VYMEDZENIE POJMOV

 

Meranie hmotnosti

  • V medzinárodnej sústave jednotiek SI sa hmotnosť zaraďuje medzi základné
  • Základnou jednotkou hmotnosti je kilogram (značka kg).
  • Kilogram je jednotkou hmotnosti
  • Rovná sa hmotnosti medzinárodného prototypu kilogramu. Pri daných podmienkach.

 

Rozdelenie váh

Meranie hmotnosti sa nazýva váženie. Zariadenia, určené na zisťovanie hmotnosti telies alebo látok, sa nazývajú váhy. Pri vážení meriame kľudovú hmotnosť objektu (telesa). Tá sa zisťuje na základe merania tiaže meraného objektu.Najvyššia relatívna presnosť dosahovaná priprácach v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery (BIPM) je v ráde 10-9 kg pre hmotnosť 1 kg.

 

Mechanické váhy

Do skupiny mechanických váh patria najmä pákové a pružinové váhy. Sú založené na mechanickom princípe vyvažovania bremena.

 

Pákové váhy

V minulosti patrili pákové váhy k najrozšírenejším meradlám hmotnosti. Vďaka svojim výborným metrologickým vlastnostiam a prevádzkovej spoľahlivosti sa vo veľkej miere používajú doteraz. Pracujúna princípe porovnávania silových účinkov (tiaží) meraného objektu a vyvažovacieho objektu -závažia. Preto nameraná hodnota nezávisí od veľkosti miestneho gravitačného zrýchlenia.Váhy sú v rovnováhe vtedy, keď sa rovnajú momenty tiažových síl na opačných stranách ramena váhy.Vyvažovací moment sa mení zmenou hmotnosti závažia (pri rovnakých dĺžkach ramena), resp.zmenou polohy ťažiska posuvného závažia na ramene.

 

Rovnoramenné váhy

Hlavnou časťou rovnoramenných váh je vahadlo 1, ktoré v strede podopiera vodorovná hrana (brit) 2 na  hladkej podložke (lôžku). Na koncochvahadla sú zavesené dve rovnaké misky.Otočné body vahadla na brite a závesoch  obidvoch misiek majú byť v jednej rovine. Uprostred vahadla je jazýček 3, ktorého koniec ukazuje na stupnicu 4. Pred meraním, keď sú misky prázdne, má jazýček smerovať

na stred stupnice. Pri meraní sa na jednu misku kladie vážený objekt 5, na druhú misku sa kladú závažia 6 so známou hmotnosťou. Závažia sa pridávajú    dovtedy, kým sa jazýček váh opäť neustáli v strede stupnice. V tomto stave sa v ideálnom prípade    hmotnosť váženého objektu rovná hmotnosti závaží.

vahy

 

1 – vahadlo, 2 – brit, 3 – jazýček, 4 – stupnica, 5 – meraný objekt, 6 – závažie

Do tejto skupiny váh patria aj analytické váhy, určené na presné merania v laboratóriách. Zvyčajne sa umiestňujú do sklenej skrinky, ktorá ich chráni pred vonkajšími vplyvmi. Ich základnoučasťou je vahadlo, nesúce tri brity, ktoré slúžia na prenos vonkajších síl na vahadlo. Stredný brit slúži ako oporný bod, okolo ktorého sa vahadlo natáča. Koncové brity slúžia na prenos zaťažujúcich síl. Sú na nich zavesené závesy, ktoré nesú misky. Závesy sú zostrojené tak, aby zostali v horizontálnej polohe aj pri vychýlení misky v dôsledku necentrického uloženia závažia. Na dosiahnutie výrobcom garantovaných metrologických vlastností musia byť váhy vyvážené vo vodorovnej polohe. Tá sa nastavuje nastaviteľnými nožičkami a kontroluje sa integrovanou libelou.

 

Pružinové váhy

Pružinové váhy sú založené na mechanickom princípe.Vážený objekt sa zavesí na misku, ktorá je pripevnená na pružinu. Pružina je chránená pred poškodením skleneným, resp. hliníkovým obalom. Vplyvom tiaže objektu sa pružina natiahne a jej voľný koniec zobrazí hmotnosť objektu na stupnici.

pruzinove_vahy

 

Elektromechanické váhy

V tejto skupine váh sa v praxi najčastejšie používajú odporové (tenzometrické) váhy.Ďalej sem zaraďujeme aj kapacitné, indukčnostné a piezoelektrické váhy. Všetky majú elektrický výstup.

