Термометр сопротивления: подключение и принцип действия

Термосопротивления: Теория

Недавно мне повезло побывать на производстве датчиков температуры, а точнее на швейцарском предприятии IST-AG, где делают платиновые и никелевые термосопротивления (RTD).

По этому поводу публикую две статьи, в которых читатель найдет довольно подробное описание этого типа датчиков, путеводитель по основным этапам производственного процесса и обзор возможностей, которые появляются при использовании тонкопленочных технологий.

В первой статье разбираемся с теоретической базой. Не слишком увлекательно, но весьма полезно.

Что такое термометры сопротивления

(они же — термосопротивления или RTD)
Сначала имеет смысл разобраться с терминологией. Если вы хорошо знакомы с вопросом, то смело переходите ко второй части статьи. А может быть и сразу к третьей.

Итак, под определение «датчик температуры» попадают тысячи самых разных изделий. Под датчиком можно понимать и готовое измерительное устройство, где на дисплее отображается значение температуры в градусах, и интегральную микросхему с цифровым сигналом на выходе, и просто чувствительный элемент, на базе которого строятся все остальные решения. Сегодня мы говорим только о чувствительных элементах, которые, впрочем, тоже будем называть словом «датчик».

Термометры сопротивления, которые также известны как термосопротивления и RTD (Resistance Temperature Detector) — это чувствительные элементы, принцип работы которого хорошо понятен из названия — электрическое сопротивление элемента растет с увеличением температуры окружающей среды и наоборот. Вероятно вы слышали о термосопротивлениях как о платиновых датчиках температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000 или как о датчиках 50М, 50П, 100М или 100П.

Иногда термосопротивления путают с термисторами или термопарами. Все эти датчики используются в похожих задачах, но, даже несмотря на то что термисторы тоже являются преобразователями температура-сопротивление, нельзя путать термосопротивления, термисторы и термопары между собой. О разнице в строении и назначении этих элементов написана уже тысяча статьей, так что я, пожалуй, не буду повторяться.

Отмечу главное: средний термометр сопротивления стоит в разы дороже, чем средний термистор и термопара, но только термосопротивления имеют линейную выходную характеристику. Линейность характеристики, а также гораздо более высокие показатели по точности и повторяемости результатов измерений, делают термосопротивления востребованными несмотря на разницу в цене.

Основные характеристики термосопротивлений

Если коротко, характеристики термосопротивлений можно разбить на три группы:

  1. Номинальная статическая характеристика (НСХ) и точность
  2. Диапазон температур, на котором определяется НСХ и обеспечивается заявленная точность
  3. Корпус датчика, тип и длина выводов

На мой взгляд, пояснений требует только первый пункт.

Номинальная статическая характеристика (НСХ)

НСХ — это функция (на практике чаще таблица значений), которая определяет зависимость сопротивление-температура.

Зависимость R(T), конечно, не является абсолютно линейной — на самом деле выходная характеристика термосопротивления описывается полиномом с известными коэффициентами. В простейшем случае это полином второй степени R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 ), где R0 — номинальное сопротивление датчика, то есть значение сопротивления при 0°C.


Вид полинома и его коэффициенты описываются в различных национальных и международных стандартах. Действующий российский стандарт — ГОСТ 6651-2009. В Европе чаще используют DIN 60751 (он же IEC-751), однако одновременно с ним действует DIN 43760, в Северной Америке популярен стандарт ASTM E1137 и так далее. Несмотря на то что некоторые стандарты согласованы между собой, в целом картина довольно печальная и единого индустриального стандарта по факту не существует.

Наиболее популярные типы термосопротивлений — это платиновые датчики (Pt 3850, Pt 3750, Pt 3911 и др.), никелевые (Ni 6180, Ni 6720 и др.) и медные термосопротивления, например Cu 4280. Каждому типу датчиков соответствует свой полином R(T).


Приведенные наименования содержат название металла, который используется при изготовлении датчика, и коэффициент, который описывает отношение сопротивления датчика при 0 к сопротивлению при 100°C. Этот коэффициент, вместе со значением R0, определяет наклон функции R(T).


В разношерстных стандартах и, как следствие, в спецификациях на конкретные датчики, этот коэффициент может выражаться по-разному. Например, для платинового датчика может быть указан коэффициент альфа равный 0.00385 °C -1 , или температурный коэффициент 0.385%/°C, или TCR = 3850 ppm/K, однако во всех трех случаях подразумевается одна и та же зависимость R(T).

Используемый металл однозначно определяет степень полинома R(T), а коэффициенты полинома определяются температурным коэффициентом металла.

Например, для всех платиновых датчиков функция R(T) имеет следующий вид:

R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 ) при T > 0
R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 + C x (T-100) x T 3 ) при T -3 °C -1
B = -5.775 x 10 -7 °C -2
C = -4.183 x 10 -12 °C -4

  • Pt 3911 ppm/K (характеристика остается востребованной в РФ, т.к. в прошлом только она была внесена в ГОСТ)
    A = 3.9692 x 10 -3 °C -1
    B = -5.829 x 10 -7 °C -2
    C = -4.3303 x 10 -12 °C -4
  • Автомобильному стандарту Pt 3770 ppm/K, американскому Pt 3750 ppm/K или японскому Pt 3916 ppm/K будут соответствовать другие наборы коэффициентов.

    Та же логика действует для меди и никеля. Например, НСХ всех никелевых датчиков описывается полиномом шестой степени:

    R(T) = R0 (1 + A x T + B x T 2 + C x T 3 + D x T 4 + E x T 5 + F x T 6 )
    где коэффициенты определяются температурным коэффициентом никеля (Ni 6180 ppm/K, Ni 6720 ppm/K и т.д.).

    Осталось сказать о последнем параметре НСХ термометров сопротивления — о номинальном сопротивлении R0. Чаще всего используются датчики со стандартным R0 — 50, 100, 500 или 1000 Ом, однако иногда требуются тремосопротивления с R0 = 2000 и даже 10000 Ом, а также датчики с «не кратным» номинальным сопротивлением.


    То есть каждому типу термосопротивления может соответствовать несколько НСХ с разными номинальными сопротивлениями R0. Для наиболее распространенных в РФ характеристик используют стандартные обозначения: Pt100 и Pt1000 соответствуют платине с температурным коэффициентом 3850 ppm/K и R0 = 100 и 1000 Ом соответственно. Унаследованные из советских справочников обозначения 50П и 100П — это датчики из платины с коэффициентом 3911 ppm/K и R0 = 50 и 100 Ом, а датчики известные как 50М и 100М — это медь 4280 ppm/K с номинальным сопротивлением 50 и 100 Ом.

    Читайте также:
    Стекло для варочной панели: как поменять на индукционной и электрической поверхности

    Точность датчика
    Точность термосопротивления — это то, насколько зависимость R(T) реального датчика может отклониться от идеальной НСХ. Для обозначения точности термосопротивлений используют понятие класса допуска (от же класс точности).

    Класс допуска определяет максимальное допустимое отклонение от номинальной характеристики, причем задается это отклонение как функция температуры — при нуле градусов фиксируется наименьшее допустимое отклонение, а при уменьшении или увеличении температуры диапазон допустимых значений линейно увеличивается.


    Когда дело касается классов допуска, бардак в действующих стандартах только усугубляется — даже названия классов в разных источниках могут отличаться.

    Другие названия Допуск, °С
    Класс АA Class Y
    1/3 DIN
    1/3 B
    F 0.1 (если речь о тонкопленочном датчике)
    W 0.1 (если речь о намоточном датчике)
    ±(0.1 + 0.0017 |T|)
    Класс A 1/2 DIN
    1/2 B
    F 0.15 (если речь о тонкопленочном датчике)
    W 0.15 (если речь о намоточном датчике)
    ±(0.15 + 0.002 |T|)
    Класс B DIN
    F 0.3 (если речь о тонкопленочном датчике)
    W 0.3 (если речь о намоточном датчике)
    ±(0.3 + 0.005 |T|)
    Класс C Class 2B
    Class BB
    F 0.6 (если речь о тонкопленочном датчике)
    W 0.6 (если речь о намоточном датчике)
    ±(0.6 + 0.01 |T|)
    Class K
    1/10 DIN
    ±(0.03 + 0.0005 |T|)
    Class K
    1/5 DIN
    ±(0.06 + 0.001 |T|)

    Приведенные в таблице допуски соответствуют большинству действующих стандартов для платиновых датчиков 3850 ppm/K, включая ГОСТ и европейский DIN 60751 (IEC-751), который с большой натяжкой можно назвать общепринятым.

