Гибкий мрамор; технология производства своими руками

Гибкий мрамор — технология производства своими руками

Гибкий камень мрамор – это тонкий, легкий и гнущийся материал, который имеет красоту натурального камня, но менее громоздкий и дорогостоящий. Существуют разнообразные формы, рисунки и цветовые решения. Его создают в цехах или своими руками.

Особенности материала

Литьевой гибкий мрамор – это эластичный материал, который применяется для наружной и внутренней отделки. В его составе полимерные смолы и наполнители. Им обычно облицовывают поверхности вместо плитки и натурального камня. Внешне гибкий камень трудно отличить от натурального. Но стоимость этого материала гораздо ниже, чем настоящего мрамора. Искусственный материал экологически чистый и устойчив к воздействию внешних факторов. Его толщина колеблется в пределах 2-3 мм. Каждый квадратный метр весит не более 3 кг. Если определенный участок потерял целостность, то его можно восстановить кусочком аналогичного материала.

Где применяется

Гибкий мрамор широко используется в интерьере. С его помощью отделывают жилые помещения, прихожие, коридоры, детские комнаты. Его применяют для изготовления кухонных фартуков с высокими эксплуатационными свойствами. Так как он близкий по внешнему виду к натуральной фактуре, материалом обшивают камины и реставрируют каминные полки. Также используют гибкий мрамор в ванной для оформления стен.

Особое внимание уделяют фрескам из него, такое исполнение позволяет сохранить изображения в прежнем состоянии в течение многих лет. В этом варианте гибкий мрамор применяют для фасада здания. Он подходит для облицовки, отделки колонн, создания функциональных и практичных покрытий. Имитация камня устойчива к непрерывному воздействию влаги, поэтому она популярна для отделки саун и бассейнов. Еще из него выполняют блоки и шары, актуальные для ландшафтного дизайна, которые размещают возле входных дверей, подъездных дорожек, на лестницах.

Виды гибкого мрамора

На профильном рынке гибкий мрамор встречается:

в виде обоев. Это листы толщиной 1 мм и шириной до 100 см;
в виде плитки. Его толщина в пределах 2-5 мм. Существуют разные вариации габаритов.

Существует белый, розовый, серый и много других оттенков. Формы выпуска позволяют создать уникальный дизайн. Рулонные варианты больше подходят для внутренней отделки, а для наружной целесообразно использовать толстые плиточные серии. Производство гибкого мрамора изначально держали в секрете. Но с распространением материала другие производители научились имитировать его свойства и разработали новые методики.

В зависимости от способа производства литьевого и гибкого мрамора, выделяют:

Классический. По первоначальному алгоритму процесс устраивали в карьере с наружными платами песчаника. Большую часть действий выполняют вручную. Сначала шлифуют песчаник до гладкости, обрабатывают его полимерным клеем и накладывают основу. Оставляют на солнце для полимеризации. После этого основу и слой сырья снимают, а заготовку высушивают. В конце получают материал с оригинальным рисунком.
Насыпной. Это технология производства гибкого мрамора заключается в использовании мелкофракционных материалов, которые смешивают с пигментами. На шаблон наносят стекловолокно с клеем. На обработанной ткани распределяют сырье, фиксируют его на шаблоне и трамбуют резиновым валиком. Форму просушивают, после чего материал внимают из шаблона.

Имитация камня пользуется популярностью во всем мире. Цена на материал варьируется в зависимости от способа производства, формы, компании.

Положительные и отрицательные стороны гибкого мрамора

Гибкий мрамор достоинства и недостатки имеет разные. Положительные черты материала следующие:

Экологически чистый.
Обладает антистатическим эффектом.
Мало весит.
Выдерживает воздействие высоких температур.
Устойчив к влаге.
Не содержит вредные для организма человека вещества.
Пластичен и легко режется.
Паропроницаем.
Простой монтаж гибкого мрамора.

Выделяют только один недостаток, связанный с тем, что слишком мало строительных фирм знакомы с материалом. Поэтому, хоть облицовка им и не вызывает трудностей, но те, кто знаком с нюансами работы требуют крупную сумму за работу. Это толкает многих изготавливать гибкий мрамор своими руками.

Как сделать своими руками

Производство гибкого камня мрамора невозможно без таких материалов и инструментов:

мраморной пыли и хорошо просеянного песка;
красителей. Хорошо подходят порошковые окиси металлов. Они имеют такой же размер, как и кварцевый песок, поэтому их легко смешать в однородную массу;
гибкой подложки. Подходит гибкий полиэтилен и стеклоткань;
жестких листов, на которых готовые изделия будут сушить;
нескольких емкостей. В них будут смешивать компоненты.

Существует две технологии производства гибкого мрамора своими руками:

Первый способ. В разных емкостях смешивают песок с красителями. Чтобы получить прожилки на камне, выбирают основной цвет и в нем соединяют несколько других оттенков. После этого готовят основу из полиэтилена или стекловолокна. Также можно взять ткань и пропитать ее водоотталкивающими составами. Ее расстилают на ровной поверхности и покрывают небольшим слоем акрилового латекса. Добиться устойчивости материала можно, если не ждать высыхания поверхности, а сразу наносить узоры. Когда вся площадь будет заполнена, ее прижимают к основе листом стекла или скалкой. Заготовку оставляют на сутки сушиться. Для ускорения производства используют вентиляторы, фен.
Второй способ. Изготовление гибкого мрамора по этому методу предполагает использование тех же материалов и инструментов, но к списку добавляют листовое стекло и стеклянную трубочку с раструбом. Сначала готовят сухие смеси и подложку, которую закрепляют на поддоне двухсторонним скотчем. По краям прибивают планки и на них кладут стекло, закрепив монтажной лентой. Конструкцию ставят вертикально и трубкой засыпают песок, делая рисунок так, чтобы он стал похожим на натуральный камень. Когда материал полностью высохнет, его можно использовать для облицовки.

Гибкий мрамор своими руками создать не трудно, главное, соблюдать состав, пропорции и следить за технологией производства.

Кто занимается производством

Гибкий камень делают в цехах или местах залежей песчаника. Занимаются этим компании, производящие строительные материалы. Для тех, кто хочет открыть свой бизнес, достаточно купить минимальное количество инвентаря: дрель, сеялку для песка, сушильные шкафы, оборудование для резки. Процесс изготовления простой и не требует особых навыков и больших затрат. Небольшое производство может быть очень рентабельным, так как себестоимость плитки гораздо ниже, чем, если посетить строительные рынки.
Что касается оригинальной технологии, то процесс проводят в залежах песчаника. Это более трудно и требует больших затрат. Но срезы песчаника отличаются уникальным рисунком, поэтому можно получить материал с самобытной фактурой. Высокие затраты на производство связаны с применением дорогого оборудования, без которого невозможно выполнить шлифовку основы.

Хоть гибкий камень и востребован в строительстве, масштабы выпуска еще не налажены, ведь этот материал появился сравнительно недавно. На рынке можно увидеть продукцию зарубежного производителя, преимущественно Германии. Поэтому есть много перспектив для развития среднего и малого бизнеса.

Интересные факты

Мрамор издавна использовали в архитектуре. Его красота и долговечность сделала его популярным в качестве облицовочного материала, а большое разнообразие оттенков открывает множество возможностей для наружного и внутреннего декора зданий.

