Kompaktowy i poręczny rejestrator przepływu ciepła LR8432 jest idealnym narzędziem do oceny stanu izolacji termicznej i analizowania przyczyn zmian temperatury. Przyrząd wprowadziła do produkcji japońska firma HIOKi, a oferuje go w Polsce firma Labimed Electronics.

Ze względu na stosunkowo niewielką szybkość rejestracji (maksymalnie co 10 ms) LR8432 jest zaliczany do tzw. loggerów, czyli rejestratorów przeznaczonych do zastosowań, w których duża szybkość zapisu nie jest potrzebna. Przyrząd zaprojektowano do różnych aplikacji pomiarowych, w tym motoryzacyjnych. Jak twierdzi producent loggera, przyrząd ten nadaje się idealnie do analizowania przepływu ciepła z komory silnika oraz przewodów układu wydechowego do kabiny pasażerskiej pojazdu, diagnozowania stanu klimatyzacji pojazdu, szacowania wielkości ciepła wytwarzanego i rozpraszanego w podzespołach samochodowych i innych.
Logger LR8432 jest lekki (550 g) i ma miniaturowe rozmiary (176 x 101 x 41 mm). Z łatwością można go ustawić na dłoni (fot. 1).

Kanały wejściowe
Logger LR8432 wyposażono w 10 analogowych kanałów wejściowych przeznaczonych do pomiaru i rejestracji przepływu ciepła, temperatury oraz napięcia stałego, a ponadto 4 kanały do pomiaru i rejestracji sygnałów impulsowych.

Funkcje loggera
Wyprowadzenia wejść 10 kanałów analogowych znajdują się w dwudziestostykowym, płaskim złączu. Doprowadza się do nich, zależnie od potrzeby, sygnały stałonapięciowe (mieszczące się w zakresach od ±10 mV do ±60 V i od 1 do 5 V), z czujników, służące następnie do obliczenia wartości przepływu ciepła (w W/m2), sygnały z termopar (K, J, E, T, N, R, S, B) w celu pomiaru temperatury (w zakresie od -200°C do 2000°C) lub sygnały stałonapięciowe (w wymienionych zakresach), gdy istnieje potrzeba bezpośredniej rejestracji tylko napięcia, bez przeliczania go na inne jednostki pomiarowe. Rodzaj mierzonego parametru (przepływ ciepła, temperatura, napięcie stałe) można wybierać osobno dla każdego kanału. Dołączane przewody mocuje się w wymienionym złączu wkrętami M3. Przed łatwym dostępem do wkrętów, grożącym w razie nieuwagi spowodowaniem zwarcia chronią ścianki złącza znajdujące się dookoła każdego wkrętu. Układy elektroniczne poszczególnych kanałów są od siebie odizolowane, dzięki czemu można rzetelnie i bezpiecznie mierzyć napięcie oraz temperaturę elementów o różnych potencjałach, bez narażania się na ryzyko porażenia prądem elektrycznym i bez negatywnego, zakłócającego wpływu na wynik pomiaru w danym kanale sygnałów z kanałów sąsiednich.
Sygnały impulsowe doprowadza się do osobnego złącza mieszczącego wyprowadzenia wyjść czterech kanałów. Wewnętrzny układ loggera zlicza impulsy, a otrzymywane wyniki mogą służyć, zależnie od aplikacji, do pomiaru i rejestracji zużycia energii, przepływu skumulowanego lub prędkości obrotowej w zakresie od 0 do 50 000 obrotów na sekundę, z ustawianiem liczby impulsów przypadającej na obrót.
Jeszcze inne złącze przeznaczono do wyprowadzania sygnału wyzwalania (aby móc, na przykład, wyzwalać synchronicznie, równolegle kilka loggerów), doprowadzania sygnału wyzwalania oraz wyprowadzania sygnału alarmowego sterującego zewnętrznym urządzeniem sygnalizacyjnym (gdy są spełnione kryteria alarmu).
Dane pomiarowe doprowadzanych sygnałów logger LR8432 rejestruje w czasie rzeczywistym w pamięci wewnętrznej (pojemność 7 MB), na karcie pamięci CF (512 MB, 1 GB lub 2 GB) lub pamięci przenośnej USB. Zapisuje je w plikach formatu binarnego lub CSV, zależnie od potrzeby użytkownika.

