Меню

Весы как измерительный прибор

Весы (прибор)

В. ‒ один из древнейших приборов. Они возникли и совершенствовались с развитием торговли, производства и науки. Простейшие В. в виде равно-плечного коромысла с подвешенными чашками ( рис. 1 ) широко применялись при меновой торговле в Древнем Вавилоне (2,5 тыс. лет до н. э.) и Египте (2 тыс. лет до н. э.). Несколько позднее появились неравно-плечные В. с передвижной гирей (см. Безмен ) . Уже в 4 в. до н. э. Аристотель дал теорию таких В. (правило моментов сил ) . В 12 в. арабским учёным аль-Хазини были описаны В. с чашками, погрешность которых не превышала 0,1%. Они применялись для определения плотности различных веществ, что позволяло распознавать сплавы, выявлять фальшивые монеты, отличать драгоценные камни от поддельных и т.д. В 1586 Г. Галилей для определения плотности тел сконструировал специальные гидростатические В. Общая теория В. была развита Л. Эйлером (1747).

Развитие промышленности и транспорта привело к созданию В., рассчитанных на большие нагрузки. В начале 19 в. были созданы десятичные В. ( рис. 2 ) (с отношением массы гирь к нагрузке 1:10 ‒ Квинтенц, 1818) и сотенные В. (В. Фербенкс, 1831). В конце 19 ‒ начале 20 вв. с развитием поточного производства появились В. для непрерывного взвешивания (конвейерные, дозировочные и др.). В различных отраслях сельского хозяйства, промышленности, на транспорте стали применять В. самых разнообразных конструкций для взвешивания конкретных видов продукции (в сельском хозяйстве, например, зерна, корнеплодов, яиц и т.д.; на транспорте ‒ автомобилей, ж.-д. вагонов, самолётов; в промышленности ‒ от мельчайших деталей и узлов в точном приборостроении до многотонных слитков в металлургии). Для научных исследований были разработаны конструкции точных В. ‒ аналитических, микроаналитических, пробирных и др.

В зависимости от назначения В. делятся на образцовые (для поверки гирь), лабораторные (в том числе аналитические) и общего назначения, применяемые в различных областях науки, техники и народного хозяйства.

По принципу действия В. подразделяются на рычажные, пружинные, электротензометрические, гидростатические, гидравлические.

Наиболее распространены рычажные В., их действие основано на законе равновесия рычага . Точка опоры рычага («коромысла» В.) может находиться посередине (равноплечные В.) или быть смещенной относительно середины (неравноплечные и одноплечные В.). Многие рычажные В. (например, торговые, автомобильные, порционные и др.) представляют собой комбинацию рычагов 1-го и 2-го родов. Опорами рычагов служат обычно призмы и подушки из специальных сталей или твёрдого камня (агат, корунд). На равноплечных рычажных В. взвешиваемое тело уравновешивается гирями, а некоторое превышение (обычно на 0,05‒0,1%) массы гирь над массой тела (или наоборот) компенсируется моментом, создаваемым коромыслом (со стрелкой) из-за смещения его центра тяжести относительно первоначального положения ( рис. 3 ). Нагрузка, компенсируемая смещением центра тяжести коромысла, измеряется с помощью отсчётной шкалы. Цена деления s шкалы рычажных В. определяется формулой

где P 0 ‒ вес коромысла со стрелкой, с ‒ расстояние между центром тяжести коромысла и осью его вращения, l ‒ длина плеча коромысла, g ‒ ускорение

свободного падения, k ‒ коэффициент, зависящий только от разрешающей способности отсчётного устройства. Цену деления, а, следовательно, и чувствительность В., можно в определенных пределах изменять (обычно за счёт перемещения специального грузика, изменяющего расстояние с ).

В ряде рычажных лабораторных В. часть измеряемой нагрузки компенсируется силой электромагнитного взаимодействия ‒ втягиванием железного сердечника, соединённого с плечом коромысла, в неподвижный соленоид. Сила тока в соленоиде регулируется электронным устройством, приводящим В. к равновесию. Измеряя силу тока, определяют пропорциональную ей нагрузку В. Подобного типа В. приводятся к положению равновесия автоматически, поэтому их применяют обычно для измерений изменяющихся масс (например, при исследованиях процессов окисления, конденсации и др.), когда неудобно или невозможно пользоваться обычными В. Центр тяжести коромысла совмещен в этих В. с осью вращения.