    Например, в американском стандарте ASTM E1137 классы допуска платиновых датчиков именуются Grade и определяются иначе:

    Grade A ±(0.25 + 0.0042 |T|)
    Grade B ±(0.13 + 0.0017 |T|)

    Если же говорить о платине с другими температурными коэффициентами или о никелевых и медных датчиках, то можно обнаружить и другие определения допусков.

    Класс допуска описывает не только максимальную величину допуска, но и диапазон температур, на котором этот допуск гарантируется. Вы, наверное, уже догадались, что в разных стандартах эти диапазоны могут существенно отличаться. Это действительно так, причем диапазон температур зависит не только от класса допуска и типа датчика, но и от технологии, по которой выполнен датчик — у намоточных датчиков диапазон всегда шире.

    О том, что такое намоточные и тонкопленочные датчики — чуть ниже.

    На картинке — кассы допуска для платиновых датчиков с температурным коэффициентом 3850 по стандарту DIN 60751 (IEC-751).

    Тонкопленочный датчик Pt 3850 ppm/K Намоточный датчик Pt 3850 ppm/K
    Класс допуска Диапазон температур Класс допуска Диапазон температур
    DIN 60751 (IEC-751) / ГОСТ DIN 60751 (IEC-751) ГОСТ
    Класс АА
    (F 0.1)
    0… +150°С Класс АА
    (W 0.1)
    -100… +350°С -50… +250°С
    Класс А
    (F 0.15)
    -30… +300°С Класс А
    (W 0.15)
    -100… +450°С
    Класс B
    (F 0.3)
    -50… +500°С Класс B
    (W 0.3)
    -196… +600°С -196… +660°С
    Класс С
    (F 0.6)
    -50… +600°С Класс С
    (W 0.6)
    -196… +600°С -196… +660°С

    К слову, если в документации на термосопротивление указан диапазон измеряемых температур, который шире диапазона, предусмотренного указанным классом допуска, то заявленный класс допуска не будет действовать на всём рабочем диапазоне. Например, если датчик Pt1000 класса A предназначен для измерения температур от -200 до +600°C, то он будет иметь точность ±(0.15+0.002|T|) только при температурах до +300°C, а дальше скорее всего будет обеспечиваться класс В.

    Я привожу все эти подробности о терминологии и разночтениях в стандартах чтобы донести одну простую мысль: выбирая термосопротивление легко запутаться и неверно истолковать характеристики элемента. Важно понимать какие именно требования вы предъявляете к элементу (в абсолютных цифрах, а не в классах) и сравнивать их с абсолютными цифрами из документации на конкретный датчик.

    Структура термометров сопротивления

    Итак, термосопротивления представляют собой резисторы, выполненные из платины или, реже, из никеля или меди. Выше уже упоминались две технологии — намоточная (проволочная) и тонкопленочная.

    Намоточные датчики — это термосопротивления, выполненные на основе спиралей из металлической проволоки. Существует два основных способа изготовления намоточных датчиков. В первом случае проволока наматывается на стеклянный или керамический цилиндр, после чего конструкция покрывается изолирующим слоем из стекла. Второй способ — это помещение металлических спиралей в каналы внутри керамического цилиндра.

    При изготовлении тонкопленочных датчиков на керамическую подложку напыляется тонкий слой металла, который образует токопроводящую дорожку, так называемый меандр. После этого датчик покрывается изолирующим слоем из стекла.


    Большинство современных термосопротивлений выполняется по одной из этих трёх технологий. В источниках встречаются противоречивые мнения о том, какая конструкция более устойчива к вибрациям или перепадам температур. Оценки стоимости датчиков разных конструкций тоже сильно разнятся.

    На деле принципиальных отличий между характеристиками датчиков разной конструкции нет, цены на тонкопленочные и намоточные датчики также находятся в одном диапазоне.

    В большинстве случаев совершенно не важно как именно устроен датчик — при выборе компонента имеет значение только соотношение цены и характеристик конкретного элемента (нужно только не забывать что классы допуска для тонкопленочных датчиков определены на более узком диапазоне температур). Однако в некоторых задачах тонкопленочные датчики осознанно предпочитают намоточным. На это есть три главных причины:

      Высокие номинальные сопротивления. Тонкопленочная технология позволяет производить датчики с R0=1000 Ом той же ценой, что и датчики с номинальным сопротивлением 50, 100 или 500 Ом. К тому же, изготавливаются датчики и с более высоким номинальным сопротивлением, например 2000 и 10000 Ом.

    Малый размер. Тонкопленочный датчик можно сделать гораздо более миниатюрным по сравнению с намоточным. Стандартный датчик Pt1000, например, может иметь габариты всего 1.6 x 1.2 мм.

  • Прямоугольная форма и миниатюрный размер пленочных датчиков позволяют выпускать не только выводные термосопротивления, но и SMD-компоненты стандартных размеров — 1206, 0805 и так далее.
  • У тонкопленочной технологии есть и другие интересные свойства, позволяющие, например, сократить время отклика датчика температуры или изготовить на базе термосопротивлений датчики скорости потока. Об этом будем говорить в следующей статье, которая полностью посвящена процессу изготовления тонкопленочных датчиков.

    Читайте также:
    Шарф-хомут своими руками

    Заключение

    В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

    upd #1: Статья «Термосопротивления: производственный процесс» опубликована.

    Термометр сопротивления: подключение и принцип действия

    Термометр сопротивления, принцип действия которого состоит в замере инструментом сопротивления нагревательного элемента прибора, является устройством, замеряющим температуру.

    Нагревательный компонент термометра создан в виде особого резистора из чувствительной пленки или металлического стержня, реагирующих на малейшее изменение температуры. Металлический элемент смонтирован на прочный корпус, созданный из фарфора или кварца и помещенный в защитную колбу, которая может быть из металла или стекла.

    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 сопротивления: принцип действия различных датчиков

    Основное требование к термометру – четкость и точность показания температуры при различных условиях работы, которые могут быть и неблагоприятными: вибрации, резкие перепады температуры, агрессивная окружающая среда и так далее.

    Для примера возьмем три типа ТС, распространенных в использовании, и сравним их характеристики и возможности.

    Устройство из платины

    Рекомендуемый рабочий диапазон: от -200 до +600 градусов. Некоторые модели могут использоваться в диапазоне -260…+1000 0 С. 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 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 0 С. 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.

    Термометр медный

    Оптимальные рабочие параметры -50…+150 градусов. Обладает наиболее линейной характеристикой, но контролирует небольшой диапазон температур. Также у этого ТС низкое сопротивление, из-за чего необходимо применять медную проволоку большой длины.

    Термометр сопротивления медный в основном применяют на электростанциях, электрогенераторах и в некоторых секторах промышленности.

    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.

    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.

    Длина термометра

    Чем длиннее устройство, тем на большую глубину его можно опускать. Также размер термометра и глубина погружения учитываются при расчете измерения температуры.

    Процесс измерения температуры

    Следует иметь в виду, что термометр измеряет не температуру жидкой среды, в которую помещен, а градусы, идущие от его чувствительного компонента. Точность показания температуры устройства и замеряемой среды зависит от сопротивления контрольного датчика.

    Достоинства термометров

    Подводя итог всему вышеописанному можно сделать вывод, что устройства обладают следующими преимуществами:

    – высокая точность установления температуры внутренней среды (погрешность меньше 1 0 С);

    – линейные характеристики приборов;

    – возможность применения 3-х или 4-проводной системы замеров.

    Минусы устройств

    Если сравнивать термометры сопротивления с известными термоэлементами, называемыми «термопарами», то устройства из платины стоят намного дороже, имеют небольшой диапазон температурных измерений, а также им необходим вспомогательный источник питания для установления температуры.

    Читайте также:
    Строительство кирпичных домов и пристроек из кирпича

    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 0 С до 600 0 С, 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.

