Ζυγός

Για άλλες χρήσεις, δείτε: Ζυγός (αποσαφήνιση).

Παραδοσιακός ζυγός ισορροπίας

Ο ζυγός είναι όργανο μέτρησης της μάζας. Χρησιμοποιείται ευρύτατα σε κάθε τομέα της ανθρώπινης ζωής: Από τις μεταφορές και το εμπόριο μέχρι τα εργοστάσια παραγωγής και τα εργαστήρια ερευνών.

Τύποι ζυγών

Η πρώτη βασική διάκριση των ζυγών είναι ανάλογα με τη χρήση τους. Έτσι, υπάρχουν ζυγοί:

• Μεταφορών, για τη ζύγιση μεταφερομένων εμπορευμάτων ή μεταφορικών μέσων (γεφυροπλάστιγγες).
• Εμπορίου, για τη ζύγιση πωλουμένων αγαθών, όπως π.χ. σε κρεοπωλεία, σουπερμάρκετ κτλ..
• Εργαστηριακοί ζυγοί, για τη ζύγιση με μεγάλη ακρίβεια υλικών που χρησιμοποιούνται σε πειράματα, αναλύσεις, ακριβείς μετρήσεις κτλ..

Οι ζυγοί διακρίνονται, επίσης, και σύμφωνα με τα μετρολογικά χαρακτηριστικά τους, τα εξωτερικά χαρακτηριστικά τους και την αρχή λειτουργίας τους. Μετρολογικό χαρακτηριστικό είναι το μέγιστο βάρος ζύγισης, η αναγνωσιμότητα της κλίμακας που μπορεί να μη συμπίπτει με την ακρίβεια του ζυγού και την επαναληψιμότητα των ενδείξεων όταν ζυγίσουμε το ίδιο σώμα με τις ίδιες συνθήκες πολλές φορές (ακρίβεια).

Τα εξωτερικά χαρακτηριστικά εξαρτώνται από την κατασκευή, η οποία υπαγορεύεται από τις απαιτήσεις χρήσης τους καθώς και την ανάγκη επίτευξης μεγαλύτερης ακρίβειας κατά την ζύγιση.

Ανάλογα με την αρχή λειτουργίας τους, οι ζυγοί διακρίνονται σε:

• Μηχανικούς
• Ηλεκτρονικούς

Οι μηχανικοί ζυγοί στηρίζουν την λειτουργία τους στην παραμόρφωση ενός ή περισσότερων ελατηρίων ή στην ύπαρξη μιας φάλαγγας (ράβδου). Οι ηλεκτρονικοί στηρίζονται στους μεταλλάκτες μηχανικής τάσης ή στους ηλεκτροδυναμικούς μεταλλάκτες. Από αυτούς οι ζυγοί με ελατήρια και οι ηλεκτρονικοί μετρούν το βάρος δηλαδή την ελκτική δύναμη που ασκεί η Γη σε κάθε σώμα που βρίσκεται κοντά ή επάνω της. Οι ζυγοί με φάλαγγα, επειδή είναι όργανα σύγκρισης, μπορούν να μετρήσουν (έμμεσα) και μάζα.

Μηχανικοί ζυγοί

Ζυγός με ελατήριο

Η βαθμονόμηση ενός τέτοιου ζυγού γίνεται με τη βοήθεια πρότυπων βαρών. Ο ζυγός αυτού του τύπου δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής, καθώς η σταθερά του ελατηρίου, από το οποίο εξαρτάται η ζύγιση, όπως και το μήκος του είναι δυνατό να επηρεαστούν από τις συνθήκες του περιβάλλοντος και ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία. Το βασικό του μειονέκτημα είναι ότι η ακρίβεια ζύγισης επηρεάζεται άμεσα και καθοριστικά από τις γεωγραφικές συντεταγμένες και το υψόμετρο του τόπου στον οποίο εκτελείται η ζύγιση.

Ζυγός με φάλαγγα

Η ζυγός με φάλαγγα αποτελείται από μια ράβδο (φάλαγγα), η οποία στηρίζεται στην κορυφή ενός πρίσματος ή μιας ακίδας. Στα άκρα της φάλαγγας και σε ίσες αποστάσεις από το σημείο στήριξης αναρτώνται δυο δίσκοι που λέγονται πλάστιγγες.

Τα προβλήματα - μειονεκτήματα που παρουσιάζει ο ζυγός αυτού του τύπου είναι: 1. Ταλαντώνεται για αρκετό χρονικό διάστημα πριν ισορροπήσει. Για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου χρησιμοποιούνται συστήματα απόσβεσης με αέρα ή μαγνητικό πεδίο. 2. Είναι αδύνατον να κατασκευαστεί φάλαγγα με απόλυτα ισομήκη τμήματα. Όσο μεγαλύτερη ακρίβεια επιτυγχάνεται, τόσο αυξάνει και το κόστος αλλά και η δυσχέρεια συντήρησης της ζυγού.