В лабораторной практике всё шире применяются В. (в особенности аналитические) со встроенными гирями на часть нагрузки или на полную нагрузку ( рис. 4 ). Принцип действия таких В. был предложен Д. И. Менделеевым . Гири специальной формы подвешиваются к плечу, на котором находится чашка для нагрузки (одноплечные В.), или (реже) на противоположное плечо. В одноплечных В. ( рис. 5 ) полностью исключается погрешность из-за неравноплечности коромысла.

Современные лабораторные В. (аналитические и др.) снабжаются рядом устройств для повышения точности и скорости взвешивания: успокоителями колебаний чашек (воздушными или магнитными), дверцами, при открытии которых почти не возникает потоков воздуха, тепловыми экранами, механизмами наложения и снятия встроенных гирь, автоматически действующими механизмами для подбора встроенных гирь при уравновешивании В. Всё чаще применяются проекционные шкалы, позволяющие расширить диапазон измерений по шкале отсчёта при малых углах отклонения коромысла. Всё это позволяет значительно повысить быстродействие В.

Читайте также:  Лоток для хранения столовых приборов италия

В быстродействующих технических квадрантных В. ( рис. 6 ) предел измерений по шкале отклонения коромысла составляет 50‒100% от предельной нагрузки В., обычно лежащей в пределах 20 г ‒ 10 кг . Это достигается особой конструкцией тяжёлого коромысла (квадранта), центр тяжести которого расположен значительно ниже оси вращения.

По принципу рычажных В. устроено большинство типов метрологических, образцовых, аналитических, технических, торговых ( рис. 7 ), медицинских, вагонных, автомобильных В., а также В. автоматических и порционных.

В основу действия пружинных и электротензометрических В. положен закон Гука (см. Гука закон ) .

Чувствительным элементом в пружинных В. является спиральная плоская или цилиндрическая пружина, деформирующаяся под действием веса тела. Показания В. отсчитывают по шкале, вдоль которой перемещается соединённый с пружиной указатель. Принимается, что после снятия нагрузки указатель возвращается в нулевое положение, то есть в пружине под действием нагрузки не возникает остаточных деформаций.

При помощи пружинных В. измеряют не массу, а вес. Однако в большинстве случаев шкала пружинных В. градуируется в единицах массы. Вследствие зависимости ускорения свободного падения от географической широты и высоты над уровнем моря показания пружинных В. зависят от места их нахождения. Кроме того, упругие свойства пружины зависят от температуры и меняются со временем; всё это снижает точность пружинных В.

В крутильных (торзионных) В., чувствительным элементом служит упругая нить или спиральные пружины ( рис. 8 ). Нагрузка определяется по углу закручивания нити пружины, который пропорционален создаваемому нагрузкой крутильному моменту.

Действие электротензометрических В. основано на преобразовании деформации упругих элементов (столбиков, пластин, колец), воспринимающих силовое воздействие нагрузки, в изменение электрического сопротивления. Преобразователями служат высокочувствительные проволочные тензометры , приклеенные к упругим элементам. Как правило, электротензометрические В. (вагонные, автомобильные, крановые и т.д.) применяются для взвешивания больших масс.

Гидростатические В. применяют, главным образом, для определения плотности твёрдых тел и жидкостей. Действие их основано на законе Архимеда (см. Гидростатическое взвешивание ) .

Гидравлические В. по устройству аналогичны гидравлическому прессу . Отсчёт показаний производится по манометру, градуированному в единицах массы.

Все типы В. характеризуются: 1) предельной нагрузкой ‒ наибольшей статической нагрузкой, которую могут выдерживать В. без нарушения их метрологических характеристик; 2) ценой деления ‒ массой, соответствующей изменению показания на одно деление шкалы; 3) пределом допускаемой погрешности взвешивания ‒ наибольшей допускаемой разностью между результатом одного взвешивания и действительной массой взвешиваемого тела;

4) допускаемой вариацией показаний ‒ наибольшей допускаемой разностью показаний В. при неоднократном взвешивании одного и того же тела.

