Тема 3. Весоизмерительное оборудование

 

План лекции

3.1. Классификация торговых весов.

3.2. Требования, предъявляемые к весам.

3.3. Устройство рычажных механических весов.

3.4. Устройство электронных весов.

 

3.1. Классификация торговых весов

 

Весы - это прибор для измерения массы товара.

Весы можно классифицировать по разным признакам.

По конструкции взвешивающего устройства весы бывают рычажные и электромеханические. Конструкции и действия 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 грузоподъемным и указательным устройствами.

Все большее применение в торговле находят весы, в которых измерение массы товар осуществляется с помощью тензометрических датчиков. Воспринимая усилие массы груза датчика фиксируют его и преобразуют в электрический сигнал. В электронных весах используется виброчастотный датчик и электросиловой преобразователь.

По степени автоматизации процесса взвешивания весы делятся на автоматические, полуавтоматические и неавтоматические.

По частоте взвешивания можно выделить весы:

- дискретного (непрерывного) действия, на которых взвешивание осуществляется в течение определенного повторяющегося цикла;

- единичного взвешивания на которых снимаются показания результатов каждого взвешивания.

- непрерывного действия, на которых взвешивание сыпучих материалов или жидкости осуществляется непрерывно.

По виду указательного устройства весы подразделяются на гирные, шкальные, шкально-гирные, циферблатные, циферблатно-гирные, оптические и электронно-индикаторные. На шкальных весах величину массы товара устанавливают по шкале (или шкалам) после достижения равновесия перемещением по ней передвижной встроенной гири. На циферблатных весах массу товара определяют по круговой шкале, на циферблатно-гирных - суммированием массы уравновешивающих гирь и показаний стрелки циферблата.

Показания взвешивания на оптических весах снимают с экрана, на который проецируется микрошкала со значением массы и стоимости товара. В электронных весах значения массы и стоимости товара считываются с индикаторного электронного табло.

По способу установки весы делятся на стационарные, передвижные, настольные, напольные, врезные и встроенные. Стационарные весы устанавливают на постоянном месте эксплуатации таким образом, что их перемещение невозможно без демонтажа. Передвижные весы не связаны с постоянным местом эксплуатации. Они перемещаются с помощью установленного на них привода, посторонних транспортных средств или вручную. К настольным относят весы циферблатные, лотковые, оптические и электронные. Врезные весы устанавливают в котловане или проеме междуэтажных конструкций таким образом, чтобы грузоприемная платформа находилась на одном уровне с полом. Встроенные весы вмонтированы в машины, приборы, транспортные устройства.

По виду грузоприемного устройства весы бывают платформенные, бункерные и лотковые.

По виду отсчета показаний весов существуют весы с визуальным и документальным определением показаний. Визуальный отсчет - это непосредственное считывание с циферблата, экрана, табло или суммирование значений уравновешивающих гирь. Документальный отсчет - регистрация результатов взвешивания путем печатания показаний на чеке или ленте.

По способу снятия показаний весы бывают с местным и дистанционным снятием показаний.

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

Первая буква характеризует устройство весов (Р - рычажные, Т - электронно-тензометрические), вторая - способ установки на месте эксплуатации (Н - настольные, П - передвижные, С - стационарные). Цифра после первых двух букв означает наибольший предел взвешивания, причем до 1000 кг - в килограммах, а свыше - в тоннах. Следующая буква означает тип указательного устройства: Г - гирные, Ш - шкальные, Ц - циферблатные. Цифра, стоящая за одной из этих букв, характеризует вид отсчета (1 - визуальный, 2 - документальный). Последняя цифра обозначает способ снятия показаний: 3 - местный; 4 - дистанционный. Например, весы РН10Ц13 являются рычажными, настольными, с наибольшим пределом взвешивания 10 кг, циферблатными, с визуальным отсчетным устройством и местным определением показаний взвешиваний. Буквы в конце наименования модели некоторых весов указывают на какие-либо особенности весов (А - автомобильные, В - вагонные, М, Б - малая или большая платформа). Так, весы РС-150Ц24В - рычажные, стационарные, с наибольшим пределом взвешивания 150т, циферблатные, с документальной регистрацией и дистанционной передачей показаний, вагонные.

Многообразие конструктивных особенностей электронных весов обуславливает перечисленные ниже дополнительные признаки классификации.

По конструкции датчика термосигнала:

- тензометрические;

- виброчастотные.

По конструкции отсчетного устройства (дисплея), отражающего показания весов:

- светодиодный;

- жидкокристаллический;

- люминесцентный;

- флуоресцентный.

