Datenlogger bei Minusgraden: Batterielaufzeit, Display und Speicherverhalten richtig planen

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Ein Temperatur-Datenlogger ist laut Datenblatt für -30 °C freigegeben und besitzt eine angegebene Batterielaufzeit von mehreren Monaten oder sogar Jahren. Trotzdem meldet das Gerät im Tiefkühllager plötzlich eine schwache Batterie, reagiert beim Auslesen träge oder fällt früher aus als erwartet. Solche Fälle bedeuten nicht zwangsläufig, dass der Logger ungeeignet oder die Batterie defekt ist.

Der entscheidende Punkt ist: Temperaturbereich und Batteriestandzeit sind zwei unterschiedliche technische Angaben. Ein Datenlogger kann beispielsweise für den Betrieb bei -30 °C spezifiziert sein, während die nominelle Batteriestandzeit unter wesentlich günstigeren Bedingungen – häufig bei Raumtemperatur und einem bestimmten Messtakt – ermittelt wurde.

Bei niedrigen Temperaturen verändern sich die elektrochemischen Eigenschaften einer Batterie. Die momentan verfügbare Leistung sinkt, der Innenwiderstand steigt und die Klemmenspannung kann unter Last stärker einbrechen. Gleichzeitig benötigen Messung, Speicherzugriff, Display und insbesondere Funkübertragungen Energie. Deshalb muss eine Langzeitmessung im Tiefkühlbereich anders geplant werden als dieselbe Messung bei +20 °C.

Hinzu kommen weitere praktische Faktoren: LCD-Anzeigen können bei Kälte langsamer reagieren, häufige Temperaturwechsel begünstigen Kondensation und bei einem Logger mit internem Sensor muss das komplette Gerät der tiefen Temperatur ausgesetzt werden. In manchen Anwendungen ist deshalb ein Logger mit externem Temperaturfühler die bessere Lösung.

Geeignete Geräte finden Sie bei ICS Schneider unter Temperatur-Datenlogger. Eine Übersicht weiterer Mess- und Aufzeichnungssysteme finden Sie unter Datenlogger und Universalmessgeräte.

Warum Kälte die Batterielaufzeit beeinflusst

Eine Batterie liefert ihre elektrische Energie über elektrochemische Reaktionen. Sinkt die Temperatur, laufen diese Prozesse langsamer ab. Gleichzeitig steigt typischerweise der wirksame Innenwiderstand der Zelle.

Für den Datenlogger bedeutet dies: Sobald die Elektronik Strom benötigt, kann die Batteriespannung bei niedriger Temperatur stärker absinken als bei Raumtemperatur.

Vereinfacht lässt sich der Spannungsabfall am inneren Widerstand mit

ΔU = I · Ri

beschreiben.

Dabei ist:

• ΔU = Spannungsabfall innerhalb der Batterie,
• I = momentan aufgenommener Strom,
• R_i = wirksamer Innenwiderstand der Batterie.

Steigt R_i bei niedriger Temperatur, entsteht bei gleichem Strom ein größerer Spannungsabfall. Die Elektronik kann deshalb eine Unterspannungsgrenze erreichen, obwohl in der Batterie chemisch noch Energie vorhanden ist.

Wichtig ist außerdem: Ein Teil dieses Kälteeffekts ist reversibel. Erwärmt sich eine grundsätzlich intakte Batterie wieder, können sich Spannung und verfügbare Leistungsfähigkeit teilweise erholen. Eine vermeintlich „leere“ Batterie bei -30 °C muss deshalb nicht zwangsläufig bei Raumtemperatur vollständig entladen sein.

Welche Rolle die Batteriechemie spielt

Nicht jede Batterie verhält sich bei niedrigen Temperaturen gleich. Die verwendete Batteriechemie hat erheblichen Einfluss darauf, wie stark Spannung und Leistungsfähigkeit bei Kälte zurückgehen.

Bei Datenloggern kommen unter anderem Lithium-Primärzellen und Lithium-Knopfzellen zum Einsatz. Lithiumsysteme können grundsätzlich für niedrige Temperaturen geeignet sein. Entscheidend ist jedoch die konkrete Zellchemie und die Freigabe des Herstellers.

Die einfache Aussage „Der Logger hat eine Lithiumbatterie und funktioniert deshalb problemlos bei -30 °C“ ist technisch nicht ausreichend.

Bei der Geräteauswahl sollten deshalb immer gemeinsam betrachtet werden:

• Betriebstemperatur des Datenloggers,
• verwendeter Batterietyp,
• vom Gerätehersteller angegebene Batteriestandzeit,
• Temperatur, bei der diese Batteriestandzeit spezifiziert wurde,
• Messintervall,
• eventuelle Funk- oder Kommunikationsintervalle.

Besonders wichtig ist der vierte Punkt. Eine Batteriestandzeit von mehreren Jahren klingt zunächst hervorragend. Wurde dieser Wert jedoch bei +25 °C ermittelt, darf er nicht ohne Weiteres auf einen Dauerbetrieb bei -30 °C übertragen werden.