Существуют такие интересные факты о мраморе:

Он практически полностью состоит из кальцината.
Его цвет и окраска зависят от состава органических примесей.
В переводе с греческого «мрамор» означает «блестящий камень».
В Индии считают, что магический камень, который служит мостом между миром людей и богов.
Некоторые шарлатаны утверждают, что его можно использовать для лечения патологий желудочно-кишечного тракта и других органов, но медицина опровергает это утверждение.
В России мрамор добывают преимущественно в Карелии, хотя есть и множество других месторождений, но именно в этом месте его больше.

Как сделать гибкий камень самостоятельно в домашних условиях: оборудование, материалы

Что такое гибкий камень?

Гибким камнем называют единственный в своем роде стройматериал – тонкий и эластичный, который используют в декорировании различных поверхностей. Интересен он тем, что может «притвориться» древесиной, кирпичом, мрамором или каким-нибудь другим натуральным камнем, принимая заданную форму.

Оказывается, вполне реально изготовить этот материал собственноручно. Главное в этом деле – грамотно «сочинить» смесь-основу: она в больших количествах содержит добавки из полимеров, которые придают изделию гибкость и прочность.

Сферы применения гибкого камня

Эта новинка уже приобрела своих поклонников среди мастеров-отделочников. Наиболее распространены такие варианты ее применения:

Камин. Сей материал для декорирования можно использовать при «украшении» и настоящих комнатных каминов, и особенно их электрических собратьев. Доказано, что этому «как будто камню» не страшны ни высокие температуры, ни их перепад.

Кухня. В этой части квартиры уместно отделать гибким камнем весь «рабочий уголок». Материал, как уже упоминалось выше, хорошо переносит температурные перепады, а также воздействие пара и влажности, а уход за ним не требует больших усилий.

Арки и колонны. Натуральный камень в отделке таких конструкций не всегда удобен в силу его веса и невозможности принять округлые формы. А гибкий камень идеально подойдет для такого случая: вид у него вполне натуральный плюс легкость как в весе, так и в придаче нужной формы, удобство в монтаже и простота ухода.

Жилые помещения. Материал совершенно безопасен, и им запросто можно декорировать спальни и детские. Особенно интересно он может выглядеть в прихожей, холле, гостиной, естественно, если весь остальной интерьер будет выдержан в одном стиле.

Частичная декоративная отделка. Специалисты-отделочники нередко предлагают настоящие произведения фрескового искусства, где материал – именно гибкий камень. Интересно они будут смотреться, скажем, в прихожей, ванной или в лоджии. Такие частичные отделки могут подчеркнуть панели или дверные проемы, фрагменты стен в самой квартире.

Главные достоинства материала

А достоинств у него множество. Можно смело отметить его:

декоративность. Структура материала позволяет создавать из него имитацию поверхности, гладкую и бесшовную;
легкость ухода. «Гибкокаменное» покрытие можно мыть губкой и просто водой, не используя «химии»;
невосприимчивость к колебаниям температуры и влажности;
пожаробезопасность: не поддается горению и тлению;
светопроницаемость. Эта имитация камня способна служить светомаскировкой от яркого освещения в комнате, смягчая его;

удобство. Выпускается в виде листов/плитки, что весьма ускоряет и облегчает монтажные работы, причем он легко режется ножом и даже ножницами;
универсальность. Его, кроме пигментации, можно разнообразить нанесением фотопечати;
внешняя уникальность. Узор на описываемом материале практически неповторим, как бы копируя поверхность камня натурального;
функциональность. О декорировании объектов, обладающих нестандартной «фигурой», мы уже упоминали;
экологичность.

Немного о технологии

Есть мнение, что для овладения технологией не требуется наличие особых знаний и навыков: работник должен просто выполнять регламентированные действия.

Стандартная

Если изготовлением этого декоративного материала хочет заняться предприниматель, имеющий цех, то ему необходимо соответствующее оборудование, представленное:

сеялкой для просеивания песка;
дрелью;
сушильными шкафами;
устройством для резки изделия;
смесителем;
специальным столом для нанесения крошки на основу;
стеллажами, где будет сушиться готовое изделие.

Сырьем для изготовления облицовочного материала выступают мраморная крошка или же песок, которые следует просеивать.

Основа готовится, начиная с проклеивания стеклоткани и последующего нанесения на нее минерального сырья. Готовую продукцию, высушив, режут на плитки нужной формы и размеров.

Оригинальная

С необходимым оборудованием мы разобрались, теперь поговорим о нужных материалах. Надо обзавестись:

эластичной и прочной клеевой пропиткой на акриле;
листовым шаблоном – фанерными листами, используемыми для формовки. Для удержания сырой смеси в заданной форме по периметру фанеры устанавливаются бортики;
любой мелкозернистой фракцией типа мраморной крошки, кварцевого песка и т.п.;
оснащением для приготовления смеси-основы;

Если решили собственноручно изготовить рассматриваемый отделочный материал, то для этой цели можно приспособить любую чистую емкость в сочетании с дрелью, оснащенной насадкой-венчиком.

пигментами для задуманной продукции;
ровной поверхностью для работ типа простого стола;
стеклохолстом или плотным текстилем, которые послужат удерживающей основой для сырья. Их должны характеризовать прочность, гибкость и устойчивость к воздействию окружающей среды.

Помещение для работы

Помещение, где предполагается производить материалы для декорирования, должно соответствовать ряду требований:

иметь общее пространство свыше 30 квадратных метров;
температуру – 15–25 градусов;
одинаковый уровень освещения;
приветствуется также наличие таких моментов как вытяжная вентиляция и канализационный сток.

Производственные площади надо подразделить на следующие зоны:

комнату, где будет готовиться смесь-основа;
зону для станка, предназначенного для ее нанесения;
«угол» для работы с сырьем;
сушильное и складское помещения.

Кустарный способ производства

Смесь-основу раскладывают на поддон и покрывают клеевым составом. Толщина слоя должна составлять около двух миллиметров.
Дальнейшие шаги подскажет фантазия изготовителя. Песок и крошку можно распределить по заготовке или просто однотонной массой, или узорами, цветными полосками, выкладывая их или из одного песка, или комбинируя его с мраморными вкраплениями.
Изобразив желаемый узор, рекомендуется придавить его толстым стеклом, чтобы «утопить» выступающие камешки.
Создать оригинальный рисунок можно еще одним способом. Несмотря на его трудоемкость, он позволяет изготавливать соответствующие изделия небольших размеров по рисунку.
Понадобятся емкости для наполнения песком/крошкой разного цвета или разной фактуры, и длинная трубка, на конце которой помещена воронка.
Оббитый тонкой рейкой с трех сторон лист поддона устанавливают в строго вертикальном положении. На нем закрепляют тканевую основу с уже нанесенным слоем клея.
К рейкам прижимают стекло, фиксируют его с помощью защелок или скотча.
Между стеклом и тканью опускают трубку.
Через воронку засыпают песок, создавая слои и разные узоры и по ходу наполнения поддона осторожно поднимая трубку. Так образуется рисунок, подобный срезу натурального камня.

При желании повторить в следующем полотне полученный узор, рекомендуется данные о расходе сырья, тоне, цвете записывать в блокноте.

Когда клей слегка застынет, поддону снова придают горизонтальное положение. Сняв стекло, стряхивают излишний песок, а «свежеиспеченный» гибкий камень устраивают на просушку.

Работа с гибким камнем, технология его производства своими руками в домашних условиях

Словосочетание «гибкий камень (или мрамор)» звучит необычно, ведь главная отличительная черта камня – это твердость, а не наоборот. Камень красив и долговечен, но дороговизна и сложности при работе с ним заставляют отказаться от такого выбора в пользу материала попроще.