Погрешности взвешивания на В. некоторых типов при предельной нагрузке.

Погрешность взвешивания при предельной нагрузке

Образцовые 1-го и 2-го разрядов

Аналитические, полумикроаналитические, микроаналитические, пробирные

Источник

Классификация весоизмерительного оборудования

В настоящее время для определения массы товаров применяют разнообразные типы и модели весов нескольких поколений. Их изучение поведем от простого к сложному.

По назначению все весоизмерительные приборы можно разделить на пять основных групп (рис. 3.17):

5) для специальных измерений.

К 1-й группе относятся весы, широко применяемые в торговле, складском хозяйстве, во всех отраслях промышленности и на транспорте: настольные весы для нагрузок до 20 кг, платформенные передвижные весы с нагрузкой до 3 т и стационарные платформенные весы для больших предельных нагрузок (к ним относятся также автомобильные, вагонеточные и вагонные весы).

Во 2-ю группу входят технологические весы, применяемые в различных отраслях промышленности.

К 3-й группе относятся лабораторные весы, отличающиеся особыми условиями и методами взвешивания предметов и высокой точностью показаний. Предназначены для взвешивания тел массой до 1,5 кг.

Рис. Общая классификация весоизмерительных приборов

К 4-й группе принадлежат метрологические весы, служащие для проведения различных проверочных работ. Отдельные типы метрологических весов, например образцовые весы, используются на производстве и в торговле, где требуется высокая точность показаний. Образцовые весы применяются также в финансовых организациях для взвешивания драгоценностей, в лабораториях, на предприятиях в отделах технического контроля.

Допустимая погрешность при наибольших допустимых нагрузках, %

В 5-ю группу входят различные типы весоизмерительных приборов, служащих не для определения массы, а для измерения других параметров, например, натуры зерна, удельного веса жидкостей, содержания влаги, определения крутящегося момента двигателей и т. д.

ГОСТом предусмотрено 17 классов точности весов В табл. 3.3 приводятся допустимые погрешности взвешивания для каждого класса весов

Таким образом, в торговле применяют весоизмерительные приборы общего назначения (настольные торговые до 50 кг, товарные передвижные от 50 кг до 3 т и стационарные платформенные свыше 3 т) и технологические (в эту группу включаются дозировочные весы, используемые в торговле для фасовки сыпучих и жидких продуктов).

Читайте также:  Прибор для проверки кабели в стене

Довольно редко в оптовой и розничной торговле и 3 ).

Взвешивание — измерение массы товара с использованием эффекта гравитационных сил, действующих на это тело.

Весы — измерительный прибор, предназначенный для измерения массы товаров.

Весы классифицируют по следующим признакам.

1. По конструкции взвешивающего устройства:

Конструкция и действие рычажных весоизмерительных приборов основаны на законах механики равноплечих и неравноплечих рычагов. Свойство равноплечего рычага пребывать в состоянии равновесия при равенстве моментов действующих на плечи сил используется в простейших рычажных весах. Для повышения точности, скорости и удобства взвешивания, обеспечения наглядности показаний в современных весах простейший рычаг (коромысло) заменен более сложной системой рычагов, связанной с грузоприемным и указательным устройствами.

Все большее применение в торговле находят весы, в которых измерение массы товара производится с помощью тензометрических датчиков. Воспринимая усилие массы груза, датчики фиксируют его и преобразуют в электрический сигнал.

2. По виду указательного устройства: гирные;

На гирных весах массу взвешенного товара определяют, подсчитывая массу наложенных гирь; на шкальных весах — складывая значения шкал по месту расположения перемещаемых гирь; на шкально-гирных — по значению гирь, расположенных на гиредержателе и шкале-коромысле, по которой до достижения равновесия перемещают передвижную гирю; на циферблатных весах — по круговой шкале, на циферблатно-гирных — суммированием массы уравновешивающих гирь и показаний стрелки циферблата. В электронных весах значение массы и стоимости товара считаются с индикаторного электронного табло.

3. По месту и способу установки:

Стационарные весы устанавливают на постоянном месте в специальном углублении. Платформа весов для облегчения процесса взвешивания должна быть на уровне пола. На этих весах можно взвешивать груз вместе с тележкой.