Warum die nominelle Batterielaufzeit nicht einfach übernommen werden darf

Die Batteriestandzeit eines Datenloggers wird normalerweise für bestimmte Randbedingungen angegeben. Typische Angaben lauten beispielsweise:

„Batteriestandzeit: 500 Tage bei 15 Minuten Messtakt und +25 °C.“

Diese Aussage bedeutet nicht:

„Der Logger läuft bei jeder zulässigen Betriebstemperatur garantiert 500 Tage.“

Für die reale Laufzeit sind mehrere Faktoren entscheidend:

Einflussgröße	Auswirkung auf den Energiebedarf beziehungsweise die verfügbare Batterieleistung
Niedrige Temperatur	Verfügbare Leistung kann sinken, Batteriespannung kann unter Last stärker einbrechen
Kurzes Messintervall	Elektronik und Sensor werden häufiger aktiviert
Häufige Funkübertragung	Zusätzliche Stromaufnahme durch Funkmodul
Displayaktivität	Je nach Gerät zusätzlicher Energiebedarf
Batteriealter	Verfügbare Reserve nimmt bereits vor Messbeginn ab
Sehr lange Messkampagne	Selbstentladung und Alterung werden zunehmend relevant

Für eine kritische Tiefkühlmessung sollte deshalb eine ausreichende Reserve eingeplant werden. Die geplante Messdauer darf nicht einfach mit der unter Raumtemperatur angegebenen Batteriestandzeit gleichgesetzt werden.

Messintervall und Funkintervall richtig wählen

Ein wichtiger Stellhebel für Batterielaufzeit und Speicherbedarf ist das Messintervall.

Ob jede Sekunde, jede Minute oder nur alle 15 Minuten gemessen werden muss, hängt von der Anwendung ab.

Für ein großes Tiefkühllager mit langsamen Temperaturänderungen kann ein sehr kurzer Takt unnötig sein. Bei einem Kühltransport, beim Öffnen von Türen oder bei der Untersuchung schneller Temperaturänderungen kann dagegen ein kürzeres Intervall erforderlich sein.

Das Intervall sollte deshalb nicht ausschließlich unter dem Gesichtspunkt der Batterielaufzeit maximiert werden. Entscheidend ist die Frage:

Welche zeitliche Auflösung wird benötigt, damit relevante Temperaturereignisse noch sicher erkannt werden?

Messintervall und Speicher hängen direkt zusammen

Die theoretische Aufzeichnungsdauer bis zum vollen Speicher lässt sich näherungsweise bestimmen mit:

Aufzeichnungsdauer = Anzahl Speicherwerte × Messintervall

Ein größerer Speicher ermöglicht deshalb entweder längere Messkampagnen oder kürzere Messintervalle.

Funk kann mehr Energie benötigen als die eigentliche Messung

Bei drahtlosen Datenloggern muss zusätzlich zwischen Messintervall und Kommunikationsintervall unterschieden werden.

Ein Logger kann beispielsweise häufig messen, die Daten aber nur in größeren Abständen übertragen. Das kann energetisch günstiger sein als jede einzelne Messung sofort per Funk zu senden.

Bei Kälte ist dieser Punkt besonders relevant, weil kurzzeitig höhere Ströme für Funkübertragungen einen stärkeren Spannungseinbruch der kalten Batterie verursachen können.

Wer einen Funklogger bei tiefen Temperaturen einsetzen möchte, sollte deshalb nicht nur den Messbereich des Sensors, sondern ausdrücklich auch die zulässige Betriebstemperatur des vollständigen Funkloggers und dessen Batteriekonzept prüfen.

Was mit dem Display bei Minusgraden passiert

Viele Datenlogger besitzen ein LCD, über das beispielsweise aktueller Messwert, Grenzwerte, Min-/Max-Werte oder Batteriezustand angezeigt werden.

Flüssigkristallanzeigen können bei niedrigen Temperaturen langsamer reagieren. Die Umschaltung einzelner Segmente kann träger werden, der Kontrast kann sich verändern und das Ablesen schwieriger werden.

Ein träges Display bedeutet jedoch nicht automatisch, dass auch die interne Messwerterfassung ausgefallen ist. Display, Sensor, Speicher und Prozessor sind unterschiedliche Baugruppen.

Umgekehrt darf aus einem noch sichtbaren Display ebenfalls nicht geschlossen werden, dass der Logger unter allen Bedingungen zuverlässig weiter aufzeichnet.

Entscheidend ist deshalb die vom Hersteller angegebene Betriebstemperatur des gesamten Geräts.

Für besonders tiefe Temperaturen kann ein Logger mit LED-Statusanzeige oder ein Messkonzept mit externem Fühler sinnvoller sein als ein Gerät, dessen Display dauerhaft im Tiefkühlraum bedient werden soll.

