Cântare (dispozitiv) cântare, un dispozitiv pentru determinarea masei corpurilor prin forța gravitațională care acționează asupra lor. V. se mai numește uneori și instrumente pentru măsurarea altor mărimi fizice care sunt convertite în acest scop în forță sau moment de forță. Astfel de dispozitive includ, de exemplu, scalele actualeȘi Cântare pandantiv. Secvența acțiunilor la determinarea masei corpurilor în est este discutată în art. Cântărire.
V. este unul dintre cele mai vechi aparate. Ele au apărut și s-au îmbunătățit odată cu dezvoltarea comerțului, producției și științei. Cel mai simplu V. sub forma unui rocker cu brațe egale cu cupe suspendate ( orez. 1) au fost utilizate pe scară largă în comerțul de troc în Babilonul Antic (2,5 mii de ani î.Hr.) și Egipt (2 mii de ani î.Hr.). Ceva mai târziu, a apărut V. cu umăr inegal cu o greutate mobilă (vezi. Steelyard). Deja în secolul al IV-lea. î.Hr e. Aristotel a dat o teorie a unui astfel de V. (regula momente de forta ).În secolul al XII-lea Omul de știință arab al-Khazini a descris căni cu căni a căror eroare nu a depășit 0,1%. Au fost folosite pentru a determina densitatea diferitelor substanțe, ceea ce a făcut posibilă recunoașterea aliajelor, identificarea monedelor contrafăcute, distingerea pietrelor prețioase de cele contrafăcute etc. În 1586 Galileo (1747).
pentru a determina densitatea corpurilor, a proiectat unde hidrostatice speciale. Teoria generală a undelor a fost dezvoltată de L. Euler Dezvoltarea industriei și a transporturilor a dus la crearea de vehicule proiectate pentru încărcături grele. La începutul secolului al XIX-lea. au fost create V zecimale (.
În funcție de scopul lor, greutățile se împart în standard (pentru calibrarea greutăților), de laborator (inclusiv analitice) și de uz general, utilizate în diverse domenii ale științei, tehnologiei și economiei naționale.
Conform principiului de funcționare, tensiunile sunt împărțite în pârghie, arc, tensiometru electric, hidrostatic și hidraulic.
Supapele cu pârghie sunt cele mai comune; acțiunea lor se bazează pe legea echilibrului. pârghie Punctul de sprijin al pârghiei („balance” V.) poate fi în mijloc (V. cu braț egal) sau poate fi deplasat față de mijloc (V. cu braț inegal și cu un singur braț). Multe mașini cu pârghii (de exemplu, comerciale, de automobile, porțiuni etc.) sunt o combinație de pârghii de tipul 1 și 2. Suporturile pentru pârghii sunt de obicei prisme și perne din oțel special sau piatră dură (agat, corindon). La greutățile cu pârghie cu brațe egale, corpul cântărit este echilibrat de greutăți, iar un anumit exces (de obicei 0,05–0,1%) din greutatea greutăților față de greutatea corpului (sau invers) este compensat de momentul creat de balansier brațul (cu o săgeată) datorită deplasării centrului său de greutate față de poziția inițială ( orez. 3). Sarcina compensată de deplasarea centrului de greutate al culbutorului este măsurată cu ajutorul unei scale de citire. Valoarea diviziunii s a pârghiei V. scara este determinată de formula
s = k(P o c / lg),
unde P 0
‒ greutatea culbutorului cu săgeata, c ‒ distanța dintre centrul de greutate al culbutorului și axa de rotație a acestuia, l ‒ lungimea culbutorului, g ‒ accelerație
cădere liberă, k este un coeficient care depinde doar de rezoluția dispozitivului de citire. Valoarea diviziunii și, în consecință, sensibilitatea V., pot fi modificate în anumite limite (de obicei prin deplasarea unei greutăți speciale care modifică distanța c).
Într-un număr de pârghii de laborator V., o parte din sarcina măsurată este compensată de forța interacțiunii electromagnetice - retragerea miezului de fier conectat la culbutorul într-un solenoid staționar. Puterea curentului din solenoid este reglată de un dispozitiv electronic care aduce tensiunea la echilibru. Măsurând puterea curentului, ele determină sarcina V proporțională cu aceasta V. de acest tip sunt aduse automat în poziția de echilibru, deci sunt utilizate de obicei pentru măsurarea maselor în schimbare (de exemplu, la studierea proceselor de oxidare, condensare etc. ), când este incomod sau imposibil de utilizat V convențional. Centrul de greutate al culbutorului este combinat în aceste V. cu axa de rotație.
