές θερμοκρασίας επιτρέπουν στο χρήστη να μετρήσει τη μέγιστη, την ελάχιστη και ακόμη και τη μέση θερμοκρασία.

Οι μετρήσεις γίνονται συχνά σε αφιλόξενες συνθήκες. Η βροχή, το κρύο, η σκόνη και άλλα φυσικά εμπόδια μπορούν να ξεπεραστούν χάρη στους στιβαρούς μετρητές μας.

Η σύγχρονη τεχνολογία έχει καταστήσει δυνατή την παραγωγή ψηφιακών θερμομέτρων χρησιμοποιώντας διαφορετικές αρχές και αισθητήρες μέτρησης σε προσιτή τιμή. Με τις ψηφιακές ενδείξεις είναι εύκολο να εμφανιστούν αναλύσεις οθόνης έως και 0,1 °C.

Η παραγωγή ενός ψηφιακού θερμομέτρου

Κατά την παραγωγή ενός ψηφιακού θερμομέτρου δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην κάλυψη όλων των διαφορετικών αναγκών των χρηστών. Απαιτούνται ειδικές ερευνητικές ομάδες, ακριβής έλεγχος της διαδικασίας και ολοκληρωμένες εγκαταστάσεις στην παραγωγή. Η Hanna Instruments αφενός μεν τηρεί στην παραγωγή της όλες αυτές τις προϋποθέσεις και αφετέρου χάρη τα τοπικά γραφεία πωλήσεων βοηθούν τον πελάτη στην επιλογή των οργάνων.

Η Hanna Instruments έχει επίσης σχεδιάσει μια σειρά βαθμονομημένων αισθητήρων θερμοκρασίας με μέγιστο σφάλμα ± 2°C.

Λειτουργία CAL Check™

Τα ψηφιακά θερμόμετρα της Hanna Instruments είναι εξοπλισμένοι με ένα μοναδικό χαρακτηριστικό για τον έλεγχο της ακρίβειας του θερμομέτρου σας. Με το απλό πάτημα ενός κουμπιού, η λειτουργία Cal Check™ ενεργοποιείται και το θερμόμετρο πραγματοποιεί έναν αυτοέλεγχο. Ως χρήστης, θα λάβετε στη συνέχεια ένα μήνυμα που θα υποδεικνύει εάν το θερμόμετρό σας τηρεί τις επιτρεπόμενες προδιαγραφές ή όχι. Το σύστημα CAL Check™ χρησιμοποιεί μια εσωτερική αντίσταση που αντιστοιχεί σε 0 °C, επιτρέποντάς του να προσομοιώσει μια μέτρηση  στους 0 °C.

Η θερμοκρασία είναι ένα από τα πιο κοινά φυσικά δεδομένα στην καθημερινή μας ζωή. Ορίζεται ως η ιδιότητα ενός υλικού να μεταφέρει θερμότητα προς ή από άλλα υλικά. Φυσικά, η θερμοκρασία προκαλεί διακυμάνσεις στις μακροσκοπικές παραμέτρους του σώματος όπως ο όγκος και η πίεση.

Μονάδες μέτρησης θερμοκρασίας

Η θεμελιώδης κλίμακα θερμοκρασίας είναι η απόλυτη θερμοδυναμική ή το Kelvin.

Οι βαθμοί Kelvin (K) ορίζονται ως το 1/273,15 κλάσμα της θερμοδυναμικής θερμοκρασίας του τριπλού σημείου του νερού. Το τριπλό σημείο του νερού είναι ένα τυποποιημένο σταθερό σημείο στο οποίο ο πάγος, το υγρό νερό και οι ατμοί βρίσκονται σε ισορροπία.

Δύο άλλες κλίμακες θερμοκρασίας χρησιμοποιούνται συχνά είναι οι εξής: 

• βαθμοί Κελσίου και 
• βαθμοί Φαρενάιτ.

Αυτές οι κλίμακες βασίζονται σε δύο σταθερά σημεία. Η κλίμακα θερμοκρασίας με βάση τον Κελσίου χρησιμοποιεί τις μονάδες Κελσίου ( °C), που ορίζονται ως το 1/100ο της διαφοράς μεταξύ του σημείου βρασμού (100 °C) και του σημείου πήξης (0 °C) του νερού. Η σχέση μεταξύ της κλίμακας σε Kelvin και Κελσίου αντιπροσωπεύεται από: K = °C + 273,15.