Однако современные технологии позволяют сочетать несовместимое. Изобретателям нового материала удалось объединить уникальную фактуру природного камня с легкостью и пластичностью полимеров. Результатом стал новый продукт под названием «гибкий камень». Обсудим, какие материалы и инвентарь требуются для изготовления гибкого мрамора, можно ли изготовить имитацию камня своими руками в домашних условиях и где взять сырье для его производства.

Что понадобится для домашнего изготовления гибкого камня?

Гибкий камень появился благодаря случаю и наблюдательности немецкого мебельщика Гернота Эрлиха. Он нечаянно пролил клей на столешницу из мрамора. Клей прилип настолько прочно, что его удалось удалить только вместе с поверхностным слоем каменной крошки. Привлеченный красивым внешним видом оторванного от стола фрагмента Эрлих решил продолжить эксперименты и создал новый композиционный материал, который был запатентован в 1995 году.

Технология производства гибкого мрамора была поставлена на поток. Строители и дизайнеры сразу оценили преимущества гибкого камня и начали широко использовать его для наружной и внутренней отделки зданий. Этот материал дешевле цельного камня, с ним проще работать. Например, при отделке поверхности со сложной конфигурацией удается сделать это практически без швов. Кроме того, замена натурального камня гибким помогает сохранить залежи ценных отделочных пород для будущих поколений, ведь при его производстве используются не цельные блоки, а мелкие каменные осколки.

Строение гибкого камня

Гибкий камень, изготовленный промышленным способом, состоит из нескольких слоев:

натуральный каменный шпон;
клеевой слой;
основа из стекловолокна.

Производство в домашних условиях оставляет больше простора для творчества. В этом случае можно экспериментировать с разными понравившимися материалами. Основным компонентом самодельного гибкого камня может стать песок, мраморная крошка и даже измельченный кирпич. Эти материалы используют в их натуральном виде или окрашивают. Лучше всего для этого подходят минеральные красители, которые применяют для окраски бетона.

Примеры пигментов и получаемый цвет:

окись железа (желтый);
закись железа (красноватый);
соли меди (различные оттенки зеленого и синего);
сажа (черный).

Окрашенные в различные оттенки порции наполнителя смешивают между собой, получая уникальные цветовые сочетания. Существует несколько техник смешивания:

сухая;
влажная;
комбинированная.

Разноцветную смесь фиксируют к основе с помощью различных составов. В роли связующего вещества может выступать стиролоакриловая дисперсия, пластизоль, полимерные смолы. С целью повышения прочности и облегчения последующего монтажа плитки укрепляют стеклотекстилем или штукатурной сеткой. Готовые панели нарезают на фрагменты квадратной или прямоугольной формы.

Технология производства разными способами

Суть метода получения гибкого камня заключается в следующем: минеральный наполнитель фиксируют к полужидкой основе из полимерных материалов, например, из акрилового клея. К этой основе предварительно добавляют отвердитель, вызывающий застывание. В большинстве случаев конструкцию укрепляют стеклотекстилем, не дающим гибкому камню раскалываться при монтаже. Отвердевшие плитки разрезают и крепят на стену или другую поверхность.

При смешивании влажным способом к цветному песку или мраморной крошке добавляют небольшое количество воды. Увлажненная масса собирается в комочки, поэтому при перемешивании разных оттенков получается поверхность с более крупными цветовыми пятнами, по рисунку очень похожая на натуральные мраморные плиты.

При смешивании сухих и увлажненных компонентов в разных пропорциях получается нечто среднее, а именно чередование крупных и мелких цветовых вкраплений. Вместо песочно-мраморной смеси можно использовать и готовые материалы, например, камешковую штукатурку, которая уже содержит заранее подобранные по цвету декоративные вкрапления.

Среди домашних методов производства гибкого мрамора можно выделить несколько:

с применением готовой акриловой штукатурки;
метод полимеризации на воске;
состав на основе пластизоля.

Акриловая штукатурка и стеклоткань

Самый простой и быстрый способ изготовления гибких плиток, имитирующих камень, заключается в нанесении готовой камешковой штукатурки на подложку из стеклоткани. Камешковая фасадная штукатурка продается в виде сухой смеси в строительных магазинах. Ведро или мешок состава весом 25 кг стоит от 300 до 700 рублей в зависимости от фирмы-производителя. Стеклохолст можно купить по цене примерно 60 руб./кв. м.

Камешковую штукатурку следует тщательно замесить и нанести на стеклотекстиль ровным слоем. Дополнительное выравнивание выполняют с помощью валика. На еще влажную смесь можно нанести насечки в местах будущих разрезов. Это облегчит процедуру разделения на плитки. Однако эта манипуляция необязательна. После полного затвердевания штукатурки ее разрезают на плитки.

Рецепт с воском

Данная технология очень проста и позволяет обойтись минимумом компонентов и инвентаря. В качестве основного наполнителя берут измельченную породу. Рекомендуется использовать песок для стекольной промышленности с размером зерна 0,03 мм, либо мраморную крошку. При выборе песка следует обратить внимание на исходный цвет – он не должен мешать его последующей окраске.

Недостатком изготовленных этим методом плиток является повышенная хрупкость, поскольку они не армированы какой-либо основой. Во избежание разломов следует обращаться с материалом осторожно.

покрыть стекло воском;
смешать кварцевый песок или гранитную крошку со связующим веществом, например, акриловой дисперсией или полимерной смолой с добавленным отвердителем;
нанести полученную массу равномерным слоем толщиной около 0,5 см;
разровнять валиком;
оставить для полимеризации на сутки;
осторожно снять со стекла и нарезать на фрагменты нужной величины.

Состав с пластизолем

В этом рецепте используется пластизоль – вязкое вещество на основе поливинилхлорида. Для его затвердевания необходима высокая температура, под действием которой он превращается в плотную полимерную глину. Стоимость 1 л пластизоля составляет около 300 руб. Пластизоль наносят на стеклянную пластину слоем в 3 мм, затем на него накладывают штукатурную армирующую сетку с мелкими ячейками. По сетке распределяют каменную массу, которую делают заранее, и разравнивают валиком.

Полученный «бутерброд» следует поместить в духовку на 15 минут для полимеризации. После запекания пластину остужают, стряхивают не прилипшую к ней крошку и нарезают на плитки нужного размера. Для наклеивания таких плит на стены необходимо использовать клей, совместимый с ПВХ.

Маленькие хитрости и полезные советы

Гибкий камень – относительно новый материал, работа с которым требует определенного опыта. Однако уже работающие с ним какое-то время мастера не только освоили технологию, но и внедрили в нее маленькие хитрости, помогающие достичь более качественного результата.

В процессе облицовки поверхностей со сложным рельефом и множеством углов рекомендуется прогревать плитку строительным феном. Под действием тепла полимерная клеевая основа разогревается и становится мягче. За счет увеличения пластичности можно точно повторить очертания отделываемой поверхности нестандартной формы.

Монтаж гибкого камня

Сферы применения гибкого камня:

отделка внутренних и наружных стен, в том числе и помещений с высокой влажностью воздуха;
облицовка колонн, каминов, арок;
в качестве напольных покрытий;
изготовление декоративных дизайнерских конструкций, например, полупрозрачные сорта широко используются в светодизайне.

Отделка интерьера гибким камнем

Для укладки плитки из гибкого камня на стены потребуются следующие инструменты и материалы:

карандаш для разметки;
линейка;
зубчатый шпатель;
деревянный молоток;
монтажный нож;
контактный клей;
кисть;
прикаточный валик;
гидрофобный материал;
выравнивающие смеси, если на стенах есть выраженные неровности.