Messbereich, Betriebs- und Lagertemperatur unterscheiden

Bei Datenblättern werden verschiedene Temperaturangaben leicht miteinander verwechselt.

Angabe	Bedeutung
Messbereich	Temperaturbereich, in dem der eingesetzte Sensor Temperaturen messen kann
Betriebstemperatur	Temperaturbereich, in dem das komplette Gerät bestimmungsgemäß betrieben werden darf
Lagertemperatur	Temperaturbereich, in dem das nicht betriebene Gerät gelagert werden darf

Besonders bei Loggern mit externen Fühlern kann der Sensor einen deutlich größeren Messbereich besitzen als die Elektronik selbst.

Ein Pt100-Fühler kann beispielsweise für sehr tiefe Temperaturen geeignet sein, während der angeschlossene Datenlogger nur bis -35 °C betrieben werden darf. Soll bei noch tieferen Temperaturen gemessen werden, kann der Fühler innerhalb und der Logger außerhalb des Tiefkühlbereichs montiert werden.

Die Angabe „Messbereich bis -100 °C“ bedeutet daher nicht automatisch, dass das komplette Anzeigegerät ebenfalls bei -100 °C betrieben werden darf.

Kondensation beim Temperaturwechsel vermeiden

In der Praxis verursacht häufig nicht die Kälte selbst das größte Problem, sondern der anschließende Wechsel in eine warme und feuchte Umgebung.

Wird ein auf -25 °C abgekühlter Datenlogger aus einem Tiefkühlraum in eine Umgebung mit beispielsweise +20 °C gebracht, bleibt die Oberfläche des Geräts zunächst sehr kalt. Liegt ihre Temperatur unter dem Taupunkt der Umgebungsluft, kondensiert Feuchtigkeit auf dem Logger.

Problematisch kann dies insbesondere werden an:

• USB-Anschlüssen,
• SD-Kartenschächten,
• Batteriefächern,
• Steckverbindern externer Fühler,
• Dichtflächen und Gehäuseöffnungen.

Eine hohe IP-Schutzart ist dabei hilfreich, ersetzt jedoch nicht die richtige Handhabung beim Temperaturwechsel. Die IP-Klassifizierung beschreibt den Schutz gegen das Eindringen von Wasser und Fremdkörpern unter definierten Prüfbedingungen. Sie ist keine allgemeine Aussage darüber, dass Kondensation unter jeder denkbaren Einsatzbedingung unproblematisch ist.

Praktische Vorgehensweise beim Herausnehmen aus dem Tiefkühlraum

Wenn die Herstellerangaben dies zulassen, ist folgende Vorgehensweise sinnvoll:

1. Logger im kalten Bereich nicht unnötig öffnen.
2. Batteriefach und Schnittstellen geschlossen halten.
3. Gerät vor dem Erwärmen gegebenenfalls in einen trockenen, geschlossenen Beutel oder Behälter geben.
4. Logger ausreichend auf Umgebungstemperatur kommen lassen.
5. Erst danach Batterieabdeckung, USB-Anschluss oder andere empfindliche Bereiche öffnen.

Dadurch wird verhindert, dass sich unmittelbar große Mengen feuchter Raumluft an den noch sehr kalten inneren Komponenten niederschlagen.

Was passiert mit den Messdaten bei leerer Batterie?

Die Frage nach dem Speichererhalt ist bei Tiefkühlmessungen besonders wichtig. Eine Batterie kann bei niedriger Temperatur früher an ihre Unterspannungsgrenze gelangen als erwartet.

Bei geeigneten Datenloggern werden die Messwerte in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Ob und wie Daten bei einer leeren Batterie erhalten bleiben, muss jedoch für das konkrete Gerät geprüft werden.

Eine sichere Messplanung sollte deshalb folgende Fragen beantworten:

• Bleiben bereits gespeicherte Daten bei leerer Batterie erhalten?
• Bleiben die Daten beim Batteriewechsel erhalten?
• Wird eine laufende Messung nach einem Spannungsabfall automatisch fortgesetzt?
• Muss der Logger nach einem Batteriewechsel neu gestartet werden?
• Was passiert bei vollem Speicher?
• Stoppt die Aufzeichnung oder werden alte Werte überschrieben?

Diese Punkte sind für die Datenintegrität teilweise wichtiger als die reine Batterielaufzeit.

Bei den Loggern testo 174 T sowie testo 176 T1 und T2 ist ausdrücklich eine automatische beziehungsweise sichere Messdatensicherung bei leerer Batterie oder Batteriewechsel vorgesehen. Dadurch gehen bereits gespeicherte Werte nicht allein durch einen Batteriewechsel verloren.

Logger bei Raumtemperatur vorbereiten

Ein Datenlogger sollte möglichst vor dem Einbringen in den Tiefkühlbereich vollständig vorbereitet werden.