    Термометры сопротивления: виды, типы конструкции, классы допуска

    Термометрия относится к наиболее простым и эффективным методам измерений. Она основана на том, что физические свойства материала меняются в зависимости от температуры. В частности, измеряя сопротивление металла, сплава или полупроводникового элемента, можно определить его температуру с высокой степенью точности. Датчики такого типа называются термоэлектрическими или термосопротивлениями. Предлагаем рассмотреть различные виды этих устройств, их принцип работы, конструкции и особенности.

    Виды термодатчиков

    Наиболее распространенными считаются следующие типы термометров сопротивления (далее ТС):

    1. Полупроводниковые датчики. Отличительные особенности этих приборов заключается в высокой точности и стабильной чувствительности, а также в возможности измерения быстротечных процессов. Благодаря низкому измерительному току имеется возможность работы со сверхнизкими температурами (до -270°С). Пример конструкции полупроводникового ТС. Конструкция термистора

    Обозначения:

    • А – Выводы измерителя.
    • В – Стеклянная пробка, закрывающая защитную гильзу.
    • С – Защитная гильза, наполненная гелием.
    • D – Электроизоляционная пленка, покрывающая внутреннюю часть гильзы.
    • E – Полупроводниковый чувствительный элемент (далее ЧЭ), в приведенном примере это германий, легированный сурьмой.
    1. Металлические датчики. У таких измерителей в качестве ЧЭ выступает проволочный или пленочный резистор, помещенный в керамический или металлический корпус. Металл, используемый для изготовления чувствительного элемента, должен быть технологичен и устойчив к окислению, а также обладать достаточным температурным коэффициентом. Таким критериям практически идеально отвечает платина. Там, где не столь высокие требования к измерениям, может использоваться никель или медь. В качестве примера можно привести термодатчики: PT1000, PT500, ТСП 100 П, ТСП pt100, ТСП 50П, ТСМ 296, ТСМ 045, ТС 125, Jumbo, ДТС Овен и т.д.

    Расшифровка аббревиатур

    Чтобы не возникало вопросов, что такое ТСМ, приведем расшифровку этой и других аббревиатур:

    • ТСМ это термометр сопротивления (ТС), в чувствительном элементе (ЧЭ) которого используется медная проволока (М).
    • ТСП, в применяется платиновый (проволока из платины) ЧЭ.
    • КТС б – обозначение комплекта из нескольких платиновых ТС., позволяющих провести многозонные измерения, как правило, монтаж таких устройств производится на вход и выход системы отопления, чтобы установить разность температур.
    • ТПТ – технический (Т) платиновый термометр (ПТ).
    • КТПТР – комплект из ТПТ приборов, буква «Р» в конце указывает, что может производиться не только измерение разницы температур между различными датчиками.
    • ТСПН – «Н» в конце ТСП, обозначает, что датчик низкотемпературный.
    • НСХ – под данным сокращением подразумевается «номинальная статическая характеристика», соответствующая стандартной функции «температура-сопротивление». Достаточно посмотреть таблицу НСХ для pt100 или любого другого датчика (например, pt1000, rtd, ntc и т.д.), чтобы иметь представление о его характеристиках.
    • ЭТС – эталонные приборы, служащие для калибровки датчиков.

    Чем отличается термосопротивление от термопары?

    Схема термопары, ее конструкция, а также принцип работы существенно отличается от термометра сопротивления, расскажем об этом простыми словами. У устройства pt100, а также других датчиков, принцип действия основан на сопоставимости между изменением температуры металла и его сопротивлением.

    Принцип термопары построен на различных свойствах двух металлов собранных в единую биметаллическую конструкцию. Устройство, подключение, назначение термопары, а также описание погрешности этих приборов будет рассмотрено в отдельной статье.

    Сейчас достаточно понимать, что термопара и ТСП, например pt100, это совершенно разные приборы, отличающиеся принципом работы.

    Платиновые измерители температуры

    Учитывая распространенность металлических датчиков, имеет смысл привести краткое описание этих устройств, чтобы наглядно показать сравнительные характеристики различных видов, особенности, а также описать сферу применения.

    В соответствии с нормами ГОСТ 6651 2009 и МЭК 60751, у рабочих приборов данного типа значение температурного коэффициента должно быть 0,00385°С -1 , эталонных – 0,03925°С -1 . Диапазон измеряемой температуры: от-196,0°С до 600,0°С. К несомненным достоинствам следует отнести высокий коэффициент точности, близкую к линей характеристику «Температура-сопротивление», стабильные параметры. Недостаток – наличие драгметаллов увеличивает стоимость конструкции. Необходимо заметить, что современные технологии позволяют минимизировать содержание этого металла, что делает возможным снижение стоимости продукции.

    Основная область применения – контроль температуры различных технологических процессов. Например, такой прибор может быть установлен в трубопроводе, в котором плотность рабочей среды сильно зависит от температуры. В этом случае показания вихревой расходометра корректируются информацией о температуре рабочей среды.

    Датчик термопреобразователь ТСП 5071 производства Элемер

    Никелевые термометры сопротивления

    Температурный коэффициент (далее ТК) у данного типа измерительных устройств самый высокий — 0,00617°С -1 . Диапазон измеряемых температур также существенно уже, чем у платиновых ЧЭ (от -60,0°С до 180,0°С). Основное достоинство данных приборов – высокий уровень выходного сигнала. В процессе эксплуатации следует учитывать особенность, связанную с приближением температуры нагрева к точке Кюри (352,0°С), вызывающую существенное изменение параметров ввиду непредсказуемого гистерезиса.

    Данные устройства практически не используются, поскольку в большинстве случаев их можно заменить приборами с медными чувствительными элементами, которые существенно дешевле и технологичнее (проще в производстве).

    Медные датчики (ТСМ)

    ТК медных измерительных приборов – 0,00428°С -1 , диапазон измеряемых температур немного уже, чем у никелевых аналогов (от -50,0°С до 150°С). К несомненным преимуществам медных измерителей следует отнести их относительно невысокую стоимость и наиболее близкую к линейной характеристику «температура-сопротивление». Но, узкий диапазон измеряемых температур и низкие параметры удельного сопротивления существенно ограничивают сферу применения термопреобразователей ТСМ.

    Читайте также:
    Стеллажи икеа: стильное оформление и секреты красивого применения типовых стеллажей (155 фото)

    Внешний вид термопреобразователя ТСМ 1088 1

    Но, тем не менее, медные датчики рано списывать, есть немало примеров удачных реализаций, например, ТХА Метран 2700, который предназначен как для различных видов промышленности, но также удачно используется в ЖКХ.

    Учитывая, что платиновые терморезисторы наиболее востребованы, рассмотрим варианты их конструктивного исполнения.

    Типовые конструкции платиновых термосопротивлений

    Наиболее распространение получило исполнение ЧЭ в ПТС, называемое «свободной от напряжения спиралью», у зарубежных изготовителей оно проходит под термином «Strain free». Упрощенный вариант такой конструкции представлен ниже.

    Конструктивное исполнение «Strain free»

    Обозначения:

    • А – Выводы термоэлектрического элемента.
    • В – Защитный корпус.
    • С – Спираль из платиновой проволоки.
    • D – Мелкодисперсный наполнитель.
    • E – Глазурь, герметизирующая ЧЭ.

    Как видно из рисунка, четыре спирали из платиновой проволоки, размещают в специальных каналах, которые потом заполняются мелкодисперсным наполнителем. В роли последнего выступает очищенный от примесей оксид алюминия (Al2O3). Наполнитель обеспечивает изоляцию между витками проволоки, а также играет роль амортизатора при вибрациях или когда происходит ее расширение, вследствие нагрева. Для герметизации отверстий в защитном корпусе применяется специальная глазурь.

    На практике встречается много вариаций типового исполнения, различия могут быть в дизайне, герметизирующем материале и размерах основных компонентов.

    Исполнение Hollow Annulus.

    Данный вид конструкции относительно новый, она разрабатывалась для использования в атомной индустрии, а также на объектах особой важности. В других сферах датчики данного типа практически не применяются, основная причина этого высокая стоимость изделий. Отличительные особенности высокая надежность и стабильные характеристики. Приведем пример такой конструкции.

    Пример исполнения «Hollow Annulus»

    Обозначения:

    • А – Выводы с ЧЭ.
    • В – Изоляция выводов ЧЭ.
    • С – Изолирующий мелкодисперсный наполнитель.
    • D – Защитный корпус датчика.
    • E – Проволока из платины.
    • F – Металлическая трубка.

