Весы — неотъемлемая составляющая оборудования лабораторий самого разного назначения. Так уж получается, что без них никак не обойтись. В настоящее время выпускаются разнообразные модели приборов для измерения веса. В одном ряду с издавна использовавшимися механическими весами теперь стоят электромеханические и электронные. Принцип действия механических или электромеханических весов основан на сравнении взвешиваемого груза с системой встроенных гирь и пружин или системой внешних гирь с помощью индикатора положения равновесия. В электронных весах масса взвешиваемого груза сравнивается с эталонным грузом калибровки, значение которого заложено в память электронного блока.
Имея возможность выбора, мы невольно встаем перед вопросом, какие же весы лучше, точнее, удобнее в использовании. И, как всегда, оказывается, что каждый вид этих измерительных приборов имеет свои достоинства и недостатки, которые следует рассматривать, уже определившись, для каких именно целей необходимы весы. Механические весы явно уступают электронным в удобстве использования и обслуживания потому, что процесс взвешивания на них происходит при взаимодействии системы рычагов, пружин и грузов, а отображение информации о весе груза осуществляется с помощью шкалы и стрелки, напрямую связанной с этой системой рычагов.
При частом использовании механических весов отдельные их детали, например, призмы и фиксирующие серьги, быстро изнашиваются и нуждаются в замене. Изготавливаемые когда-то из природных камней, призмы были достаточно прочными и долговечными, но теперь их все чаще производят из обычного металла. Менять их необходимо каждые два года, а при очень интенсивном использовании весов и чаще. Ряд неприятностей доставляют фиксирующие серьги, которые имеют обыкновение слетать, и установить которые на место довольно проблематично.
Еще одно немаловажное условие для работы с механическими весами — обеспечение внешних условий, указанных в техпаспорте. К ним относятся определенная температура и влажность воздуха, отсутствие вибраций и резких толчков, а также соблюдение ряда ограничений по видам взвешиваемых материалов. Если температуру и влажность контролировать вполне реально, а от вибраций прибор можно оградить креплением его к стене с помощью специальных кронштейнов, то защита весов от агрессивных сред — дело непростое. Для нейтрализации действия одних существуют специальные составы, но другие неминуемо вызывают коррозию металлических деталей. Кроме того, весы необходимо регулярно чистить, смазывать и настраивать, что значительно повышает эксплуатационные расходы.
Теперь о снятии показаний при работе с механическими весами. Для получения точной информации о массе груза всякий раз нужно тщательно уравновешивать систему рычагов и гирь, проще говоря, «выставлять весы на ноль». Таким образом, каждое взвешивание занимает гораздо больше времени, чем тот же самый процесс на электронных весах. Чем же тогда хороши механические весы? Их главным и неоспоримым достоинством является невысокая цена и, как следствие, доступность для всех желающих.
Электронные модели лишены громоздких механических деталей: вместо них внутри корпуса встроен датчик, передающий информацию о нагрузке на табло весов. Датчик — элемент надежный и долговечный, вследствие отсутствия в своей конструкции подвижных деталей он не изнашивается. По принципу измерения электронные весы делятся на тензовесы и весы с электромагнитной системой. Объектом измерения в тензовесах является напряжение упругого тела, вызванное воздействием взвешиваемого груза. В весах с электромагнитной системой уравновешивание происходит с помощью сложной системы рычагов, пружин и электромагнитной катушки, через которую проходит ток. Его измерение и позволяет получить информацию, которая в дальнейшем будет отображаться на табло в виде значения веса груза. Электронные весы надежны, точны и долговечны. Их длительный срок эксплуатации объясняется в первую очередь тем, что весы находятся в состоянии равновесия, все механические детали прибора неподвижны, а значит, не изнашиваются.
Требования к внешним условиям при работе с электронными весами значительно менее строгие, чем при работе с механическими, и при соблюдении правил эксплуатации весы служат довольно долго. Кроме того, одним из значительных достоинств электронных весов является наличие дополнительных функций, таких как процентное взвешивание, определение количества одинаковых предметов, усреднение и контрольное взвешивание. Функция процентного взвешивания просто незаменима в лабораториях, где готовятся смеси из множества компонентов. Задав процентное соотношение ингредиентов в смеси, мы получаем вес каждой составляющей и общий вес раствора или смеси.
Определение количества однородных предметов значительно сокращает время их подсчета. Нужно лишь взвесить десяток предметов, чтобы был определен их средний вес, а затем, поместив на рабочую платформу весов целую партию таких предметов, мы получим не только их общий вес, но и количество.
Функция усреднения помогает получить довольно точные результаты, если процесс взвешивания происходит в нестабильных условиях или при нестабильном поведении образца. Контрольное взвешивание — это определение соответствия веса заданным пределам с определенной, допустимой нормами, погрешностью.
Кроме этих функций отдельные модели весов могут определять плотность материалов, выполнять корректировку количества компонентов в сложных составах, сравнивать вес образца до обработки с весом после нее и даже распечатывать данные на встроенном принтере. Еще одно преимущество электронных весов — возможность измерения веса груза в различных единицах — каратах, унциях, тройских унциях и т.д.
Недостаток — высокая цена, особенно на модели, снабженные дополнительными функциями.
Электромеханические весы сочетают в себе отдельные элементы механических и электронных. В основу работы таких весов заложен тензометрический принцип преобразования взвешиваемой массы в электрический сигнал. Под действием приложенной нагрузки происходит деформация упругого элемента, вызывающая разбаланс тензорезисторного моста. Сигнал разбаланса моста поступает в электронно-измерительный преобразователь для аналого-цифрового преобразования, обработки и индикации результатов взвешивания. Снимать показания при взвешивании на электромеханических весах гораздо быстрее и проще, чем на механических, но наряду с этим достоинством у таких весов есть и ряд недостатков.
Во-первых, это их механическая составляющая — те же рычажная система с серьгами и призмами, которая требует крайне бережного обращения и регулярной замены изношенных деталей. Во-вторых, в случае поломки весов определить неисправность довольно трудно, ведь искать придется как в механической, так и в электронных системах. Стоимость электромеханических весов значительно выше механических, но уступает цене сложных электронных моделей.
Независимо вида весов, к ним предъявляются определенные требования. Важнейшими из них являются точность взвешивания, чувствительность, постоянство показаний и устойчивость. Точными весы считают тогда, когда они дают показания измерения массы с отклонением от истинных показаний в пределах допустимой погрешности. Какой тип весов выбрать для работы, зависит, прежде всего, от целей, внешних условий в лаборатории и суммы, которую вы готовы заплатить за весовое оборудование. Не забывайте о правилах эксплуатации и ухода за весами, и тогда они исправно прослужат вам, возможно, даже дольше, чем указано в техпаспорте.
|
