Váhy

Váhy  - zařízení nebo zařízení pro určování hmotnosti těles ( vážení ) tíhou , která na ně působí , přičemž ji přibližně považujeme za rovnou gravitaci [1] . Tělesnou hmotnost lze určit jak srovnáním s hmotností referenční hmotnosti (jako na bilanční váze), tak měřením této síly prostřednictvím jiných fyzikálních veličin.

Kromě nezávislého použití mohou být váhy hlavním prvkem automatizovaného systému pro účtování a řízení materiálových toků. To poskytuje operativní řízení výroby a umožňuje zvýšit objem výroby, zlepšit kvalitu a ziskovost produktů a zároveň snížit náklady a výdaje.

Historie

První šupiny nalezené archeology pocházejí z 5. tisíciletí před naším letopočtem. byly použity v Mezopotámii [2] [3] .

Na papyru 19. dynastie (asi 1250 př. n. l.) jsou dobře patrné šupiny. Podle staroegyptské "Knihy mrtvých" Anubis u vchodu do podsvětí váží srdce každého mrtvého na speciálních vahách, kde jako závaží působí pírko spravedlnosti bohyně Maat .

Kamenná stéla 1. tisíciletí před naším letopočtem. E. (Turecko) zobrazuje Chetitu pomocí vlastního prstu místo břevna vyvažovacích závaží [3] .

Historici připisují Římanům vynález zásadně nového systému měření hmotnosti – ve kterém se váha pohybuje a opěrný bod a poloha přírůstku zůstávají nezměněny [3] . Jedna z nejstarších oceláren byla nalezena v Pompejích [2] [3] . Římský přístroj měl na rozdíl od moderního dvě stupnice a dvě háčkovité rukojeti.

Ve staré Rusi se zboží vážilo na rovnoramenných vahách - skalva. Od 14. století se v Rusku objevuje slovo „ bezmen “ (míra hmotnosti rovna 1,022) [4] .

Jak to funguje

Balanční váhy

Pákové váhy jsou váhy, u kterých je převodovým ústrojím páka nebo soustava pák.

Rovnoměrné váhy

Rovnoramenné váhy byly pravděpodobně prvním vynalezeným zařízením na měření hmotnosti [5] . Tradiční rovnoramenné váhy se skládají z otočného horizontálního ramene s rameny stejné délky - nosníku - a vážící palety [6] zavěšené na každém rameni. Neznámá hmota se umístí do jedné misky a do druhé misky se přidávají standardní hmoty, dokud se paprsek co nejvíce nepřiblíží rovnováze (jak je to možné).

Váhy

Při rovnoramenné váze tvoří závěsné body závaží (m1 a m2) a opěrný bod rovnoramenný trojúhelník ( jho ) s výškou h a vrcholem na opěrném bodu. Když se rovnoramenný trojúhelník (vahadlo) otáčí o úhel α, jedno rameno se zvětšuje a druhé zmenšuje. Otáčení vahadla se zastaví, když jsou momenty stejné: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, kde l 1 a l 2  jsou momentová ramena. Úhel natočení vahadla lze kalibrovat v jednotkách hmotnosti ( množství ). Čím menší je výška trojúhelníku - h, tím menší je změna ramen při rotaci a tím větší je citlivost vah. Takové zařízení odpovídá stavu stabilní rovnováhy .

Equilibre

V nulové výšce trojúhelníku h=0 (jak se někdy v některých článcích kreslí) se jho trojúhelníku změní v přímku. Při otáčení rovného vahadla se délka ramen mění stejným způsobem, poměr l1/l2 se nemění a rovnováha není ustavena. Takové zařízení odpovídá stavu indiferentní rovnováhy . Při vážení na rovnováze neexistuje poloha stabilní rovnováhy a rovnováhu určuje indiferentní poloha vahadla s ručním vychýlením doleva a doprava.

Srovnávač

Pokud je opěrný bod pod závěsnými body, pak takové zařízení funguje jako komparátor nebo spoušť , to znamená, že pouze určuje, která ze dvou hmot je větší a která je menší ( kvalita ). Takové zařízení odpovídá stavu nestabilní rovnováhy .

Víceramenné váhy

Rovnovážné podmínky jsou zcela odlišné od podmínek rovnovážných bilancí.
Jednozávažové víceramenné váhy, znázorněné na obrázku vpravo, snižují počet závaží (závaží) a pravděpodobnost jejich ztráty, to znamená, že mají zvýšenou spolehlivost, ale mají značně omezený rozsah vážených břemen. Váha je nelineární, stlačená na koncích váhového rozsahu a natažená uprostřed váhového rozsahu.