Η κλίμακα θερμοκρασίας που βασίζεται σε Fahrenheit χρησιμοποιεί τις μονάδες Fahrenheit, με το σημείο βρασμού να είναι 212 °F και το σημείο πήξης να είναι 32 °F. Η κλίμακα βασιζόταν αρχικά στη θερμοκρασία ενός μείγματος πάγου και κοινού αλατιού ως 0°, και στο σώμα του εφευρέτη του ως 96°F. Η σχέση μεταξύ Φαρενάιτ και Κελσίου υπολογίζεται από: °F = 9/5 °C + 32.

Τα πιο συνηθισμένα σφάλματα στις μετρήσεις θερμοκρασίας

Το θερμόμετρο μπορεί να έχει εκτεταμένη κλίμακα και να εξαχθούν 19.000 σημεία της μετρούμενης τιμής. Με αυτά τα 19.000 σημεία, το όργανο μπορεί να λειτουργήσει διαφορετικά λόγω εσωτερικής γραμμικότητας:

Ηλεκτρονικά εξαρτήματα

Τα εσωτερικά ηλεκτρονικά έχουν μια απόκλιση που εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Επομένως, η ακρίβεια του οργάνου υποδεικνύεται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία 20° ή 25°C και η απόκλιση πρέπει να προσδιορίζεται για κάθε βαθμό σε σχέση με τη θερμοκρασία αναφοράς.

Οθόνη LCD

Οι υγροί κρύσταλλοι έχουν λειτουργικό περιορισμό. Το κανονικό εύρος τους είναι μεταξύ 0 και 50 °C, αλλά ορισμένα εξαρτήματα είναι κατάλληλα για λειτουργία μεταξύ -20 και +70 °C.

Μπαταρίες

Οι μπαταρίες έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής.

Αισθητήρας θερμοκρασίας

Ο Αισθητήρας θερμοκρασίας έχει ξεχωριστή ακρίβεια, για την οποία πρέπει να τηρείται ξεχωριστό περιθώριο σφάλματος. 

Τα παραπάνω παραδείγματα υποδεικνύουν τα διάφορα σφάλματα τα οποία συμβάλλουν στον προσδιορισμό της θερμοκρασίας και επομένως εγγυώνται την ακρίβεια του οργάνου. Εάν ο αισθητήρας είναι ήδη συνδεδεμένος στο θερμόμετρο, η εργοστασιακή βαθμονόμηση έχει ήδη εξαλείψει το σφάλμα στον αισθητήρα. 

Βαθμονόμηση

Για τη βαθμονόμηση ενός ψηφιακού θερμομέτρου απαιτούνται τα ακόλουθα: 

• για θερμόμετρα Pt100: προσομοιωτής αντίστασης 
• για θερμόμετρα με αισθητήρα NTC/PTC: τουλάχιστον 2 θερμοστατικά λουτρά 
• για θερμόμετρα θερμοστοιχείου: προσομοιωτής για την EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη) που παράγεται 
• για το υπέρυθρο θερμόμετρο, μια πηγή θερμότητας (πάνελ) σε ελεγχόμενη θερμοκρασία.

Μόνο λίγοι κατασκευαστές μπορούν να αντέξουν οικονομικά αυτήν την επένδυση για να ελέγξουν την ακρίβεια των θερμομέτρων τους.

Πιστοποιητικά βαθμονόμησης

Εάν το επιθυμείτε, η Hanna Instruments Ελλάς σε συνεργασία με τις πιο αξιόπιστες εταιρείες βαθμονόμησης στην Ελλάδα, μπορεί να εκτελέσει γρήγορα και με ακρίβεια την ετήσια βαθμονόμηση των ψηφιακών σας θερμομέτρων. Επίσης εκδίδετε πιστοποιητικό για όλα τα επαγγελματικά ψηφιακά θερμόμετρα  που ισχύει για HACCP, BRC, IFS και ISO22000.

Εφαρμογές ψηφιακών θερμομέτρων της Hanna Instruments

Η ακριβής μέτρηση της θερμοκρασίας είναι ένας σημαντικός παράγοντας σε πολλούς κλάδους και τομείς της επιστήμης. 