Перед началом облицовки нужно очистить отделываемую поверхность от пыли и прочих загрязнений. Это можно сделать с помощью щетки и воды с небольшим количеством моющего средства. Если на стенах завелась плесень, то перед облицовкой их пропитывают специальным противогрибковым составом.

нанести клей зубчатым шпателем на стену;
наложить плитку, начав с верхнего угла;
при необходимости подогнать плитки друг к другу с помощью деревянного молотка;
после завершения монтажа и высыхания клея валиком или кистью нанести на камень защитный гидрофобный состав.

При отделке стен глянцевыми или матовыми обоями из гибкого камня их следует наклеивать встык с учетом текстуры. Для наклеивания таких обоев нужен специальный клей. Сверху отделку дополнительно покрывают защищающим от влаги составом.

Гибкий камень. Делаем отделочный материал своими руками

Европейская бережливость вновь подарила строительному рынку нечто особенное. Уникальный отделочный материал «Гибкий камень». Условно такую отделку можно назвать искусственным камнем, но лишь условно, поскольку используются натуральные компоненты и связывающие полимеры. Термопластичный акриловый клей (стирол-акриловый, силикон-акриловый) фиксирует на текстильной основе тончайший срез песчаника или насыпные мелкие фракции камня: мраморную крошку, кварцевый песок. На поверхности гибкий камень сложно отличить от натурального, да и долговечность соответствует самым высоким запросам.

Неоспорима красота гибкого камня из среза песчаника. Но технология его изготовления довольно сложная, высокоточная и для кустарного производства она не подходит. А вот обойтись без сложного оборудования, чтобы изготовить гибкий камень из слоя крошки, можно. Домашнее производство для личных нужд не потребует ничего, чего бы не было у рачительного хозяина на загородном участке. И по красоте такой материал может не уступать более дорогому аналогу, если проявить фантазию.

Гибкий камень может имитировать кирпичную кладку, если наносить на поверхность измельченный лом кирпича через наложенный на подготовленную основу трафарет. «Межкирпичные швы» потом заделываются декоративной затиркой для керамических плит.

Что надо для домашнего производства гибкого камня

В первую очередь необходима мастерская – освещенное и хорошо проветриваемое помещение, где можно установить большой стол, организовать стеллажи или место для складирования поддонов из листов фанеры с набитыми по краям брусками. Это потребуется для складирования и сушки готовых изделий – полотен или плитки из гибкого камня. Красители для минерального сырья.

Инструменты и расходные материалы:

Насыпной материал. Просеянный кварцевый песок, мелкие фракции крошки мрамора и др.

Красители. Для окраски песка используют пигменты из окиси металлов. На основе окислов существует много красок различного цвета и тона. Можно и пойти другим путем – нанести краску при помощи распылителя или кисточки на готовое изделие. После монтажа в качестве внутренней отделки, слой краски необходимо покрыть защитным слоем акрилового лака или водоотталкивающей грунтовки. Грунтовка наносится в два слоя, второй после высыхания первого. Этого слоя достаточно, чтобы облегчить уход за шероховатой поверхностью.
Акриловый клей или полиэфирная смола. Для придания изделию большей эластичности можно дополнительно использовать пластификаторы.
Текстильная основа. Хорошо работать со стекловолоконным холстом.
Поддоны. На них будет происходить насыпка материала и дальнейшая сушка.
Толстое стекло. Размер стекла должен соответствовать изделию – для выравнивания и придавливания насыпного слоя.
Емкости для материалов, кисть или валик для нанесения клея.

Производство гибкого камня кустарным способом

Основа раскладывается на поддон и покрывается тонким слоем клеевого состава (не менее 2 мм) А далее можно проявлять фантазию. Насыпной материал равномерно распределяется по заготовке цветными полосами, узорами, однотонным слоем. Одним песком или в комбинации с мраморной крошкой. Ограничений нет. Понятно, что лишь утопленные в клею каменные крошки будут верхним слоем материала, поэтому после создания слоя желательно придавить (притопить) весь узор, наложив толстое стекло.

Отступление . Форму плиток (даже фигурных) можно получить, разрезав готовое полотно (гибкий камень) по нужному контуру, использовать сразу небольшие куски текстиля или применить при нанесении клея формы – трафареты. Жестких рамок в технологии производства гибкого камня в домашних условиях нет. Главное понять принцип.

Существует еще один способ создания оригинального рисунка. И хотя он более трудоемкий, но позволяет создавать идентичные изделия по рисунку. Использовать такой способ удобнее при изготовлении небольших полотен или плитки. Приготовить мерные емкости с разноцветным или разнофактурным насыпным материалом, длинную трубку с воронкой на конце.

Лист поддона оббить по периметру тонкой рейкой с трех сторон и установить его строго вертикально. Закрепить на нем текстильную основу с нанесенным клеем. Затем прижать к рейкам стекло, зафиксировать его (можно продумать защелки или использовать скотч). Опустить трубку между стеклом и холстом и через воронку подавать песок, формируя слои и узоры, потихоньку поднимая трубку по мерее наполнения рамки. Можно фиксировать в блокноте расход того или иного песка (цвета, тона), чтобы повторить его на следующем изделии. Таким образом формируется рисунок натурального среза камня.

После того, как клей схватился, возвращаем горизонтальное положение поддону, стекло снимаем, излишки песка стряхиваем, а изделие отправляем для окончательной просушки на стеллаж.

Как производить монтаж гибкого камня на поверхность можно посмотреть здесь. Но, чтобы отделочные материалы радовали, сам дом должен быть теплым! Со всем спектром вопросов утепления, ремонта и строительства можно ознакомиться на страницах нашего сайта.

Термометр сопротивления: подключение и принцип действия

Термопреобразователь сопротивления (ТС) – средство измерений температуры, состоящее из одного или нескольких термочувствительных элементов сопротивления и внутренних соединительных проводов, помещенных в герметичный защитный корпус, внешних клемм или выводов, предназначенных для подключения к измерительному прибору.

Чувствительный элемент (ЧЭ) первичного преобразователя выполнен из металлической проволоки бифилярной намотки или пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку в виде меандра. ЧЭ имеет выводы для крепления соединительных проводов и известную зависимость электрического сопротивления от температуры.

Принцип работы такой термопары сопротивления (термометра сопротивления) основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента от температуры.Самый популярный тип термометра – платиновый термометр сопротивления ТСП градуировки Pt100. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные термометры.

Главное преимущество термометров сопротивления – высокая стабильность, близость характеристики к линейной зависимости, высокая взаимозаменяемость. Пленочные платиновые термометры сопротивления отличаются повышенной вибропрочностью.

Недостаток термометров и чувствительных элементов сопротивления – необходимость использования для точных измерений трех- или четырехпроводной схемы включения, т.к. при подключении датчика с помощью двух проводов, их сопротивление включается измеренное сопротивление термометра.

Для измерения температуры различных типов рабочих сред воды, газа, пара, химических соединений и сыпучих материалов используют термопреобразователь ТСП. Аналогом, производимым Производственной компанией Тесей, является термопреобразователи сопротивления типа ТСПТ и ТСПТ Ех.Номинальная статическая характеристика термопреобразователей – Pt100, Pt500, Pt1000, 100П и 50П.

Выбор термопреобразователя ТСП зависит от рабочей среды – диапазон температур измеряемой среды должен соответствовать рабочему диапазону термопреобразователя. При выборе необходимо обратить внимание надлину погружной части термопреобразователя и длину соединительного кабеля. Глубина погружения будет зависеть от глубины активной части, которая определяется длиной чувствительного элемента.