    ЧЭ данной конструкции представляет собой металлическую трубку (полый цилиндр), покрытый слоем изоляции, сверху которой наматывается платиновая проволока. В качестве материала цилиндра используется сплав с температурным коэффициентом близким к платине. Изоляционное покрытие (Al2O3) наносится горячим напылением. Собранный ЧЭ помещается с защитный корпус, после чего его герметизируют.

    Для данной конструкции характерна низкая инерционность, она может быть в диапазоне от 350,0 миллисекунд до 11,0 секунд, в зависимости от того используется погружаемый или монтированный ЧЭ.

    Пленочное исполнение (Thin film).

    Основное отличие от предыдущих видов заключается в том, что платина тонким слоем (толщиной в несколько микрон) напыляется на керамическое или пластиковое основание. На напыление наносится стеклянное, эпоксидное или пластиковое защитное покрытие.

    Миниатюрный пленочный датчик

    Это наиболее распространенный тип конструкции, основные достоинства которой заключаются в невысокой стоимости и небольших габаритах. Помимо этого пленочные датчики обладают низкой инерционностью и относительно высоким внутренним сопротивлением. Последнее практически полностью нивелирует воздействие сопротивления выводов на показания прибора (таблицы термосопротивлений можно найти в сети).

    Что касается стабильности, то она уступает проволочным датчикам, но следует учитывать, что пленочная технология усовершенствуется год от года, и прогресс довольно ощутим.

    Стеклянная изоляция спирали.

    В некоторых дорогих ТС платиновую проволоку покрывают стеклянной изоляцией. Такое исполнение обеспечивает полную герметизацию ЧЭ и увеличивает влагостойкость, но сужает диапазон измеряемой температуры.

    Класс допуска

    Согласно действующим нормам допускается определенное отклонение от линейной характеристики «температура-сопротивление». Ниже представлена таблица соответствия класса точности.

    Таблица 1. Классы допуска.

    Приведенная в таблице погрешность отвечает текущим нормам.

    Схемы включения ТСМ/ТСП

    Существует три варианта подключения:

    • 2-х проводное (см. А на рис. 7), этот наиболее простой способ используется в тех случаях, когда точность результатов не критична. Дополнительную погрешность создает номинальное сопротивление проводников, которыми подключается датчик. Обратим внимание, что для классов точности A и AA данная схема включения неприемлема. Рисунок 7. Двухпроводная, трехпроводная и четырехпроводная схема включения термометра сопротивления
    • 3-х проводное (В). Такой вариант обладает более высокой точностью, чем 2-х проводная схема вариант подключения. Это происходит за счет того, что появляется возможность измерить сопротивление монтажных проводов, чтобы учесть их воздействие.
    • 4-х проводное. Этот вариант позволяет полностью исключить воздействие сопротивления монтажных проводов на результаты измерений.

    В измерительных приборах ТС, как правило, включен по мостовой схеме.

    Пример подключения по мостовой схеме вторичного прибора (pt100) для измерения температуры воздуха

    Обратим внимание, что под rл.с. в электрической схеме подразумевается сопротивление линий связи, то есть проводов, которыми подключен датчик.

    Обслуживание

    Информация о ТО температурного датчика указана в паспорте прибора или инструкции эксплуатации, там же приводится типовые неисправности и способы их ремонта, рекомендуемая длина кабеля для подключения, а также друга полезная информация.

    Термометры сопротивления не требуют специального ТО, в задачу обслуживающего персонала входит:

    • Проверка условий, в которых эксплуатируется датчик.
    • Внешний осмотр на предмет целостности конструкции и кабельных соединений, проверка хода подвижного штуцера (если таковой имеется).
    • Помимо этого проверяется наличие пломб.
    • Проверяется заземление.

    Такой осмотр должен проводиться с периодичностью один раз в месяц или чаще.

    Помимо этого должна проводиться поверка приборов, с использованием эталонного датчика, например, ЭТС 100.

    Платиновый эталонный ПТС (датчик ЭТС 100)

    Для градуировки датчиков используются специальные таблицы, в качестве примера приведена одна из них для термосопротивления pt100. Саму методику калибровки мы приводить не будем, ее описание несложно найти в сети.

    Что касается методики поверки эталонных платиновых датчиков, то она должна производиться на специальных реперных точках.

    Терморезисторы. Виды и устройство. Работа и параметры

    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.

    Читайте также:
    Стул из профильной трубы своими руками: чертежи и размеры

    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.

    Принцип работы термосопротивления

    Датчик подключают в цепь со стабилизированным источником питания и подходящим по классу точности прибором (вольтметром, амперметром). С помощью этой простой схемы будет определяться измеряемый параметр по регистрации соответствующих электрических величин. Принцип работы обусловлен зависимостью сопротивления проводника от температуры проводника при нагреве или охлаждении.


    Зависимость проводимости от температуры

    В металлах движению свободных электронов создают препятствия примеси. На прохождение заряженных частиц оказывает влияние состояние кристаллической решетки. По мере снижения температуры амплитуда колебаний молекул уменьшается. При достижении определенного уровня возникает сверхпроводимость, когда сопротивление становится пренебрежительно малой величиной. Нагрев провоцирует обратные реакции компонентов молекулярной решетки. Соответствующим образом ухудшается проводимость.

    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.

    Виды термодатчиков

    Выше представлены типичные реакции металла при увеличении/ уменьшении температуры. Чувствительный элемент создают с определенным электрическим сопротивлением по аналогии с методикой изготовления проволочного (пленочного резистора).

    Для расширения температурного диапазона и улучшения сопротивляемости реакциям окисления применяют платину. Модификации из меди (никеля) стоят дешевле, но отличаются худшими рабочими характеристиками. Изделие помещают в корпус, выполняющий защитные функции. Специальным наполнителем обеспечивают фиксацию датчика и хорошую теплопередачу.

    Также применяют полупроводниковые датчики, собранные по аналогичной схеме. В этом варианте электрическое сопротивление уменьшается при увеличении температуры. Как правило, используют герметичный корпус с наполнением инертным газом. Слоем изоляции предотвращают электрический контакт компонентов конструкции. Специальные выводы предназначены для подключения устройства к внешним линиям.

    Любой вид измерителя (полупроводник или металлический аналог) оценивают по следующим параметрам:

    • класс точности;
    • температурный диапазон, в котором поддерживается допустимое отклонение по установленным нормативам;
    • мощность потребления;
    • размеры, масса;
    • защищенность от электромагнитных колебаний и других внешних воздействий.

    К сведению. Основные рабочие параметры определяет зависимость сопротивления от температуры. Существенное значение имеет выбор материала. Проводимость может уменьшаться или увеличиваться при нагреве.

    Обслуживание

    Информация по техобслуживанию, периодичности его проведения с описанием необходимых работ содержится в паспорте устройства или инструкции по эксплуатации. Там же прописываются типичные поломки, способы их устранения, указывается рекомендованная длина провода для подключения.

    Специальное ТО для датчиков не нужно. В рамках обслуживания достаточно:

    • Проверять условия, в которых работает прибор. Они должны быть оптимальными по всем показателям, чтобы избежать погрешностей.
    • Осматривать конструкцию на предмет повреждений. Дополнительно нужно проверить целостность всех соединений и стабильность работы штуцера хода.
    • Осматривать пломбы.
    • Проверять заземление.

    Для стабильной и точной работы оборудования осмотры нужно проводить регулярно, как минимум, раз в месяц.

    Расшифровка аббревиатур

    Сопротивление резистора – формула для рассчета

    В следующем перечне приведены типичные обозначения термопар:

    • название датчика, термометр сопротивления – ТС;
    • дополнение М (П) обозначает материал рабочего элемента: медь (ТСМ), платина (ТСП), соответственно;
    • буква К в начале – комплект для измерения показаний в нескольких рабочих зонах (КТС).
    Читайте также:
    Фотообои с изображением орхидей в интерьере: нежные цветы на ваших стенах

    К сведению. Если в аббревиатуре присутствует символ Н, значит, датчик рассчитан на выполнение измерений в низкотемпературном диапазоне.

    Чем отличается термосопротивление от термопары

    Принцип действия ТС объясняется изменением проводимости контрольного участка цепи. Термопара, несмотря на схожее название, функционирует по-другому. Изделия этой категории создают из двух разных материалов. Соединение (рабочую спайку) помещают в зону измерений. Колебания температуры провоцируют изменение потенциалов на выходах. Эти показания фиксируют вольтметром или другим подходящим прибором.


