Hogy a mérlegeknek milyen fontos szerepe van az életünkben, azt jól jelzi, ahogy a méréssel kapcsolatos kifejezések beépültek a hétköznapi nyelvbe. Mindenki tudja mi az a mérleghinta, mit csinál egy mérlegképes könyvelő, fontos döntések előtt pedig mérlegelünk, azaz megnézzük, mi van a mérleg egyik és másik serpenyőjében.
Mióta mérünk?
Az igény az árucikkek összevetésére már a cserekereskedelemmel kialakult, de a pénz megjelenéséig ezek az átváltások nehézkesek voltak, hisz nem mindig egyértelmű, hogy egy zsák krumpliért mennyi alma és mennyi búza jár.
A cserét képező áruk mennyiségének pontosabb átváltására gyorsan kialakultak az egyes lokális rendszerek, ahogy azonban a kereskedelem átlépte a határokat, a helyileg eltérő mértékegységek nehézséget okoztak. A szabványosítás a technika fejlődése miatt is szükségessé vált, így a hossz, az idő, a hőmérséklet, az anyagmennyiség, az áramerősség, a fényerősség és a tömeg egységes mérésére megszületett a Nemzetközi Mértékegységrendszer, az SI.
Hogy a tömegnek milyen fontos szerepe van az SI rendszerben, azt jól jelzi, hogy ha valamire azt mondjuk “egy kiló”, mindenki tudja, hogy a súlyára, tömegére, nem pedig például a hosszára gondolunk.
A tömeg az egyetlen olyan SI-egység, aminek az alapja fizikailag még ma is létezik, méghozzá egy platina-iridium henger formájában a Súlyok és Mértékek Nemzetközi, párizsi Irodájában.
Az első mérlegek
Az első mérlegek klasszikus, tömegmérésen alapuló, egyenkarú mérlegek voltak. Az egyik serpenyőbe került az etalonsúly, a másikba a cserealap. Ezek a mérlegek pont azon az elven működtek, mint a mérleghinta, avagy a libikóka.
A klasszikus mérlegek második szintjén az áttételes mérlegek állnak. Az áttételes mérlegen a beépített rövidebb és hosszabb erőkarnak köszönhetően nagyobb súlyok mérhetők össze, pontosabb eredménnyel. Áttételes mérlegnek számít például a klasszikus “zöldséges mérleg”.
A digitális mérleg már nem is tömeget mér
A hagyományos, mechanikus mérlegek működése során tehát a nagyobb tömeg felé billen a mérleg nyelve, a digitális mérlegek ehhez képest más elven működnek. A digitális mérlegnek már nincs nyelve, ez ugyanis nem tömeget, hanem súlyt, azaz változó erőhatást mér.
A súly és a tömeg közötti különbségnek a mindennapokban nincs igazán jelentősége, össze-vissza használjuk a kifejezéseket, a mérlegek esetében viszont van.
A tömeg a testekben lévő anyagmennyiséget jelöli, bárhol is legyenek a Földön, ez a szám állandó. A súly ezzel szemben nem állandó, attól függően, hogy mennyi a Föld kerületi sebessége és milyen erős a gravitációs mező, a testek súlya eltérhet mondjuk az Egyenlítőn és az Északi-sarkkörön.
A felépítményt tekintve sok mindenben hasonlít egy mechanikus és egy digitális mérleg, mindkettőnek van váza, kerete, teherfelvevője, kijelzője, amitől viszont a digitális mérleg több, vagy más, az a mérést végző, speciális kialakítású fém mérőhasáb, a cella.
Amikor egy digitális mérleg teherfelvevő tálcájára súlyt helyezünk, a tálca alatt lévő mérőhasábon deformáció lép fel. A mérőhasábok felületén nyúlásmérő bélyegek helyezkednek el, amelyek egy beépített ellenállás, egy Ohm-mérő révén elektronikus jellé alakítják a cellán végbement mechanikus deformációt. Az Ohm-mérő által szolgáltatott adat pedig már digitalizálható, kijelezhető.
Hogyan készül?
A standard fürdőszobai, konyhai, áruházi mérlegek között formában-terhelhetőségében ugyan van különbség, de mivel hétköznapi használatra készülnek, fő részeikben igazán nincs. A tervezési folyamat után a nagy szériás gyártás következik, a felépítményhez többnyire fémből, műanyagból, üvegből legyártják a vázat, a teherfelvevőt, a kijelzőt, illetve a szükséges egyéb alkatrészeket.
Az összeszerelés során a teherfelvevő lemez alatt elhelyezésre kerülnek a nyúlásmérő bélyegegekkel ellátott mérőhasábok, amikor pedig minden a helyén van, bekötik az elektronikákat, elvégzik a kalibrálást és a pontosítást és a mérleg használható.
Ez az általános összefoglaló persze csak a lakossági, vagy nagy szériás mérlegek esetében igaz, az iparban ahány alkalmazás, annyi féle egyedi tervezésű mérleg van. A videóban ezekkel elég részletesen foglalkozom, úgyhogy itt most folytassuk a kalibrálással, pontosítással.
Kalibrálás
A különböző alkalmazási területekre gyártott mérlegek különböző terhelhetőségi és “kimozdulási” tartománnyal is rendelkeznek. Egy több tonnás maximális terhelhetőséggel bíró hídmérleg esetében pár tíz kilós differencia szinte elhanyagolható, az osztásértékek is nagyok, azaz szélesebb a tartomány, amin belül a mérleg elmozdul, míg egy gyógyszerlabor esetében, ahol a patikamérlegen csupán grammokkal dolgoznak, a milligrammos eltrések is számítanak.
Épp ezért a mérlegeket szabvány szerint M1, M2 és M3 kategóriákba sorolják. Az M1-es kategória a tizedgrammokat is hitelesen mérni képes eszközöké, míg ahogy haladunk felfelé, úgy nő az osztásérték és a maximális terhelhetőség is. Az M3-as kategóriába tartoznak a hitelesíthető közforgalmi mérlegek, mondjuk úgy, hogy minden a bolti mérlegektől felfelé.
Az osztásérték számítása kategóriánként meghatározott és elég világos. M1-ben 1000-el, M2-ben 2000-el, míg M3-ban 3000-el osztják el a maximális terhelhetőséget. Így például egy M3 kategóriába tartozó, 1500 kg-os méréshatárú mérleg hiteles osztásértéke 0,5 kilogramm, tehát 500 g-os pontossággal jelzi ki a ráhelyezett tömegértékeket.
Pontosítás
A pontosítás a mérleggyártás egyik utolsó lépése és nagyon leegyszerűsítve azért van rá szükség, hogy ne lehessen például a mérleggel “trükközni”, avagy ugyanakkorra értéket jelezzen a berendezés akkor is, ha a szélére állunk, mint amikor a közepére.
A pontosítás etalonsúlyok alkalmazásával zajlik, ezeket az etalonsúlyokat helyezik el a teherfelvevő különböző pontjaira. Kisebb tárgyak mérésére tervezett mérleg esetében természetesen kisebbek, nagyobbaknál nagyobbak az etalonsúlyok.
Videó: minden, ami kimaradt
A videóban szokás szerint benne van minden, ami innen kimaradt, vagy, ami filmes formában izgalmasabb. Például, hogy miért kell időről-időre hitelesíteni az etalonsúlyokat, hogyan készülnek a több tonnás kamionokra tervezett hídmérlegek, mit kell tudni egy állattartó telepre szánt mérlegnek, vagy épp, mik azok a dinamikus mérlegek és hogyan működnek.
Gyetván Csaba blogja 