Термопреобразователь сопротивления ТСМ. Термопреобразователь ТСМ выполнен в виде бескаркасной намотки чувствительного элемента из медного изолированного микропроводабифилярной намотки. Аналогом, производимым Производственной компанией Тесей, является термопреобразователи сопротивления типа ТСМТ и ТСМТ Ех.Номинальная статическая характеристика термопреобразователей – 100М или 50М.

Используется 3 схемы включения датчика в измерительную цепь (подключение термопары):

2-проводная. В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема термометра сопротивления используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление проводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.
3-проводная обеспечивает значительно более точные измерения за счёт того, что появляется возможность измерить в отдельном опыте сопротивление подводящих проводов и учесть их влияние на точность измерения сопротивления датчика.
4-проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов.

Цифровой обмен данными.

Данный способ передачи сигнала от одного датчика на несколько вторичных приборов является еще одним вариантом ретрансляции сигнала с одного прибора на другие. Устройство, такое как контроллер, панельный компьютер или PLC, к которому подключен датчик термосопротивления, преобразует значение сигнала датчика в цифровой сигнал, например, Modbus, и передает его на другое устройство в цифровом виде. Используя цифровые коммуникации возможно распространять данные о температуре на большое количество устройств — от самых простых индикаторов Овен СМИ2, до других контроллеров и PLC. Этот вариант естественно требует более высоких капитальных затрат, чем предыдущие аналоговые решения. Но данный метод обеспечивает наиболее точную передачу сигнала с меньшей погрешностью, особенно если речь идет о более чем двух вторичных приборах (точках вывода информации).

Вывод

По мнению ведущих отечественных и иностранных специалистов, точность работы и надежность термометров сопротивления с каждым годом растет. Если необходим температурный датчик высокой надежности и долгой работоспособности для температур диапазоном от 200 0С до 600 0С, то лучше, чем платиновый термометр, найти что-либо тяжело. Эти устройства могут служить многие годы без замены чувствительного элемента.

И пускай такой термометр стоит недешево, зато качество его работы, точность показаний и надежность находятся на высоком уровне, что положительно оценили не только наши промышленники, но и специалисты ведущих зарубежных компаний.

Большинство случаев выхода из строя современных датчиков сопротивления связано не со сборкой устройства, а с их неправильным креплением на измерительном объекте и ошибочным подключением к электрической сети. Также следует при эксплуатации прибора придерживаться рекомендованных рабочих температур, иначе с каждым «перебором» точность показаний начнет идти все с большей погрешностью.

Датчик температуры с нормирующим преобразователем 4-20 мА.

Выходной сигнал датчика термосопротивления может быть сразу преобразован из RTD в аналоговый сигнал 4-20 мА с помощью нормирующего преобразователя, в том числе встроенного непосредственно в головку самого датчика температуры. В этом случае вторичные приборы подключаются последовательно с выходом нормирующего преобразователя образуя так называемую токовую петлю. Подобное подключение, как правило, без проблем работает с высококачественными аналоговыми входами с хорошей гальванической изоляцией. В некоторых случаях при подобном подключении могут возникнуть проблемы, например, при использовании низкоомных, неизолированных аналоговых входов.

При объединении приборов в токовую петлю необходимо помнить, что в цепи должен быть только один источник напряжения, включая активный выход нормирующего преобразователя или активный вход одного из вторичных приборов.

Для преобразования сигнала RTD в унифицированный выходной сигнал можно использовать, например, нормирующие преобразователи НПТ-1, НПТ-2, НПТ-3 или НПТ-3.Ех фирмы Овен.

Сплиттер или размножитель сигнала.

Сплиттер или так называемый размножителя сигнала «размножает» один сигнал RTD в два независимых изолированных сигнала напряжения или тока. Гальваническая изоляция выходов друг от друга и от входа гарантирует, что не возникнет проблем с взаимным влиянием приборов друг на друга при подключении одного датчика к двум и более различным устройствам. Получается своего рода рассмотренный выше вариант с нормирующим преобразователем, но лишенный негативного взаимного влияния приборов друг на друга.

Читайте также:

Шикарный интерьер из Гётеборга

В качестве размножителя можно применить сплиттер модели APD 1393 RTD с двумя изолированными выходами.

Особенности конструкции устройств

Самый распространенный конструкторский вариант имеет термометр в виде «свободной от напряжения спирали», который производится многими отечественными компаниями. Разница в моделях этого типа заключается в различных размерах используемых деталей и применении разнообразных материалов, использующихся при герметизации чувствительного компонента. Для различных температур необходимо использовать свой тип глазури. Этот тип ТС распространен не только в нашей стране, но и заграницей. Схема термометра сопротивления этого распространенного вида показана ниже.

Второй вид ТС менее популярен из-за своей дороговизны. Он называется на языке специалистов «полой конструкцией». Такой термометр можно найти на важных государственных предприятиях или объектах атомной и оборонной промышленности. Полый тип чувствительного элемента обладает высокой надежностью и стабильностью в работе.

Третий вид ТС – пленочные контрольные элементы. На керамическую основу наносят тонкий слой платины. Такой тип устройства широко распространен за рубежом. Этот термометр сопротивления дешевле предыдущих приборов и практичен, так как имеет меньшие размер и вес. Однако есть и свой минус – низкие стабильность и устойчивость к изменениям окружающей среды и резким перепадам температуры.

Четвертый вариант – платиновый стержень, покрытый массой из стекла. Такой ТС получается дорогим, но зато обеспечивается полная герметизация чувственного компонента и повышается устойчивость к влаге. Но у этого термометра низкий диапазон замера температур.

Создание термометров

Лучший способ сборки термометров сопротивления – использовать обыкновенную сварку. Такой метод разрешает минимизировать загрязнение элементов устройства различными металлами. Ведь внутренние компоненты прибора состоят из меди, никеля и их соединений. Термометр сопротивления, работая с разными температурными режимами, может иметь внешний корпус из других металлов. Так, при пониженной или комнатной температуре хорошо подходит корпус из латуни или обыкновенной стали. Большая стойкость к коррозии замечена у никеля.

Устройство из платины

Рекомендуемый рабочий диапазон: от -200 до +600 градусов. Некоторые модели могут использоваться в диапазоне -260…+1000 0С. Такие ТС характеризуются высокоточными и стабильными показаниями температуры, широким диапазоном замера и высоким удельным сопротивлением.

Термометр сопротивления платиновый массово применяют в промышленном секторе всех стран, благодаря его высоким показателям и надежности. В некоторых государствах Западной Европы чувствительный элемент термометра изготавливают из специальной пленочной подложки, сверху покрытой платиновым напылением.

Термометр сопротивления ТСП

Стандартные термометры для замеряющего элемента используют платину, так как она меньше окисляется и точно выдает показания температуры. Но чаще всего применяются более дешевые ТС — из меди и никеля. У этих устройств много преимуществ, они могут замерять большой диапазон различных температур, четко улавливая колебания в ту или иную сторону.

Термометр сопротивления обладает устойчивостью к вибрациям, что разрешает их установку в сейсмических зонах. Эти термометры производятся разнообразных размеров — от самых малых до больших. Потому их используют в различных ситуациях на любых объектах.