    Принцип действия, функциональные компоненты термопары и способы измерения

    К сведению. Приведенные сведения объясняют главные практические отличия датчиков разного рода. Термопара фактически является генератором ЭДС, поэтому дополнительный источник тока не нужен.

    Термопарный преобразователь можно применить для измерения вакуума. Для этого обеспечивают контакт чувствительного участка с нитью лампы накаливания. Колбу соединяют трубкой с рабочей зоной. Изменение разряжения газа сопровождается увеличением (уменьшением) ЭДС. После калибровки шкалы достаточно точно можно определять значение контролируемого параметра.

    Промышленные термодатчики и сенсоры

    Кроме стандартных бытовых термодатчиков бывают промышленные, которые используются исключительно на специальных объектах. Их распространение направлено на определенную группу лиц из-за избыточных возможностей, которые требуются только на производстве. Некоторые из них способны работать в различных нетрадиционных средах и суровых условиях. Выбор подходящих типов осуществляется тем же образом, что и для подбора бытовых датчиков.

    Платиновые измерители температуры

    Несмотря на сравнительно высокую стоимость, достаточно часто производители применяют именно этот материал. Почему выбирают это решение, понятно из перечня следующих преимуществ:

    • использование платины позволяет получить линейный график зависимости удельного сопротивления от температуры;
    • температурный коэффициент серийных (эталонных) изделий составляет 0,00385 (0,003925) °C-1;
    • рабочий диапазон в °C – от -196 до +600.

    Упомянутый в списке температурный коэффициент (Тк) рассчитывают по формуле:

    Тк = (Rи – Rб)/((Ти – Тб) * 1/Rб),

    где:

    • Rи (Rб) – измеренное (базовое) сопротивление;
    • Ти (Тб) – соответствующие значения температуры.

    Из выражения понятно, что уменьшение коэффициента сопровождается увеличением точности. Базовое электрическое сопротивление определяют при T=0°C.

    Применение

    Стоит понимать, что каждый из типов датчиков создан для использования в специальных условиях. Практически во всех сферах производства и жизни требуется знать температуру. Так применять термисторы необходимо для получения абсолютных показателей, для сбора показателей в помещениях – шумовые, для получения максимально точных данных – цифровые и так далее.

    Мир датчиков температур охватывает все сферы жизни, где требуется измерение показателей. Это может быть помещение, жидкость или предмет с совершенно различными нюансами. В одних помещениях высокая влажность, в другие нельзя попадать. Аналогичные параллели можно проводить с жидкостями и объектами. При выборе подходящего термометра необходимо обращать внимание на нюансы условий измерения.

    Медные датчики (ТСМ)

    Применение этого материала обеспечивает ценовую доступность датчиков. Для корректного анализа специалисты рекомендуют уточнять, как зависит сопротивление проводника от температуры. Электротехническая медь содержит менее 0,1% посторонних примесей, что позволяет поддерживать линейные характеристики во всем рабочем диапазоне.

    Технические параметры серийных изделий:

    • измерение температуры – от -50°C до +150°C;
    • Тк = 0,00617 °C-1.

    Плюсы и минусы

    Датчики сопротивления хороши в следующем:

    • обладают практически линейными характеристиками;
    • обеспечивают точные сопротивления (возможная погрешность – в пределах 1 градуса);
    • есть недорогие, простые в установке и эксплуатации модели;
    • взаимозаменяемость;
    • стабильность.

    Датчики имеют сравнительно небольшой измерительный диапазон и относительно недолговечны, но распространены во многих отраслях и сферах деятельности.

    Качественные датчики сопротивления, соответствующие всем стандартам и нормативам, представлены на сайте . Все устройства отличаются оптимальными характеристиками, надежностью и точностью. Модели можно приобрести по доступным ценам.

    Типовые конструкции платиновых термосопротивлений

    Производители применяют различные инженерные решения при выпуске продукции этой категории. Для уточнения на стадии сравнения можно изучить официальную сопроводительную документацию либо запросить необходимые данные на сайте компании.

    Типовые конструкции ТС

    Наименование Основные данные Особенности
    1 Strain-free Основной элемент освобожден от нагрузок порошковой засыпкой из оксида алюминия Разным цветом глазури, герметизирующей торцевую часть, обозначают соответствие определенному температурному диапазону
    2 Hollow nnulus Рабочий проводник наматывается на полый цилиндр Материалы конструкции подбирают с учетом коэффициентов теплового расширения
    3 Thin-film Из металла формируют тонкий слой на изоляторе (керамической основе) Эта модель отличается быстродействием, высокой чувствительностью
    4 Проволока в стеклянной оболочке В такой конструкции обеспечиваются идеальная герметизация проводника, надежная защита от внешних воздействий Подобные решения используют для изготовления дорогих серий датчиков, которые рассчитаны на сложные условия эксплуатации


    Типичные конструкции датчиков из платины

    Класс допуска

    Приведенные ниже данные соответствуют международным и российским стандартам. Допустимо использование уникальных температурных диапазонов, утвержденных в ТУ определенного предприятия производителя.

    Допуски

    Классификация по ГОСТ Допустимое отклонение, °C Нормированный температурный диапазон для разных видов ТС (минимум/ максимум в °C)
    Платиновый проволочный (пленочный) Медный Никелевый
    АА ±(0,1 + 0,0017) -50/+250 (-50/+150)
    А ±(0,15 + 0,002) -100/+450(-30/+300) -50/+120
    В ±(0,3 + 0,005) -196/+660 (-50/+500) -50/+200
    С ±(0,6 + 0,01) -196/+660 (-50/+600) -180/+200 -60/+180

    Схемы включения ТСМ/ТСП

    В простейшем варианте внешние цепи подключают двумя проводами. Такой вариант отличается простотой, однако не позволяет учесть реальное электрическое сопротивление в линиях. Для повышения точности используют 3-х или 4-х проводное подключение.


    Измерительный мост

    К сведению. При монтаже следует учитывать рекомендованную глубину погружения щупа.

    Преимущества и недостатки термометров сопротивления

    При сравнении с термопарой можно упомянуть следующие минусы ТС:

    • высокую стоимость;
    • обязательное использование внешнего источника стабилизированного электропитания;
    • ограниченный рабочий диапазон.

    Плюсы:

    • линейный график измеряемых параметров;
    • точность;
    • корректная компенсация искажений от соединительных проводов.

    Выбор подходящего датчика организуют на основе подготовленных критериев. Кроме базовых технических параметров, уточняют допустимые габариты, условия эксплуатации. Для продления срока службы необходимы регулярные проверки состояния термосопротивления и других компонентов измерительной схемы.

    Схемы подключения

    Используются три основных способа:

    • Двухпроводной. Самый простой вариант, применяется тогда, когда высокая точность показателей не важна. Из-за номинального сопротивления проводников при подключении создается дополнительная погрешность. Этот метод неприменим при классах точности А и АА.
    • Трехпроводной. Более точный способ, по сравнению с предыдущим. Все потому, что можно определить сопротивление монтажных проводов и понять, насколько сильно они будут влиять на результаты.
    • Четырехпроводной. Этот вариант полностью исключает воздействие сопротивления кабелей.
    Читайте также:
    Советы по изготовлению компьютерного стола своими руками, этапы работы

    Прежде чем устанавливать датчики сопротивления, нужно определить, что их характеристики соответствуют поставленным задачам, а типы подобраны правильно. Предварительно важно убедиться, что прибор не поврежден и может исправно работать.

    Некоторые факторы могут негативно влиять на точность результатов. Например, установка датчика в неподходящем месте, не соответствующая условиям монтажная длина, недостаточная теплоизоляция трубопровода, плохое уплотнение.

    Предварительно (до установки) проверяется:

    • Исправность всех контактов. Если хоть один работает не так, как нужно, показатели не будут точными.
    • Обмотка на отсутствие конденсата, влаги.
    • Схема соединения. В ней не должно быть подгонки сопротивления, компенсационного кабеля.
    • Соответствие градуировок в измерительном аппарате и датчике.

    Правильно установить датчики сопротивления сможет только опытный специалист. Потому для этого стоит обратиться в специализированную компанию.

