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Come funziona un termometro digitale: dal sensore alla lettura della temperatura

Il termometro digitale è uno strumento che misura la temperatura e trasforma il valore rilevato in un dato facilmente leggibile. A differenza dei tradizionali termometri a liquido, non determina la temperatura osservando la dilatazione di una sostanza all’interno di un capillare: utilizza invece un sensore elettronico, un circuito di acquisizione e un sistema di elaborazione.

Questa tecnologia non viene impiegata soltanto nei termometri per uso domestico o sanitario. Lo stesso principio è alla base dei dispositivi destinati al monitoraggio ambientale, come i sensori utilizzati in sale server, uffici, laboratori, magazzini e altri locali nei quali una variazione anomala della temperatura può causare problemi.

Quali sono i componenti principali di un termometro digitale?

Un termometro digitale è generalmente formato da quattro elementi:

  1. Il sensore di temperatura, che reagisce alle variazioni termiche modificando una propria grandezza elettrica, per esempio la resistenza o la tensione.
  2. Il circuito di misura, che rileva il segnale prodotto dal sensore.
  3. Il convertitore analogico-digitale, che trasforma il segnale elettrico in un valore numerico elaborabile.
  4. Il sistema di visualizzazione o registrazione, che mostra la temperatura su un display oppure la comunica a un computer, a un’applicazione o a un sistema di supervisione.

Nei modelli più semplici, il risultato appare direttamente su un piccolo schermo. Nei termometri digitali collegati a un computer, invece, il valore può essere registrato nel tempo, rappresentato tramite software e utilizzato per attivare allarmi o altre azioni automatiche.

Come avviene la misurazione?

Il cuore del dispositivo è il sensore. In molti termometri elettronici viene utilizzato un termistore, cioè un componente la cui resistenza elettrica cambia al variare della temperatura. Altri dispositivi impiegano sensori a semiconduttore capaci di fornire un segnale elettrico proporzionale alla temperatura rilevata.

Il circuito misura tale variazione e la converte in un dato digitale. Un microcontrollore applica quindi i parametri di calibrazione necessari e traduce il segnale in gradi Celsius o Fahrenheit. Il risultato viene infine visualizzato, trasmesso o memorizzato.

Il processo può essere riassunto in quattro passaggi:

  • il sensore raggiunge l’equilibrio termico con l’ambiente circostante;
  • la temperatura modifica una caratteristica elettrica del sensore;
  • il circuito converte la variazione in un valore numerico;
  • il software presenta e, se previsto, registra il dato.

La rapidità della misura dipende dal tipo di sensore, dalla sua collocazione, dal contenitore e dalla velocità con cui esso scambia calore con l’ambiente.

Precisione, risoluzione e tempo di risposta

Quando si valuta un termometro digitale, è utile distinguere tre concetti spesso confusi.

La precisione indica quanto la misura si avvicina alla temperatura reale. La risoluzione è invece la più piccola variazione che lo strumento riesce a rappresentare. Visualizzare molti decimali, quindi, non significa necessariamente ottenere una misura più precisa. Il tempo di risposta descrive infine quanto velocemente il sensore si adatta a una variazione di temperatura.

Anche il punto di installazione è importante. Un sensore ambientale collocato vicino a una sorgente di calore, a una bocchetta dell’aria condizionata, alla luce diretta del sole o in una zona con scarsa circolazione dell’aria potrebbe fornire un valore poco rappresentativo dell’intero locale.

Dal semplice termometro al monitoraggio intelligente

Un termometro digitale tradizionale risponde soprattutto alla domanda: “Qual è la temperatura in questo momento?”. Un sistema di monitoraggio digitale può fare molto di più: esegue misure periodiche, conserva lo storico dei valori, verifica il superamento di soglie prestabilite e avvisa l’utente quando si presenta una condizione anomala.

Questa differenza è particolarmente importante nelle sale server. Un aumento della temperatura può essere provocato, per esempio, da un guasto dell’impianto di climatizzazione, dalla scarsa ventilazione o da un incremento del carico delle apparecchiature. Una lettura occasionale potrebbe non intercettare il problema; un controllo continuo permette invece di rilevarlo tempestivamente.

Serverflu: un termometro digitale USB per il monitoraggio ambientale

Un esempio di questa evoluzione è Serverflu – Sensore Temperatura USB Pen Drive, progettato per controllare la temperatura ambientale di PC, server, locali tecnici e piccole server room.