Για την άρση των πιο πάνω μειονεκτημάτων κατασκευάστηκε ο ζυγός με αντικατάσταση. Στον ζυγό αυτή έχει αντικατασταθεί μία πλάστιγγα με σταθερό βάρος, ενώ στην άλλη τοποθετείται το δείγμα και τα σταθμά αντιστάθμισης. Στους ζυγούς αυτού του τύπου έχουν γίνει οι παρακάτω βελτιώσεις:

• Το αντισταθμιστικό βάρος έχει ενσωματωθεί μόνιμα στη φάλαγγα.
• Για να ελαττωθεί η συνολική φόρτιση, το κεντρικό σημείο στήριξης μετατοπίστηκε προς τα σταθμά.
• Τοποθετήθηκε μηχανισμός που θέτει εκτός λειτουργίας την φάλαγγα.
• Τα σταθμά προσθαφαιρούνται με την βοήθεια πλήκτρων.
• Η ένδειξη του βάρους εμφανίζεται με ψηφιακό τρόπο.
• Τα σταθμά αντικαταστάθηκαν από άλλα, πιο ανθεκτικά στη διάβρωση.
• Ενσωματώθηκε σύστημα προζύγισης για ταχύτερη ζύγιση.
• Ενσωματώθηκε σύστημα λήψης απόβαρου.

Η απλούστερη μορφή ζυγού είναι γνωστή και ως τρυτάνη (κατ'επέκτασιν από της γλωσσίδας του ζυγού) και χύδην "παλάντζα".

Ηλεκτρονικός ζυγός

Ο ηλεκτρονικός ζυγός αποτελείται από έναν αισθητήρα βάρους και συνήθως από έναν μικροεπεξεργαστή. Ο μικροεπεξεργαστής επιτρέπει την μετατροπή του βάρους σε διάφορες μονάδες, υπολογίζει την δύναμη που έλκει η Γη το προς μέτρηση βάρος συγκρίνοντας την με την δύναμη έλξης ενός πρότυπου βάρους, επιτρέπει την άμεση μεταφορά των αποτελεσμάτων σε έναν υπολογιστή.

Ο αισθητήρας βάρους των ηλεκτρονικών ζυγών είναι συνήθως ένας μεταλλάκτης μηχανικής τάσης (load cell) ή ένας ηλεκτροδυναμικός μεταλλάκτης. Ο μεταλλάκτης μηχανικής τάσης αποτελείται από μια αντίσταση σύρματος στερεωμένη σε ένα λεπτό πλαστικό φιλμ. Λειτουργεί στερεωμένος σε μια κυψέλη φορτίου από αλουμίνιο ή ατσάλι που παραμορφώνεται από το βάρος. Στα τέσσερα σημεία της κυψέλης υπάρχουν μεταλλάκτες που συνδέονται σε γέφυρα Wheatstone, μετρώντας την μεταβολή της γέφυρας, μετράμε το βάρος.

Ο ηλεκτροδυναμικός μεταλλάκτης φορτίου αποτελείται από έναν μεταλλικό κύλινδρο που έχει τυλιγμένο ένα πηνίο, προσαρμοσμένο στο εσωτερικό ενός μαγνήτη, στο οποίο στηρίζεται ο δίσκος ζύγισης. Το πηνίο ανυψώνει τον δίσκο ανάλογα με το ρεύμα που του στέλνει το τμήμα ελέγχου, που αποτελείται από μια φωτοδίοδο, έναν ενισχυτή, και ένα συγκριτή. Από την μέτρηση του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο ο μικροεπεξεργαστής υπολογίζει το βάρος.

Προφυλάξεις κατά την χρήση των ζυγών

1. Ο ζυγός πρέπει να είναι πάνω σε μια αρκετά σταθερή επιφάνεια, που δεν θα χρησιμοποιείται για τίποτα άλλο π.χ. γράψιμο.
2. Το δωμάτιο που βρίσκεται ο ζυγός θα πρέπει να έχει σταθερή θερμοκρασία και υγρασία και να μην έχει ρεύματα αέρος.
3. Το επίπεδο του ζυγού πρέπει να είναι πάντα οριζόντιο.
4. Το κάλυμμα του ζυγού, εάν έχει, πρέπει να είναι κλειστό.
5. Τα προς ζύγιση αντικείμενα πρέπει να τοποθετούνται με λαβίδες στο δίσκο ζύγισης.
6. Τα προς ζύγιση αντικείμενα πρέπει να μην διαβρώνουν το ζυγό.
7. Δεν πρέπει να υπερφορτώνεται ο ζυγός.
8. Μετά τη ζύγιση πρέπει να αφαιρούνται όλα τα βάρη και να καλύπτεται ο ζυγός.
9. Ο ζυγός πρέπει να διατηρείται καθαρός.

Τα σφάλματα κατά την ζύγιση είναι η άνωση του αέρα, που οφείλεται στην διαφορά του όγκου των προς ζύγιση αντικειμένων με τα πρότυπα βάρη, και ο στατικός ηλεκτρισμός, που αναπτύσσεται συνήθως στα γυάλινα ή πλαστικά αντικείμενα.

Μέθοδοι ελέγχου των εργαστηριακών ζυγών

1. Επίδραση του χρόνου προθέρμανσης. Με τον έλεγχο αυτό υπολογίζουμε τον μέγιστο χρόνο που χρειάζεται ο ηλεκτρονικός ζυγός για να μας δίνει σταθερές μετρήσεις.
2. Έκκεντρη τοποθέτηση του βάρους. Ελέγχεται η μέγιστη επί τοις εκατό διαφορά βάρους όταν τοποθετούμε το προς ζύγιση σώμα σε ακραίες θέσεις του δίσκου ζύγισης.
3. Χρόνος σταθεροποίησης. Μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται ο ζυγός για να δείξει σταθερή ένδειξη κατά την ζύγιση ενός βάρους.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• «Γρίφοι Ζυγίσεων».