Несмотря на все положительные моменты применения устройства, его высокую надежность и практичность, имеются и свои минусы. Надо учесть, приобретая термометр сопротивления — подключение и установка должны производится в 3-х или 4-проводной электрической системе. Если использовать меньше проводов, то показания температуры будут иметь погрешность. Еще одним недостатком прибора считается трудоемкий процесс подбора особенного типа глазури для герметической защиты датчика. При неправильном выборе смазки, когда произойдет резкий скачок температуры, корпус термометра может лопнуть.

Термометр из никеля

Специалисты советуют использовать этот термометр сопротивления в диапазоне -60…+180 градусов.

Устройство характеризуется высоким температурным коэффициентом с максимально допустимым термическим показателем в 350 0С. Если эту температурную точку превысить, то может произойти нарушение всей структуры термометра и он придет в негодность.

Этот прибор применяют реже, чем платиновый, из-за их невысоких показателей. В недавнем прошлом его часто использовали на кораблях в системах контроля.

Источники неопределенности измерения температуры на объекте

В новом стандарте ГОСТ Р 8.625-2006 приведены правила отбраковки термометра сопротивления потребителем. В них установлено, что забраковать термометр можно только, если отклонение сопротивления термометра от НСХ лежит полностью вне диапазона, обусловленного расширенной неопределенностью измерения температуры в рабочих условиях. Поэтому становится очень актуальной проблема оценки неопределенности, возникающей при измерении температуры на объекте. Источники неопределенности измерения температуры промышленным термометром сопротивления можно разделить на источники, связанные с физическими условиями работы ТС и электрическим преобразованием сигнала:

теплопроводящие свойства данной конструкции термометра и монтажных элементов, перенос тепла излучением в окружающую среду, теплоемкость датчика температуры, скорость изменения измеряемой температуры, утечки тока (качество заземления), электрические шумы, точность измерителя или преобразователя сигнала.

Термометр сопротивления, принцип действия

Чувствительный элемент (ЧЭ) первичного преобразователя выполнен из металлической проволоки бифилярной намотки (рис. 1) или пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку в виде меандра (рис. 2). ЧЭ имеет выводы для крепления соединительных проводов и известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Схема термометра сопротивления представлена на рисунках 1 и 2.

Читайте также:

Фурнитура Winkhaus ActivPilot

Принцип работы термопары сопротивления (термометра сопротивления) основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента от температуры.Самый популярный тип термометра – платиновый термометр сопротивления ТСП градуировки Pt100. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные термометры.

Для измерения температуры различных типов рабочих сред – воды, газа, пара, химических соединений и сыпучих материалов используют термопреобразователь ТСП. Аналогом, производимым Производственной компанией “Тесей”, является термопреобразователи сопротивления типа ТСПТ и ТСПТ Ех.Номинальная статическая характеристика термопреобразователей – Pt100, Pt500, Pt1000, 100П и 50П.

Термопреобразователь сопротивления ТСМ. Термопреобразователь ТСМ выполнен в виде бескаркасной намотки чувствительного элемента из медного изолированного микропроводабифилярной намотки. Аналогом, производимым Производственной компанией “Тесей”, является термопреобразователи сопротивления типа ТСМТ и ТСМТ Ех.Номинальная статическая характеристика термопреобразователей – 100М или 50М.

Схемы соединений и цветовая идентификация внутренних соединительных проводов термопреобразователей соротивления (подключение термопары)

Таблица 1. Схема соединения термопреобразователя сопротивления (схема термометра сопротивления и его соединений)

двухпроводная

трехпроводная

четырехпроводная

Один
ЧЭ

Два
ЧЭ

Используется 3 схемы включения датчика в измерительную цепь (подключение термопары):

2-проводная. В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема термометра сопротивления используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление проводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.
3-проводная обеспечивает значительно более точные измерения за счёт того, что появляется возможность измерить в отдельном опыте сопротивление подводящих проводов и учесть их влияние на точность измерения сопротивления датчика.
4-проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов.

Термопара принцип действия термопреобразователя сопротивления ТСПТ (ТСМТ)

Термопреобразователи сопротивления ТСПТ (ТСМТ) с двухпроводной схемой подключения изготавливаться только с классом допуска В или С и имеют ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов. В соответствии с требованиями ГОСТ 6651-2009, для датчиков с двух проводной схемой подключения, сопротивление внутренних проводов не должно превышать 0,1% номинального сопротивления ТС при 0°С. В связи с этим для различных НСХ присутствуют ограничения по монтажным длинам:

– для датчиков с клеммной головкой максимальная монтажная длина составляет Lmax= (500÷1250) мм в зависимости от конструктивной модификации,
– для датчиков с удлинительным проводом, максимальная длина провода составляет ℓ max= (500÷1000) мм в зависимости от конструктивной модификации.

Датчики с трех- и четырехпроводной схемой подключения, в зависимости от конструктивных модификаций, изготавливаются по классу допуска АА, А, В, С. При изготовлении ограничения по монтажным длинам и длинам удлинительных проводов отсутствуют. Следует учитывать, что у вторичных приборов, к которым подключаются датчики, могут существовать ограничения по входному сопротивлению измерительной линии, которая в свою очередь зависит от длины провода датчика.

Таблица 2. Номинальное сопротивление R0

Температурный коэффициент a, °С-1

0,00385

0,00391

0,00428

Номинальное сопротивление R, Ом

Неопределенность измерений термометров сопротивления

Термопреобразователь сопротивления может быть признан годным изготовителем (или поверочным центром), если отклонение сопротивления ТС от НСХ с учетом расширенной неопределенности измерения в лаборатории изготовителя или поверителя, рассчитанное в эквиваленте температуры (R–Rнсх ± Uпр)/(dR/dt), находится внутри интервала допуска ±Δt (см. ТС № 1 на рис. 3).

Термопреобразователь сопротивления может быть забракован потребителем только в том случае, если отклонение сопротивления ТС от НСХ с учетом расширенной неопределенности измерения в условиях использования термометра потребителем, рассчитанное в эквиваленте температуры (R–Rнсх ± Uпотр)/(dR/dt), находится полностью вне интервала допуска ±Δt (см. ТС № 4 на рис. 3).

Рисунок 3. Иллюстрация к критерию приемки и отбраковки термометров сопротивления.

Из четырех термометров, данные по которым представлены на рис. 3, только термосопротивление № 1 может быть принят изготовителем и только термосопротивление № 4 может быть забракован заказчиком.

Такое правило приемки с одной стороны снижает риск потребителя, который может приобрести некачественный термометр сопротивления только по причине больших погрешностей измерений на производстве, с другой стороны, это правило стимулирует изготовителя использовать при приемке термометров высокоточное измерительное оборудование. Правило также является очень важным при установлении брака Заказчиком, т. к. Заказчик тоже обязан оценить неопределенность своих измерений и уже после этого предъявлять претензии к изготовителю.

Объем и последовательность первичной и периодической поверок ТС установлены в соответствии с ГОСТ Р 8.624 при этом перечень обязательных контролируемых параметров одинаков. Первичная поверка, осуществляемая аккредитованной метрологической службой нашего предприятия, совмещается с приемо-сдаточными испытаниями.

На неопределенность результатов измерений температуры термопарами и термометрами сопротивления влияют многие факторы, основные из них это:

– случайные эффекты при измерении;
– неопределенность измерения регистрирующего прибора;
– класс допуска термопары или термометра сопротивления;
– изменение характеристики ТП или ТС за межповерочный интервал (МПИ);
– для ТП дополнительно класс точности удлинительных проводов, соединяющей термопару с регистрирующим прибором и погрешность компенсации температуры опорных спаев;

Характеристики источников неопределенности измерения температуры термоэлектрическим преобразователем представлены в таблице 3. Бюджет неопределенности составлен в соответствии с Руководством по выражению неопределенностей и нормативными документами.