 

Tenzometrické váhy

základom tenzometrickej váhy je pružný deformačný člen, na ktorom sa nachádzajú tenzometreTvary deformačných členov sú rôzne. Používa sa nosník, valec, špirála a podobne.Materiál deformačného člena má vykazovať minimálnuhysterézu, minimálne dopružovanie, minimálne vnútorné pnutie po tepelnom spracovaní a stálosť i izotropiu modulu pružnosti v ťahu lineárne závislého na teplote. Má mať veľkú hodnotu medze klzu a veľkú dynamickú pevnosť.

Deformačné členy sa vyrábajú z materiálu, ktorý dobre prenáša deformácie, napr. z hliníkovej zliatiny, alebo ocele. Pri zaťažení deformačného člena meraným objektom by sa nemala prekročiť jeho medza prieťažnosti.

Pri deformácii pružného člena dochádza zároveň aj k deformácii tenzometra a následne k zmene jeho elektrického odporu.

Na meranie hmotnosti sa používajú obidva typy tenzometrov – kovové aj polovodičové. Tenzometre sa na deformačný člen lepia, alebo sa naň priamo naprašujú. Signál z tenzometrov sa vyhodnocuje vo vyhodnocovacej jednotke, ku ktorej je možné pripojiť počítač

 

  1. a) dynamické nápravové váhy na zisťovanie hmotností dopravných prostriedkov (kamióny, vagóny a podobne). Postupne sa meria zaťaženie jednotlivých náprav pri rýchlosti okolo 5 km/hod. Súčtom zaťaženia jednotlivých náprav sa zistí celková hmotnosť váženého vozidla, merací rozsah býva do 120 t

 

  1. b) zásobníkové váhy vážia kvapalné a sypké materiály v rôznych zásobníkoch, najčastejšie sa používajú v potravinárskom a chemickom priemysle a v stavebníctve, využívajú sa najmä na riadenie plnenia a vyprázdňovania zásobníkov,

 

 

  1. c) plošinové váhy sa najčastejšie používajú v obchodnom styku, ich merací rozsah môže byť od niekoľkých kilogramov až po niekoľko ton, ich konštrukcia sa prispôsobuje zamýšľanému použitiu

 

  1. d) žeriavové váhy merajú hmotnosť objektov zavesených na háku žeriava. Väčšina žeriavových váh býva doplnená veľkoplošnými zobrazovacími jednotkami

 

  1. e) pásové jednovalčekové a dvojvalčekové váhy sa používajú na obchodné aj technologické účely. Nachádzajú sa pod pásovým valčekovým dopravníkom, v ktorom sa jedna alebo dve valčekové stolice nahradia snímačom hmotnosti. Umožňujú merať celkové prepravené množstvo aj okamžitý prietok materiálu, rýchlosť pohybu a zaťaženie dopravníkového pásu

 

  1. f) dávkovacie pásové váhy sú vybavené regulátorom porovnávajúcim okamžité prepravované množstvo materiálu s požadovaným množstvom. Chyba dávkovania dosahuje 0,5% až 1%, váhy sa vyrábajú pre celkové prepravované množstvá od desiatok kilogramov až po tisíce ton za hodinu

 

  1. g) rozdielové (diferenciálne) dávkovacie váhy merajú úbytky hmotností v zásobníku materiálu a zaisťujú konštantný úbytok hmotnosti materiálu v čase. Chyba dávkovania vztiahnutá k požadovanej hodnote prietoku sa pohybuje v rozpätí od 0,25 až do 0,5%.

 

Váhy na princípe elektromagnetickej silovej kompenzácie

 

Najpresnejšie elektronické váhy využívajú elektromagnetické vyvažovanie pôsobiacej sily. Majú 10 až 1000 krát menšiu dovolenú chybu ako priemyselné meradlá hmotnosti s deformačnými členmi a tenzometrami. Váhy s elektromagnetickou kompenzáciou využívajú dve základné mechanické riešenia – pákové váhy a váhy s paralelným vodiacim mechanizmom. Elektromagnetická sila sa využíva na spojité kompenzovanie gravitačnej sily, vyvolanej objektom s neznámou hmotnosťou. Meria sa elektrický prúd, ktorý generuje elektromagnetickú silu a kompenzuje neznámu hmotnosť. Zistená hodnota sa digitalizuje, kompenzuje sa vplyv teploty. Dosiahnutie polohy označujúcej rovnovážny stav sa deteguje pomocou optického snímača.