În practica de laborator, greutățile (în special cele analitice) cu greutăți încorporate pentru o parte a încărcăturii sau pentru întreaga sarcină sunt din ce în ce mai utilizate ( orez. 4). Principiul de funcționare a unui astfel de V. a fost propus de D.I. Mendeleev. Greutățile cu formă specială sunt suspendate de umărul pe care se află cupa de încărcare (greutăți cu un singur braț) sau (mai puțin frecvent) de umărul opus. În V cu un singur braț. ( orez. 5) eroarea datorată brațelor inegale ale balansoarului este complet eliminată.
Cântare moderne de laborator (analitice etc.) sunt echipate cu o serie de dispozitive pentru a crește precizia și viteza de cântărire: amortizoare de vibrații ale cupelor (aerutice sau magnetice), uși, când sunt deschise, aproape că nu există flux de aer, scuturi termice, mecanisme de aplicare și îndepărtare a greutăților încorporate, mecanisme de acționare automată pentru selectarea greutăților încorporate la echilibrarea B. Cântarele de proiecție sunt din ce în ce mai utilizate, făcând posibilă extinderea gamei de măsurători pe scara de referință la unghiuri mici de deviere a culbutor. Toate acestea vă permit să creșteți semnificativ performanța lui V.
În cadranul tehnic de mare viteză V. ( orez. 6) limita de măsurare pe scara de deviere a culbutorului este de 50 – 100% din sarcina maximă V., de obicei situată în intervalul 20 g – 10 kg. Acest lucru se realizează printr-un design special al unui culbutor greu (cadrant), al cărui centru de greutate este situat semnificativ sub axa de rotație.
Cele mai multe tipuri de instrumente metrologice, standard, analitice, tehnice și comerciale ( orez. 7), V. medical, transport, auto, precum și V automat și porționat.
Acțiunea jalonelor cu arc și electrice se bazează pe legea lui Hooke (vezi. legea lui Hooke).
Elementul sensibil în tensiunile arcului este un arc spiralat plat sau cilindric, care este deformat sub influența greutății corporale. Citirile lui V. sunt măsurate pe o scară de-a lungul căreia se mișcă un indicator conectat la un arc. Se presupune că, după îndepărtarea sarcinii, indicatorul revine la poziția zero, adică nu apare nicio deformare reziduală în arc sub influența sarcinii.
Cu ajutorul arcului V., ei măsoară nu masa, ci greutatea. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, scara arcului este gradată în unități de masă. Datorită dependenței de accelerație a gravitației de latitudinea geografică și altitudinea deasupra nivelului mării, citirile bobinatoarelor de primăvară depind de locația lor. În plus, proprietățile elastice ale arcului depind de temperatură și se modifică în timp; toate acestea reduc precizia arcului V.
În bateriile de torsiune (torsionale), elementul sensibil este un fir elastic sau arcuri spiralate ( orez. 8). Sarcina este determinată de unghiul de răsucire al filetului arcului, care este proporțional cu momentul de torsiune creat de sarcină.
Actiunea extensometrelor electrice se bazeaza pe transformarea deformarii elementelor elastice (coloane, placi, inele) care percep forta unei sarcini intr-o modificare a rezistentei electrice. Traductoarele sunt fire foarte sensibile extensometre, lipite de elemente elastice. De regulă, extensometrele electrice (cărucior, autovehicul, macara etc.) sunt utilizate pentru cântărirea unor mase mari.
Măsurătorile hidrostatice sunt utilizate în primul rând pentru a determina densitatea solidelor și a lichidelor. Acțiunea lor se bazează pe legea lui Arhimede (vezi. Cântărire hidrostatică).
V. hidraulice sunt similare ca design presa hidraulica.
Citirile sunt luate folosind un manometru calibrat în unități de masă.
Toate tipurile de V. se caracterizează prin: 1) sarcină finală - cea mai mare sarcină statică pe care o poate suporta V. fără a le încălca caracteristicile metrologice; 2) valoarea diviziunii - masa corespunzătoare unei modificări a citirii cu o diviziune a scalei; 3) limita erorii admisibile de cântărire - cea mai mare diferență admisă între rezultatul unei cântăriri și masa reală a corpului cântărit;
4) variația permisă a citirilor - cea mai mare diferență permisă în citirile lui V. atunci când cântăriți în mod repetat același corp.
Erori de cântărire pe unele tipuri de V. la sarcină maximă.
Eroare de cântărire la sarcină maximă
metrologic..........
Exemplare categoriile 1 și 2
Exemplar categoria a 3-a și
tehnic clasa I...........
Analiză, semimicroanalitică, microanalitică, analiză
Medical........................
Gospodărie...................
Automobile.................................
Transport................
Torsional...............