Παρακάτω σας παρουσιάζουμε μερικές βιομηχανίες που χρησιμοποιούν μετρήσεις θερμοκρασίας:

Τρόφιμα

Η θερμοκρασία έχει μεγάλη σημασία τόσο για τους παραγωγούς τροφίμων όσο και για όσους θέλουν απλώς να μαγειρεύουν στο σπίτι. Είτε κάνετε μπάρμπεκιου είτε περιμένετε να βράσει το νερό, η θερμοκρασία είναι σημαντική κατά την προετοιμασία ενός γεύματος. Μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα, τη γεύση και τη φρεσκάδα των τροφίμων ή των ροφημάτων. 

Από την άλλη μεριά σε τρόφιμα που χρειάζονται μεταφορά, συντήρηση και αποθήκευση, εάν η θερμοκρασία δεν παρακολουθείται στενά, μπορεί να θέσει σοβαρούς κινδύνους για την υγεία των καταναλωτών.

Το θερμόμετρο είναι  απαραίτητο εργαλείο τόσο για τους επαγγελματίες τροφίμων όσο και για τους χομπίστες που ασχολούνται με τα τρόφιμα. Η Hanna Instruments διαθέτει μια ποικιλία από ακριβή ψηφιακά θερμόμετρα με βάση την προβλεπόμενη εφαρμογή. Για παράδειγμα, τα ψηφιακά θερμόμετρα Hanna Checktemp® HI98501  & ΗΙ98509, όπως επίσης τα θερμόμετρα τύπου Τ : ΗΙ145-00 & ΗΙ145-20 μετράν τη θερμοκρασία υγρών και ημιστερεών προϊόντων μέσω ενός αισθητήρα ακίδας από ανοξείδωτο χάλυβα, κάνοντας τους ελέγχους ρουτίνας απλούς και γρήγορους τόσο για τα εισερχόμενα όσο και για τα εξερχόμενα αγαθά.

Ποτά

Κατά την παρασκευή κρασιού και μπύρας, η θερμοκρασία παίζει σημαντικό ρόλο στην ποιότητα του τελικού προϊόντος. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος από μόνη της μπορεί να έχει θετική ή αρνητική επίδραση κατά την οινοποίηση ή την παρασκευή του κρασιού, όπως και η θερμοκρασία στην οποία λαμβάνει χώρα η ζύμωση.

Στην παστερίωση του γάλακτος, η θερμοκρασία είναι κρίσιμη για να εξασφαλιστεί η απομάκρυνση επιβλαβών παθογόνων όπως η λιστέρια, η σαλμονέλα και η εσχερχία.

Γεωπονία και θερμοκήπια

Σε γεωργικές εφαρμογές και εφαρμογές θερμοκηπίων, η θερμοκρασία μπορεί να κάνει τη διαφορά μεταξύ ζωής και θανάτου για τα φυτά, τα τρόφιμα και άλλα καλλιεργούμενα προϊόντα.

Εάν ένα θερμοκήπιο παράγει πολύ θερμότητα, τα φυτά μπορεί να υποστούν σοκ ή ακόμα και να χαλάσουν. Η Hanna προσφέρει πολλά προϊόντα για τη φροντίδα του θερμοκηπίου, συμπεριλαμβανομένου του θερμομέτρου συνεχούς καταγραφής HI144.

 

Και επιπλέον…

• βιομηχανία: παραγωγή, μεταφορά, αποθήκευση, χώροι εργασίας
• ποιοτικός έλεγχος και έλεγχος εισόδου
• παρασκευάσματα τροφίμων
• εργαστηριακή ή επιτόπια έρευνα
• λύματα
• νερό της πισίνας
• νερό ενυδρείου
• θερμοκρασία σκυροδέματος
• αέρα, αέρια, υγρά, ημιστερεά και στερεά.

Τι είναι ο θερμίστορ;

Η θερμοκρασία μπορεί να ανιχνευθεί με διαφορετικούς τρόπους. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι χρησιμοποιούν αισθητήρες θερμοκρασίας όπως του θερμίστορ.