    Как пользоваться клеевым пистолетом: подробная инструкция и правила безопасности

    Отправим материал на почту

    • Что можно приклеить термопистолетом
    • Устройство клеевого пистолета
    • Как пользоваться термопистолетом
    • Зарядка
    • Разогрев
    • Замена стержней
    • Правила безопасности
    • Обслуживание термопистолета и устранение несправностей
    • Как работать стержнем без устройства
    • Заключение

    Соединить две поверхности с помощью клеевого пистолета очень просто. Необходимо правильно установить его на подставку, заправить стержнем. Через несколько минут можно наносить клей на одну из поверхностей точками или короткими полосками. Широко распространены модели непрофессионального уровня – они достаточно примитивны, подключаются к электросети, но работу свою выполняют так же хорошо. Для достижения качественного результата важно знать нюансы использования инструмента.

    Что можно приклеить термопистолетом

    Горячий пистолет – отличная альтернатива клею ПВА, канцелярскому, столярному и даже моментальному. Он надежно склеивает, позволяет собрать конструкцию быстро и при необходимости исправить недочеты. Кроме удобства и практичности использование термопистолета выгодно отличается от других способов отсутствием вредного испарения и устойчивости клеевого слоя к воде.

    Устройство можно применять для соединения следующих типов поверхностей:

    • Деревянных.
    • Металлических.
    • Керамических.
    • Кожаных.
    • Текстильных.
    • Пластиковых.
    • Бумажных.
    • Картонных.
    • Каменных.
    • МДФ.
    • ДСП.

    Обширный список материалов дает возможность реализовать самые смелые решения по обустройству домашнего интерьера, в хендмейде, поделках с ребенком. Можно приклеить к любой основе такие небольшие элементы, как стразы, глиттер, бисеринки.

    Прочности клея не хватит, если требуется зафиксировать поверхность, которая будет интенсивно эксплуатироваться. Например, отклеившиеся носы кроссовок. Можно попытаться ее приклеить экстренно, если нет возможности пойти в мастерскую или купить новые. Но долго такой ремонт обуви не продержится.

    Не очень эффективно применение инструмента для гипсовой, бетонной, цементной поверхности. При необходимости ее стоит загрунтовать или покрыть краской. Тогда приклеивание будет эффективнее.

    Устройство клеевого пистолета

    В любой модели есть входное отверстие, в которое вставляют расходник. Встроенный термоэлемент нагревает и плавит его. Горячий полимер выходит из сопла после нажатия на пусковой курок. Подставка позволяет убрать прибор и не обжечься в перерыве.

    Как пользоваться термопистолетом

    В самом стержне нет склеивающего вещества. Свойство адгезии проявляется во время накаливания. Жидкий полимер прилипает практически к любому элементу и поверхности.

    Стержень плавится в камере нагрева инструмента и выходит наружу через сопло. Низкотемпературные патроны готовы для использования примерно через 2 минуты, после чего клей можно наносить. Вторую деталь нужно сильно прижать к первой и не отпускать, пока те не схватятся.

    Если клея выдавлено много, то придется подождать пару минут. Одна капля схватывается за несколько секунд. Через пять минут рабочие поверхности полностью остывают, а слой клея становится водостойким.

    Зарядка

    Заряжать устройство можно, не разбирая его и не используя специальные приспособления. Первая зарядка является и самой простой. Отверстие входа и сопло еще не содержат остатков клея и не имеют повреждений. В него нужно до упора вставить патрон.

    Удобно работать термопистолетом с температурными индикаторами. Светодиод покажет, греется ли еще прибор или он уже готов для применения.

    При покупке устройства необходимо выяснить, какие стержни к нему подходят. Универсальными являются низкотемпературные прозрачные патроны. Также широко используются стержни:

    • Черные. Ими заделывают стыки вместо герметика.
    • Цветные. Полимер имеет равномерную окраску, поэтому на элементе не видно, что это клей. Он популярен среди рукодельниц, так как позволяет не только скреплять детали, но и украшать их.
    • Декоративные. Тоже используются для украшения и содержат перламутр, блестки, специальные волокна.
    • Высокотемпературные. Подходят для скрепления деталей, для которых планируется повышенная нагрузка в эксплуатации.

    При покупке стержней важно не ошибиться с диаметром стержня, который обычно указывается на самом приборе, на упаковке и инструкции к нему. Вставлять в устройство неподходящий по размеру расходный элемент нельзя. Обратите внимание, что для приклеивания мелких страз, бусин, бисера не подойдут стержни с большим диаметром. Капля будет слишком большой, растечется по изделию и испортит его внешний вид.

    Разогрев

    На упаковке стержней нужно посмотреть и температуру их плавления. Если инструмент небольшой мощности, то подойдут прозрачные низкотемпературные. При использовании расходников с высокой температурой нагрева ничего приклеить не получится.

    Клей в лучшем случае просто размягчится, но работать с ним будет очень трудно или вообще невозможно. Детали термопистолета могут сломаться из-за чрезмерного давления.

    Время нагрева полимера варьируется в диапазоне от 2 до 8 минут и зависит от мощности устройства и качества клея. Если выдавить расплавленный клей не получилось, то прибор сломан или к нему не подходит материал.

    Сильный разогрев плохо влияет на характеристики инструмента. Жидкий полимер будет сам вытекать из сопла, может попасть в муфту, которую понадобится чистить перед следующим применением. Если часто используются разные виды расходников, то оптимальный вариант – прибор с авторегулятором температуры разогрева.

    Замена стержней

    Начинающие мастера часто сталкиваются с такой трудностью, как остатки расходника в камере нагрева и направляющей муфте. При этом клей может выходить из подающего механизма. Можно просто протолкнуть оставшийся кусочек новым полимером. Но лучше капнуть расплавленным клеем на конец нового патрона и прижать его к расходнику, который находится в инструменте.

    Читайте также:
    Удельный вес конструкции

    Если требуется сменить полимер в ненагретом приборе, то необходимо сначала его нагреть. Твердую, застывшую массу нельзя вынимать из инструмента, так как это грозит его поломкой. Поэтому стоит включить его в сеть, аккуратно извлечь старый патрон, а потом установить новый. Такая процедура может понадобиться, например, при смене цвета в работе с декором и отделкой.

    Лучше если разноцветные расходники будут одного производителя. Тогда режим работы не собьется, а на детали не будет заметно различий в фактуре декора. Сменить можно не только цвет полимера.

    Правила безопасности

    Пистолет работает от электрической сети, а ток по умолчанию потенциально опасен для жизни и здоровья. Также он сильно нагревается: температура плавления может достигать отметки в 200 градусов. Если горячий клей капнет на кожу, то не остынет мгновенно и вызовет ожог. Поэтому перед работой лучше надеть перчатки и очки, особенно если склеиваются или декорируются детали на высоте выше своего роста.

    В перерыве между этапами работы пистолет оставляют на подставке, положив его соплом вниз. Под него лучше положить кусочек ткани или бумаги, который будет не жалко выбросить, так как на нем останется застывший полимер. Так как подставка останется чистой, а капли клея не испортят столешницу и пол.

    Когда прибор разогрет, в его корпус нельзя лезть острыми металлическими предметами, чтобы удалить остатки расходника или изменить его положение. Прикасаться к соплу, когда пистолет включен, нельзя. В остывшем виде полимер не вреден, поэтому разрешен к использованию в декоре интерьера и украшении детских игрушек.

    Чтобы использование клеевого пистолета было максимально безопасным, не рекомендуется:

    • Работать в помещении с повышенной влажностью.
    • Клеить в плохо освещенном месте.
    • Включать в сеть с резкими скачками напряжения.
    • Подпускать к месту применения детей и неподготовленных взрослых.
    • Дергать или тянуть его за кабель.

    Все перечисленные действия угрожают выходом из строя или несчастным случаем.

    Обслуживание термопистолета и устранение несправностей

    Пистолет не требуется как-то особенно обслуживать, но корпус и рабочая поверхность всегда должны оставаться чистыми. Протирать его можно немного влажной тряпочкой, но не мокрой. Нельзя использовать для очистки растворители, бензин, агрессивные моющие средства, повреждающие корпус изделия. Если необходимо, можно использовать слабый раствор мыла в воде.