Serverflu si collega direttamente alla porta USB di un computer o di un server, dalla quale riceve anche l’alimentazione. Il sensore rileva la temperatura del locale e comunica i dati al software disponibile per sistemi Windows e Linux. In questo modo è possibile non soltanto conoscere la temperatura corrente, ma anche impostare il periodo di acquisizione, memorizzare le misure ed esportare i valori registrati.

Il dispositivo opera nell’intervallo dichiarato da −20 °C a +70 °C, con una precisione di ±0,5 °C tra 0 °C e +70 °C. Quando la temperatura supera le soglie configurate, il sistema può generare un allarme, inviare una notifica tramite e-mail o SMS, avviare un’applicazione specifica oppure eseguire lo spegnimento automatico del PC o del server.

Quest’ultima funzione trasforma il sensore in uno strumento di prevenzione: se non è possibile intervenire in tempo sulla causa dell’aumento di temperatura, lo spegnimento controllato può contribuire a evitare arresti improvvisi e a proteggere i dati.

Per gli ambienti nei quali è necessario controllare anche l’umidità relativa è disponibile Umiflu – Sensore Temperatura/Umidità USB Pen Drive, che affianca alla misura della temperatura quella dell’umidità.

Perché il monitoraggio continuo è più utile di una lettura occasionale?

La temperatura ambientale non è un valore immutabile. Può variare nell’arco della giornata o cambiare rapidamente a causa di eventi imprevisti. Registrare le misure consente di osservare l’andamento nel tempo, individuare anomalie ricorrenti e verificare l’efficacia della ventilazione o della climatizzazione.

Un termometro digitale con registrazione e allarmi diventa quindi parte di un sistema di controllo: non si limita a mostrare un numero, ma trasforma la misura in un’informazione utilizzabile per intervenire.

Conclusioni

Un termometro digitale funziona convertendo la risposta elettrica di un sensore in un valore numerico di temperatura. Nei sistemi più evoluti, a questa funzione si aggiungono memorizzazione, analisi, notifiche e azioni automatiche.

Per il monitoraggio di una sala server o di un locale tecnico, Serverflu offre una soluzione USB compatta che combina misura continua, configurazione delle soglie e gestione degli allarmi. È possibile consultare le caratteristiche complete e acquistare il prodotto nella pagina dedicata a Serverflu.

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Controllo temperature server room

Controllo temperature server room:

le difficoltà dell’economia italiana non devono vincere sulla ricerca di soluzioni per la tutela delle server room: il controllo temperature è un ottimo punto di partenza

I budget a disposizione dell’innovazione tecnologica per quanto riguarda server room, strutture IT e PC server, durante gli ultimi anni, si sono assottigliati sempre più, quasi svanendo dalle voci se si tratta di PMI. È per questo che diventa imperativo mantenere in massima sicurezza le infrastrutture già esistenti così da garantirne l’efficienza grazie a risoluzioni o implementazioni a basso impatto economico che possano rispondere alla pressante esigenza di prolungare la vita delle strumentazioni. Questo diviene possibile nel momento in cui le macchine sono messe in condizioni di lavoro tali da garantire un idoneo microclima per il loro funzionamento.

Il passo fondamentale per ottenere, a costi ridotti, un risultato importante è quindi strettamente connesso al controllo temperature: senza dimenticare i vantaggi che si possono ricavare dal ‘riciclo’ del cosiddetto waste heat, esso permette di proteggere i propri dispositivi da situazioni critiche. Una delle indicazioni fornite dall’associazione ASHRAE consiglia di mantenere una temperatura di circa 27 °C nelle server room, poiché le oscillazioni – dovute magari ad interventi umani sugli impianti di aerazione – sono una delle prime ragioni di dispendio energetico. Come sempre una variabile mantenuta costante permette un risparmio in termini energetici che non impatta sulle funzionalità e sulla ‘salute’ delle macchine. Si tratta però di una soglia oltre la quale non è consigliabile andare, per questo il monitoraggio temperature diviene così importante: superare i 27 °C diviene infatti controproducente, al punto da poter provocare perdita di dati, senza considerare le difficoltà del personale IT a lavorare a simili temperature.

