HistoryEdit
de weegschaal is zo ‘ n eenvoudig apparaat dat het gebruik ervan waarschijnlijk veel ouder is dan het bewijs. Wat archeologen heeft toegestaan om artefacten te koppelen aan weegschalen zijn de stenen voor het bepalen van de absolute massa. De weegschaal zelf werd waarschijnlijk gebruikt om de relatieve massa te bepalen lang voor de absolute massa.
het oudste bewijs voor het bestaan van weegschalen dateert uit ca. 2400-1800 v.Chr. in de Indus River valley. Voorafgaand aan dat, geen bankieren werd uitgevoerd als gevolg van een gebrek aan schalen. Uniforme, gepolijste stenen kubussen ontdekt in de vroege nederzettingen werden waarschijnlijk gebruikt als massasteen in weegschalen. Hoewel de kubussen geen markeringen dragen, zijn hun massa ‘ s veelvouden van een gemeenschappelijke noemer. De blokjes zijn gemaakt van veel verschillende soorten stenen met verschillende dichtheden. Het is duidelijk dat hun massa, niet hun grootte of andere kenmerken, een factor was bij het beeldhouwen van deze kubussen.
in Egypte kunnen schubben worden getraceerd tot rond 1878 v. Chr., maar hun gebruik gaat waarschijnlijk veel eerder door. Gesneden stenen met markeringen die de massa en de Egyptische hiëroglief symbool voor goud zijn ontdekt, wat suggereert dat Egyptische handelaren was met behulp van een gevestigde systeem van massa meting om gouden zendingen of goudmijn opbrengsten catalogus. Hoewel er geen echte schalen uit dit tijdperk zijn bewaard, suggereren veel sets van weegstenen en muurschilderingen die het gebruik van weegschalen weergeven wijdverbreid gebruik. In China, de vroegste weegschaal opgegraven was uit een graf van de staat Chu van de Chinese Strijdende Staten periode dating terug naar de 3e tot 4e eeuw voor Christus in de berg Zuojiagong in de buurt van Changsha, Hunan. De balans werd gemaakt van hout en gebruikt bronzen massa ‘ s.
variaties op de weegschaal, met inbegrip van apparaten zoals de goedkope en onnauwkeurige bismar (ongelijkarmige weegschalen), begonnen algemeen gebruik te zien door ca. 400 v.Chr. door vele kleine handelaren en hun klanten. Een overvloed aan schaalvariëteiten elk met voordelen en verbeteringen ten opzichte van elkaar verschijnen door de geschiedenis heen, met zulke grote uitvinders als Leonardo da Vinci die een persoonlijke hand in hun ontwikkeling.
zelfs met alle vooruitgang in het ontwerp en de ontwikkeling van weegschalen, waren Alle weegschalen tot de zeventiende eeuw n.Chr variaties op de weegschaal. De standaardisering van de gebruikte gewichten – en ervoor zorgen dat de handelaren de juiste gewichten gebruikten – was een belangrijke zorg van de regeringen gedurende deze tijd.
-
met een Gewicht gerechten van het eiland Thera, de Minoïsche beschaving, 2000-1500 voor CHRISTUS
-
Assyrische leeuw gewichten (8e eeuw voor CHRISTUS) in het British Museum
-
Romeinse balans met twee bronzen gewichten, 50-200 A. D., de Gallo-romeins museum, Tongeren België
-
Keizer Jahangir (regeerde 1605-1627) wegen zijn zoon Shah Jahan op een weegschaal door kunstenaar Manohar (AD 1615, Mughal-dynastie, India).
de oorspronkelijke vorm van een balans bestond uit een balk met een steunpunt in het midden. Voor de hoogste nauwkeurigheid, zou het steunpunt bestaan uit een scherpe V-vormige pivot zittend in een ondieper V-vormige lager. Om de massa van het object te bepalen, werd een combinatie van referentiemassa ‘ s aan het ene uiteinde van de bundel opgehangen, terwijl het object met onbekende massa aan het andere uiteinde werd opgehangen (zie balans en balans van de staalfabriek). Voor hoge precisiewerk, zoals empirische chemie, is de centrumbalkbalans nog steeds een van de meest nauwkeurige beschikbare technologieën, en wordt algemeen gebruikt voor het kalibreren van testmassa ‘ s.