Передвижные весы предназначены для взвешивания больших грузов, их устанавливают на полу, а в случае необходимости передвигают к местам приема и отпуска товаров.

К настольным весам относят весы циферблатные, лотковые, оптические и электронные.

Специальные весы встраиваются во взвешивающие технологические модули, которые предназначены для построения различных взвешивающих и дозирующих устройств. Весовые технологические модули могут использоваться при определении расхода сыпучих и жидких материалов, взвешивании крупногабаритных объектов, модернизации механических весов и др.

4. По виду грузоприемного устройства: платформенные;

5. По виду отсчета показаний:

с визуальным определением показаний;

документальной регистрацией показаний.

Визуальный отсчет — непосредственное считывание показаний с циферблата или экрана, либо суммирование значений уравновешивающих гирь.

Документальный отсчет — регистрация результатов взвешивания путем печатания показаний на чеке.

6. По способу снятия показаний: с местным снятием показаний; дистанционным снятием показаний.

Маркировка весов. Каждому типу и модели весов, применяемых в торговле, присвоены буквенные и цифровые индексы, характеризующие некоторые технические и эксплуатационные особенности их устройства.

Источник

Весы. Виды и устройство. Работа и применение. Выбрать и особенности

Весы представляют собой устройство, которое предназначено для взвешивания разнообразных тел и определения их массы. Основной принцип таких приборов заключается в том, что они ориентируются на силу тяжести. Поэтому вес определяется посредством сравнения веса эталонной массы, что свойственно рычажным приборам, или посредством измерения данной силы через другие физические показатели.

Это устройство было изобретено в давние времена. Оно совершенствовалось с развитием торговых отношений между людьми. Первые простейшие приборы в виде коромысла с двумя плечами и подвешенными чашами использовались в Вавилоне 2,5 тысячи лет до нашей эры. На одну чашу укладывались монеты или иные товары, а на другую эталонная гиря. В результате с помощью равновесия можно было практически точно определить вес продаваемого товара или денег, чтобы понять, не фальшивые ли они. Сегодня же эти устройства претерпели существенное изменение. Появилось множество точных устройств, которые позволяют взвешивать не только типичные товары, но и мельчайшие детали весом в несколько миллиграмм, а также крупные тела, имеющие массу в десятки и сотни тонн.

Весы по принципу действия могут быть:

По области применения они могут быть следующих разновидностей:

  • Автомобильные. При помощи них можно взвешивать привозимый груз. К примеру, на элеватор приезжает машина с пшеницей. Вместо того, чтобы тратить время на взвешивание пшеницы, определяется масса автомобиля вместе с грузом. Далее машина с помощью специального устройства наклоняется, а пшеница под силой тяжести вываливается на элеватор. Далее взвешивается пустая машина, а полученная разница позволяет легко выяснить вес привезенной пшеницы. К тому же подобные устройства применяются Госавтоинспекцией для определения осевой нагрузки грузового транспорта с целью предотвращения порчи асфальтового покрытия.
  • Багажные.
  • Вагонеточные.
  • Для взвешивания молочных продуктов.
  • Кухонные.
  • Бытовые.
  • Торговые.
  • Платформенные.
  • Медицинские.
  • Почтовые и тому подобное.
Читайте также:  Приборы измерения уровня топлива прибор

По точности взвешивания устройства могут быть следующих разновидностей:

По методу установки весы могут быть:

В зависимости от метода достижения уровня равновесия с:

  • Неавтоматическим устройством уравновешивания.
  • Полуавтоматическим устройством уравновешивания.
  • Автоматическим устройством уравновешивания и так далее.

Устройство

Весы могут иметь различное предназначение и использоваться для измерения массы совершенно разных предметов и тел, что часто и определяет их устройство.

Рычажные

Выполнены из нескольких рычагов, которые соединяются с помощью призм из стали. Они действуют по принципу коромысла.

Их принципиальная конструкция выглядит следующим образом. На крепком основании держится устройство в виде коромысла и чашек для груза. Чтобы минимизировать отклонения и проводить быстрые измерения применяется противовес и устройство для коррекции нуля. Для точности измерений применяется проекционная шкала. Гири выступают в качестве уравновешивателей взвешиваемого тела. Подобные устройства часто применяются в торговле, а также лабораториях.