1 kg
20 kg ‒ 1 kg
200 g - 2 g
20 kg ‒ 1 kg
200 g ‒2 g
200 g
100 g
20 g
2 g
1 g
150 kg
20 kg
30 kg ‒ 2 kg
50 t ‒ 10 t
150 t ‒ 50 t
1000 mg ‒ 20 mg
5 mg ‒ 0,5 mg
0,005 mg*
20 mg ‒ 0,5 mg*
1,0 mg ‒ 0,01 mg*
100 mg ‒ 20 mg
10 mg - 0,4 mg
1,0 mg ‒ 0,1 mg*
1,0 mg ‒ 0,1 mg*
0,1 mg ‒ 0,01 mg*
0,02 mg ‒ 0,004 mg*
0,01 mg ‒ 0,004 mg*
50 g
10 g
60 g ‒5 g
50 kg ‒ 10 kg
150 kg ‒ 50 kg
1,0 mg - 0,05 mg
0,01 mg - 0,001 mg
* Folosind metode de cântărire de precizie.
Lit.: Rudo N.M., Balanță. Teorie, structură, reglare și verificare, M. - L., 1957; Malikov L. M., Smirnova N. A., Cântare electrice analitice, în cartea: Encyclopedia of Control and Automation Measurements, v. 1, M. - L., 1962: Orlov S.P., Avdeev B.A., Echipamente de cântărire a întreprinderilor, M., 1962; Karpin E. B., Calculul și proiectarea mecanismelor de cântărire și dozatoare, M., 1963; Gauzner S.I., Mikhailovsky S.S., Orlov V.V., Dispozitive de înregistrare în procesele automate de cântărire, M., 1966.
11. Informații generale despre masă. Clasificarea instrumentelor și mijloacelor de măsurare și dozare a masei.
1.1. Relația dintre masă și greutatea corporală
Masa unui corp se numește PV, care este o măsură a proprietăților sale inerțiale și gravitaționale, de exemplu. Masa unui corp m este proprietatea sa fizică, determinată de relația dintre forța gravitațională G care acționează asupra acestui corp și accelerația conferită corpului de către acesta: G = mg , H
Accelerația gravitațională = Accelerare gravitația + Centripetă accelerare
Greutatea unui corp este forța P cu care acest corp acționează, datorită gravitației către Pământ, asupra suportului care ține corpul de cădere liberă.
Dacă corpul și suportul sunt nemișcate în raport cu Pământul, atunci greutatea corpului este egală cu gravitația sa: P = G.
Masa unui corp m, spre deosebire de gravitația sa G, este independentă de locația corpului pe Pământ sau pe o altă planetă.
1.2. Standard de masă
Unitatea de masă este prototipul internațional al kilogramului, păstrat la Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri din Sèvres (o suburbie a Parisului).
Prototipul (ME Nr. 12) este un cilindru circular drept din platină-iridiu (90% platină, 10% iridiu) cu o înălțime de 39 mm și un diametru de 39 mm, a cărui masă, cu o precizie de 0,01 mg, ar trebui să rămână neschimbat mai mult de 1000 de ani. Masa standardelor de lucru aprobate pentru comparare de prototipuri naționale poate fi determinată cu o precizie de (1÷3) 10 -9
Diagrama transmisiei masei unitare
2. Clasificarea instrumentelor și mijloacelor de măsurare și distribuire a masei
2.1. Kettlebells
Greutățile se împart în: greutăți standard; greutăți de uz general; greutăți cu destinație specială.
Kettlebell de uz general
Greutăți cu destinație specială
2.2. Instrumente de cântărire
Cântare - un dispozitiv pentru măsurarea masei folosind efectul forțelor gravitaționale
Dozatoare - cântare tehnologice pentru determinarea componentelor necesare oricărui produs în procesul de producție
În funcție de scopul lor, dispozitivele de cântărire și de dozare a greutății pot fi împărțite în grupuri:
În funcție de metoda de conversie a semnalului de măsurare, cântarele și distribuitoarele de cântărire sunt împărțite în:
mecanic;
electromecanic;
optomecanice;
radioizotop
În funcție de scop, proiectare, metodă de instalare Cântarele și dozatoarele de cântărire sunt împărțite în:
Scale discrete:Laborator; Blat de masă; Platformă; pentru metalurgie
Scale continue:transportor; Bandă
Dozatoare cu acțiune discretă:Porționat; Pentru ambalare; Linii automate
Dozatoare continue:Cu ajustarea alimentării cu material la transportor; Cu viteză reglabilă a benzii transportoare
În funcție de metoda de conversie a semnalului de măsurare, cântarele și distribuitoarele de cântărire sunt împărțite în:
|
Cântare |
|||
|
Mecanic |
Electromecanic |
Optomecanic |
Radioizotop |
|
Pârghie |
Cu convertoare capacitive |
Cu dispozitiv de indicare a oglinzii |
Absorbţie |
|
Arc |
Cu tensiometru convertoare |
Cu dispozitiv de indicare a interferenței |
Distrat radiatii |
|
Piston |
Cu inductiv convertoare | ||
|
Cu piezoelectric convertoare | |||
Cântarele pârghiei constau din:
Un dispozitiv de recepție a sarcinii pe care este plasată sarcina de cântărit;
Un sistem de pârghie care preia sarcina de la receptorul de sarcină;
Dispozitiv de indicare;
Cadrul sau baza (fundația) pe care sunt montate toate dispozitivele.