Typy i maksymalny czas rejestracji
Użytkownik loggera może wybrać rejestrację (i pomiar) w trybie ciągłym, w którym rozpoczęcie i zakończenie rejestracji następuje w wyniku naciśnięcia odpowiedniego przycisku, rejestrację z użyciem układu czasowego (timer recording) przez ustawioną rozpiętość czasu lub między ustawionymi czasami rozpoczęcia i zakończenia rejestracji lub rejestrację powtarzaną po upływie ustawionej rozpiętości czasu.
Każda sesja rejestracyjna jest zapisywana w osobnym pliku. Przy zapisie w trybie ciągłym, po zapełnieniu się nośnika, najstarsze dane są kolejno zastępowane nowymi.
Maksymalny czas rejestracji zależy przede wszystkim od wybranego odstępu czasowego (interwału) rejestracji i pojemności użytego nośnika pamięci. Ma na niego też wpływ format wybranego pliku. Po wybraniu rejestracji z zapisem w formacie CSV całkowity czas rejestracji będzie o 1/10 krótszy niż przy zapisie w formacie binarnym. Wartość interwału ustawia się w zakresie od 10 ms do 1 h (19 wartości). W trakcie każdego interwału są skanowane z dużą szybkością wszystkie kanały wejściowe loggera.

Obliczenia numeryczne i przetwarzanie przebiegu
Użytkownik loggera może po zakończeniu (zatrzymaniu) procesu rejestracji wykonać obliczenia na danych liczbowych znajdujących się w tym momencie w buforze loggera, otrzymując w ich wyniku wartości średnią, szczytową, maksymalną, minimalną i scałkowaną oraz wartości czasu, który upłynął do osiągnięcia przez przebieg wartości maksymalnej i czasu – „do wartości minimalnej”, przy czym liczba parametrów obliczanych jednocześnie jest ograniczona do czterech. W razie potrzeby można włączyć automatyczne zapisywanie w czasie rzeczywistym wyników obliczeń na karcie CF lub pamięci przenośnej USB w formacie tekstowym. Dane otrzymywane w procesie całkowania mogą być wykorzystywane do wyświetlania na ekranie loggera wartości będących wynikiem sumowania obliczonych wartości energii.
Logger wyposażono też w wygodną dla użytkownika funkcję przetwarzania przebiegu, przeznaczoną do analizowania danych pomiarowych temperatury i przepływu ciepła. Dzięki niej można w jednym czasie zarejestrować i oglądać na ekranie loggera dwa przebiegi, nieprzetworzony oraz poddany obliczeniom w celu uzyskania średniej, średniej ruchomej, całki oraz współczynnika transmisji ciepła.

Czujniki pomiarowe przepływu ciepła
Firma Hioki dostarcza wraz z loggerem LR8432, jako opcje, czujniki przepływu ciepła w sześciu wersjach i trzech rozmiarach. Czujniki mają taką samą grubość (0,28 mm) i szerokość (10 mm) elementu roboczego. Poszczególne wersje czujników różnią się natomiast długością tego elementu (fot. 2), znamionową czułością, rezystancją wewnętrzną oraz długością przewodu połączeniowego. Wersje Z2012 i Z2015 mają czułość 0,013 mV/Wm2, Z2013 i Z2016 – 0,049 mV/Wm2, a Z2014 i Z2017 – 0,089 mV/Wm2. Wersje o tej samej czułości (rozmiarze) różnią się długością przewodu połączeniowego (1,5 i odpowiednio 5 m). Czujniki mocuje się do obiektu pomiarowego za pomocą specjalnej taśmy Z5008, dwustronnie przylepnej, przewodzącej termicznie, dostarczanej przez Hioki jako opcja. Taśmę przed przylepieniem przycina się do rozmiaru zastosowanego czujnika.