Таблица 3. Бюджет неопределенности измерений

Обозначение

Тип и вид распределения неопределенности

Вклад в суммарную неопределённость

Случайные эффекты при измерении

тип А, нормальное распределение

Предел допускаемой основной погрешности регистрирующего прибора

тип В, равномерное симметричное распределение

Разрешающая способность прибора

тип В, равномерное асимметричное распределение

Расширенная неопределенность класса допуска ТС

тип В, нормальное распределение

Расширенная неопределенность класса допуска ТП

тип B, равномерное симметричноераспределение

Погрешность компенсации температуры опорных спаев

тип В, равномерное симметричноераспределение

Нестабильность ТП и ТС за межповерочный интервал (МПИ)

тип В, равномерное симметричноераспределение

Нестабильность измеряемой температуры

тип В, равномерное асимметричное распределение

Тепловой контакт со средой

тип В, равномерное симметричноераспределение

Расширенная неопределенность измерения температуры, °C

Расширенная неопределенность измерения uТ, при измерении термометрами сопротивления, определяется по формуле:

Вклад случайных эффектов, характеристики нестабильности измеряемой температуры и теплового контакта со средой в расчетах не учитывались, исходя из того, что эти величины зависят от условий применения.

Выбор измерительного тока также влияет на точность измерения температуры. Поскольку ЧЭ изготовлен из очень тонкой проволоки или пленки, даже малый ток может вызвать существенный нагрев ЧЭ. Во избежание значительного увеличения погрешности из-за нагрева ЧЭ измерительным током для 100-омных ТС рекомендуется использовать токи 1 мА и ниже. В этом случае погрешность не превысит 0,1 °С. Для снижения эффекта нагрева ЧЭ иногда используется импульсный измерительный ток.

Источники неопределенности измерения температуры на объекте

– теплопроводящие свойства данной конструкции термометра и монтажных элементов;
– перенос тепла излучением в окружающую среду;
– теплоемкость датчика температуры;
– скорость изменения измеряемой температуры;
– утечки тока (качество заземления);
– электрические шумы;
– точность измерителя или преобразователя сигнала.

Стабильность метрологических характеристик термометра сопротивления

В ходе эксплуатации метрологические характеристики термопреобразователей сопротивления неизбежно изменяются. Скорость изменения зависит от многих факторов таких как: температура эксплуатации, скорость и частота изменений температуры, наличие химически активных веществ в измеряемой среде и т.д. В связи с этим для датчиков ТСПТ, ТСМТ, ТСПТ Ex, ТСМТ Ex введены группы условий эксплуатации и в зависимости от этой группы нормированы допустимые значения дрейфа метрологических характеристик термометров сопротивления.

РМГ-74 «МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖПОВЕРОЧНЫХ И МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ» предписывает определять интервал между поверками (ИМП) как период времени/наработки СИ за который изменение метрологических характеристик не превышает модуля класса допуска СИ, уменьшенного на систематическую погрешность измерений в ходе испытаний СИ.

Для термопреобразователя сопротивления определяющим фактором дрейфа является наработка датчика при повышенной температуре. Влияние старения на дрейф ТС практически не упоминается в научных публикациях. При этом общеизвестно что величина и скорость дрейфа ТС зависит от величины измеряемой температуры. Известно, что медные термопреобразователи сопротивления менее стабильны чем платиновые. Доминирующей причиной дрейфа, в условиях эксплуатации, не относящихся к экстремальным, является изменение физических свойств металлов под воздействием температуры, величина изменений зависит от значения максимальной температуры эксплуатации и длительности воздействия.

Предлагается при нормировании интервалов между поверками учитывать условия эксплуатации, разделив их по диапазонам измеряемых температур. Для каждого из диапазонов указывать свой интервал между поверками от одного года до пяти лет. Предлагаемая градация интервалов представлена рисунке 4.

Рисунок 4. Интервалы между поверками ТС

Кроме того, обращаем внимание на необходимость корреляции показателей надежности, устанавливаемых для датчика температуры с назначенным ИМП. Соответствие метрологических характеристик датчика температуры в течение ИМП присвоенному классу допуска при первичной поверке является принято считать одним из видов отказа. Однако, как отмечалось выше, ДТ в реальных условиях эксплуатации изменяет свои характеристики, а величина дрейфа нормируется в соответствии с РМГ-74. В связи с этим считаем целесообразным указывать в описании типа СИ и сопроводительной технической документации величину допустимого дрейфа датчика температуры за ИМП. Такой подход избавит потребителя от заблуждения о соответствии метрологических характеристик присвоенному классу допуска в течение всего ИМП и позволит рассчитать более реальный бюджет неопределенности измерений на объекте. Указание величины дрейфа за ИМП, отражает реальную картину и переводит её в разряд параметров, относящихся к видам отказа. В любом случае, наиболее корректным представляется назначение в качестве основного параметра надежности – вероятности безотказной работы датчика за ИМП. В этом случае логичным представляется и назначение срока гарантии равным ИМП.

Предельно допустимый дрейф метрологических характеристиктермопреобразователей сопротивления за интервал между поверками (ИМП) не превышает значений, приведенных в таблице 4.
Таблица 4. Дрейф метрологических характеристик термометра сопротивления

Класс допуска

Температура применения, ° С

Группа условий эксплуатации

Дрейф за ИМП, °С

Термометр сопротивления — датчик для измерения температуры: что это такое, описание и виды

Температура — один из основных физических параметров. Измерять и контролировать его важно как в бытовой жизни, так и на производстве. Для этого существует множество специальных устройств. Термометр сопротивления — один из самых распространенных приборов, активно применяющийся в науке и промышленности. Сегодня мы расскажем что такое термометр сопротивления, его преимущества и недостатки, а также разберемся в различных моделях.

Область применения

Термометр сопротивления — это устройство, предназначенное для измерения температуры твердых, жидких и газообразных сред. Также его используют и при измерении температуры сыпучих веществ.

Свое место термометр сопротивления нашел в газо- и нефтедобыче, металлургии, энергетике, сфере ЖКХ и многих других отраслях.

ВАЖНО! Термометры сопротивления можно использовать как в нейтральных средах, так и в агрессивных. Это способствует распространению прибора в химической промышленности.

Обратите внимание! Для измерения температур в промышленности также используют термопары, про них подробнее узнаете из нашей статьи про термопары.

Виды датчиков и их характеристики

Измерение температуры термометром сопротивления происходит с помощью одного или нескольких чувствительных элементов сопротивления и соединительных проводов, которые надежно спрятаны в защитном корпусе.

Классификация ТС происходит именно по типу чувствительного элемента.

Металлический термометр сопротивления по ГОСТ 6651-2009

Согласно ГОСТ 6651-2009 выделяют группу металлических термометров сопротивления, то есть ТС, чей чувствительный элемент — это небольшой резистор из металлической проволоки или пленки.

Платиновые измерители температуры

Платиновые ТС считаются самым распространёнными среди других видов, поэтому их часто устанавливают для контроля важных параметров. Диапазон измерения температуры лежит от -200 °С до 650 °С. Характеристика близка к линейной функции. Один из самых распространённых видов — Pt100 (Pt — платиновый, 100 — означает 100 Ом при 0 °С).

ВАЖНО! Основной недостаток этого устройства — дороговизна за счет использования драгоценного металла в составе.