Hlavní parametry vah

Největší mez vážení (LLL)  je horní mez vážení, která určuje největší hmotnost naměřenou během jednoho vážení.

Nejmenší mez vážení (LmPV)  je spodní mez vážení, určená minimálním zatížením, při jehož jednorázovém vážení by relativní chyba vážení neměla překročit povolenou hodnotu.

Hodnota dělení d  je rozdíl mezi hodnotami hmotnosti odpovídajícími dvěma sousedním značkám na stupnici váhy s analogovým odečítacím zařízením nebo hodnotou hmotnosti odpovídající diskrétnosti odečtu digitální váhy.

Cena ověřovacího dílu e  je podmíněná hodnota, vyjádřená v jednotkách hmotnosti, používaná při klasifikaci vah a normalizaci požadavků na ně.

Počet ověřovacích dílků n  je hodnota LEL /e.

Maximální dovolená chyba měření je určena hodnotou kalibračního intervalu e . Obvykle výrobce váhy garantuje následující poměr: d = e . Čím nižší je chyba, tím vyšší je přesnost měření.

Chyba vah v rozsahu měření z hlediska absolutní hodnoty by neměla překročit meze přípustné chyby uvedené v tabulce v souladu s GOST 24104-2001

Intervaly vážení pro váhy třídy přesnosti Meze chyby
speciální vysoký střední při prvotním ověření v provozu
Až 50 000 e včetně Až 5000 e včetně Do 500 e včetně ±0,5e ± 1,0e
St. 50 000 e až 200 000 e včetně St. 5000 e až 20000 e včetně St. 500 e až 2000 e včetně ± 1,0e ±2,0e
St. 200 000 e St. 20000 e St. 2000 e ± 1,5e ±3,0e

Ochrana proti vniknutí IP (International Protection, "Ingress")  - stupeň ochrany poskytovaný pláštěm (IEC 60529, DIN 40050, GOST 14254-96). Obvykle se označuje jako „IP“ a dvě číslice, první je stupeň ochrany osob před přístupem k nebezpečným částem elektrického zařízení a samotného produktu před vniknutím cizích pevných předmětů (od 0 do 6) a druhá je stupeň jeho ochrany před škodlivými vlivy v důsledku pronikání vody (od 0 do 8). "Prachotěsné" produkty mají IP5X a vyšší. "Splashproof" - výrobky s IPX3 a vyšším, těsnění - IPX7 a IPX8. Maximální stupeň ochrany elektrického zařízení podle GOST je IP68 (prachotěsný a dlouhodobě utěsněný pod vrstvou vody 15 cm od horního bodu). Kombinace IP69K (dostupná pouze v DIN) znamená prachotěsnost a vodotěsnost při čištění vysokotlakým proudem nebo párou (ale obecně řečeno nezaručuje těsnost ve vodě).

Ochrana vah proti výbuchu Př. Pro použití vah v prostředí hořlavých a výbušných směsí, v podnicích rafinérského, chemického, těžařského, potravinářského průmyslu je vážicí zařízení vyrobeno v nevýbušném provedení. Přítomnost značky Ex následovaná čísly znamená, že ve váze nebo jiném zařízení, které je ve výbušné atmosféře, nemůže vzniknout jiskra, která by v této směsi mohla způsobit výbuch nebo požár.

Zařízení k odběru vzorků hmotnosti táry  je zařízení, které umožňuje při umístění táry na nosič zatížení vynulovat údaje na váze se snížením LEL o hmotnost táry.

Zařízení pro kompenzaci táry  je zařízení, které umožňuje, aby se váha vrátila na nulu, když je tára umístěna na nosič zatížení, aniž by došlo ke snížení LEL .

Klasifikace vah

Podle principu činnosti

Podle fyzikálních zákonů, na kterých je vážení založeno, lze váhy rozdělit na:

Podle provozního účelu

Podle rozsahu (provozního účelu), podle GOST 29329-92 , lze váhy rozdělit do následujících skupin:

  • automobilové - takové váhy umožňují zajišťovat vstupní kontrolu vstupních surovin a kontrolu expedice produktů, jakož i řídit axiální a kolové zatížení vozidel v souladu s právními požadavky;
  • zavazadlo;
  • Domácnost;
  • vozy ;
  • vozík;
  • pro vážení hospodářských zvířat;
  • pro vážení mléka;
  • jeřáb;
  • laboratoř;
  • lékařský;
  • jednokolejka;
  • paleta [8] ;
  • plošina;
  • poštovní;
  • zboží;
  • obchodování;
  • výtah;
  • dopravník.

