Ob Sie nun im Januar Rosen oder im August frischen Lachs möchten, eine temperaturgeregelte Lieferkette macht es möglich. Das ganze Jahr über werden frische Produkte wie Gemüse, Meeresfrüchte und Blumen über ein lückenloses Netzwerk aus Kühlhäusern, LKWs und Kühlräumen vom Erzeuger zum Einzelhändler transportiert.
Dieses gesamte System ist auf die Aufrechterhaltung konstanter Temperaturen angewiesen. Im Gegensatz zu Tiefkühlprodukten, die in der Regel bei 20 °C (68 °F) oder mehr unter dem Gefrierpunkt gelagert werden, müssen frische Produkte in einem engen Messbereich gehalten werden. In der Regel liegt dieser zwischen 0 und 5 °C (32 bis 41 °F). Wenn das Kühlsystem in einem Gefrierschrank ausfällt, kann es viele Stunden dauern, bis die Temperatur über den Gefrierpunkt steigt und die Produkte verderben. Frische Produkte, die innerhalb viel engerer Einschränkungen gelagert werden, verderben jedoch viel schneller.
Um dem entgegenzuwirken, ist es unerlässlich, die Temperaturen ständig zu überwachen. In vielen Umgebungen ist es jedoch einfach nicht praktikabel, lange Kabel zu verlegen, um Signale von Thermoelementen zu einer zentralen Leitstelle zu übertragen. In solchen Situationen ist die drahtlose Temperaturüberwachung eine äußerst kostengünstige Alternative. Kühlräume und Gefrierschränke stellen jedoch besondere Herausforderungen für die drahtlose Kommunikation dar. Wie jeder weiß, der schon einmal in einem Aufzug sein Handysignal verloren hat, können Metallkästen Funksignale blockieren. Dieses Whitepaper von OMEGA Engineering behandelt die Vorteile der drahtlosen Temperaturüberwachung und die Herausforderung, Funkfrequenzsignale aus einem Metallgehäuse herauszuholen. Die einzelnen Abschnitte behandeln folgende Themen:
- Grundlagen der drahtlosen Temperaturüberwachung
- Warum drahtlos?
- Einschränkungen
- Lösungen
- Drahtlose Temperatur-Transmitter
Grundlagen der drahtlosen Temperaturüberwachung
Während Thermometer ideal für die visuelle Temperaturmessung sind, erfordert die Instrumentierung den Einsatz von Thermoelementen oder Widerstandsthermometern (RTDs). In der Regel werden diese direkt an das Anzeigegerät angeschlossen, was jedoch bei langen Kabelwegen schwierig wird. In solchen Situationen ist die Verwendung eines drahtlosen Temperaturtransmitters die Lösung.
Drahtlose Systeme sind einfach einzurichten. Die Thermoelementdrähte werden an einen batteriebetriebenen Transmitter angeschlossen. Dieser sendet ein Signal über die 2,4-GHz-Frequenz an einen bis zu 122 m (400') entfernt montierten Empfänger. Für eine maximale Reichweite und Signalstärke ist eine Sichtverbindung vorzuziehen, aber das System kann auch durch Hindernisse hindurch senden, wobei der Messbereich jedoch geringer ist.
Über eine USB-Verbindung zu einem PC sendet der Empfänger die Temperatur sowie die Umgebungstemperatur am Anschluss, die HF-Sendeleistung und den Batteriestatus an eine Datenerfassungssoftware.
Wenn Daten über eine größere Entfernung gesendet werden müssen, kann ein Empfänger/Repeater die Daten empfangen und an einen bis zu 5 Meilen entfernten Empfänger weiterleiten.
Warum drahtlos?
Die Robustheit einer fest verdrahteten Anlage ist kaum zu übertreffen, aber es gibt gute Gründe, sich für ein drahtloses System zu entscheiden.
- Ermöglicht die Überwachung über größere Entfernungen ohne lange Kabelwege. Es wird empfohlen, Thermoelementkabel und Verlängerungskabel auf eine Länge von weniger als 30,5 m (100') zu beschränken, um einen zu hohen Schleifenwiderstand oder Messfehler aufgrund von elektrischen Störungen zu vermeiden.
- Keine Stromversorgung erforderlich. Einige drahtlose Transmitter verwenden Batterien.
- Die Bedingungen im Kühlraum müssen rund um die Uhr aufrechterhalten werden, und es ist nicht praktikabel, von jemandem zu erwarten, dass er regelmäßig mit einem Thermometer Kontrollen durchführt.
- Schnelle Erkennung von anomalen Betriebsbedingungen, wodurch das Risiko von Verderb bei Ausfall des Kühlsystems verringert wird.
- Keine Verlegung von Kabeln, was teuer sein kann.
- Flexibilität. Wenn ein Kühlraum verlegt oder umgestaltet wird, können drahtlose Transmitter schnell und nahezu ohne Kosten neu eingesetzt werden.
- Echtzeitüberwachung im Gegensatz zur Temperaturprotokollierung, die nur historische Daten liefert.
- Möglichkeit, Alarmkontakte zu programmieren, wenn Temperaturen außerhalb der voreingestellten Grenzen liegen. Bei einigen Systemen ist es möglich, bei Auftreten eines Problems eine SMS- oder E-Mail-Benachrichtigung zu versenden.
Einschränkungen
Drahtlose Temperatur-Transmitter haben einen Nachteil: Viele Gefrierschränke und Kühlräume sind mit Stahlwänden gebaut. Diese blockieren die Übertragung von Funksignalen. Ein solches Gehäuse wird als Faradayscher Käfig bezeichnet, benannt nach dem englischen Wissenschaftler Michael Faraday, der dieses Phänomen erstmals nachgewiesen hat. Ein Faradayscher Käfig ist ein metallisches Gehäuse, das verhindert, dass elektrische Ladungen eindringen oder austreten. Anstatt den Käfig zu durchdringen, verteilt sich die elektrische Ladung, sei es aus Funkübertragungen oder einer anderen Quelle wie Blitzen, über die Oberfläche (deshalb sind Sie während eines Gewitters in einem Auto sicher). Der gleiche Effekt gilt für Signale innerhalb des Käfigs, die aus dem gleichen Grund nicht austreten können.
Lösungen
Sofern der Installateur des Funksystems sich des Problems des Faradayschen Käfigs bewusst ist, ist die Implementierung alternativer Übertragungsmethoden in der Regel unkompliziert. Zwei Methoden sind:
- Positionieren Sie den Transmitter an einem Fenster (eine Tür ist ebenfalls geeignet, wenn sie nicht aus Metall besteht).
- Führen Sie die Thermoelementdrähte durch ein kleines Loch in der Wand und führen Sie die Montage des Transmitters an der Außenseite des Kühlraums durch.
Drahtlose Temperaturtransmitter
Kompakte batteriebetriebene Transmitter können einen breiten Messbereich für Thermoelemente verarbeiten und sind somit für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Die Frequenz der Datenübertragung ist vom Benutzer programmierbar. In Situationen, in denen ein RTD bevorzugt wird, nimmt ein Transmitter einen 3-Draht-RTD-Sensor-Eintrag auf und überträgt die Daten auf die gleiche Weise.
Die drahtlosen Übertragungen gehen entweder an einen mit einem PC verbundenen Empfänger oder über einen Empfänger an ein Netzwerk oder das Internet.
Daten außerhalb der Norm
Dank des Kühlketten-Vertriebssystems können Verbraucher fast überall und zu jeder Jahreszeit frische Produkte genießen. Dieses Netzwerk aus Kühlhäusern, Kühlwagen und Kühlräumen ist auf Temperaturüberwachungssysteme angewiesen, die bei Problemen, die zu Verderb führen könnten, umgehend Alarm schlagen.
Die drahtlose Überwachung bietet eine größere Flexibilität als kabelgebundene Systeme und ermöglicht die Übertragung von Daten über Entfernungen von mehreren Kilometern. Da jedoch viele Gefrierschränke und Kühlräume mit Stahlwänden gebaut sind, besteht das Problem, dass das Funksignal aus einem Faradayschen Käfig herausgelangen muss. Dieses Whitepaper von OMEGA Engineering enthält Highlights der besonderen Herausforderungen dieser Räume und schlägt zwei kostengünstige Lösungen vor.
Schreiber Einleitung zu Schreibern