    При работе могут возникать следующие неисправности:

    • Из носика не выходит клей. Проверьте подключение к сети электропитания.
    • Пистолет не нагревается, хотя включен в розетку. Потребуется обратиться в сервисный центр, если еще не истек срок гарантии.
    • Повреждена резиновая направляющая муфта, которая не дает расплавленному полимеру протечь в корпус. Муфта может испортиться при неудачном извлечении расходника или из-за интенсивной эксплуатации. В таком случае потребуется купить новый инструмент.

    Чтобы этого избежать, нельзя тянуть за патрон. Лучше просто вставить новый, а остатки старого выйдут при разогреве.

    Как работать стержнем без устройства

    Если расходные материалы остались, а прибор сломался, то попытаться склеить все-таки можно. Достигнуть необходимой температуры плавления полимера можно, нагрев его у газовой горелки, электроплиты или с помощью фена, свечи, паяльника.

    Нанести клей на деталь можно любым подходящим предметом, например, шилом или отверткой. Лучше всего подойдет металлическое приспособление, так как не расплавится.

    Стержень нужно поднести, например, к свече. Затем взять шилом необходимое количество клея, еще раз разогреть его и нанести на подготовленный элемент. Конечно, пистолет не сравнится с таким способом, но если срочно нужно, то можно попробовать его.

    Заключение

    Следовательно, пользоваться клеевым пистолетом просто. Главное – соблюдать технику безопасности и правила его эксплуатации. Тогда вы сможете все приклеить и украсить. Благодаря прочному сцеплению склеиваемых поверхностей и большому выбору декоративных расходных материалов, прибор пригодится как в ремонте, так и в рукоделии.

    Термоклеевой пистолет. Испытываем силу полимерного клея!

    Сегодня, мы рассмотрим инструмент, способный склеивать между собой различные материалы, он используется во многих отраслях народного хозяйства. Термоклеевой пистолет завоевал популярность у многих мастеров благодаря своей достаточно простой конструкции, удобству в эксплуатации и невысокой стоимости расходных материалов. С помощью подобного инструмента удобно решать не только практические задачи, но и применять в области дизайна интерьера.

    Отличительные особенности термоклеевых пистолетов

    Использование пистолетов с термоклеем получает всё большее распространение. Соединения, выполненные при помощи нагретых полимеров, имеют следующие преимущества:

    • Используемые в качестве расходных материалов клеевые стержни после нагрева застывают не более чем за три минуты. Поэтому фиксация склеиваемых элементов занимает минимум времени при максимальной прочности.
    • Термоклеевой пистолет успешно склеивает разнородные материалы, такие как дерево, полимеры, металлические сплавы, керамику и т.д. при этом склеиваемые материалы должны быть очищены и обезжирены. Не подходит пистолет для склеивания бетонных поверхностей и штукатурки.
    • По характеристикам прочности фиксация с помощью полимеров идентична металлическому крепежу. Кроме того, при разъединении поверхностей не остаётся каких-либо следов от клея.
    • Использование термоклея даёт возможность полностью заполнить все пазы и трещины, то есть надёжно их загерметизировать.
    • Нагрев полимерного клея не приводит к испарениям токсичных веществ.
    • Фиксирующий шов отлично переносит воздействие влаги.
    • Цена расходных материалов достаточно мала, благодаря чему использование пистолета позволяет выполнять склеивание различных материалов с небольшими затратами. Судя по отзывам пользователей, соединение получается прочным и надёжным.

    Кроме вышеуказанных достоинств стоит упомянуть пригодность инструмента для детского творчества. Пистолет безопасен и очень прост в использовании.

    Конструкция и особенности функционирования термоклеевых пистолетов

    По своей форме инструмент очень похож на пистолет, что и послужило основой для его названия. Термоклеевой пистолет заправляется стержнем из полиуретана. При нагреве стержня материал плавится до текучей консистенции, которая быстро застывает при снижении температуры.

    Читайте также:
    Холодильник Shivaki: описание с фото, отзывы, плюсы и минусы

    Установка стержней осуществляется с тыльного конца инструмента, причём существуют разновидности пистолетов, работающих со стержнями от семи до одиннадцати миллиметров в диаметре. Расходные материалы заправляются в специальный приемник, после чего кончик стержня попадает в модуль нагрева. Увеличение температуры вызывает плавление стержня. Материал получает клеящие и проникающие характеристики не более чем через пять минут. При нажатии на курок пистолета, клеящий состав выталкивается из сопла на поверхность детали.
    Традиционная конструкция пистолета содержит четыре основных элемента:

    • Модуль нагревания расположен в стволе инструмента и представляет собой металлическую ёмкость. В нижней части камеры размещён нагревательный узел. В более дорогих моделях нагревательных элементов может быть несколько. Цена таких моделей более высокая, но и отзывы пользователей о таком инструменте однозначно положительные. От мощности нагревательного элемента и объёма камеры зависит производительность инструмента. Узел нагрева является самой надёжной частью пистолета и способен функционировать без сбоев весь период эксплуатации.
    • Узел подачи выполнен в форме кольцевого толкателя. Движение толкателя начинается при нажатии курка инструмента. Механическая конструкция узла не является наиболее надёжной частью пистолета. При излишнем усилии на курке могут случаться поломки. Кроме того, для каждой модели пистолета должны применяться стержни определённого диаметра. В противном случае работа пистолета будет, как минимум затруднена.
    • Ещё одним необходимым узлом пистолета является муфта. Выполнена деталь в виде трубчатого приёмника и расположена перед камерой нагрева. Наличие муфты обеспечивает герметичность элементов системы от попадания расплавленного состава в конструкцию. Поломка муфты приводит к неисправности инструмента.

    • Сопло пистолета, имеющее наименование форсунка либо дюза, позволяет дозировать объем клеевого состава, попадающего на поверхность. Внутри форсунки размещён запорный клапан, предназначенный для исключения несанкционированного вытекания раствора. Конструктивно сопло выполнено из металлического сплава, закрытого снаружи теплоизолирующим слоем. Для содержания пистолета в исправном состоянии, после работы сопло должно прочищаться.
    • Корпус устройства выполнен из твёрдых и прочных полимеров, которые способны выдерживать температуру нагрева камеры, не передавая тепло руке пользователя. В некоторых моделях предусмотрено наличие просмотрового окна, через которое пользователь может видеть остаток стержня. Для надёжной фиксации рукоятки, на ней имеются противоскользящие вставки. Для удобства использования в комплектацию оборудования входит подставка.

    Использование пистолета с термоклеем востребовано в строительстве и быту. При помощи такого инструмента процесс склеивания материалов проходит оперативно и удобно.

    Что можно клеить термоклеевым пистолетом?

    Популярность инструмента объясняется лёгкостью конструкции и способностью надёжно фиксировать между собой разнородные поверхности. Клеевыми пистолетами пользуются дети в школе, строители и специалисты по ремонту. С помощью клеевого пистолета можно достаточно легко упаковать различные грузы, не затрачивая много времени и ресурсов.

    Отзывы владельцев такого инструмента позволяют сделать вывод о простоте использования инструмента. Невысокая цена на расходные материалы является еще одним плюсом подобного инструмента.

    На сегодняшний день использование термоклеящего состава допускается при работе со стеклянными, резиновыми, пластиковыми и деревянными поверхностями. Хорошо состав склеивает различные ткани, пенопласт, керамические, металлические и картонные материалы. Невозможно зафиксировать таким клеем только бетон и штукатурку.

    При этом габариты пистолетов и расходных материалов к ним отличаются в зависимости от целей применения. Для домашнего использования подойдут малогабаритные пистолеты со стержнями в 7 миллиметров. Строительные и ремонтные мероприятия потребуют использования более мощного инструмента, заправляемого стержнями диаметров 11 миллиметров.

    В длину стержни могут быть от 40 до 200 миллиметров. Цветового разделения клеящего состава не существует. В зависимости от назначения, температура плавления расходного материала может варьироваться от 100 до 200 градусов.

    Как правило, прозрачные стержни белого цвета являются наиболее универсальными. Использование таких материалов подходит для склеивания любых поверхностей. Такие же белые материалы, но только непрозрачные, используются для склеивания стекла и металлических поверхностей. Составы чёрного цвета применяются для герметизации либо изоляции. Стержни жёлтого оттенка лучше всего подходят для работы с деревом, а также с бумажными и картонными материалами.