Dazu gehören:

1. Batteriezustand kontrollieren.
2. Logger programmieren.
3. Messintervall festlegen.
4. Grenzwerte konfigurieren.
5. Datum und Uhrzeit kontrollieren.
6. Speicher prüfen beziehungsweise auslesen.
7. Messung starten.
8. Startstatus kontrollieren.
9. Erst anschließend in den kalten Bereich einbringen.

Dies hat vor allem praktische Vorteile: Tasten, Displays, Steckverbinder und Computeranschlüsse müssen nicht bei -30 °C bedient werden.

Das Starten bei Raumtemperatur verlängert jedoch nicht automatisch die gesamte Batterielaufzeit einer monatelangen Tiefkühlmessung. Nach ausreichender Abkühlzeit erreicht auch die Batterie des Loggers die Umgebungstemperatur.

Thermische Einschwingzeit berücksichtigen

Bei einem Logger mit internem Temperatursensor misst das Gerät nach dem Einbringen zunächst noch seine eigene Abkühlung mit.

Der Logger benötigt eine gewisse Zeit, bis Gehäuse und Sensor ausreichend nahe an der tatsächlichen Umgebungstemperatur liegen. Die ersten Messwerte nach einem starken Temperaturwechsel sollten deshalb nicht automatisch als repräsentative Lagertemperatur interpretiert werden.

Wann externe Temperaturfühler sinnvoll sind

Bei sehr tiefen Temperaturen kann es sinnvoll sein, nicht den gesamten Datenlogger in den kalten Bereich einzubringen.

Stattdessen wird nur ein externer Temperaturfühler innerhalb des Tiefkühlraums oder Tiefkühlschranks positioniert, während sich Logger, Batterie und Display außerhalb befinden.

Diese Lösung bietet mehrere Vorteile:

• Batterie arbeitet bei einer höheren Temperatur,
• Display bleibt besser ablesbar,
• Daten können leichter ausgelesen werden,
• Logger muss nicht regelmäßig zwischen warm und kalt bewegt werden,
• Kondensationsprobleme am Gerät lassen sich reduzieren,
• mit geeigneten Fühlern sind Temperaturen messbar, die unterhalb der zulässigen Betriebstemperatur des Loggers liegen.

Allerdings müssen auch hier einige Punkte beachtet werden:

• Der externe Fühler muss für die gewünschte Temperatur spezifiziert sein.
• Fühlerleitung und Isolierung müssen für die Kälte geeignet sein.
• Türdichtungen dürfen durch die Leitung nicht unzulässig beeinträchtigt werden.
• Bei Wanddurchführungen muss auf Dichtheit und Wärmebrücken geachtet werden.
• Der Messort des Fühlers muss für die Fragestellung repräsentativ sein.

Gerade bei Ultra-Tiefkühlschränken ist dieses Konzept häufig sinnvoller, als einen Standardlogger vollständig der extremen Temperatur auszusetzen.

Datenabruf im Tiefkühlbereich richtig planen

Auch der Datenabruf sollte Teil der Messplanung sein. Muss ein Logger zum Auslesen jedes Mal aus dem Tiefkühlraum entnommen werden, entsteht bei jedem Wartungsvorgang ein erneuter Temperaturzyklus.

Mögliche Strategien sind:

• großen internen Speicher verwenden und selten auslesen,
• SD-Karte oder geeignete Schnittstelle einsetzen, sofern vom Gerät vorgesehen,
• Logger mit externem Fühler außerhalb des Tiefkühlbereichs montieren,
• für geeignete Anwendungen ein Funk- oder Fernüberwachungssystem einsetzen.

Bei Funklösungen muss allerdings erneut die Energiebilanz betrachtet werden. Eine komfortable häufige Datenübertragung kann den Energiebedarf erhöhen.

Für kritische Langzeitmessungen sollte deshalb bereits vor der Installation geklärt werden:

Wie kommen die Daten aus dem Logger, ohne die Messung unnötig zu unterbrechen oder das Gerät regelmäßig starken Temperaturwechseln auszusetzen?