Электронные

В большинстве случаев имеют следующие конструктивные элементы: печатная плата с микросхемой, дисплей, тензодатчик. Дисплей демонстрирует массу измеряемого груза или тела. К тому же существуют модели, которые имеют возможность сохранения показателей измерений, чтобы можно было провести последующее сравнение. В дорогих устройствах могут присутствовать множество дополнительных датчиков, которые позволяют определить количества жира или мышц.

Корпус может быть стеклянным, пластиковым, деревянным или алюминиевым. Под каждой ножкой корпуса имеются рамы, которые реагируют на любые происходящие изменения. Если говорить просто, то рамы деформируются под весом человека, когда тот встает на корпус. Деформация при этом незаметна для человека, ведь она минимальна. Однако эти едва уловимые изменения легко улавливаются с помощью тензодатчика. Данный элемент представляет собой тонкую пластину шириной порядка 2 см.

Механические напольные весы имеют следующие конструктивные элементы:

  • 4 неподвижные ножки, на которые устанавливается корпус устройства. Они выполняют функцию опор рычагов.
  • 4 плеча, выполненных из металла, которые соединяются парами буквой У.
  • Горизонтальная пластина, на нее опираются плечи.
  • Пружина, которая соединяется с горизонтальной пластиной.
  • Коромысло, которое позволяет отслеживать растяжение пружины. Оно сопряжено с циферблатом и стрелкой.
Принцип действия
Механические напольные весы работают по следующему принципу:
  • На них встает человек или ставится груз. В результате платформа под тяжестью тела отпускается вниз на некоторое расстояние.
  • По углам корпуса находятся выступы из металла с пазами. Во время перемещения вниз они входят в нишу плеча.
  • Каждое плечо своим концом упирается в ножку корпуса, двигаясь другим концом. Благодаря такому движению отклоняется горизонтальная пластина с пружиной.
  • При создании данного устройства подбирается такая пластина и пружина, которые позволяют показать точный вес с помощью калибровки. Это позволяет увидеть на циферблате отклонение стрелки и определить точную массу груза или узнать, сколько кг весит человек.
  • Шкала устройства позволяет измерять килограммы, иногда по 0,5 килограммов. Также бывают модели с жидкокристаллическим экраном, в них отклонение пружины измеряется с помощью специального датчика. Подобные устройства способны измерять вес в пределах 10 или 100 грамм.

В современных электронных весах применяется датчик напряжения, который выполнен в виде тонкого проводника, через него протекает электроток. Когда на устройство устанавливается взвешиваемый предмет, датчик натягивается. Это приводит к изменению его сопротивления и величины проходящего сигнала. В результате на цифровой экран выводится измеряемая масса. Измерение веса осуществляется только электронным способом, здесь нет механических деталей.

Применение

Весы находят широчайшее применение. Их используют во всех областях, где важно определение массы:
  • В сфере торговли они используются для взвешивания всевозможных продовольственных и непродовольственных товаров.
  • В медицине и спорте. Здесь применяются очень точные устройства, которые часто относятся к классу лабораторных. Они позволяют определять малейшие изменения в массе больных.
  • Платформенные устройства часто применяются на железнодорожных платформах и закрытых складах.
  • Паллетные устройства используются для взвешивания грузов, которые находятся на паллетах.
  • В ювелирном деле применяются особо точные устройства, которые позволяют измерить вес с погрешность 0,01 грамма.
  • В сталелитейной, химической, а также перерабатывающей промышленности часто применяются крановые устройства. При помощи них можно определять массу груза при погрузке или выгрузке.
  • Вагонные устройства предназначены для взвешивания грузов, находящихся в составе поезда.
  • Автомобильные устройства используются для взвешивания грузовиков и так далее.
Как выбрать

Выбирать весы необходимо в зависимости от целей, которые ставите перед собой. Если нужно постоянно взвешивать товары и проверять, не обманули ли при покупке, то потребуются точные устройства, предназначенные для этой цели.

Источник

Adblock
detector