    Разновидности термоклеевых пистолетов

    На сегодняшний день существует несколько разновидностей пистолетов, имеющих некоторые особенности конструкции. Инструмент, оснащённый курком карусельной конструкции, выдаёт клеящий состав при повороте курка вокруг оси. Альтернативная конструкция предполагает наличие ползункового курка. При его нажатии стержень поступает в камеру параллельно стволу.

    Некоторые модели пистолетов имеют переключатели температуры. Такие приборы могут использовать стержни с разной температурой нагрева. Малогабаритные пистолеты оснащены длинным соплом. Такие приборы покупают для детей, так как мощность устройства минимальна, а для нажатия курка не требуется больших усилий.

    Обилие моделей пистолетов с термоклеем на рынке позволяет подобрать прибор для конкретных целей без особых усилий. Различные варианты конструкций и мощности позволяют использовать инструмент для производственных и бытовых целей.

    Клеевой пистолет — что можно клеить, виды расходных материалов, характеристики популярных моделей

    Окружающие нас предметы, конструкции состоят их деталей, которые соединены в одно целое тем или иным способом. Фиксировать их можно крепежными элементами, но гораздо удобнее во многих случаях сделать это, если есть клеевой пистолет. Что можно клеить им?

    По каким критериям выбирать прибор для решения поставленной задачи? Ответить на эти вопросы легко, если знать, какие виды устройств имеются на рынке, какие расходные материалы применяются и как правильно пользоваться ими.

    Устройство клеевого пистолета

    Принципиальная схема всех моделей одинакова. В процессе эволюции определена оптимальная конструкция прибора. Отличаться один клеевой пистолет от другого может лишь качеством материала, из которого он изготовлен, мощностью и набором дополнительных функций. Устройство состоит из:

    • корпуса;
    • направляющей муфты;
    • механизма продвижения клеевого стержня;
    • тепловой камеры;
    • сопла.

    Питание может осуществляться от сети, либо автономно, от аккумулятора. Имея под рукой устройство, ремонт поломанных предметов дома можно сделать в течение нескольких минут.

    По времени операция занимает гораздо меньше времени, чем при использовании традиционных клеевых составов. Прибор надежен и не потребляет много энергии. Нужно знать, имея пистолет клеевой электрический, что можно клеить и как правильно выбрать нужную модель.

    Читайте также:
    Установка раздвижных дверей шкафа купе не отличается особой сложностью

    Профессиональные и бытовые термоклеевые пистолеты

    Первое на что обращают внимание потенциальные покупатели, это цена. Почему при одинаковой конструкции такая существенная разница? Ответ прост — профессиональная техника рассчитана на бесперебойную работу, поэтому при производстве закладывается запас мощности.

    Курок и механизм подачи стержня выполнен из более прочного, износостойкого материала. Для более точной настройки под использующиеся специальные стрежни может быть встроен регулятор температуры в профессиональный клеевой пистолет. Что можно клеить и какая разница в сравнении с бытовым аналогом? Принципиально никакой. Список материалов такой же.

    Бытовые модели обычно имеют мощность от 40 Вт до 150 Вт. Этого вполне хватает для домашнего пользования, изготовления поделок, занятий любимым хобби. Промышленные образцы могут иметь мощность до 500 Вт.

    Нужно это для быстрого плавления клея, когда важно постоянно поддерживать высокий его расход, например, при сборке коробок, фиксации на упаковке бирок. Для бытового пользователя такая производительность не нужна.

    Область применения

    Для решения некоторых задач выпускаются стержни как в широкой гамме оттенков, так и прозрачные. Это очень удобно для тех, кто любит рукоделие. Подобрав нужный цвет, изделие будет выглядеть цельным, следов клея не будет видно. Появились модели стержней с наполнением.

    Например, в массу добавляют блестки, перламутр. Клей сам становится декоративным элементом изделия, частью композиции. Применять термопистолет можно в строительстве и ремонте. Однако стоит помнить, что время схватывания ограничено. После нанесения, желательно в первые несколько секунд зафиксировать деталь по месту.

    Есть и некоторые ограничения. Например, там, где предполагаться серьезные нагрузки, использовать соединение термоклеем не рекомендуется, оно не рассчитано на это.

    Декоративные элементы на обувь клеить можно, а вот подошва долго не прослужит. Не фиксируют пистолетом силовые конструкции при строительстве и ремонте. Не рекомендуют наносить клей на штукатурки, шпатлевки без предварительной обработки грунтовками и лакокрасочными материалами.

    Герметизация и изоляция швов

    В процессе эксплуатации в различных конструкциях появляются трещины, зазоры. Появляются они в оконных, дверных системах, проемах, шахтах. Часто подобный дефект образуется в отделочных материалах. Кроме неопрятного вида, возникают и нежелательные последствия в виде сквозняков, дальнейшего разрушения конструкции.

    Если дома нет строительных смесей, герметиков, но есть клеевой пистолет, то можно быстро решить эту проблему. С его помощью можно легко сделать нужное соединение и заделку швов. Рекомендуется для этой работы приобрести специальные черные или серые стержни. Но предварительно нужно уточнить, способен ли пистолет поддерживать нужную температуру.

    Видео: Клеевой пистолет — для чего и как

    Края трещины зачищают от обломков, посторонних веществ, обезжиривают. Затем разогрев пистолет положенное по инструкции время заполняют шов. Получается надежная, долговечная изоляция.

    После остывания можно ножом срезать излишки клея. Соединение не боится влаги, не подвержено коррозии, не выделят вредных для здоровья веществ, поэтому его можно использовать как в хозяйственных помещениях, так и на кухнях и в детских комнатах.

    Кафельная плитка

    Что делать когда дома отвалилась плитка? Можно добраться до ближайшего строительного магазина и купить нужную смесь. Но продается она обычно в больших упаковках и наверняка большая ее часть просто пропадет. Ремонт можно сделать клеевым пистолетом.

    Перед началом работы нужно удалить все остатки смеси с плитки и посадочного места. Желательно сделать это даже с небольшим запасом, чтобы плитка проваливалась с небольшим зазором, не более 1 мм.

    Перед нанесением клея рекомендуется прогреть деталь феном, а после установки по месту в течении 2-5 минут удерживать ее в нужном положении до полного остывания.

    Мебель

    Интерьер будет сильно проигрывать, если какой-либо элемент поломан или вообще отсутствует. Фасадные части мебели часто выходят из строя при эксплуатации. Декоративные украшения, накладки, можно восстановить термоклеем. Фиксировать стекла с помощью пистолета не нужно.

    Рабочая температура клея от 105 °C до 200 °C. Это критические значения для стекла, оно может треснуть или расколоться. Деревянная же поверхность легко переносит эту температуру.

    Излишки клея легко потом удаляются с нее. Не рекомендуется склеивать силовые конструкции и функциональные механизмы мебели. Нагрузки слишком велики и клей их не выдерживает.

    Что можно клеить термоклеевым пистолетом?

    Стабильно растущая популярность устройства обусловлена простотой пользования, доступностью расходных материалов. Узнать, что можно клеить клеевым пистолетом со стержнями можно ознакомившись со списком материалов, с которыми можно работать этим инструментом:

    • бумага, картон;
    • металл;
    • кожа;
    • пластики;
    • ткань;
    • керамика;
    • камень;
    • дерево.

    Производитель обычно указывает, что можно клеить клеевым пистолетом. Инструкция по пользованию кроме перечня материалов предлагает оптимальные режимы работы устройства при выполнении тех или иных операций.

    Особенности выбора инструмента

    Решив приобрести нужный в хозяйстве инструмент следует соблюдать некоторые правила при выборе. На что обратить внимание в первую очередь? На размер. Будет ли он удобен для выполнения предполагаемой работы? На конструкцию. Слабым местом прибора считается курок и механизм продвижения стержня.

    Ломается он чаще всего и ремонт его становится невозможен в большинстве случаев. Если устройство покупается для рукоделия, то лучший выбор — модель с набором сопел. Нужно уточнить у продавца характеристики, которые имеет клеевой пистолет, что можно клеить им, и какие стержни использовать.

    Конкуренция в этом сегменте высокая, поэтому цены приемлемы. Разница в стоимости между моделями от малоизвестных компаний и продукцией ведущих производителей не велика. Поэтому экономить нет смысла.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: