Милливольтметр типа Ш4501 щитовой прибор с двухпозиционным регулирующим устройством магнитоэлектрической системы класса 1,5 предназначен для измерения и двухпозиционного регулирования температуры в комплекте с термоэлектрическими преобразователями номинальных статических характеристик.
Милливольтметр рассчитан для работы при температуре окружающего воздуха от 5 до 50oС и относительной влажности до 80%.
1. Технические данные
1.0. Питание милливольтметра осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50±1 Гц.
1.1. Милливольтметры номинальных статических характеристик преобразования ХА68, ХК68 и ПП 68 имеют устройство компенсации температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя (элемент КТ).
1.2. Сопротивление внешней линии милливольтметра равно 15 0м.
1.3. Основная погрешность милливольтметра на всех числовых отметках шкалы не превышает ±1,5% от диапазона измерений.
1.4. Вариация показаний милливольтметра не превышает 1,5%.
1.5. Погрешность срабатывания регулирующего контактного устройства при напряжении питания 220 В не превышает ±2,25%.
1.6. Изменение показаний милливольтметра при отклонении его от указанного на нем рабочего положения в любом направлении на угол 10° не превышает 1,5% от диапазона измерений.
1.7. Погрешность компенсации температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя номинальных статических характеристик преобразования ХА68 не более ±3°С; для ПП68 ±5°С.
1.8. Изменение показаний милливольтметра, вызванное изменением температуры окружающего воздуха от нормальной 20±5°С до любой температуры в диапазоне от 5 до 50°C не превышает ±1,5% на каждые 10°С изменения температуры.
1.9. Электрическое сопротивление изоляции измерительной цепи милливольтметра относительно корпуса при нормальных условиях температуры и важности должно быть не менее 100 МОм.
1.10. Мощность, потребляемая милливольтметром, не превышает 10 ВA.
1.11. Изоляция между измерительной цепью и корпусом, милливольтметра выдерживает испытательное напряжение 0,5 кВ.
1.12. Милливольтметр имеет бесконтактный выходной регулирующий сигнал релейного характера напряжением 12 В±10% при токе нагрузки не более 180 мА±10%, рассчитанный для управления промежуточными реле тока ПЭ23, магнитными усилителями или блоками управления тиристорами.
1.13. Милливольтметр имеет встроенное устройство сигнализации обрыва цепи термоэлектрического преобразователя с контактным выходным сигналом (реле типа РЭС6 с контактами, обеспечивающими коммутацию цепей напряжением 220 В при токе до 0,2 А).
2. Устройство и работа милливольтметра
2.1. В милливольтметр входят измерительный механизм с измерительной схемой, устройство компенсации температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя (элемент КТ), устройство сигнализации обрыва цепи термоэлектрического преобразователя (элемент СТ) и регулирующая часть (рис. 1).
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная милливольтметра, имеющего встроенный элемент КТ (для номинальных статических характеристик преобразования ХА68, ХК68, ПП68)
Рис. 1а. Схема электрическая принципиальная милливольтметра номинальной статической характеристики преобразования ПР30/668
2.2. Измерительный механизм милливольтметра магнитоэлектрической системы с подвижной частью на кернах.
Для повышения точности измерения и регулирования температуры в милливольтметрах номинальных статических характеристик преобразования XK68, ХА68, ПП68 используется устройство, вносящее поправку на величину температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, представляющее собой мостовую схему, медный резистор которой вынесен наружу милливольтметра на заднюю колодку и подключен к контактам «5» и «6».
Рис. 2. Задняя стенка
2.3. В схему регулирования входят блок питания У2 и автогенератор — усилитель У1, укрепленный на рычаге указателя контактного устройства.
Принцип действия контактного устройства основан на срыве и восстановлении генерации при вводе и выводе экрана, жестко укрепленного на указателе измерительного прибора, в зазор между контурными катушками автогенератора L1 и L2.
Рис. 2а. Устройство милливольтметра
Для обеспечения заданной температуры на объекте, указатель контактного устройства устанавливается на соответствующую отметку шкалы. Жестко связанный с указателем датчик (автогенератор — усилитель) занимает положение, обусловленное местонахождением указателя. При температуре ниже заданной указателем, датчик — автогенератор генерирует высокочастотные колебания, (экран находится вне катушек L1 и L2) которые поступают на усилитель релейного типа, выполненный на транзисторах VТ1 — VT3 (элемент У1). Транзистор VT3 открывается и на контактах A1, А2 выдает выходной сигнал постоянного тока 12 В±10% при сопротивлении нагрузки 62 Ом ток нагрузки составляет 180 мА±10%.