Η λέξη «θερμίστορ» είναι σύνθετη των λέξεων «θερμική» και «αντίσταση». Βασικά, ο θερμίστορ είναι ένας αισθητήρας με ηλεκτρική αντίσταση. Η τιμή της αντίστασης εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Όταν αλλάζει η θερμοκρασία, αλλάζει και η τιμή αντίστασης. Με τη μέτρηση αυτής της τιμής, η θερμοκρασία μπορεί να μετρηθεί έμμεσα.

Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών, οι αισθητήρες θερμοκρασίας τύπου θερμίστορ είναι από τους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους αισθητήρες, με εφαρμογές όπως βαθμονόμηση, ασφάλεια και HVAC.

Το θερμίστορ NTC/PTC είναι ένα ημιαγώγιμος αισθητήρας του οποίου η ειδική αντίσταση (r) διαφέρει ανάλογα με τη θερμοκρασία (t).

R = ro (1+aT) όπου

ro = ειδική αντίσταση του υλικού και
a = συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας του υλικού.

Οι αισθητήρες θερμίστορ είναι κατάλληλοι για εύρος θερμοκρασίας από -50 έως 150 °C. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες μπορεί να βλάψουν τον ημιαγώγιμο αισθητήρα. Ακριβείς μετρήσεις θερμοκρασίας είναι δυνατές (έως δέκατα του βαθμού) χάρη στην υψηλή ευαισθησία του αισθητήρα.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του θερμίστορ PTC και του NTC;

Ο συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας είναι η παράμετρος που καθορίζει εάν η διακύμανση της ειδικής αντίστασης είναι θετική (PTC: Positive Temperature Coefficient – θετικός συντελεστής θερμοκρασίας) ή αρνητική (NTC: negative Temperature Coefficient – αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας). Με ένα θερμίστορ NTC, η εσωτερική αντίσταση θα μειωθεί καθώς αυξάνεται η μετρούμενη θερμοκρασία. Λόγω της υψηλής αντίστασης του NTC, είναι κατάλληλο για μετρήσεις θερμοκρασίας ακριβείας. Με ένα θερμίστορ PTC, η εσωτερική αντίσταση θα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η μετρούμενη θερμοκρασία.

Η Hanna Instruments χρησιμοποιεί θερμίστορ αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας NTC για την ακριβή παρακολούθηση της θερμοκρασίας.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του θερμίστορ NTC/PTC και του Pt100;

Το Pt100 είναι ένας αισθητήρας αντίστασης (RTD: Resistance Temperature Probe) κατασκευασμένο από μέταλλο πλατίνας με τιμή αντίστασης 100 ohms στους μηδέν βαθμούς Κελσίου.

Τα Thermistor, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, έχει 2 τύπους: PTC και NTC. Το Thermistor (PTC) έχει πολύ υψηλή ευαισθησία και επομένως ανταποκρίνεται πολύ καλά στις αλλαγές θερμοκρασίας με ταχύτερο χρόνο απόκρισης, αλλά έχει μικρότερο εύρος θερμοκρασίας.

Βασικά, τόσο το Pt100 όσο και τα Thermistor είναι ηλεκτρικά θερμικά ευαίσθητες αντιστάσεις, οι οποίες αλλάζουν με τη θερμοκρασία. Και τα δύο είναι χρήσιμα για συγκεκριμένες σχεδιαστικές εφαρμογές.

Εφαρμογές θερμίστορ NTC και PTC

Τα θερμόμετρα με αισθητήρες θερμίστορ NTC και PTC είναι ιδανικοί για μέτρηση θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας με γρήγορη απόκριση και βολικοί για γενική χρήση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των θερμοκρασιών παρασκευής τροφίμων/ποτών, ώστε να διασφαλιστεί ότι διατηρούνται στη σωστή θερμοκρασία.

Επιπλέον, με θερμόμετρα με αισθητήρες τύπου θερμίστορ της Hanna Instruments μπορείτε να αγοράσετε ειδικά ‘κλειδιά’ δοκιμής (πλήκτρα βαθμονόμησης) για τον έλεγχο ή τη βαθμονόμηση του θερμομέτρου. Αυτό διασφαλίζει ότι η ακρίβεια της συσκευής μπορεί να ελεγχθεί/ελεγχθεί ανά πάσα στιγμή για να διασφαλιστεί η υψηλότερη αξιοπιστία των αποτελεσμάτων.

