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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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Il termometro digitale ed i suoi sviluppi nella tecnologia

Quando la verifica della temperatura è cosa seria

Chi un tempo avrebbe mai osato pensare di poter misurare la temperatura del proprio corpo o la temperatura circostante? Chi mai avrebbe potuto pensare di  stare seduti all’interno di un abitacolo e conoscere la temperatura all’esterno della vettura stessa o, ancora, di avere esatta cognizione della temperatura che regna all’interno dei propri frigoriferi?

Se si è arrivati a tanto, vuol davvero dire che la tecnologia, al nostro servizio, fornisce risultati assolutamente strepitosi e generosi.

Qualcuno si è spinto oltre, ed ha finanche trovato il modo di sondare uno spazio ancora più misterioso: quello dei sotterranei del nostro pc, che molti ignorano esser il luogo privilegiato di fonti di calore. Lì dove una temperatura ideale e fissa non esiste, perché molta influenza è esercitata dalla temperatura esterna. Difficile e lodevole compito, e pur eseguito a puntino, come vedremo, grazie all’utilizzo di validi strumenti, primo fra tutti il termometro digitale.

L’impiego del digitale a servizio della temperatura

Ma come funziona il termometro digitale? Conosciamo meglio le logiche sottese al suo valido operare.

Iniziamo dal sensore: non altro è che un un termistore alimentato da una corrente elettrica.

Le oscillazioni di temperatura provocano in esso variazioni di resistenza elettrica, e sono proprio esse -per il tramite di un circuito elettronico- ad essere convertite in quei numeri che vediamo  visualizzati sul piccolo schermo.

Il termometro digitale rappresenta oggi il più valido sistema di misurazione esistente.

Recenti studi hanno dimostrato che il digitale è quello che si avvicina di più al termometro a mercurio in termini di sicurezza ed affidabilità in tutti i campi di applicazione, anche quelli afferenti l’elettronica. Chi di noi non custodisce in casa un termometro digitale, per applicazioni in campo medico, che ha prontamente provveduto a rimpiazzare con quello a mercurio, nocivo per l’uomo e l’ambiente.

Ma la tecnologia non finisce mai di stupire, ponendosi a servizio anche dell’elettronica, lì dove tutte le nostre attenzioni ed il nostro lavoro quotidiano, confluiscono.

Quando le oscillazioni della temperatura possono essere letali

Il termometro digitale è un dispositivo creato appositamente allo scopo di conoscere la temperatura, ed in particolare le oscillazioni che si vengono a determinare: perché esse, sia pur sensibili, possono davvero essere distruttive.

Forse non tutti sanno che queste ultime sono in grado di mandare in fumo in poche frazioni di secondo il nostro pc. Scheda madre, alimentatore ed hard disk producono calore.

Verificare dunque che la soglia di temperatura all’interno del pc sia sempre stabile, rappresenta una necessità: anche una piccolissima variazione della temperatura può significare perdita di tutti i nostri dati allocati su server e banche dati, in pratica una perdita immane, spesso anche di natura economica, se solo si pensa a tutto quanto del nostro lavoro ivi vi suggelliamo.

Onde evitare che accada tutto questo è decisivo misurare la temperatura del chip, ma soprattutto rilevare i valori di altre periferiche, come l’HD, in realtime, oppure conoscere l’esatto valore raggiunto dalla temperatura del liquido del circuito di raffreddamento contenuto nel nostro PC.

Quando il software per il rilevamento della temperatura non basta

Come si comprende, risulta davvero decisivo monitorare la temperatura prodotta da tutto quello che permette il corretto funzionamento del nostro dispositivo.

A volte per farlo ci sia avvale di software, programmi che consentono di monitorare la temperature di hard disk, processore ad al limite scheda video. Ma nella stragrande maggioranza dei casi, non è consigliabile – né possibile- avvalersi di un software, molto semplicemente perché vi sono delle periferiche e delle componenti “non rilevabili” o comunque non rilevabili dal sistema operativo, come il liquido di raffreddamento, appunto.

Come conoscerne allora la temperatura?

La risposta è acquistare un sensore esterno, che permetta di leggere tale importanti valori: esiste una tipologia di termometro digitale di tale genere che a ragione può essere annoverato tra i più “intelligenti”:  stiamo parlando di Serverflu e Umiflu ad esempio.

Trattasi di dispositivi che fanno della tecnologia il loro surplus: basti pensare come siano in grado di avvisare via email o SMS in presenza di una temperatura o l’umidità relativa che eccede le soglie impostate dall’utente. Validissimo lo shutdown automatico del sistema che tali dispositivi possono mettere in azione, preservando così tutti i dati contenuti nel PC/Server.