Typische Fehlerbilder bei Datenloggern im Tiefkühlbereich

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Batteriewarnung deutlich früher als erwartet	Batteriestandzeit wurde bei höherer Referenztemperatur angegeben	Temperaturbedingungen und Herstellerangabe zur Batteriestandzeit vergleichen
Logger funktioniert bei Raumtemperatur wieder	Kältebedingter Spannungseinbruch beziehungsweise erhöhte Batterieimpedanz möglich	Batterie prüfen und tatsächliche Einsatzgrenzen kontrollieren
Display reagiert sehr langsam	Temperaturabhängiges Verhalten des LCD	Betriebstemperatur prüfen und gespeicherte Daten auslesen
Messwerte beginnen nach Einbringen zunächst deutlich zu hoch	Logger beziehungsweise interner Sensor noch nicht thermisch eingeschwungen	Abkühlkurve und erforderliche Stabilisierungszeit berücksichtigen
Nach Herausnehmen bildet sich Wasser auf dem Gerät	Kondensation durch Unterschreiten des Taupunkts	Gerät geschlossen erwärmen lassen und Schnittstellen erst später öffnen
Korrosion an Anschluss oder Batteriefach	Wiederholte Kondensation beziehungsweise Feuchteeintrag	Handhabung beim Temperaturwechsel und Dichtungen überprüfen
Speicher ist vor Ende der Messkampagne voll	Messintervall zu kurz oder Speicherplanung unzureichend	Speichertiefe und Messintervall vor Messbeginn berechnen
Kurze Temperaturspitzen fehlen in der Aufzeichnung	Messintervall zu lang	Intervall entsprechend der Prozessdynamik verkürzen
Funkverbindung wird bei Kälte unzuverlässig	Versorgung, Funkbedingungen oder Gerät außerhalb geeigneter Einsatzbedingungen	Betriebstemperatur, Batteriezustand und Funkverbindung getrennt prüfen
Datenlogger misst tiefere Temperaturen, als laut Gerätespezifikation zulässig	Messbereich des Sensors mit Betriebstemperatur des Loggers verwechselt	Messbereich, Betriebs- und Lagertemperatur getrennt prüfen

Auswahl und Prüfablauf vor einer Langzeitmessung

Vor einer mehrwöchigen oder mehrmonatigen Messkampagne im Tiefkühlbereich sollte der Logger nicht allein anhand des Temperaturmessbereichs ausgewählt werden.

Ein sinnvoller Prüfablauf ist:

1. Tiefste reale Umgebungstemperatur bestimmen: Nicht nur den normalen Sollwert betrachten, sondern auch mögliche lokale Kältezonen.
2. Betriebstemperatur prüfen: Ist das komplette Gerät für diese Temperatur zugelassen?
3. Messbereich prüfen: Deckt der Sensor den benötigten Bereich mit ausreichender Genauigkeit ab?
4. Batterieangabe lesen: Bei welcher Temperatur und welchem Messtakt gilt die nominelle Laufzeit?
5. Messdauer festlegen: Ausreichende Reserve für die geplante Kampagne berücksichtigen.
6. Messintervall bestimmen: So lang wie möglich, aber so kurz wie für die Anwendung erforderlich.
7. Speicherkapazität prüfen: Reicht der Speicher bis zum geplanten Datenabruf?
8. Datenverlustverhalten klären: Bleiben gespeicherte Werte bei leerer Batterie erhalten?
9. Schutzart bewerten: Feuchte, Reinigung und mögliche Kondensation berücksichtigen.
10. Datenabruf planen: USB, SD-Karte, Funk oder externe Montage festlegen.
11. Externen Fühler prüfen: Bei sehr tiefer Temperatur überlegen, ob die Elektronik außerhalb montiert werden kann.
12. Vorversuch durchführen: Bei kritischen Anwendungen den kompletten Aufbau unter realistischen Temperaturbedingungen testen.

Praxisbeispiel: Temperaturaufzeichnung bei -28 °C

In einem Tiefkühllager soll die Temperatur über mehrere Monate kontinuierlich aufgezeichnet werden. Die typische Lagertemperatur beträgt etwa -28 °C.

Für die Messung wird zunächst ein kompakter Datenlogger betrachtet, dessen zulässige Betriebstemperatur bis -30 °C reicht. Die spezifizierte Batteriestandzeit beträgt mehrere hundert Tage.

Auf den ersten Blick scheint damit ausreichend Reserve vorhanden zu sein.

Schritt 1: Randbedingungen der Batterieangabe prüfen

Im Datenblatt zeigt sich, dass die nominelle Batteriestandzeit für einen definierten Messtakt bei +25 °C angegeben wurde. Die geplante Anwendung liegt dagegen dauerhaft nahe der unteren zulässigen Betriebstemperatur.

Die nominelle Laufzeit wird deshalb nicht eins zu eins als garantierte Laufzeit bei -28 °C verwendet.

Schritt 2: Messintervall festlegen

Der Betreiber muss keine sekündlichen Schwankungen erfassen. Ein zur Prozessdynamik passendes längeres Messintervall reduziert Speicherbedarf und Energieverbrauch.

Schritt 3: Datenabruf planen

Der Logger soll nicht wöchentlich aus dem Kühlraum geholt werden. Deshalb wird geprüft, ob die Speicherkapazität für das gewählte Ausleseintervall ausreicht.

Schritt 4: Kondensation berücksichtigen

Für den späteren Datenabruf wird festgelegt, dass das kalte Gerät nicht unmittelbar in warmer Umgebung geöffnet wird. Schnittstellen und Batteriefach bleiben geschlossen, bis der Logger ausreichend temperiert ist.

Schritt 5: Alternative mit externem Fühler prüfen

Da sich unmittelbar neben dem Tiefkühllager ein Technikbereich mit höheren Temperaturen befindet, wird zusätzlich eine Lösung mit externem Pt100-Fühler geprüft. Der Fühler befindet sich im Lager, während Logger, Batterie und Display außerhalb bleiben.