mechanische balansedit
de balans (ook balansschaal, balansbalans en laboratoriumbalans) was het eerste apparaat voor het meten van massa ‘ s. In zijn traditionele vorm bestaat het uit een draaibare horizontale hefboom met armen van gelijke lengte – de balk – en een weegschaal opgehangen aan elke arm (vandaar de meervoudsnaam “weegschaal” voor een weeginstrument). De onbekende massa wordt in één pan geplaatst en standaardmassa ‘ s worden aan de andere pan toegevoegd totdat de bundel zo dicht mogelijk bij evenwicht is. In precisiebalansen wordt een nauwkeurigere bepaling van de massa gegeven door de positie van een glijdende massa die langs een schaalverdeling wordt bewogen. Technisch gezien vergelijkt een balans het gewicht in plaats van de massa, maar in een bepaald zwaartekrachtveld (zoals de zwaartekracht van de aarde) is het gewicht van een object evenredig met zijn massa, zodat de standaardmassa ‘ s die bij balansen worden gebruikt gewoonlijk worden aangeduid in massa-eenheden (bijvoorbeeld g Of kg).
in tegenstelling tot veergebaseerde schalen, worden balansen gebruikt voor de precisiemeting van massa omdat hun nauwkeurigheid niet wordt beïnvloed door variaties in het lokale zwaartekrachtveld. (Op aarde, bijvoorbeeld, kunnen deze oplopen tot ±0,5% tussen locaties.) Een verandering in de sterkte van het zwaartekrachtveld veroorzaakt door het verplaatsen van de balans verandert de gemeten massa niet, omdat de momenten van kracht aan weerszijden van de bundel even worden beïnvloed. Een balans zorgt voor een nauwkeurige meting van de massa op elke plaats waar een constante zwaartekracht of versnelling optreedt.
zeer nauwkeurige metingen worden verricht door ervoor te zorgen dat het fulcrum van de balans in wezen wrijvingsvrij is (een mesrand is de traditionele oplossing), door een wijzer aan de balk te bevestigen die elke afwijking van een balanspositie versterkt; en tenslotte door gebruik te maken van het hefboomprincipe, waardoor fractionele massa ‘ s kunnen worden toegepast door beweging van een kleine massa langs de meetarm van de bundel, zoals hierboven beschreven. Voor de grootste nauwkeurigheid moet er rekening worden gehouden met het drijfvermogen in de lucht, waarvan het effect afhankelijk is van de dichtheid van de betrokken massa ‘ s.
om de behoefte aan grote referentiemassa ‘ s te verminderen, kan een off-center balk worden gebruikt. Een balans met een off-center beam kan bijna net zo nauwkeurig zijn als een schaal met een center beam, maar de off-center beam vereist speciale referentiemassa ‘ s en kan niet intrinsiek worden gecontroleerd op nauwkeurigheid door simpelweg de inhoud van de pannen te ruilen als een center-beam balans kan. Om de behoefte aan kleine gegradueerde referentiemassa ‘ s te verminderen, kan een schuifgewicht, een poise genaamd, worden geïnstalleerd, zodat het langs een gekalibreerde schaal kan worden geplaatst. Een poise voegt verdere fijne kneepjes toe aan de kalibratieprocedure, omdat de exacte massa van de poise moet worden aangepast aan de exacte hefboomverhouding van de balk.
voor een groter gemak bij het plaatsen van grote en lastige lasten kan een platform op een cantilever-bundelsysteem worden gedreven dat de proportionele kracht naar een noseironlager brengt; dit trekt aan een stilyardstang om de gereduceerde kracht over te brengen naar een lichtbundel met een gunstige grootte.
men ziet dit ontwerp nog steeds in draagbare balansen met een capaciteit van 500 kg die gewoonlijk worden gebruikt in zware omgevingen zonder elektriciteit, evenals in de lichtere mechanische badkamerweegschaal (die eigenlijk intern een veerweegschaal gebruikt). De extra pivots en lagers verminderen allemaal de nauwkeurigheid en bemoeilijken de kalibratie; het vlottersysteem moet worden gecorrigeerd voor hoekfouten voordat de spanwijdte wordt gecorrigeerd door de balansbalk en het evenwicht aan te passen.
Roberval balancedit
in 1669 presenteerde de Fransman Gilles Personne de Roberval een nieuw soort weegschaal aan de Franse Academie van Wetenschappen. Deze schaal bestond uit een paar verticale kolommen gescheiden door een paar gelijke lengte armen en draaiend in het midden van elke arm van een centrale verticale kolom, het creëren van een parallellogram. Vanaf de zijkant van elke verticale kolom een pin uitgeschoven. Tot verbazing van de waarnemers, het maakt niet uit waar Roberval hing twee gelijke gewicht langs de PIN, de schaal nog steeds in evenwicht. In die zin was de schaal revolutionair: ze evolueerde tot de meer algemeen voorkomende vorm bestaande uit twee pannen geplaatst op verticale kolom gelegen boven het steunpunt en het parallellogram eronder. Het voordeel van het ontwerp van Roberval is dat het niet uitmaakt waar gelijke gewichten in de pannen worden geplaatst, de weegschaal blijft balanceren.
de Verdere ontwikkelingen zijn opgenomen een “versnelling balans” in die het parallellogram wordt vervangen door een oneven aantal van in elkaar grijpende tandwielen groter dan één, met afwisselend versnellingen van dezelfde grootte en met de centrale gear vaste stand en buiten de tandwielen vast te pannen, evenals het “tandwiel balans”, bestaande uit een fiets-type ketting lus rond een oneven aantal tandwielen in de centrale een vaste en de buitenste twee vrij te draaien en aan een pan.
omdat de Roberval balance meer bewegende gewrichten heeft die wrijving toevoegen, is de Roberval balance constant minder nauwkeurig dan de traditionele Balk balance, maar voor veel doeleinden wordt dit gecompenseerd door de bruikbaarheid.