Il controllo temperature difficilmente può essere demandato esclusivamente al personale IT, è necessario che subentri una tecnologia di sensori di temperatura come le pen drive USB di Magiant, in versione Serverflu o Umiflu, nel caso si desideri monitorare anche il tasso di umidità della sala server. Lasciare una server room priva di controllo temperature significa esporla a rischi: chi ancora si affida, ad esempio, ad allarmi luminosi, può facilmente automatizzare il proprio sistema di monitoraggio ambientale con Serverflu, così che la sala sia presidiata 24 ore su 24, eliminando eventuali costi di personale o, come si diceva, lasciando privo di controllo microclimatico l’ambiente per una media di dieci ore. E naturalmente controllo temperature significa anche prolungare la vita delle macchine: garantendo il rispetto del microclima, poiché in caso di scostamento dalle soglie i sensori USB di Magiant – correttamente impostati mediante il loro software – inviano alert a email e numeri telefonici in tempo reale, minimizzando il rischio di danni permanenti che costringerebbero ad un investimento notevole in termini di disaster recovery e di ripristino delle macchine medesime.

Un PC, un sistema UPS mirato – che mantenga operativa solo la server room – e un controllo temperature come quello garantito da Serverflu non sono investimenti insostenibili, mentre garantiscono riguardo alla longevità e alla disaster prevention della vostra server room. Su questo sito potrete verificare la reale economicità della soluzione e se avete ancora dei dubbi chiedeteci una consulenza gratuita.

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Case history: utilizzo dei sensori Magiant presso le strutture della Provincia di Latina – Servizio e-Government

Intervista all’ing. Elvito Del Prete, Responsabile Servizio e-Government della Provincia di Latina

1. Quando avete iniziato a ‘creare’ il settore e-government, area tematica ad oggi ben in risalto sul vostro sito Web?

Il nostro Ente è da sempre molto attento alle potenzialità offerte dallo sviluppo e dalla ricerca nel settore dell’ICT. L’istituzione del servizio e-Government risale all’ormai lontano 2003, ma con gli anni si è provveduto a specializzarlo ed ad estendere la sua operatività su tutti i settori dell’Ente sino a costituirlo come unico centro di razionalizzazione, competenza e costo.

2. Potreste descrivere la struttura tecnologica e specificare quali benefits avete ottenuto come PA e relativamente all’offerta al pubblico dei servizi?

L’opportunità offerta dai sensori Magiant ha sicuramente incrementato la parte inerente la prevenzione dei malfunzionamenti. Il puntuale monitoraggio delle temperature dei nostri locali tecnici permette di avere sempre sotto controllo lo stato dell’umidità e soprattutto della temperatura che può così essere sempre mantenuta all’interno dei range stabiliti. Non da ultimo l’utilizzo dei sensori consente l’aggiustamento fine degli apparati di condizionamento a temperature più adatte al raggiungimento degli obiettivi (di temperatura ambientale) fissati. Tutto questo si traduce in un risparmio di energia elettrica e conseguente minor impatto ambientale.

3. Trattandosi di e-government, quale livello di automazione potete raggiungere con le strumentazioni di cui disponete?

Relativamente ai sensori Magiant abbiamo messo in esercizio un sistema di alerting (via email) che ci consente di intervenire con tempestività in caso di malfunzionamenti agli apparati di condizionamento nei locali tecnici. E’ allo studio la possibilità di interfacciare il sistema con un circuito di alerting “fisico” (es. accensione di led su una console) adoperando sistemi “Arduino”.

4. Avete avuto la possibilità di ridurre tempi e costi?

I tempi di intervento sono praticamente stati azzerati in quanto intervenendo sui semplici superamenti di soglie di warning piuttosto che di “errori critici” si può agire in relativa “tranquillità” sul malfunzionamento senza praticamente avere alcuna interruzione dei servizi. Per quanto concerne i costi, questi sono difficilmente misurabili. Tuttavia  basterebbe rispondere alla domanda: “Quanto ci costerebbe (nulla escluso) la rottura di un server ed il suo ripristino?”. Verrebbe da rispondere “molto” e comunque sicuramente molto più del costo di un sensore…

5. Da quando avete scelto di utilizzare i sensori di Magiant?

Adoperiamo i sensori da circa un anno e mezzo.

6. Per quale scopo?

Lo scopo principe è tenere sotto controllo le temperature dei nostri locali tecnici ove operano i nostri server (insieme ad altre apparecchiature) e poter evitare in tal modo che questi vengano ad operare in condizioni di temperatura al di fuori del consentito al fine di prolungare la loro “vita operativa” e minimizzare i rischi di rotture dovute ad una temperatura eccessivamente alta di funzionamento (che, come si sa, influenza fortemente le rotture hardware).

7. Durante la fase di installazione dei sensori, avete riscontrato problematiche tecniche, quali ad esempio difficoltà relative a compatibilità con l’infrastruttura esistente?