Ergebnis: Beide Konzepte können technisch geeignet sein. Für eine besonders lange Messkampagne bietet die externe Fühlerlösung jedoch den Vorteil, dass Elektronik und Batterie nicht dauerhaft bei -28 °C betrieben werden müssen.

Das Beispiel zeigt: Der Temperaturmessbereich allein ist noch keine vollständige Geräteauswahl. Batteriekonzept, Betriebstemperatur, Speicher und Datenabruf gehören ebenso zur Planung.

Passende Temperatur-Datenlogger für Anwendungen bei Minusgraden

testo 176 T1 – für Langzeitmessungen in Kühl- und Gefrierräumen

Der testo 176 T1 eignet sich besonders für stationäre Langzeitmessungen in Kühl- und Gefrierbereichen. Der Logger arbeitet mit einem internen Pt100-Sensor und besitzt einen Temperaturmess- und Betriebsbereich von -35 °C bis +70 °C.

Für anspruchsvolle Lagerumgebungen ist insbesondere die Schutzart IP68 interessant. Der interne Speicher fasst bis zu 2.000.000 Messwerte. Gespeicherte Messdaten bleiben auch bei leerer Batterie beziehungsweise beim Batteriewechsel erhalten.

Für das Thema Batterielaufzeit ist eine Angabe besonders wichtig: Der Hersteller nennt eine Batteriestandzeit von bis zu 8 Jahren bei 15 Minuten Messtakt und +25 °C. Dieser Wert sollte daher nicht ungeprüft als Batterielaufzeit für einen achtjährigen Dauerbetrieb bei -30 °C interpretiert werden.

Weitere Informationen finden Sie unter testo 176 T1 Temperatur-Datenlogger bei ICS Schneider.

testo 174 T – kompakter Logger bis -30 °C

Für kompakte, lokal auszulesende Temperaturaufzeichnungen ist der testo 174 T eine interessante Lösung.

Der Logger besitzt:

• einen Mess- und Betriebsbereich von -30 °C bis +70 °C,
• einen internen Speicher für 16.000 Messwerte,
• Schutzart IP65,
• zwei CR2032-Lithiumbatterien,
• automatische Datensicherung bei leerer Batterie beziehungsweise Batteriewechsel.

Die angegebene Batteriestandzeit von 500 Tagen gilt bei einem Messtakt von 15 Minuten und einer Temperatur von +25 °C. Gerade dieser Logger verdeutlicht deshalb sehr gut, warum die Batteriestandzeit und die zulässige minimale Betriebstemperatur getrennt betrachtet werden müssen.

Weitere Informationen finden Sie unter testo 174 T Mini-Temperatur-Datenlogger bei ICS Schneider.

testo 176 T2 – externe Pt100-Fühler für flexible Messstellen

Wenn die Messelektronik nicht direkt am kältesten Punkt montiert werden soll, ist der testo 176 T2 besonders interessant.

Der Datenlogger besitzt zwei Anschlüsse für externe Pt100-Fühler. Der Messbereich der Pt100-Eingänge reicht von -100 °C bis +400 °C, während die Betriebstemperatur des eigentlichen Loggers mit -35 °C bis +70 °C angegeben ist.

Genau diese Unterscheidung ist für Tiefkühlanwendungen wichtig: Mit einem entsprechend geeigneten externen Fühler kann die Temperatur an einem sehr kalten Messort erfasst werden, während der Logger an einer günstigeren Position installiert wird.

Der testo 176 T2 speichert bis zu 2.000.000 Messwerte und bietet Datenübertragung per USB beziehungsweise SD-Karte. Auch hier bleiben gespeicherte Messdaten bei leerer Batterie oder Batteriewechsel erhalten.

Weitere Informationen finden Sie unter testo 176 T2 Temperaturlogger bei ICS Schneider.

testo 184 T4 – Speziallogger für Trockeneis bis -80 °C

Für Temperaturen weit unterhalb eines normalen Tiefkühllagers ist ein speziell dafür ausgelegter Logger erforderlich.

Der testo 184 T4 ist für Transportanwendungen mit Trockeneis bis -80 °C vorgesehen. Er speichert bis zu 40.000 Messwerte und besitzt eine wechselbare Lithiumbatterie.

Besonders interessant ist die Batteriedokumentation: Für dieses Gerät gibt Testo eine Batteriestandzeit von 100 Tagen bei -80 °C und 15 Minuten Messzyklus an. Damit bezieht sich die Laufzeitangabe direkt auf die extreme Einsatztemperatur und ist für die Planung wesentlich aussagekräftiger als eine ausschließlich bei Raumtemperatur spezifizierte Batteriestandzeit.

Der Logger verfügt über USB und NFC und erzeugt nach dem Anschluss an einen Rechner einen PDF-Bericht. Er eignet sich insbesondere für die Transportüberwachung temperaturempfindlicher Waren mit Trockeneis.