При достижении на объекте заданной температуры указатель показывающего прибора (экран) входит в зазор между катушками автогенератора L1, L2 и генерация срывается, при этом транзистор УТЗ закрывается.
Ток нагрузки уменьшается до нуля.
2.4. Надежность работы системы регулирования повышается устройством сигнализации обрыва цепи термоэлектрического преобразователя (элемент СТ), предохраняющий тепловой объект от перегрева и выхода из строя при обрыве цепи термоэлектрического преобразователя.
3. Подготовка к работе
3.1. Подключить милливольтметр согласно схеме электрической соединений (рис. 3).
Рис. 3 Схема электрическая соединений милливольтметра.
R1 — медный резистор; R2 — катушка для подгонки внешнего сопротивления; Р — реле Пр1, Пр2 — предохранители; П — переключатель; В — зуммер; Ш2 — розетка РП10-15.
Подключение термоэлектрического преобразователя к милливольтметру производится компенсационным проводом с соблюдением полярности.
3.2. Заземлить зажим, обозначенный знаком 
, проводом диаметром не менее 2 мм.
3.3. Произвести подгонку сопротивления внешней линии до значения 15 ОМ следующим образом:
а) отключить концы соединительных проводов от зажимов «2 » и «4 » и подключить к мосту;
б) подогнать величину суммарного сопротивления термоэлектрического преобразователя, соединительных проводов и катушки Rвн для подгонки внешнего сопротивления до значения 15±0,1 Ом (путем отмотки витков с катушки Rвн);
в) подключить катушку Rвн к зажимам «3 » и «4 ».
3.4. Установить корректором указатель на нулевую (начальную) отметку шкалы.
3.5. Подсоединить соответствующие контакты разъема к управляющим устройствам (реле, обмотки управления магнитных усилителей, блок управления тиристорами) и к сети 220 В.
При этом у милливольтметров, имеющих КТ, указатель показывающего прибора должен отклониться вправо от отметки, на которой он был установлен до включения питания.
4. Измерение параметров и настройка
4.1. Милливольтметр включить по схеме проверки (рис.4).
Рис. 4. Схема электрическая подключений для проверки милливольтметра
R1 — резистор с сопротивлением 10 Ом; R2 — сопротивление 62 Ом; mА1 — миллиамперметр переменного тока; mA2 — миллиамперметр постоянного тока. Vl — вольтметр переменного тока, V2 — вольтметр постоянного тока; ЛАТР — автотрансформатор; Пр — предохранитель; П — переключатель или тумблер; МС — магазин сопротивления; ПП — потенциометр постоянного тока.
1 -- Суммарное сопротивление соединительных проводов МС и ПП не должно превышать 0,1 Ом.
2 -- Вместо МС разрешается использовать внешнее сопротивление, указанное на потенциометре ПП.
4.2. Установить указатель контактного устройства на конец шкалы.
4.3. Установить корректором указатель милливольтметра на нулевую отметку.
4.4. Вместо медного резистора (R1) необходимо подключить эталонную катушку с сопротивлением 10 Ом (можно подключить также магазин сопротивления класса точности не ниже 0,02).
Примечание __Для милливольтметров номинальной статической характеристики преобразования ПР30/668 эти подключения не производятся.
4.5. Включить милливольтметр в сеть переменного тока напряжением ~ 220 В.
4.6. Установить на магазине сопротивления сопротивление, равное внешнему Rвн (при проверке отметок шкалы 1000° и выше для милливольтметров номинальной статического характеристики преобразования ПП68 во внешнее сопротивление дополнительно вводится сопротивление 1,2 Ом).
4.7. Включить источник регулируемого напряжения, подвести указатель к проверяемой отметке справа и слева, плавно изменяя напряжение измерительной цепи, и измерить напряжение потенциометром. Полученные данные сравнить с номинальными статическими характеристиками преобразования. Показания снимаются на всех числовых отметках шкалы.