Τι είναι το καταγραφικό θερμοκρασίας

Τα καταγραφικά θερμοκρασίας είναι όργανα μέτρησης που μετρά και αποθηκεύει δεδομένα όπως θερμοκρασία, ημερομηνία και ώρα. Αυτό γίνεται από έναν ενσωματωμένο αισθητήρα ή από εξωτερικούς αισθητήρες που φέρει πάνω του το καταγραφικό, το οποίο συνήθως είναι μικρές, φορητές συσκευές που λειτουργούν με μπαταρία.

Για να αγοράσετε το σωστό καταγραφικό δεδομένων για τη θερμοκρασία, είναι καλύτερο να λάβετε υπόψη τους ακόλουθους παράγοντες:

• υψηλή ακρίβεια (σημαντικό για ποια εφαρμογή είναι)
• πλήρης επαναληψιμότητα
• καλό λογισμικό
• μεγάλη διάρκεια μπαταρίας.

Τι είδους καταγραφείς δεδομένων προσφέρει η Hanna Instruments;

HI144 καταγραφικό δεδομένων θερμοκρασίας περιβάλλοντος

Το HI144 είναι ένα εύχρηστο καταγραφικό δεδομένων θερμοκρασίας περιβάλλοντος, καθώς διαθέτει έναν εσωτερικό αισθητήρα (ιδανικό για μεταφορά με ψύξη, ψυκτικούς θαλάμους κ.λπ.). Η μεταφορά δεδομένων από αυτό σε υπολογιστή/φορητό υπολογιστή γίνεται μέσω ενός πομπού, ο οποίος διαθέτει σύνδεση USB.

Το ΗΙ144 μπορεί να αποθηκεύσει έως και 8.000 μετρήσεις. Το διάστημα καταγραφής μπορεί να επιλεγεί από 1 λεπτό έως 24 ώρες. Επιπλέον, μπορεί να εγκατασταθεί συναγερμός υψηλών και χαμηλών ορίων θερμοκρασίας.

Το ΗΙ144 διατίθενται με βάση τοίχου, κλειδαριά και μπαταρία.

HI148 καταγραφικό δεδομένων θερμοκρασίας με έως 4 αισθητήρες

Το HI148 μας είναι η εκτεταμένη έκδοση του HI144. Αυτό το καταγραφικό δεδομένων θερμοκρασίας μπορεί να αποθηκεύσει διπλάσιο αριθμό σημείων, δηλαδή 16.000 σημεία μέτρησης (για 1 κανάλι και 8.000 ανά κανάλι για μια συσκευή με 2 κανάλια). Η πρακτικότητα αυτής της συσκευής μέτρησης είναι ότι διατίθενται διαφορετικές εκδόσεις:

• ένα μοντέλο με έναν εσωτερικό αισθητήρα (HI148-1)
• με έναν εξωτερικό αισθητήρα (HI148-2)
• με έναν εσωτερικό και έναν εξωτερικό αισθητήρα (HI148-3) και
• δύο εξωτερικούς αισθητήρες (HI148-4). Αυτοί οι εξωτερικοί αισθητήρες είναι ιδανικοί για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας των δειγμάτων.

Επιπλέον, αυτό το μοντέλο δεν απαιτεί ξεχωριστό πομπό. Το καταγραφικό μπορεί να συνδεθεί απευθείας στον υπολογιστή. 

Όλα τα καταγραφικά θερμοκρασίας της Hanna Instruments είναι εξοπλισμένα με μνήμη EEPROM. Αυτή η δυνατότητα εγγυάται ότι όλες οι καταγεγραμμένες θερμοκρασίες και άλλα σχετικά δεδομένα δεν θα χαθούν όταν αδειάσει η μπαταρία σας.

Εφαρμογές καταγραφής θερμοκρασίας

• Χώροι αποθήκευσης
• ψυγεία, καταψύκτες, ψυγεία βιτρίνες,…
• Κάθε χώρος στον οποίο αποθηκεύονται τρόφιμα, φάρμακα κλπ.
• Εκθεσιακοί χώροι
• Μουσεία…