По конструкции сканера:

- фотоэлектрический;

- лазерный.

По возможности подключения внешнего потребителя информации:

· с интерфейсом - наличие гнезда штепсельного разъема для подключения:

- к контрольно-кассовой машине:

- к принтеру;

- к серверу;

· без интерфейса:

По источнику электропитания, работающего:

- от сети переменного однофазного тока напряжением 220 В ± 10%, частотой 50 Гц ± 5%;

- с подключением к сети через адаптер (преобразователь тока);

- от постоянного тока элементов питания (автономное питание);

- от универсальной системы электропитания, позволяющей подключать весы как к переменному, так и постоянному току в зависимости от производственных возможностей.

По комплектности:

- только весы;

- весы - принтер;

- весы - касса;

- весы - касса - сканер;

- весы - касса - сканер - компьютер;

- весы с термопечатью этикеток.

 

3.2. Требования, предъявляемые к весам

 

Все требования к весоизмерительным приборам регламентируются стандартами, в которых приводятся общие технические требования, метрологические параметры, пределы взвешивания.

Ниже рассматриваются метрологические, торгово-эксплуатационные и санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к весам.

 

3.2.1. Метрологические (технические) требования

 

Устойчивость весов. Под устойчивостью понимается свойство весов, выведенных из состояния равновесия, самопроизвольно, без приложения внешних сил, возвращаться после нескольких колебаний в первоначальное положение. устойчивость весов определяется устойчивостью главного рычага (коромысла). Устойчивость зависит от местоположения центра тяжести и точки опоры рычага. Для устойчивого состояния необходимо, чтобы точка опоры находилась выше центра тяжести рычага. Такой рычаг находится в состоянии равновесия при расположении центра тяжести и точки опоры на одной вертикальной линии. Конструктивно это достигается укреплением опорной призмы в верхней части рычага выше его центра тяжести рычага посредством изгибания его плеч.

Устойчивость должна быть в пределах, определяемых допустимой погрешностью для данного типа весов. Если ненагруженные весы после выведения их из состояния равновесия не возвращаются в прежнее положение, то они должны прийти в равновесие или перейти в состояние равновесия при добавлении груза (допуска), масса которого равна допустимой погрешности для данных весов.

Точность взвешивания. Под точностью взвешивания с физической точки зрения понимается свойство весов давать показания измерения массы с отклонением от истинных значений в пределах допустимых норм погрешности.

По степени точности весы делятся на семь классов. Каждый класс точности характеризуется относительной погрешностью взвешивания при наибольшей нагрузке весов. В торговле применяются весы с классом точности 1А, допустимая погрешность которых (весов) составляет 0,1% от максимального предела взвешивания (в относительных единицах 0,001).

С метрологических позиций точностью называется величина, обратная модулю относительной погрешности.

Чувствительность весов. Под чувствительностью понимается способность весов реагировать на разницу масс грузов, находящихся на площадках весов. Количественно чувствительность определяется как отношение углового (или линейного) перемещения, показывающего отношение элемента весов к массе груза, вызвавшего это перемещение. Чувствительность весов должна быть такой, чтобы изменение массы груза на величину, равную допустимой погрешности, вызвало определенное значимое отклонение указателей равновесия от положения равновесия. Это отклонение для весов гирных, шкально-гирных и шкальных должно быть не меньше 5мм. Для циферблатных весов стрелка должна смещаться не менее чем на половину самого малого деления циферблата.

Величина чувствительности весов зависит от местоположения точек опоры и центра тяжести рычага, а также центра тяжести взвешиваемых грузов.

Постоянство показаний взвешивания. Весы должны давать одинаковые показания при многократном взвешивании одного и того же груза. Постоянство показаний взвешивания определяется главным образом точностью изготовления и тщательностью сборки весов, а также величиной силы трения, возникающей между призмами и подушками при работе весов. Постоянство показаний весов отражает влияние на результаты взвешивания как систематических, так и случайных погрешностей. Для обеспечения постоянства показаний рабочие ребра опорных и грузоподъемных призм должны быть параллельны между собой и перпендикулярны к рычагам, в которые они вмонтированы.

 

3.2.2. Торгово-эксплуатационные требования

 

Максимальная скорость взвешивания. Выполнение этого требования обеспечивается установкой в весах ограничителей колебаний, которые уменьшают угол наклона коромысла и способствуют более быстрому затуханию его колебаний. В циферблатных и других типах весов устанавливают жидкостные гасители колебаний - демпферы.

