iButton数据记录器和iButton帽的IP (进入防护)等级
Abstract
Thermochron® (DS1922L、DS1922T、DS1921G)和Hygrochron™ (DS1923) iButton®数据记录器可理想用于多个领域。由于具有不锈钢外壳，这些器件尤其适合用于恶劣环境。但是，实际应用中还须注意避免将器件暴露在额定保护等级以上的环境中。本应用笔记给出了IP (进入防护)等级的相关定义和说明。提供了Thermochron和Hygrochron iButton的IP56 (防尘、防水溅射)认证，但这些器件不能长时间淹没在水中。对于需要长期在水中使用的场合，必须使用防水套，例如DS9107 iButton帽。
什么是IP等级?
IP是“Ingress Protection”的首字母缩写，即防止物体侵入设备外壳的能力。IP等级在IEC标准60529中进行了定义，由国际电工委员会制定。IEC 60529将外壳定义为：保护设备不受外界影响，在任何方向提供直接接触保护的部件。1
IEC 60529规范没有包括抗腐蚀能力、结构要求以及结冰、冷却等因素。NEMA 250产品标准(由美国国家电器制造商协会制定)对这些因素及其它方面作出了规定。IP等级的范围更有限，可以作为NEMA等级的补充，但不能替代它。因此，需要谨慎对待互联网发布的有关IP/NEMA的引用信息。关于NEMA出版物的信息，请参考A Brief Comparison of NEMA 250—Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum) and IEC 60529—Degrees of Protection Provided by Enclosures (IP Code)。2
IP等级的格式为“IP”和后续的两位数字。第一位数字表示对固体(如灰尘)的防护等级，第二位数字表示防水等级。图1给出了IP格式，并以IP56作为实例。
图1. IP等级的格式
iButton数据记录器外壳
iButton数据记录器，包括Thermochron温度记录器和Hygrochron温度与相对湿度记录器，在小型化和可靠性方面具有极大优势。各数据记录器采用单触点1-Wire®通信协议，坚固而且设计简单，iButton的不锈钢铠装经久耐用，并有承受一定的固体和液体浸入。但了解这种外壳的局限性对于保证iButton在应用中的可靠工作非常重要。
DS1921G、DS1922L、DS1922T、DS1923的IP56认证
有关iButton数据记录器的总体介绍、特性以及如何使用等内容请参见应用笔记3892： “iButton®传感器和温度/湿度数据记录器综述”。尽管iButton可以在一定时间内防水侵入，但却不可长时间浸入水中或处在水气严重的环境中。一个独立实验室³对几种数据记录器的IP56等级进行认证测试：DS1921G (2kB存储器，±1°C精度，-40°C至85°C)；DS1922L (8kB存储器，±0.5°C精度，-40°C至85°C)； DS1922T (8kB存储器，±0.5°C精度，0°C至125°C)和DS1923 (8kB存储器，±0.5°C/5%RH精度，-20°C至85°C)。
Thermochron DS1921G、DS1922L和DS1922T生产时的初始密封等级达到了IP56，按照图1，IP56可以理解为“防尘”和“防水溅射”保护。但随着使用时间的增长，老化和使用条件会降低密封性。因此，对于完全浸入到液体或类似环境的应用，建议将Thermochron器件放入DS9107 iButton套内。
DS1923 Hygrochron记录湿度，因此它不能置于防水容器中，这将影响其数据测试。在考虑安装Hygrochron时应将其置于空气中，不能与水直接接触，建议采用防护罩。
尽管DS1921H和DS1921Z并未正式进行IP56测试，由于它们采用与DS1921G相同的方式组装，具有类似的性能。
DS9107自身通过IP68认证
值得注意的是：不建议将数据记录器浸入任何液体中。如果应用需要将其浸入液体中，需要将该器件放置在防水容器中。合适的防水容器是通过IP68认证的DS9107 (iButton套) (图2)。IP68扩充了浸没于一定压力下的规范。DS9107的IP68等级定义为100英尺(30.5米)水下等效压力，持续时间24小时(表1)。
图2. DS9107 iButton套
IP68将可以“长期”在一定压力下浸入液体的外壳进行分级，并针对不同的外壳特性提供了附加的规范定义。Maxim已经完成了DS9107的IP68认证，具有以下特性：
- 使用压力容器模拟100英尺(30.5米)水下压力，24小时未发现渗漏
- 使用压力容器模拟可乐、酒和海水液体100英尺(30.5米)下的压力，24小时未发现渗漏或腐蚀
- -40°C至85°C温度循环1000次，使用压力容器模拟100英尺(30.5米)水下压力，未发现渗漏
Maxim从供应商收到外壳时，都对其进行漏气测试，以确认DS9107的渗漏保护能力。
| 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 | ||||
参考电路
1 IEC 60529 standard quoted in, A Brief Comparison of NEMA 250—Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum) and IEC 60529—Degrees of Protection Provided by Enclosures (IP Code), published by NEMA in 2002. To download this document, see note 2. The IEC60529 standard is available for sale at: www.techstreet.com/cgi-bin/detail?product_id=861222.
2 This comparison of NEMA 250 and IEC 60529 can be found at: https://www.nema.org/Standards/Pages/A-Brief-Comparison-of-NEMA-250-and-IEC-60529.aspx
3 IP56 certification for iButton data loggers can be found here.
All iButton and iButton accessories' certifications can be found here.
4 For more information on pressure measurements, measurement units, and the phase diagram of water, see Stephen R. Turns, Thermal-Fluid Sciences, An Integrated Approach, Chapter 2, "Thermodynamic Properties, Property Relationships, and Processes." Go to: www.cambridge.org/us/engineering/turns/assets/0521850436c02_p046-171.pdf