Torsiebalansdit
de torsiebalansis een van de meest mechanisch nauwkeurige en analoge balansen. Apotheekscholen leren nog steeds hoe torsiebalansen in de VS te gebruiken Het maakt gebruik van pannen zoals een traditionele balans die op de top van een mechanische kamer liggen die metingen baseert op de hoeveelheid draaien van een draad of vezel in de kamer. De weegschaal moet nog steeds een kalibratiegewicht gebruiken om te vergelijken met, en kan objecten groter dan 120 mg wegen en binnen een foutmarge +/- 7 mg komen. Veel microbalansen en ultra-microbalansen die fractionele gramwaarden wegen zijn torsiebalansen. Een veel voorkomend vezeltype is kwartskristal.
elektronische apparatenedit
Microbalansedit
een microbalance (ook wel ultramicrobalance of nanobalance genoemd) is een instrument dat in staat is om nauwkeurige metingen te verrichten van de massa van objecten met een relatief kleine massa: in de Orde van een miljoen delen van een gram en lager.
analytische balansdit
een analytische balans is een klasse van balans ontworpen om kleine massa in het sub-milligram bereik te meten. Het meetgedeelte van een analytische balans (0.1 mg of meer) zich in een transparante behuizing met deuren bevindt, zodat geen stof zich verzamelt en eventuele luchtstromen in de kamer geen invloed hebben op de werking van de balans. Deze behuizing wordt vaak een trekschild genoemd. Het gebruik van een mechanisch geventileerde balans veiligheidsbehuizing, die uniek is ontworpen acryl airfoils, maakt een soepele turbulentie-vrije luchtstroom mogelijk die balansfluctuatie en de meting van de massa tot 1 µg zonder schommelingen of verlies van product voorkomt. Ook moet het monster op kamertemperatuur zijn om te voorkomen dat natuurlijke convectie luchtstromen in de leefruimte veroorzaakt die een fout in het aflezen veroorzaken. Mechanische substitutiebalansen met één pan behouden een consistente respons over het gehele nuttige vermogen, hetgeen wordt bereikt door een constante belasting van de balansbundel en dus van het steunpunt te handhaven door de massa af te trekken aan dezelfde kant van de bundel waaraan het monster wordt toegevoegd.
elektronische analytische schalen meten de kracht die nodig is om de gemeten massa tegen te gaan in plaats van de werkelijke massa ‘ s te gebruiken. Als zodanig moeten ze kalibratieaanpassingen hebben aangebracht om gravitatieverschillen te compenseren. Ze gebruiken een elektromagneet om een kracht te genereren om het monster tegen te gaan dat wordt gemeten en het resultaat uit te voeren door de kracht te meten die nodig is om evenwicht te bereiken. Een dergelijk meetapparaat wordt een elektromagnetische krachtherstelsensor genoemd.
Slingerweegschaal
slingerweegschaal Gebruikt geen veren. Deze ontwerpen maken gebruik van slingers en werken als een balans die niet wordt beïnvloed door verschillen in zwaartekracht. Een voorbeeld van toepassing van dit ontwerp zijn weegschalen gemaakt door de Toledo Scale Company.
programmeerbare schaaledit
een programmeerbare schaal heeft een programmeerbare logische regelaar, waardoor deze kan worden geprogrammeerd voor verschillende toepassingen zoals batching, etikettering, vullen, vrachtwagenweegschalen en meer.
SymbolismEdit
de schalen (in het bijzonder een twee-pan, Balk balans) zijn een van de traditionele symbolen van rechtvaardigheid, zoals gehanteerd door standbeelden van Lady Justice. Dit komt overeen met het gebruik in metafoor van zaken die “in de balans”worden gehouden. Het heeft zijn oorsprong in het oude Egypte.
schalen zijn ook het symbool voor het astrologische teken Weegschaal.
schalen (in het bijzonder een tweedelige bundelbalans in een toestand van gelijke balans) zijn het traditionele symbool van Pyrrhonisme dat de gelijke balans aangeeft van argumenten die worden gebruikt bij het induceren van epoche.