Durante questa fase, vista anche la nostra “inesperienza” con il prodotto, abbiamo “scoperto” uno “strano” bug nel software di gestione. C’è da dire che tale inconveniente è stato segnalato al supporto tecnico che ha prontamente provveduto a correggerlo. A parte ciò il software è molto semplice da adoperare e configurare, ed anche ben curato nella parte grafica.

8. Ritenete che la parametrizzazione dei sensori sia accessibile o necessiti di personale IT specializzato?

La sezione di parametrizzazione è estremamente chiara e di semplice comprensione e non necessita di personale specializzato.

9. Da quando avete scelto i sensori Magiant avete avuto problemi di manutenzione?

Abbiamo avuto alcuni problemi agli apparati di condizionamento che tuttavia sono stati prontamente segnalati dal sistema, consentendoci di intervenire immediatamente ed evitando “guai” peggiori.

10. Su che SO lavorano i sensori? La soddisfazione per quanto riguarda la loro compatibilità con diversi SO è alta? Avete cambiato versione di SO da quando utilizzate i sensori? Sono sorti dei problemi?

I sensori operano tutti su sistemi Windows; non abbiamo riscontrato problemi di compatibilità; non abbiamo cambiato alcun sistema operativo.

11. Potreste descrivere una situazione ‘critica’ in cui i sensori hanno permesso di prevenire un danno grave alle apparecchiature?

Un venerdì mattina riceviamo un alert da uno dei sensori per un “superamento soglia temperatura”, dopo aver effettuato un controllo sul posto si è scoperto che era “saltato” il magnetotermico del condizionamento; riattivato il magnetotermico la situazione è prontamente rientrata. Se non avessimo avuto il sensore (o meglio il suo alert) avremmo lasciato il server a “cuocere” per l’intero fine settimana, ed al ritorno al lunedì lo avremmo trovato sicuramente spento (ovviamente con una procedura di spegnimento non opportuna) e diversi servizi interrotti oltre a malfunzionamenti generici sulla rete; in questi casi il tempo di individuazione del guasto (bloccante) sono sicuramente elevati ed il disservizio si protrae sino alla sua risoluzione; in più va considerato anche il “danno” alle apparecchiature (che non sono solo il server a cui è collegato il sensore, ma tutte quelle presenti nel locale) arrecato loro dall’esposizione a temperature elevate (che abbiamo verificato poter giungere sino a 55 gradi);

12. Avete mai pensato di ampliare i campi di utilizzo dei sensori, ad esempio per garantire il comfort microclimatico per gli operatori degli uffici o per tutelare eventuali archivi cartacei dall’aggressione dell’umidità?

Si, abbiamo pensato a questa possibilità in termini di un sistema per la razionalizzazione dell’uso dei condizionatori nelle singole stanze, altra possibilità offerta dai prodotti Magiant.

M.F. Pria

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Igrometri: perché sono così importanti

Igrometri:

la necessità di uno o più igrometri all’interno delle server room, uno speciale dedicato ad approfondire la loro importanza  all’interno delle server room

Con riferimento alle soglie di umidità e temperatura indicate nell’articolo di apertura odierno, si dà per assodato che, poiché tali soglie sono molto vicine al confort microclimatico umano, gli operatori che lavorano nelle server room, in quanto specialisti informatici, siano perfettamente in grado di comprendere che il server monitor richiede di trattare la sala non come un normale ufficio, ma come un ambiente le cui condizioni vanno diligentemente preservate, piuttosto utilizzando accorgimenti per non subire i danni fisici dovuti al fatto che l’umidità microclimatica ottimale per l’uomo si assesta intorno al 65%. Si analizzano dunque qui le necessità cui gli igrometri rispondono dal punto di vista tecnologico.

Un tasso di umidità controllato e monitorato non è dannoso per le server room, anzi protegge l’ambiente dal rischio di un clima secco, potenziale veicolo di elettricità statica, la quale trova condizioni migliori se può fare leva su un clima secco e provoca danni alle apparecchiature, e protegge da un’umidità eccessiva, che aumenta i danni alle infrastrutture IT derivanti dall’azione negativa della condensa.

Le ragioni per cui il monitoraggio degli igrometri (dotati anche di funzione di rilevazione della temperatura) Umiflu di Magiant è un elemento importante nella progettazione o nell’ammodernamento delle server farm, dipende dal fatto che all’interno degli ambienti dedicati alle apparecchiature IT possono crearsi tre condizioni che portano ad oscillazioni preoccupanti della variabile.