Oglądanie wyników pomiarów
Logger LR8432 wyposażono w kolorowy ekran ciekłokrystaliczny typu WQVGA-TFT o przekątnej 4,3 cala i rozdzielczości 480 na 272 punkty. Ekran charakteryzuje się dużą jaskrawością świecenia i szerokim kątem obserwacji.
Czujniki przepływu ciepła mają różną czułość, zależnie od rozmiaru. Stąd też, aby wyświetlane przebiegi mieściły się na ekranie, trzeba wcześniej przeprowadzić operację skalowania. W innych urządzeniach tego typu polega to na obliczeniu wartości W/m2 przypadającej na 1 V napięcia, wychodząc ze znamionowej wartości czułości zastosowanego czujnika. W loggerze LR8432 nie ma potrzeby uciążliwego, ręcznego wprowadzania obliczonej wartości i jednostki pomiarowej. Wystarczy tylko wprowadzić wartość czułości. W loggerze LR8432 nie ma też potrzeby uciążliwego przełączania obrazów w celu porównywania wyświetlanych przebiegów (przepływu ciepła i temperatury) i śledzenia ich zmian, jak to ma miejsce w innych przyrządach tego typu, gdyż oba te przebiegi można wyświetlić wraz z ich skalami w jednym oknie.

Program „Logger Utility”
CD z programem użytkowym „Logger Utility” znajduje się standardowo w każdym komplecie fabrycznym loggera LR8432. Za pomocą tego oprogramowania użytkownik łatwo konfiguruje ustawienia loggera z klawiatury komputera i to nie tylko jednego, ale maksymalnie pięciu takich urządzeń połączonych z komputerem za pośrednictwem koncentratora USB. Dla wygody użytkownika w jednym oknie programu „Logger Utility” zostają wyświetlone jednocześnie wszystkie przebiegi sygnałów zarejestrowanych przez loggery, a pochodzące z maksymalnie 50 analogowych i 20 impulsowych kanałów wejściowych. Po zainstalowaniu na komputerze oprogramowania „Logger Utility” zostaje wyświetlony na ekranie tego komputera pasek przewodnika po programie ułatwiający zrozumienie użytkownikowi procedury konfiguracyjnej.
Program „Logger Utility” nie tylko ułatwia użytkownikowi „nawigację” przez ustawienia konfiguracyjne loggera. Ma też inne użyteczne własności, jak na przykład wyświetlanie w trakcie pomiaru danych zarejestrowanych w przeszłości oraz funkcję dwóch suwaków ułatwiającą długoterminową analizę danych. Korzystając z pierwszej własności, użytkownik może obserwować w specjalnym oknie programu trendy zmian przebiegów, przewijając równocześnie zarejestrowane dane wstecz i to nawet w trakcie rejestracji. Korzystając natomiast z drugiej funkcji, opatentowanej przez firmę Hioki, może oglądać w osobnych oknach niezależne przebiegi i do zmiany wartości osi czasu każdego z nich używać wymienionych elementów manipulacyjnych, dwóch suwaków.

Wyposażenie standardowe i opcjonalne
Logger LR8432 jest dostarczany standardowo z przewodnikiem po pomiarach w formie papierowej, CD zawierającym instrukcję obsługi z oprogramowaniem „Logger Utility”, przewodem USB oraz zewnętrznym zasilaczem sieciowym Z1005. Za dodatkową opłatą można zamówić czujniki przepływu ciepła (Z2012, Z2013, Z2014, Z2015, Z2016 i Z2017), taśmę dwustronnie przylepną – przewodzącą termicznie Z5008, karty pamięci (CF 9830 (2 GB), 9729 (1 GB), 9728 (512 MB)), pakiet akumulatorów NiMH 9780, przewód połączeniowy 9641 (o długości 1,5 m, do doprowadzania sygnału impulsowego), futerał 9812 (mieszczący oprócz loggera tylko małe akcesoria pomiarowe) oraz neseser 9782 (mieszczący logger i wszystkie akcesoria niezbędne do pomiaru i rejestracji).

mgr inż. Leszek Halicki,
Labimed Electronics