Наглядность показаний взвешивания. Весы должны быть снабжены такими указательными (отсчетными) устройствами, которые позволяли бы легко наблюдать за показаниями взвешивания и контролировать точность отдельных отвесов. С этой целью в гирных и шкальных весах указатели равновесия (гуськи) окрашиваются в иной цвет, нежели другие детали весов. В циферблатных весах стрелки и циферблат окрашивают в контрастные тона. Наибольшей наглядностью показаний обладают электронные весы, имеющие цифровые индексы результата взвешивания.

Соответствие весового прибора характеру взвешиваемого товара. Весы по своей конструкции должны быть удобными для взвешивания тех или иных грузов. Форма и размеры товарных платформ или чашек должны соответствовать размерам и видам взвешиваемых грузов (сыпучие, штучные, жидкие). В зависимости от массы грузов должна быть предусмотрена либо напольная, либо настольная установка весов.

Прочность весов. От качества материала, из которого изготовлены весы, зависит их срок службы. Полный технический ресурс рычажных весов составляет 15 лет, электронных - 6. Стандартом установлены предел вероятности безотказной работы весов и общая их надежность; определены также материалы, из которых изготавливаются детали весов, их качественные показатели, требования к обработке и качеству самих деталей.

 

3.2.3. Санитарно-гигиенические требования

 

Нейтральность материала, их которого изготовлены весы, являются необходимым санитарно-гигиеническим требованием. Детали весов, соприкасающиеся с пищевыми продуктами, должны быть изготовлены из нержавеющей стали, пищевого алюминия, пластмасс-материалов, нейтральных к пищевым продуктам. Поверхности металлических деталей покрываются красками, также нейтральными к пищевым продуктам.

Удобство ухода за весами. Конструктивно весы должны быть удобными для проведения санитарной обработки. В некоторых весах отдельные детали закрывают кожухом для предохранения от попадания пыли и грязи. Открытые детали весов шлифуют, а где это возможно - окрашивают.

 

3.3. Устройство рычажных механических весов

 

Любые рычажные весы состоят из общих для них элементов, отличающихся друг от друга лишь конструктивным исполнением. К таким элементам относят: грузоприемное устройство, на которое помещают груз, подлежащий взвешиванию; систему рычагов, связывающую грузоприемное устройство с уравновешивающим устройством, предназначенным для регистрации результатов взвешивания.

Весы также снабжают вспомогательными устройствами, служащими для прекращения колебаний указателя и грузоприемного устройства весов (арретир), освобождения призм весов от приложенной нагрузки (изолир) и правильной установки весов (уровень) (рис. 3.1).

Грузоприемные устройства. Конструктивное исполнение грузоприемного устройства определяется характером груза, для взвешивания которого предназначены весы. Если весы используют для различных грузов, их снабжают универсальным грузоприемным устройством: площадкой, чашкой у равноплечих и настольных весов, платформой у неравноплечих весов. Чашки изготавливают из стали, латуни, алюминия, дюралюминия, пластмасс.

Платформу неравноплечих весов изготавливают из чугуна, дерева, листовой стали, алюминия.

Рычажные системы. Представляют собой совокупность рычагов І и ІІ рода, опорных и соединительных деталей. Они предназначены для передачи усилий от грузоприемного устройства к уравновешивающему. Вид выбранной в весах рычажной системы во многом зависит от конструкции грузоприемного устройства, используемого для приемки груза. В зависимости от размеров и числа точек опоры грузоприемного устройства подбирают систему рычагов с наиболее рациональным отношением линейных размеров плеч, обеспечивающим оптимальные метрологические параметры.

Призмы, подушки и серьги. Эти детали являются обязательными элементами любых рычажных систем весов. Точность показаний весов во многом определяется состоянием, качеством изготовления и правильностью установки этих деталей.

По характеру соединения призм с рычагами их можно подразделить на призмы, заделанные в рычаг нижней частью, заделанные в рычаг одним концом (одноконсольные), серединой (двухконсольные), двумя концами (двухопорные). Обычные шарниры в этих системах невозможно использовать из-за высоких требований, предъявляемых к чувствительности весов, поэтому и используются сочления призм с подушками.

Призмы подразделяют на грузоподъемные, опорные и концевые. Грузоприемными называют призмы, воспринимающие нагрузки со стороны грузоприемного устройства или других рычагов, а опорными - призмы, посредством которых рычаги опираются на подушки или серьги. Концевые призмы служат для передачи усилий на другие рычаги или уравновешивающие устройства.