  • Infiltrazioni – Il principio dell’osmosi, inteso come due corpi in condizioni fisiche differenti che tendono, una volta messi a contatto, a regolarsi reciprocamente su condizioni paritarie, vale anche all’interno delle server room, dove gli igrometri rilevano le variazioni dovute a presenza strutturale o casuale di infiltrazione. La server farm, infatti, tende a pareggiare le condizioni di temperatura e umidità con quelle degli ambienti circostanti. Se, naturalmente, un isolamento idoneo di porte e finestre elimina in gran parte i rischi connessi alle influenze dell’ambiente esterno, l’apertura troppo frequente delle porte o una disattenzione che le lasci aperte, circostanze dipendenti da errore umano o necessità, deve essere monitorata costantemente.
  • Condensa – Gli igrometri permettono di registrare in tempo utile per evitare danni alle infrastrutture l’aumento della percentuale di UR anche quando essa è causata dal processo di condensazione del vapore. I dispositivi di raffreddamento presenti nelle server room, infatti, se da un lato permettono e garantiscono il controllo della temperatura dell’aria, dall’altro lato possono portare alla creazione di condensa, quindi di acqua. L’attività degli igrometri di Magiant, rilevando una variazione verso l’alto del tasso di UR, permette in tempi rapidi ai manutentori di intervenire ed eventualmente di programmare l’installazione di un umidificatore nella server room che aumenti la portata di vapore all’interno dei sistemi di condizionamento.
  • Ventilazione – Per garantire un adeguato ricambio di ossigeno ai lavoratori, gli edifici industriali sono dotati di dispositivi che dall’ambiente sterno introducono aria ‘pulita’ negli ambienti, comprese le server room. Si tratta naturalmente di un presidio importante per il benessere degli operatori, tuttavia, in ambienti delicati come le sale server, tali dispositivi di ventilazione influiscono sui livelli di umidità. La soluzione più efficace è quella di avviare uno studio progettuale della server room per fare in modo che la ventilazione naturale si blocchi automaticamente quando il tasso di UR esterno è troppo basso o troppo elevato, come avviene in caso di piogge consistenti. Tuttavia un simile investimento può essere impegnativo, soprattutto per una PMI che può dunque affidarsi agli igrometri Umiflu e, una volta dedotta la ragione della variazione di UR, intervenire manualmente chiudendo – per il tempo necessario – i bocchettoni o le ventole per il ricambio di ossigeno.

M.F. Pria

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Server monitor: l’umidità

Server monitor:

a pieno titolo nelle strategie di server monitor vi sono la misurazione e il controllo dell’umidità delle infrastrutture IT

Una delle principali necessità del server monitor è il mantenimento della corretta umidità relativa per gli apparati informatici, soprattutto all’interno delle server room; il metodo ottimale consiste nel posizionare uno o più igrometri – o meglio ancora, uno o più termoigrometri – in grado di rilevare il mantenimento dei range, per i quali si può fare riferimento alle linee guida emanate negli Stati Uniti per server room e data center. Sulla base di queste indicazioni, il server monitor deve mantenere sotto controllo, in tempo reale, costantemente e con possibilità di inviare allarmi al personale addetto alla manutenzione IT mediante email o SMS, una temperatura tra i 17 e 22°C e una umidità relativa compresa tra il 40 e il 55%. Altrettanto importante è che la sensoristica installata per ottenere, nell’ambito del server monitor, un controllo di umidità (e temperatura) efficiente è che le apparecchiature scelte non intacchino la funzionalità delle infrastrutture informatiche presenti. Una delle scelte migliori è scegliere un dispositivo come Umiflu di Magiant in grado di rilevare l’umidità relativa ambientale una volta inserito nell’ingresso USB di un PC interno alla server farm. La semplicità di parametrizzazione del software e l’interfaccia user friendly del programma permettono di impostare range più o meno stringenti in base alle necessità dello specifico server monitor richiesto dall’utilizzatore.

Nel server monitor per il controllo umidità, inoltre, ci sono due importanti best practice atte a minimizzare i fattori che possono portare al superamento delle soglie ottimali di UR:

  • ridurre con opportuni sistemi isolanti le infiltrazioni esterne così da eliminare gli influssi del clima esterno;
  • tenere presente che l’ambiente ottimale deve tener conto non solo dell’UR, ma anche della temperatura.

Su quest’ultimo punto non si dimentichi che Umiflu è un termoigrometro: server monitor garantita da un solo dispositivo low power, privo di batteria e che non necessità manutenzione. Naturalmente Magiant è a disposizione per una consulenza gratuita iniziale.

M.F. Pria