Podle přesnosti vážení

  • speciální třída přesnosti (analytická - v analytické chemii );
  • vysoká třída přesnosti (laboratorní);
  • střední třída přesnosti.

Podle způsobu instalace v místě provozu

  • dlabačka;
  • vestavěný;
  • podlaha;
  • plocha počítače;
  • mobilní, pohybliví;
  • pozastaveno;

Podle typu vyvažovacího zařízení

  • mechanické;
  • elektromechanické (elektronické) [9] .

Podle typu nosiče zatížení

  • bunkr;
  • Kbelík;
  • dopravník;
  • háček;
  • jednokolejka;
  • plošina.

Podle způsobu dosažení rovnovážné polohy

  • s automatickým vyvažováním;
  • s poloautomatickým vyvažováním;
  • s automatickým vyvažováním.

V závislosti na typu čtecího zařízení

  • s analogovým čtecím zařízením;
  • s diskrétním čtecím zařízením.

Podle

GOST R 53228-2008 [10] , který popisuje obecné technické požadavky na váhy, je klasifikuje takto:

Podle třídy přesnosti

  • speciální;
  • vysoký;
  • průměrný;
  • obyčejný.

Možné zdroje chyb v mechanických vahách

Při práci s vysoce přesnými laboratorními a analytickými mechanickými váhami jsou také možné následující chyby:

  • chyba způsobená nerovnoměrnými stupnicemi (u stejných stupnic);
  • chyba způsobená opotřebením hranolů a podložek. Během životního cyklu váhy se poloměr zaoblení třmenových hranolů zvětšuje. Při změně polohy vahadla se hranoly „rolují“ po polštářích a mění se délka ramen. V důsledku toho se změní hodnota dělení a při čtení podél optické stupnice se objeví nelinearita. Tato chyba se projevuje jak u rovnoramenných, tak i jednoramenných vah;
  • nefunkčnost svodiče, znečištění a hrubé vady (úlomky, odštěpky) hranolů a podložek vedou ke špatné reprodukovatelnosti měření.

Přísně vzato, je nemožné vyrobit zcela rovnoramenné váhy bez chyb odečítání na optické stupnici, proto je-li nutná obzvláště přesná práce na takových váze, měly by být použity přesné metody vážení, jako jsou:

  • vážení na jednom rameni podle Mendělejeva (eliminuje chybu z nerovných ramen);
  • vážení v pevné poloze vahadla (při korekci nerovných ramen eliminuje chyby odvalování);
  • vážení na jedno rameno s pevnou polohou vahadla.

Pro získání přesných výsledků je nutné provést korekci Archimedovy síly vytvářené atmosférickým vzduchem , která působí směrem vzhůru a vede tedy k podhodnocení odečtů bilance oproti skutečným hodnotám [11] .

Hmotnost

Sady závaží pro určité závaží se nazývají závaží. V závislosti na maximální a minimální hmotnosti vážené na váze se může závaží skládat z více nebo méně prvků.

Moderní, nejrozšířenější systém číselných řad pro váhy navrhl D. I. Mendělejev . Poskytuje minimální počet operací pro aplikaci/odebrání závaží na miskách váhy při výběru vzorku. Dříve se používalo librové závaží. Zahrnoval sadu závaží v 1, 2, 3, 6, 12, 24 a 48 cívkách. V takové bilanci se neopakovala ani jedna váha a součet všech byl přesně jedna libra. Libra byla rozdělena na 96 cívek a cívka na 96 akcií.

Moderní závaží obsahuje závaží z číselné řady 1, 2 (po 2 závaží), 5.

Sady závaží (závaží) vytvářejí různé třídy přesnosti. Podléhají povinné certifikaci a primárnímu a periodickému ověřování metrologickými kontrolními orgány . U vzorových a analytických závaží je zvláště důležitý materiál použitý k jejich výrobě. Aby závaží nezměnila svou hmotnost, je nutné, aby materiály pro ně byly:

  • antimagnetické - pro vyloučení vlivu magnetických polí na výsledek vážení;
  • odolný vůči působení korozivních činidel prostředí;
  • odolný proti opotřebení během provozu;
  • hustá struktura, aby se zabránilo absorpci páry, plynů a vlhkosti.