Сопряжение призм с другими элементами весов происходит по линии, поэтому в месте контакта возникают значительные контактные напряжения. Это обуславливает высокие требования к прочностным свойствам материала призм.

Подушки, используемые в рычажных системах весов, разделяют на два типа: подушки, служащие опорами для призм и рычагов, которые размещают в опорах рычагов; подушки, передающие усилия на призмы рычагов, которые помещают в опорах грузоприемного устройства или серьгах.

Серьги могут быть опорными, грузоприемными, концевыми или соединительными.

Опорными называют серьги, используемые в качестве опор для рычагов, а грузоприемными - серьги, воспринимающие нагрузку от грузоприемного устройства или смежного рычага. Концевые серьги передают усилия на другой рычаг. Отсюда следует, что одна и та же серьга может выполнять две функции: быть грузоприемной для одного рычага и концевой для другого.

Указатели. Они совмещают две функции: служат для показания уравновешенности нагруженных и ненагруженных весов и показывают окончательные результаты взвешивания. Поэтому указатели имеют две части: уравновешивающую и указывающую. Все показатели по классу точности можно разделить на следующие группы: 1) показатели высокой точности, 2) повышенной точности, 3) средней точности, 4) пониженной точности. К первой группе относят коромысловые указатели, ко второй – циферблатные квандрантного типа с автоматическим отсчетным устройством, к третьей – те же указатели, но без оптического отсчетного устройства, к четвертой – циферблатные указатели с пружинным уравновешивающим устройством.

Изолир. Это устройство предназначено для освобождения ответственных элементов весов от нагрузки и предохранения их от повреждения на время, в течение которого на весах не выполняют взвешивания, а также при их транспортировке и монтаже. Изолир используют в лабораторных настольных, циферблатных и технологических весах.

Арретир. Вспомогательное устройство весов, служащее для прекращения колебаний как указательных, так и грузоприемных устройств.

Успокоитель колебаний (демпфер). Его включают в схему весов для увеличения производительности труда оператора, работающего на них. Успокоители колебаний подразделяют на воздушные, жидкостные и магнитные. Везде энергия колебаний расходуется на преодоление сил сопротивления.

Отвесы и уровни. Их используют для установки весов при монтаже и эксплуатации. Эти элементы необходимы для обеспечения правильной работы весов, точность которых зависит от того, насколько близко к вертикальному положению расположены тяги и серьги рычажных систем весов.

Отвес представляет собой груз с заостренным концом, который подвешивают на цепочке к планке с загнутыми с обеих сторон концами. Цепочка должна быть гибкой и иметь длину не менее 200 мм. О правильности установки весов судят по отклонению острия груза от заостренного нижнего загнутого конца планки.

Уровни представляют собой выпуклую стеклянную ампулу с жидкостью, заделанную в оправку, которую закрепляют на станине весов. На поверхности ампулы, нанесены две концентрические окружности, при правильной установке весов воздушный пузырек должен находиться в пределах малой окружности.

Тарировочные приспособления. Служат для тарирования (приведения в равновесие) ненагруженных весов. В лабораторных весах они представляют собой тарные грузы, перемещающиеся на винтах. В настольных весах тарировочными приспособлениями являются камеры, которые закрепляют под чашками или площадками весов. В камеры по мере необходимости добавляют или из них убавляют тарировочный груз (кусочки металла).

В весах, снабженных гиредержателями, для грубой тарировки весов используют камеры, встроенные в гиредержатель. Для точного регулирования весов используются два законтренных между собой грузика – гайка.

3.4. Устройство электронных весов

Электронные весы предназначены для взвешивания заранее расфасованных или продаваемых поштучно продовольственных товаров (при взвешивании птицы, рыбы, отдельных кусков мяса, батонов колбасы, кочанов капусты, арбузов, дынь и т.п.), одновременно со взвешиванием на весах определяется и стоимость товара в соответствии с установленной ценой за 1 кг. На цифровом табло указывается цена, стоимость и масса взвешиваемого товара.

Принцип работы весов основан на преобразовании силы тяжести взвешиваемого товара в аналоговый сигнал на выходе силоизмерительных датчиков и последующей цифровой обработке сигнала в микропроцессорном терминале с выдачей результата на табло индикации и выходной разъем для связи с внешними регистрирующими устройствами по стандартным интерфейсам. Весы имеют выход на внешние регистрирующие устройства (принтер, компьютер, ЭККА).

Принципиальная блок-схема электронных весов приведена на рис. 3.2.

 

 

 

 

 

Рис. 3.2. Блок схема электронных весов.