개요: Thermochron® (DS1922L, DS1922T, DS1921G) 및 Hygrochron™ (DS1923) iButton® 데이터 로거는 다양한 애플리케이션에 적합하다. 이 소자들은 스테인리스 스틸 케이스로 되어 있어 특히 열악한 환경에 유용하지만, 지정된 보호 레벨을 초과하는 환경에 소자가 노출되지 않도록 주의를 기울여야 한다. 이 애플리케이션 노트에서는 IP (Ingress Protection) 등급을 정의하고 설명한다. 또한 Thermochron 및 Hygrochron iButton은 IP56(dust and strong water jet)의 인증을 받은 제품이지만, 침수되지 않도록 주의한다. 침수 애플리케이션의 경우에는 DS9107 iButton 캡슐과 같은 방수 용기를 사용해야 한다.
IP 등급이란 무엇인가?
IP는 "Ingress Protection"의 약자이며, 모든 유형의 장치에서 용기(enclosure)가 물질의 침투로부터 얼마나 잘 보호되는지를 나타낸다. IP 등급은 IEC(lnternational Electrotechnical Commission)에 의해 개발된 IEC 표준 60529에서 정의된다. 특히 IEC 60529는 용기를 "외부의 일정한 영향 및 직접적인 접촉으로부터 완전한 보호를 제공하는 부품"으로 정의하고 있다.¹
IEC 60529의 범위에는 부식 저항(corrosion resistance), 구성 요건(construction requirements) 및 냉각제의 영향(effects of icing and coolants)이 포함되지 않는다. 이를 포함한 추가적인 측면은 NEMA(National Electrical Manufacturers Association)에 의해 개발된 NEMA 250 제품 표준에서 다루어진다. 범위가 보다 제한적인 IP 등급은 NEMA 등급에 속하는 것으로 간주할 수 있지만, 이와 동일하지는 않다. 따라서 인터넷에 제공되는 IP/NEMA 등급 상호 참조 (cross-reference) 테이블을 사용할 때에는 주의가 요구된다. 보다 자세한 내용은 NEMA 문서, A Brief Comparison of NEMA 250-Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum) and IEC 60529-Degrees of Protection Provided by Enclosures (IP Code)를 참조한다.²
IP 등급은 "IP"와 뒤 두 자리 숫자로 표시된다. 첫 번째 숫자는 먼지와 같은 고형물에 대한 보호 레벨을 나타내며, 두 번째 숫자는 액체에 대한 보호 레벨을 나타낸다. 그림 1에서는 예로 IP56을 사용하였다.
그림 1. IP 등급 형식
iButton 데이터 로거 용기
iButton 데이터 로거는 Thermochron 온도 로거와 Hygrochron 온도 및 상대 습도 로거로 구성되며 소형화와 신뢰성을 크게 향상시킨 제품이다. 각 데이터 로거에 사용되는 단일 접촉 1-Wire® 통신 프로토콜은 견고하고 단순하다. iButton 스테인리스 스틸 패키지는 내구력이 우수하고 고형물과 액체의 침투에 모두 내성이 강하다. 그러나 애플리케이션에서 iButton의 안정적인 동작을 보장하려면 용기의 제한사항을 올바로 숙지해야 한다.
DS1921G, DS1922L, DS1922T, DS1923, IP56 인증 획득
iButton 데이터 로거는 내수성(water-resistant)이 있지만, 방수(waterproof)는 아니다. 다음의 데이터 로거는 독립적인 시험 기관으로부터 IP56 규격을 준수한다는 인증을 받았다.³ DS1921G (2kB 메모리, ±1°C 정확도, -40°C ~ 85°C), DS1922L (8kB 메모리, ±0.5°C 정확도, -40°C ~ 85°C), DS1922T (8kB 메모리, ±0.5°C 정확도, 0°C ~ 125°C), DS1923 (8kB 메모리, ±0.5°C/5%RH 정확도, -20°C ~ 85°C).