Možné zdroje chyb elektronických vah

Při použití vysoce přesných vah, jako jsou analytické nebo laboratorní váhy, existuje možnost chyb měření. Zdrojem takových chyb mohou být následující faktory:

  • statický vztlak (pokles naměřené hmotnosti v důsledku přítomnosti Archimedovy síly působící na vzorek ze strany vzduchu [11] );
  • použití vadného referenčního závaží (používá se k podvodnému vážení);
  • závislost indikací na poloze zátěže na šálku (rozladění mechanismu Roberval );
  • vzduchové proudy, i ty nejslabší, mohou ovlivnit výsledky vážení;
  • tření mezi pohyblivými částmi váhy;
  • prach usazený na paletě;
  • váha nesmí být kalibrována pomocí kalibračních závaží;
  • mechanická deformace dílů v důsledku teplotních změn;
  • nedostatečné zahřátí před kalibrací, rozladění okruhu tepelné kompenzace;
  • anomálie v gravitačním poli Země (použití vah v bezprostřední blízkosti hor) mohou ovlivnit detaily provedení vah;
  • magnetická pole ze zařízení dostatečně blízko váhy mohou ovlivnit kovové součásti váhy;
  • magnetické rušení senzorů;
  • elektrostatické pole může ovlivnit kovové části konstrukce;
  • chemická reakce mezi váženou látkou a vzduchem (nebo v případě koroze okují);
  • kondenzace na studených předmětech;
  • odpařování vody z teplých předmětů;
  • konvekce vzduchu ;
  • Coriolisova síla z rotace Země ;
  • vibrace a seismické poruchy: například vibrace od projíždějících vozidel;
  • váhy neinstalované na vodorovné úrovni nebo na měkkém povrchu (koberec nebo pryžová podlaha);
  • blízko sebe umístěná paketová rádiová zařízení, jako jsou bezdrátové telefony, mohou rušit přesný přístroj, i když žádným způsobem nevyužívá příslušné rádiové frekvence. Viz rádiové rušení .

V umění


Viz také

Poznámky

  1. ↑ V každodenním životě jsou pojmy hmotnost , gravitace a hmotnost často zaměňovány.
  2. ↑ 1 2 V. N. Pipunyrov. Historie vah a váhového průmyslu ve srovnávacím historickém pokrytí. M, 1955
  3. ↑ 1 2 3 4 - Historie vah . Získáno 20. února 2010. Archivováno z originálu 23. srpna 2011.
  4. ↑ Bezmen // Výkladový slovník ruského jazyka  : ve 4 svazcích  / kap. vyd. B. M. Volin , D. N. Ushakov (sv. 2-4); komp. G. O. Vinokur , B. A. Larin , S. I. Ozhegov , B. V. Tomaševskij a D. N. Ushakov; vyd. D. N. Ushakova. - M .  : Státní ústav "Sovětská encyklopedie" (1. díl): OGIZ (1. díl): Státní nakladatelství zahraničních a národních slovníků (2.-4. díl), 1935-1940.
  5. ↑ Stáhnout – Krátká historie vážení: AWTX Museum Book (odkaz není k dispozici) . Averyweigh-tronix.com. Datum přístupu: 5. března 2015. Archivováno z originálu 2. března 2012. 
  6. ↑ Praktický slovník anglického a německého jazyka ​​(1869), s. 1069 .
  7. ↑ Váhy (zařízení) - článek z Velké sovětské encyklopedie . 
  8. ↑ : Zh.r., jedno písmeno "l" podle "Ruského pravopisného slovníku" Ruské akademie věd. (nedostupný odkaz) . Získáno 4. července 2012. Archivováno z originálu dne 4. srpna 2012. 
  9. ↑ Pavlov, 2006 .
  10. ↑ GOST R 53228-2008 – ke stažení zdarma . www.gosthelp.ru. Získáno 2. března 2016. Archivováno z originálu 14. května 2013.
  11. ↑ 1 2 Použití korekcí vztlaku vzduchu (downlink) . Andrew.ucsd.edu (29. září 1997). Datum přístupu: 5. března 2014. Archivováno z originálu 7. září 2006. 

Literatura

  • Libra // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
  • Zavelsky F.S. Vážení světů, atomů a elementárních částic. M, Atomizdat, 1970
  • Pipunyrov VN Historie vah a váhového průmyslu ve srovnávacím historickém pokrytí. M, 1955
  • Váhy  / Pavlov S. A. // Grand Duke - Vzestupný uzel oběžné dráhy. - M .  : Velká ruská encyklopedie, 2006. - S. 218-219. - ( Velká ruská encyklopedie  : [ve 35 svazcích]  / šéfredaktor Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, sv. 5). — ISBN 5-85270-334-6 .
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Měřící nástroje
Mikrometry