Welcher Logger passt zu welcher Kälteanwendung?

Anwendung	Geeigneter Ansatz
Kühl- und Tiefkühllager bis etwa -30 °C	Logger mit internem Sensor und ausdrücklich geeigneter Betriebstemperatur
Langzeitmessung in Gefrierräumen	Großer Speicher, geeignete Lithiumbatterie und ausreichende Laufzeitreserve
Sehr kalter Messort, Elektronik kann außerhalb bleiben	Logger mit externem temperaturgeeignetem Fühler
Trockeneistransport bis -80 °C	Speziell für Ultra-Tieftemperaturen ausgelegter Transportlogger
Häufiger Datenabruf erforderlich	Schnittstellen- beziehungsweise Funkkonzept bereits bei der Geräteauswahl berücksichtigen

Weitere Geräte finden Sie unter Temperatur-Datenlogger bei ICS Schneider.

Fazit

Ein Datenlogger kann für -30 °C spezifiziert sein und trotzdem deutlich früher eine schwache Batterie melden als es die nominelle Batteriestandzeit erwarten lässt. Das ist kein Widerspruch: Zulässige Betriebstemperatur und Batteriestandzeit beschreiben unterschiedliche Eigenschaften des Geräts.

Für zuverlässige Langzeitmessungen im Tiefkühlbereich müssen deshalb Batterietyp, Temperatur, Messintervall, Funkbetrieb, Speicherkapazität und Datenabruf gemeinsam geplant werden.

Ebenso wichtig ist die Handhabung beim Temperaturwechsel. Wird ein stark abgekühlter Logger in warme, feuchte Luft gebracht, kann Kondensation an Gehäuse und Anschlüssen entstehen. Schnittstellen und Batteriefächer sollten deshalb nicht unmittelbar nach dem Herausnehmen geöffnet werden.

Bei besonders tiefen Temperaturen kann ein externer Fühler die technisch bessere Lösung sein: Der Sensor misst im Tiefkühlbereich, während Batterie, Display und Datenlogger in einer wärmeren Umgebung verbleiben.

Für die Geräteauswahl sollte daher nicht nur gefragt werden „Wie tief kann der Logger messen?“, sondern auch: Bei welcher Temperatur darf das komplette Gerät betrieben werden, wie wurde die Batterielaufzeit spezifiziert und wie werden die Daten während der gesamten Messkampagne sicher gespeichert und ausgelesen?

FAQ: Datenlogger bei Minusgraden und im Tiefkühlbereich

Warum hält die Batterie eines Datenloggers bei Kälte kürzer?

Bei niedriger Temperatur verändern sich die elektrochemischen Vorgänge innerhalb der Batterie. Unter anderem kann der Innenwiderstand steigen, wodurch die Batteriespannung unter Belastung stärker einbricht. Die Elektronik kann dadurch ihre Unterspannungsgrenze früher erreichen als bei Raumtemperatur.

Kann ein Datenlogger bei -30 °C betrieben werden, wenn seine Batteriestandzeit bei +25 °C angegeben ist?

Wenn der Hersteller eine Betriebstemperatur bis -30 °C freigibt, darf das Gerät grundsätzlich innerhalb dieses spezifizierten Bereichs betrieben werden. Die bei +25 °C angegebene Batteriestandzeit darf jedoch nicht automatisch als identische Laufzeit bei -30 °C interpretiert werden.

Was bedeutet eine Batteriestandzeit von 500 Tagen bei +25 °C?

Sie beschreibt die erwartete Batteriestandzeit unter den angegebenen Referenzbedingungen, beispielsweise bei +25 °C und einem bestimmten Messintervall. Ändern sich Temperatur oder Messbedingungen, kann sich auch die tatsächliche Laufzeit verändern.

Welche Batterie ist für einen Datenlogger bei Minusgraden geeignet?

Das hängt von der konkreten Batteriechemie und vom Datenlogger ab. Lithium-Primärbatterien werden häufig für Geräte mit erweitertem Temperaturbereich eingesetzt. Entscheidend ist jedoch immer die Freigabe des Geräteherstellers für die vorgesehene Betriebstemperatur.

Kann ein Datenlogger bei Kälte eine leere Batterie anzeigen, obwohl die Batterie später wieder funktioniert?

Das ist grundsätzlich möglich. Bei niedriger Temperatur kann die Batteriespannung unter Last stärker absinken. Nach Erwärmung kann sich die verfügbare Spannung einer noch nicht vollständig entladenen Batterie wieder erhöhen. Eine solche Beobachtung sollte dennoch zum Anlass genommen werden, Batteriezustand und Einsatzbedingungen zu prüfen.

Warum wird das Display eines Datenloggers bei Kälte langsam?

Flüssigkristallanzeigen reagieren temperaturabhängig. Bei niedrigen Temperaturen können Segmentwechsel träger werden und der Kontrast kann sich verändern. Entscheidend bleibt, ob sich das vollständige Gerät innerhalb seines freigegebenen Betriebstemperaturbereichs befindet.

Bedeutet ein langsames Display, dass der Logger nicht mehr misst?

Nicht zwangsläufig. Displaydarstellung und interne Messwerterfassung sind unterschiedliche Funktionen. Ob der Logger tatsächlich weiter aufgezeichnet hat, sollte anhand des Gerätestatus beziehungsweise der gespeicherten Daten überprüft werden.

Was ist der Unterschied zwischen Messbereich und Betriebstemperatur?

Der Messbereich beschreibt den Temperaturbereich des Sensors. Die Betriebstemperatur beschreibt dagegen den zulässigen Temperaturbereich des vollständigen Datenloggers. Besonders bei externen Fühlern kann der Sensor einen deutlich größeren Messbereich besitzen als die Elektronik.

Warum entsteht Kondensation beim Herausnehmen aus dem Tiefkühlraum?

Der Datenlogger ist zunächst wesentlich kälter als die Umgebungsluft. Liegt seine Oberflächentemperatur unter dem Taupunkt, kondensiert Feuchtigkeit aus der Luft auf dem Gerät. Besonders empfindlich sind offene Anschlüsse, Batteriefächer und Steckverbinder.

Sollte der Logger direkt nach dem Herausnehmen per USB ausgelesen werden?

Bei einem stark abgekühlten Gerät ist es sinnvoll, zunächst eine ausreichende Temperaturanpassung abzuwarten und die Herstellervorgaben zu beachten. Dadurch lässt sich vermeiden, dass beim Öffnen von Schutzabdeckungen oder Anschlüssen feuchte Raumluft an sehr kalte Komponenten gelangt.

Gehen die Messdaten verloren, wenn die Batterie leer ist?

Das hängt vom jeweiligen Datenlogger ab. Viele moderne Logger verwenden einen nichtflüchtigen Speicher. Bei den beschriebenen testo 174 T sowie testo 176 T1 und T2 bleiben bereits gespeicherte Messdaten auch bei leerer Batterie beziehungsweise beim Batteriewechsel erhalten.

Wie beeinflusst das Messintervall die Batterielaufzeit?

Bei kürzeren Messintervallen werden Sensor und Elektronik häufiger aktiviert und es entstehen mehr Speicherzugriffe. Abhängig vom Gerät kann dies den Energieverbrauch erhöhen. Das Intervall sollte deshalb an die tatsächlich benötigte zeitliche Auflösung angepasst werden.

Warum ist das Funkintervall bei kalten Datenloggern wichtig?

Funkübertragungen können kurzzeitig eine deutlich höhere Stromaufnahme verursachen als eine reine Messung. Bei einer kalten Batterie kann dies einen stärkeren Spannungseinbruch verursachen. Bei Funkloggern sollten daher Mess- und Übertragungsintervall getrennt betrachtet werden.

Wann ist ein externer Temperaturfühler besser als ein interner Sensor?

Ein externer Fühler ist besonders sinnvoll, wenn der Messort kälter ist als die zulässige Betriebstemperatur des Loggers oder wenn Batterie, Display und Schnittstellen bewusst außerhalb des Tiefkühlbereichs bleiben sollen.

Kann man einen Logger für -35 °C auch bei -40 °C verwenden?

Nicht ohne entsprechende Freigabe des Herstellers. Liegt die tatsächliche Umgebungstemperatur außerhalb der angegebenen Betriebstemperatur, befinden sich Batterie, Display und Elektronik außerhalb ihres spezifizierten Betriebsbereichs – selbst wenn der Temperatursensor einen größeren Messbereich besitzt.

Welcher Datenlogger eignet sich für ein Tiefkühllager bei etwa -30 °C?

Geeignet ist ein Logger, dessen vollständige Betriebstemperatur den vorgesehenen Bereich abdeckt. Für entsprechende Langzeitmessungen kann beispielsweise der testo 176 T1 mit einem Betriebsbereich von -35 °C bis +70 °C eingesetzt werden. Für kompaktere Anwendungen reicht der testo 174 T bis -30 °C.

Welcher Datenlogger eignet sich für Trockeneis bei etwa -80 °C?

Für solche Temperaturen ist ein speziell dafür entwickelter Ultra-Tieftemperaturlogger erforderlich. Der testo 184 T4 ist für Transportanwendungen mit Trockeneis bis -80 °C ausgelegt und besitzt eine für diese Einsatzbedingungen spezifizierte Batteriestandzeit.

Wie lässt sich ein vorzeitiger Ausfall bei einer Langzeitmessung vermeiden?

Vor Messbeginn sollten tatsächliche Minimaltemperatur, Betriebstemperatur des Loggers, Batterieangaben, Mess- und Funkintervall, Speicherbedarf, Datenabruf und Messdauer gemeinsam geprüft werden. Bei kritischen Anwendungen ist zusätzlich ein Vorversuch unter realistischen Temperaturbedingungen sinnvoll.