DS1921G, DS1922L, DS1922T Thermochron의 초기 밀봉 레벨은 제조 단계에서 IP56 인증을 획득한다. 위의 그림 1에서 IP56은 "먼지로부터 보호" 및 "강력한 물 분사로부터 보호"로 해석된다. 그러나 노후 및 사용 조건은 시간이 지남에 따라 밀봉의 무결성을 저하시킬 수 있으므로 액체, 분사 또는 유사한 환경에 많이 노출되는 애플리케이션에서는 Thermochron 소자를 DS9107 iButton 캡슐 안에 놓는 것이 좋다.
DS1923 Hygrochron은 습도를 기록하는 장치이므로 방수 용기 안에 놓으면 원래의 기능을 수행할 수 없다. 따라서 Hygrochron은 물에 직접 닿지 않으면서 공기에 노출되는 곳에 탑재하도록 한다. 차폐 하우징이 권장된다.
DS1921H와 DS1921Z는 공식적으로 IP56 시험을 거치지는 않았으나, DS1921G와 동일한 공정으로 제조되었으며 유사한 성능을 제공한다.
DS9107, IP68 자체 인증 획득
용액에 침수되는 유형에는 데이터 로거가 적합하지 않음을 유의한다. 용액에 침수되어야 하는 애플리케이션의 경우에는 방수 용기에 소자를 넣어야 한다. 적절한 방수 용기의 예로 IP68 인증을 받은 DS9107 (iButton 캡슐)이 있다(그림 2). IP68은 압력하에 확대된 침수량을 나타낸다. DS9107의 IP68 등급은 24시간 동안 100ft (30.5m) 등가 압력으로 정의된다(표 1).
그림 2. DS9107 iButton 캡슐
IP68은 용액에서 "장시간" 압력을 견딜 수 있는 모든 용기를 분류한다. 추가적인 특정 파라미터는 소자의 개별 용기 특성에 따라 정의된다. Maxim은 다음의 규격에 따라 DS9107에 대한 IP68의 자체 인증을 수행하였다.
100ft. (30.5m) 물에서 압력 용기를 사용하여 24시간 동안 시뮬레이션 수행. 누수 발견되지 않음.
100ft. (30.5m) 콜라, 와인 및 해수에서 24시간 동안 시뮬레이션 수행. 누수 또는 부식 발견되지 않음.
-40°C ~ 85°C에서 1000사이클 동안 온도 사이클 시험을 수행하고 이어서 100ft (30.5m) 물에서 1시간 동안 시뮬레이션 수행. 누수 발견되지 않음.
Maxim은 공급업체로부터 캡슐 인수 시 공기 누설 시험을 통해 각 DS9107에 대한 누설 보호를 확인한다.
표 1. DS9107 IP68 자체 인증 결과
Temperature Cycle
Description
Date Code
Condition (°C)
Readpoint
Qty
Fails
Temp Cycle
0618
-40 to 85
1000 cys
77
0
-40 to 85
1000 cys
77
0
-40 to 85
1000 cys
77
0
Total:
0
Unbiased Moisture Resistance
Description
Date Code
Condition
Readpoint
Qty
Fails
Moisture Cycling
0618
+121°C, 2atm4 steam, unbiased
100 cys
80
0
+121°C, 2atm steam, unbiased
100 cys
80
0
+121°C, 2atm steam, unbiased
100 cys
80
0
Liquid Submersion—Water
0618
100ft (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
77
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
77
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
77
0
Liquid Submersion—Wine
0618
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
Liquid Submersion—Cola
0618
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
Liquid Submersion—Salt Water
0618
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
100ft. (30.5m) pressure, +25°C
24 hrs
22
0
Total:
0
참고 자료
¹ IEC 60529 표준은 2002년 NEMA에서 간행된 A Brief Comparison of NEMA 250—Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum) and IEC 60529—Degrees of Protection Provided by Enclosures (IP Code)에 인용되었다. 이 문서를 다운로드하려면 주 2를 참조한다. IEC60529 표준은 다음 사이트에서 구매할 수 있다. http://www.techstreet.com/cgi-bin/detail?product_id=861222.
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