Никелевые термометры сопротивления

Никелевые ТС почти не используются в производстве за счет узкого температурного диапазона (от -60 °С до 180 °С) и сложностей эксплуатации, однако, следует отметить, что именно они имеют самый высокий температурный коэффициент 0,00617 °С -1 .

Ранее такие датчики использовались в кораблестроении, однако, сейчас в этой отрасли их заменили на платиновые ТС.

Медные датчики (ТСМ)

Казалось бы, у медных датчиков диапазон использования еще уже, чем у никелевых (всего от -50 °С до 170 °С), но, тем не менее, именно они являются более популярным типом ТС.

Секрет в дешевизне прибора. Медные чувствительные элементы просты и неприхотливы в использовании, а также отлично подходят для измерения невысоких температур или сопутствующих параметров, например, температуры воздуха в цехе.

Срок службы такого устройства невелик, однако, и средняя стоимость медной ТС не слишком бьет по карману (около 1 тыс. рублей).

Терморезисторы

Терморезисторы — это термометр сопротивления, чей чувствительный элемент сделан из полупроводника. Это может быть оксид, галогенид или другие вещества с амфотерными свойствами.

Преимуществом данного прибора является не только высокий температурный коэффициент, но и возможность придать любую форму будущему изделию (от тонкой трубки до устройства длиной в несколько микрон). Как правило терморезисторы рассчитаны для измерения температуры от -100 °С до +200 °С.

Различают два вида терморезисторов:

термисторы — имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть при росте температуры, сопротивление уменьшается;
позисторы — имеют положительный температурный коэффициент сопротивления, то есть при увеличении температуры, сопротивление также возрастает.

Градуировочные таблицы термометров сопротивления

Градуировочные таблицы — это сводная сетка, по которой можно легко определить при какой температуре термометр будет иметь определенное сопротивление. Такие таблицы помогают работникам КИПиА оценить значение измеряемой температуры по определённому значению сопротивления.

В рамках этой таблицы существуют специальные обозначения ТС. Их вы можете увидеть в верхней строчке. Цифра означает значение сопротивления датчика при 0°С, а буква металл, из которого оно создано.

Для обозначения металла используют:

П или Pt — платина;
М — медь;
N — никель.

Например, 50М — это медный ТС, с сопротивлением 50 Ом при 0 °С.

Ниже представлен фрагмент градуировочной таблицы термометров.

50М (Ом)	100М (Ом)	50П (Ом)	100П (Ом)	500П (Ом)
-50 °С	39.3	78.6	40.01	80.01	401.57
0 °С	50	100	50	100	500
50 °С	60.7	121.4	59.7	119.4	1193.95
100 °С	71.4	142.8	69.25	138.5	1385
150 °С	82.1	164.2	78.66	157.31	1573.15

Класс допуска

Класс допуска не стоит путать с понятием класса точности. С помощью термометра мы не напрямую измеряем и видим результат измерения, а передаем на барьеры или вторичные приборы значение сопротивления соответствующее фактической температуры. Именно поэтому введено новое понятие.

Класс допуска — это разница между фактической температурой тела и температурой, которую получили при измерении.

Существует 4 класса точности ТС (от наиболее точного к приборам с большей погрешностью):

АА;
А;
B;
С.

Приведем фрагмент таблицы классов допуска, полную версию вы можете увидеть в ГОСТ 6651-2009.

Класс точности	Допуск, °С	Температурный диапазон, °С
Медный ТС	Платиновый ТС	Никелевый ТС
АА	±(0,1 + 0,0017 \|t\|)	–	от -50 °С до +250 °С	–
А	±(0,15+0,002 \|t\|)	от -50 °С до +120 °С	от -100 °С до +450 °С	–
В	± (0,3 + 0,005 \|t\|)	от -50 °С до +200 °С	от -195 °С до +650 °С	–
С	±(0,6 + 0,01 \|t\|)	от -180 °С до +200 °С	от -195 °С до +650 °С	-60 °С до +180 °С

Схема подключений

Для того, чтобы узнать значение сопротивления его надо измерить. Сделать это можно с помощью включения его в измерительную цепь. Для этого используют 3 типа схем, которые отличаются между собой количеством проводов и достигаемой точностью измерений:

2-проводная цепь. Содержит минимальное количество проводов, а значит, самый дешевый вариант. Однако, при выборе данной схемы достичь оптимальной точности измерений не получится — к сопротивлению термометра будет прибавляться сопротивление используемых проводов, которые и будут вносить погрешность, зависимую от длины проводов. В промышленности такая схема применяется редко. Используется лишь для измерений, где не важна особая точность, а датчик находится в непосредственной близости от вторичного преобразователя. 2-проводная схема изображена на левом рисунке .
3-проводная цепь. В отличии от предыдущего варианта здесь добавляется дополнительный провод, накоротко соединённый с одним из двух других измерительных. Его основная цель — возможность получить сопротивление подключенных проводов и вычесть это значение (компенсировать) из измеренного значения от датчика. Вторичный прибор, кроме основного измерения, дополнительно измеряет сопротивление между замкнутыми проводами, получая тем самым значение сопротивления проводов подключения от датчика до барьера или вторичника. Так как провода замкнуты, то это значение должно быть равно нулю, но по факту из-за большой длины проводов, это значение может достигать нескольких Ом. Далее эта погрешность вычитается из измеренного значения, получая более точные показания, за счёт компенсации сопротивления проводов. Такое подключение применяется в большинстве случаев, поскольку является компромиссом между необходимой точностью и приемлемой ценой. 3-х проводная схема изображена на центральном рисунке .
4-проводная цепь. Цель такая же, что и при использовании трехпроводной схемы, но компенсация погрешности идёт обоих измерительных проводов. В трехпроводной схеме значение сопротивления обоих измерительных проводов принимается за одинаковое значение, но по факту оно может незначительно отличаться. За счет добавления ещё одного четвёртого провода в четырехпроводной схеме (закороченного со вторым измерительным проводом), удается получить отдельно его значение сопротивления и почти полностью компенсировать всё сопротивление от проводов. Однако, данная цепь является более дорогой, так как требуется четвёртый проводник и поэтому реализуется или на предприятиях с достаточным финансированием, или при измерении параметров, где нужна большая точность. 4-х проводную схему подключений вы можете увидеть на правом рисунке .

Обратите внимание! У датчика Pt1000 уже при нуле градусов сопротивление равно 1000 Ом. Увидеть их можно, например, на паровой трубе, где измеряемая температура равна 100-160 °С, что соответствует примерно 1400-1600 Ом. Сопротивление же проводов в зависимости от длины равно примерно 3-4 Ом, т.е. на погрешность они практически не влияют и смысла в использовании трёх или четырёх проводной схемы подключения особо нет.

Преимущества и недостатки термометров сопротивления

Как и любой прибор, использование термометров сопротивления имеет ряд преимуществ и недостатков. Рассмотрим их.

Преимущества:

практически линейная характеристика;
измерения достаточно точны (погрешность не более 1°С);
некоторые модели дешёвые и просты в использовании;
взаимозаменяемость приборов;
стабильность работы.

Недостатки:

малый диапазон измерений;
довольно низкая предельная температура измерений;
необходимость использования специальных схем подключения для повышенной точности, что увеличивает стоимость внедрения.

Термометр сопротивления — распространенное устройство практически во всех отраслях промышленности. Этим прибором удобно измерять невысокие температуры, не опасаясь за точность полученных данных. Термометр не отличается особой долговечностью, однако, приемлемая цена и простота замены датчика перекрывают этот небольшой недостаток.