Определить основную погрешность по формуле:
%
где Uгp — номинальное значение напряжения в мВ, соответствующее проверяемой отметке;
U — показание образцового потенциометра в мB (из двух значений берется значение, дающее максимальную погрешность);
Uн — номинальное значение напряжения в мВ, соответствующее диапазону измерений.
4.8. Производить проверку вариации одновременно с определением основной погрешности.
Определяется вариация как разность напряжений, полученная на образцовом потенциометре при плавном увеличении и уменьшении измеряемой величины (для одной и той же числовой отметки шкалы), выраженная в процентах от диапазона измерений.
4.9. Производить проверку влияния наклона на трех числовых отметках в начале, середине и конце шкалы путем измерения напряжения, соответствующего проверяемым отметкам: при нормальном положении милливольтметра и при наклоне его на угол 10° во всех четырех направлениях.
Погрешность определяется как разность двух значений: напряжения для одной и той же отметки шкалы, измеренных при нормальном и наклонном положениях милливольтметра, выраженная в процентах от диапазона измерений.
4.10 Производить проверку элемента КТ милливольтметров номинальных статических характеристик преобразования XA68, ХК68, ПП68 следующим образом: при включенном напряжение питания ~ 220 В и медном резисторе R1 через 30 мин замереть потенциометром на клеммах «2 » и «4 » величину выходной Э.Д.С. Полученное значение Э.Д.С. соответствует режиму холостого хода. Для нахождения Э.Д.С. под нагрузкой необходимо уменьшить ее на 8,5% и сравнить с номинальной статической характеристикой преобразования термоэлектрических преобразователей. Найти, какой температуре соответствует измеренное напряжение и сравнить эту температуру с температурой окружающей среды, замеренной ртутным термометром с ценой деления 0,1°С, установленным рядом с медным резистором R1. Разница температур не должна превышать ±3°С для ХА68, Хк68 и ±5°С для ПП68. Проверку следует производить в помещении с постоянной температурой.
4.11. Произвести проверку работы контактного устройства милливольтметров на трех отметках следующим образом: установить указатель контактного устройства на проверяемую отметку шкалы и трижды плавно измерить напряжение в прямом и обратном направлении до получения тока в пределах 180 мА±10% (момент срабатывания) и 5 мА ±1,0% (момент отпускания).
При этом рассчитать среднее арифметическое из трех значений, соответствующих моменту срабатывания и отдельно моменту отпускания, и сравнить с номинальной величиной, соответствующей отметке шкалы, на которую установлен указатель контактного устройства.
Погрешность срабатывания контактного устройства определяется по формуле:
%
где Uгp — номинальное значение напряжения в мВ соответствующее проверяемой отметке.
Ucp — среднее арифметическое величин напряжений в момент срабатывания или отключения (из двух значений берется значение, дающее максимальную погрешность);
Uн — номинальное значение, напряжения в мВ, соответствующее диапазону измерений.
Ускоренную проверку работоспособности по срабатыванию и отпусканию произвести включением к контактам А1, А2 реле ПЭ-23.
Магнитоэлектрические милливольтметры (рис. 9) изготовляют по ГОСТ 9736—80. Милливольтметры, применяемые для измерения температуры в комплекте с термоэлектрическими преобразователями (термопарами) называют пирометрическими милливольтметрами.
Прибор состоит из постоянного магнита 1 подковообразной формы, на концах которого помещены полюсные наконечники 4, а между наконечниками—железный цилиндрический сердечник 5. Между сердечником и наконечниками образуется цилиндрический кольцевой зазор, в котором находится рамка 8, состоящая из большого числа витков тонкой медной проволоки. Рамка опирается иглами (кернами) 9 на две опоры 7.
Магнит создает в кольцевом зазоре постоянное магнитное поле. К двум концам рамки через спиральные пружины 2 и 6 подводится электрический ток от термоэлектрического термометра 14. Протекающий по рамке ток взаимодействует с магнитным полем, вследствие чего рамка вращается в определенном направлении. Вращению рамки противодействует упругая сила пружин, поэтому рамка остановится в некотором положении, определяемом силой тока, проходящего в ней. Вместе с рамкой вращается укрепленная на ней стрелка 10. Шкала 11 градуируется в милливольтах и градусах Цельсия (°С).
Точность показаний милливольтметров зависит от постоянства, температуры свободных концов термоэлектрического термометра и от постоянства температуры, окружающей комплект. Кроме того, милливольтметры боятся вибрации