Datenlogger und elektronische Messysteme

Einführende Erläuterungen siehe Klima und Klimamessung.
Bitte beachten Sie auch unseren Text "Datenlogger für den Einsatz in Museen"

Datenlogger

Datenlogger führen in bestimmten Zeitabständen Sensormessungen durch und legen die Messergebnisse zusammen mit dem jeweiligen Zeitstemperl im internen Speicher ab. Auf dem Computer lässt sich der Klimaverlauf als Graphik oder Tabelle darstellen. Datenlogger eignen sich zur Überwachung Klimabedingungen Museumsräumen, Vitrinen und Transportkisten. Gilt es nur zu überwachen, ob Grenzwerte nach oben überschritten wurden, lassen sich auch irreversible Temperaturmessstreifen (z.B. Omega) oder irreversible Feuchteindikatorstreifen verwenden.

Die Vielzahl der angebotenen Produkte und Sonderfunktionen ist atemberaubend. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind im folgenden aufgeführt. Daneben gibt es für spezielle Anwendungen noch eine Vielzahl Zusatzfunktionen.

• Qualität und Eigenschaften der Sensoren, Justierbarkeit (Genauigkeit, Langzeitstabilität, Betaubarkeit, Empfindlichkeit gegen Schadstoffe, siehe voriges Kapitel.) Nur wenige Datenlogger lassen sich vom Anwender neu justieren. Bei vielen Datenloggern lassen sich die Sensoren nur im Werk oder gar nicht nachjustieren. Die Kalibriervorrichtungen mancher Hersteller sind unnötig teuer. Bisweilen ist eine spezielle Kalibriersoftware notwendig, sodass es sich empfiehlt, die Geräte im Werk kalibrieren zu lassen oder den Sensor auszutauschen (z.B. HOBO UX100).
  Eine Überprüfung der Genauigkeit können Sie auf jeden Fall selbst durchführen: Entweder durch Vergleich mit einem hochgenauen Hygrometer bei verschiedenen Luftfeuchtigkeiten, oder indem Sie das Gerät in einen Glasbehälter mit gesättigten Salzlösungen geben. Nachkalibrieren ist nur dann erforderlich, wenn die Messwerte außerhalb der Toleranzen liegen.
  Das ständige Nachmessen und Nachkalibrieren ist sehr zeitaufwändig. Für Langzeitmessungen empfiehlt sich daher ein Gerät mit einem  bekanntermaßen langzeitstabilen Sensor, z.B. mit einem Markensensor von Testo, Rotronic, Vaisala...
• Abmessungen: von der Knopfgröße (Thermobutton) bis etwa DIN A 5. Die Sensoren sind im Logger integriert, aufgesteckt oder über Kabel angeschlossen.
  
  

  Mostralog Klima Datenlogger im Ausstellungsraum

  Kleiner Datenlogger msr 145 für Feuchte und Temperatur

  
  
• Schutzart: Oft sind die Datenlogger gut gegen Staub und Wasser geschützt, der Feuchtesensor aber nicht. Die Schutzart wird durch die IP-Zahlen angegeben, wobei die erste Ziffer den Schutz gegen Partikel und die zweite Ziffer den Schutz gegen Wasser angibt. Maximaler Schutz ist bei IP68 gegeben (wasserdicht, z.B. Tinytag). Bei unzureichendem Staubschutz können ggf. Schutzkappen aus Sintermetall, Drahtfilter etc. aufgeschraubt werden (z.B. Rotronic). Alternativ lassen sich Schutztaschen aus staubdichtem TYVEK herstellen.
• Der Temperaturbereich, bei dem der Logger einsetzbar ist. Er ist oft ein anderer als der der Sensoren. Externe Feuchtesensoren gibt es für den Bereich -50... + 200 °C (Rotronic), die Logger selbst sind maximal im Temperaturbereich -40°...+ 85°C verwendbar (Keytag), Geräte mit Display bis maximal -40...+75°C (Ebro Ebi 20-T1).
• Stromzufuhr: Kleine Logger für den mobilen Einsatz sind batteriebetrieben. Bezüglich der Batterielebensdauer bei kontinuierlichem Einsatz bestehen erhebliche Unterschiede (einige Monate bis 12 Jahre z.B. EASYLog). Manche Batterien sind schwer erhältlich oder teuer (z.B. Dickson) oder können nicht vom Anwender ausgewechselt werden (z.B. EASYLog). Der msr 145 verfügt über einen Akku, der über USB aufgeladen wird - eine galante Lösung. Gleichzeitig lässt sich dieser Logger über ein USB-Netzteil auch ans Stromnetz anschließengen. Hierdurch erwärmt sich allerdings der Datenlogger ein wenig. Geräte mit internen Temperatursensoren sollten daher nicht auf diese Weise mit Strom versorgt werden. Größere Logger lassen sich auch ans Netzwerk versorgen (z.B. Lufft Opus 20), ggf. mit unterbrechungsfreier Stromversorgung.
• Display: Beim Einsatz in Vitrinen oder Räumen ist es oft vorteilhaft, wenn die aktuellen Werte auf einem kleinen Display angezeigt werden. Bisweilen lassen sich auch Maximum- oder Minimum-Werte (Testo) oder weitere Werte wie Taupunkttemperatur per Tastendruck auf dem Display anzeigen lassen. Manche Logger verfügen auch über kleine Leuchtdioden, die beim Überschreiten eines Grenzwerts aufleuchten. Einige Modelle zeigen auf ihrem Display Kurven an und werden so den althergebrachten Thermohygrographen vergleichbar (Dickson).
• Zahl der Messgrößen: Manche Logger messen nur Feuchte oder Temperatur, andere beides kombiniert, bisweilen auch weitere Messgrößen wie Beleuchtungsstärke, Luftdruck o.ä.. Oft stehen mehrere Sensoranschlüsse (Kanäle) zur Verfügung, die beliebig besetzt werden können: Hier können über Kabel weitere Sensoren für Licht, Druck, etc. angeschlossen werden oder auch mehrere Sensoren für Feuchte oder Temperatur (z.B. msr).
• Manipulierbarkeit: Bei manchen Loggern lassen sich die Daten weder durch Manipulation am Gerät noch nachträglich in der Software verändern. Nur solche Logger sind geeignet, um die Einhaltung von Sollwerten nachzuweisen. Höchste Anforderungen an die Manipulationssicherheit bietet das Audit-Trail, wobei sich alle Veränderungen in der Programmierung unauslöschlich nachverfolgen lassen (z.B. Elpro, Rotronic HW4 professional).
• Messintervall: Die möglichen Messintervalle liegen meist zwischen einer Sekunde und zwei Stunden und können in diesen Bereichen in Stufen oder frei gewählt werden. Häufige Messungen beanspruchen mehr Speicherplatz. Der Logger muss dann öfters ausgelesen (geleert) werden oder aber über entsprechenden Speicherplatz verfügen. Messintervall ist nicht gleichzusetzen mit Speicherintervall: Das Messintervall kann z.B. auf 2 Minuten eingestellt sein und das Speicherintervall auf 10 Minuten, wobei der Logger dann entweder den Mittelwert der Messungen oder den höchsten oder niedrigsten Wert abspeichern (Lufft).
• Zahl der Speicherplätze: Die Zahl der Speicherplätze entscheidet darüber, wie viele Messungen gespeichert werden können. Der Wert liegt bei Miniaturloggern häufig bei 10 - 16000, bei stündlicher Messung von rF und Temperatur würde der Speicher demnach für ca. 5 - 7 Monate ausreichen. Der Opus 20 besitzt 3 Mio. Speicherplätze, beim MostraLog Klima-Datenlogger besteht die Möglichkeit, externe Speicherkarten mit nahezu unbegrenzter Speicherfähigkeit einzusetzen.
• Auflösung: Die Werte werden als 10-, 12- oder 14-bit Messpunkte gespeichert. Bei 10-bit wird der Messbereich in 1024 Zwischenstufen aufgeteilt. Bei 0 - 100% rF entspricht eine Zwischenstufe somit ca. 0,1% rF, was für Klimamessungen vollkommen ausreicht. Bei 12 bit liegt die Auflösung bereits bei 0,025% rF, ein Temperaturbereich von 0 - 400°C wid somit auf 0,1°C aufgelöst. Eine höhere Auflösung kann allenfalls bei Thermoelementen wichtig sein, deren Messbereich sehr groß ist. Manchmal lässt sich die Auflösung per Software einstellen. Dies kann sinnvoll sein, denn bei geringerer Auflösung lassen sich mehr Messwerte speichern.
• Programmierung Die Programmierung der Logger erfolgt am Computer meist über Windows-Software. Nur Onset bietet eine IOS-Software für an. Manche Logger lassen sich mittlerweile komplett über Smartphone bedienen (Hobo MX1101). Manche Logger lassen sich auch aus der Ferne über Modem, Netzwerk oder Feldbus programmieren, manche (ELSEC) direkt durch Tastendruck am Logger selbst. Manche Programmierfunktionenen können auch von Shuttles übernommen werden (s.u., z.B. Onset).
• Der Start der Logger erfolgt durch die Programmierung am Computer, durch Tastendruck oder mittels eines Startmagneten (z.B. Tinytag). Viele Logger lassen sich per Computer zeitversetzt starten. Der HumiLog wird durch schütteln aktiviert.
• Art des Speichers: Wenn der Speicher voll ist, kann der Datenlogger entweder anhalten (Start-Stop Modus) oder weitermessen und die ältesten Daten überschreiben (Ringspeichermodus). Bei manchen Loggern lassen sich die verschiedenen Optionen programmieren. Die Daten sollten bei Batterieausfall nicht verloren gehen und ggf. langzeitstabil gespeichert sein. Manche Systeme speichern auf einer externen Speicherkarte, sodass quasi unbegrenzt viel Speicherplatz zur Verfügung steht (z.B. MostraLog).
• Die Art des Auslesens: Die Verbindung zwischen Datenlogger und Computer erfolgt im einfachsten Fall direkt durch Einstecken in den USB-Port (EL-USB, Log 32).
  Die sogenannten PDF-Datenlogger erzeugen beim Einstecken in die USB Schnittstelle des Computers eine pdf Datei, die sich dann ausdrucken, speichern oder versenden lässt. Hierfür ist keine spezielle Software erforderlich, man kann quasi nichts falsch machen. Diese Logger werden hauptsächlich für Transporte eingesetzt, wenn der Empfänger sofort den Klimaverlauf während des Transports prüfen können soll. Auch in Museen finden diese Logger Anwendung, wenn z.B. Unkundige in regelmäßigen Abständen den Klimaverlauf zu einer zentralen Stelle übermitteln sollen.
  
  Meist erfolgt das Auslesen über ein USB-Kabel oder ein spezielles Interface, in das der Logger gesteckt werden muss (z.B. Testo 174 H). Es muss also der Datenlogger zum Computer transportiert werden oder umgekehrt. Sehr praktisch ist, wenn die Daten über eine SD-Karte oder einen USB-Stick auslesen lassen (z.B. Testo 175H1). Bisweilen werden auch kleine Drucker angeboten, die sich direkt an die Datenlogger anschließen lassen (Scanntronik) oder Shuttles, also Geräte, die die Daten aus mehreren Loggern aufnehmen können und dann an den Computer weitergeben (Onset).
  
  Beim Einsatz von Datenloggern in Vitrinen sollte gewährleistet sein, dass die Daten ohne Öffnen der Vitrine ausgelesen werden können. Oft werden hier Datenlogger mit externen Sensoren verwendet, wobei nur der Sensor in den Vitrinen-Innenraum geführt wird, z.B. Mostralog. Der Datenlogger selbst wird außen an der Vitrine angebracht oder im Sockelbereich versteckt. Vorteilhaft hierbei ist, dass auch die Batterie ohne Öffnen der Vitrine gewechselt werden kann. Sehr kleine, unauffällige Sensoren gibt es z.B. von Tinytag oder MostraLog. Umständlicher ist es, den ganzen Datenlogger in die Vitrine zu legen und nur ein Datenkabel nach außen zu führen, über welches sich der Datenlogger auslesen lässt.
  Eine Alternative bieten Funk-Datenlogger. Die Bluetooth-Funklogger wie Hobo MX1101 und msr 385 sind eine Möglichkeit. Sie verfügen über eine ausreichende Batterielebensdauer für die meisten Wechselausstellungen. Natürlich lassen sich auch andere Funklogger einsetzen (siehe unten bei Mess-Systeme).
• Die Software ist meist Windows basiert, nur Onset bietet auch Software für iOS an. Bedienungskomfort und Datenverarbeitungsmöglichkeiten sind von Hersteller zu Hersteller verschieden. Nicht jede Software erlaubt z.B. ein Überlagern oder Aneinanderreihen der Daten. Die meisten aktuellen Programme erlaluben einen Datenexport in Excel oder in ein ASCII-Format, worüber sich die Daten dann weiterverarbeiten lassen.
• Alarmmeldungen: Grenzwertüberschreitungen werden oft im Display oder über LEDs angezeigt. Einige Geräte und Messysteme stellen einen oder mehrere potentialfreie Alarmkontakte zur Verfügung, über die sich Hupen oder Alarmlampen steuern lassen (z.B. Log 110). Alternativ werden Alarmmitteilungen gesendet, per Telefon, Mobilfunk oder per SMS (z.B. von Scanntronik: E-Mail-Alarm, SMS-Alarm, Akustischer Alarmgeber etc.). Die Software mancher Systeme erlaubt ein ausgeklügeltes Alarmmanagement, bei welcher Toleranzüberschreitung über wie lange Zeit welche Mitarbeiter auf welche Weise kontaktiert werden (z.B. Eltek, Testo Saveris...).

• Verfügt der Datenlogger über analoge oder digitale Ausgänge, lassen sich gleichzeitig Geräte steuern, wie z.B. Heizungssysteme, Rolläden, Alarmmelder usw. Für Daueranwendugen muss meist ein Netzgerät angeschlossen werden, es sei denn, der Logger stellt nur einen potentialfreien Kontakt zur Verfügung, der sich öffnet oder schließt.
  
• Zertifizierung: Nur Logger mit Kalibrierzertifikat (ISO 9000 ff.) sind im Rahmen des Qualitätsmanagements einsetzbar.

• Preis, Service des Herstellers bzw. Händlers...
  

Elektronische Klima-Messsysteme

Messsysteme (z.B. von  Testo, Hanwell, Lufft, Onset, Eltek etc.) erlauben, eine Vielzahl einzelner Sensoren zu einem Gesamt-Klimaerfassungssystem zusammenzufassen, wobei Sensoren für Licht und UV, Rauchdetektoren, Zutrittskontrollen etc. mit einbezogen werden können. Bei Grenzwertüberschreitungen warnt ein Alarmsignal, das auch über Telefon oder Handy an den zuständigen Mitarbeiter weitergeleitet werden kann. Die Systeme können über Schaltelemente auch Luftbefeuchter oder -entfeuchter regeln, Heizungen auf- oder abdrehen oder Klimaanlagen steuern (Gebäudemanagement). Intelligente Systeme senden nicht nur Ein-Aus-Steuerbefehle, sondern regeln die Geräte entsprechend den Erfordernissen auf stärker oder schwächer und minimieren so die regelbedingte Schwankungsbreite.

Die Verbindung zwischen Sensorstation und Computer erfolgt wiederum entweder über Kabel oder Funk. Die Daten werden entweder manuell oder automatisch zum PC übertragen. Der PC muss hierfür nicht unbedingt ständig online sein, er kann auch durch Software in vorgegebenen Zeitintervallen aktiviert werden.

• Kabel: Statt jede Sensorstation einzeln mit dem Computer zu verbinden, werden auch BUS-Systeme eingesetzt, d.h. die Sensorstationen (Messumformer) werden ähnlich wie eine Lichterkette an einem einzigen Kabel aufgereiht. Jeder Messpunkt besitzt eine eigene Adresse und wird separat abgefragt. Bus-Systeme können 200 und mehr Messpunkte bzw. Steuergeräte verbinden und sparen auf diese Weise Verkabelungskosten (z.B. Easylog). Die verschiedenen Bussysteme (RS485, CAN...) unterscheiden sich in punkto mögliche Gesamtkabellänge, Geschwindigkeit des Datentransfers und Leitungsbedarf.
• Funkübertragung. Hier stehen mehrere Verfahren zur Auswahl, die sich in ihrer Reichweite unterscheiden:
  
  WLAN Datenlogger lassen sich aus der Distanz über WLAN auslesen, z.B Elpro. Die WLAN-Logger Saveris-2-H1 speichern die Messwerte direkt in einer Cloud beim Hersteller, sodass sie über Internet abgerufen werden können. 
  
  Die meisten Funksysteme arbeiten nach dem DECT-System, also dem gleichen Standard wie schnurlose Telefone und verfügen über eine Funkreichweite von bis zu 300 m im freien Feld (z.B. Testo, TandD), Hiermit lassen sich Funkverbindungen innerhalb eines Raumes herstellen (z.B. Ausstellungsraum, Supermarkt...). Bei mehreren Zwischenwänden erreichen die Systeme schnell ihre Grenzen - hier müssen dann Signalverstärker zwischengeschaltet werden.
  
  Manche Hersteller schaffen es, mit dem gleichen Standard größere Entfernungen zu überbrücken, bis zu 3000 m im freien Feld (z.B. Hanwell, Eltek,...). Die möglichen Distanzen sind auch abhängig von der Funkfrequenz und der Länge der Antennen. Diese Systeme benötigen auch für größere Museen nur wenige Signalverstärker. In Altbauten funktioniert die Funkübertragung normalerweise gut - manchmal müssen die Sensor-Stationen allerdings ein wenig nach links oder rechts verschoben werden, bis der Funkkontakt zustande kommt. In Betonbauten ist die Funkübertragung aufgrund der Stahlarmierungen eher schwierig. Es sind jedoch auch Kombinationen möglich, z.B. dass gewisse Distanzen per Kabel überbrückt werden.
  
  Distanzen von vielen Kilometern lassen sich mit anmeldungspflichtigen Richtfunksystemen überwinden. Nahezu unbegrenzt sind die Möglichkeiten per GSM (Mobilfunknetz), wobei allerdings monatliche Gebühren entstehen.
• Industrielle Systeme speisen die Daten der Datenlogger häufig in Netzwerke ein (Ethernet, z.B. Lufft, Elpro, T&D).
• Manche Systeme speichern die Daten sofort ins Internet (z.B. Saveris-2-H1, Ebi 25 mit Software Winlog.web). Die Werte sind somit von überall online abrufbar.

Die Entwicklung der Datenlogger schreitet rasch voran. Die Logger verbessern sich laufend in puncto Speicherplatz, Batteriestandzeit, Design und Auslesemöglichkeiten.

Seite drucken