În plus față de aceste părți principale, cântarul poate conține o serie de dispozitive auxiliare:
- descărcător - pentru a opri oscilațiile,
- izolat - pentru a elibera prismele de sarcină,
– plumb sau nivel - pentru a controla instalația în poziția de lucru,
– amortizor - pentru a transforma oscilațiile periodice în aperiodice,
– dispozitiv optic – pentru a crește rezoluția.
O pârghie este un corp rigid căruia i se aplică forțe, având tendința de a roti acest corp în jurul unei axe (fulcru).
Există pârghii de tipul 1 și 2:
Într-o pârghie de primă clasă, forțele sunt aplicate de ambele părți ale punctului de sprijin și acționează într-o singură direcție.
Într-o pârghie, două tipuri de forțe sunt aplicate pe o parte a punctului de sprijin și acționează în direcții opuse.
Pârghiile se caracterizează prin: Un moment de putere; Raportul de viteză a pârghiei (Reciprocul este raportul umerilor)
Cantarul de arc constau din:
Torsional - sarcina aplicată este echilibrată de cuplul filetului elastic.
Torsiunea - sarcina este echilibrată de cuplul arcului (spiral plat).
Arcul trebuie să aibă proprietățile:
Caracteristica arcului trebuie să fie liniară pe întregul domeniu de măsurare;
Rigiditatea, adică raportul dintre distanță și sarcină, rămâne constantă cu schimbările de temperatură;
Histerezisul, adică discrepanța dintre ramurile crescătoare și descrescătoare ale caracteristicii arcului, trebuie să fie mică;
Materialul arcului nu trebuie să prezinte fenomene de oboseală.
În funcție de scopul lor, cântarele de laborator sunt împărțite în scale:
Scop general
Exemplar,
Motiv special
Design special
În funcție de metoda de instalare, cântarele statistice sunt împărțite în:
blat de masă (de la 1 la 50 kg);
mobil (de la 50 la 6000 kg);
staționar (de la 5 la 1000 t)
După tipul de dispozitiv de citire utilizat pentru cântărirea statistică, se disting cântare :
cu indicator de echilibru;
cu un dispozitiv de echilibrare balansier;
cu un dispozitiv de citire a cadranului;
cu un dispozitiv de citire cu proiecție;
cu un dispozitiv digital de citire discret;
Principalul MX al cântarelor pentru cântărirea statistică este valoarea de calibrare a diviziunii - e
e cântar pentru cântărire statistică cu dispozitive de citire analogice se ia egal cu prețul diviziei celei mai mici cântard
e cântarele cu dispozitive de citire discrete pot depăși valoarea unității discrete de citire d un număr întreg de ori r , care nu depășește 10
Există două clase de precizie pentru cântarele statistice:
Cântarele cu un număr de divizii de calibrare mai mari de 500 e sunt clasificate ca instrumente de cântărire din clasa medie de precizie, purtând denumirea;
Cantarele cu un număr de diviziuni de calibrare de 500 e sau mai puțin sunt clasificate ca instrumente din clasa de precizie normală, purtând denumirea
Pentru a răspunde corect la întrebarea pusă în sarcină, este necesar să le distingem unele de altele.
Greutatea corporală este o caracteristică fizică care nu depinde de niciun factor. Ea rămâne constantă oriunde în Univers. Unitatea sa de măsură este kilogramul. Esența fizică la nivel conceptual constă în capacitatea corpului de a-și schimba rapid viteza, de exemplu, de a încetini până la o oprire completă.
Greutatea unui corp caracterizează forța cu care acesta apasă pe suprafață. Mai mult, ca orice forță, depinde de accelerația dată corpului. Pe planeta noastră, toate corpurile sunt supuse aceleiași accelerații (accelerație gravitațională; 9,8 m/s2). În consecință, pe o altă planetă, greutatea corporală se va schimba.
Gravitația este forța cu care planeta atrage un corp este numeric egală cu greutatea corpului.
Dispozitive pentru măsurarea greutății și a greutății corporale
Instrumentul de măsurare a masei este cunoscuta scară. Primul tip de cântare au fost cele mecanice, care sunt și astăzi utilizate pe scară largă. Mai târziu li s-au alăturat cântare electronice, care au o precizie de măsurare foarte mare.
Pentru a măsura greutatea corporală, trebuie să utilizați un dispozitiv numit dinamometru. Numele său se traduce ca un contor de forță, care corespunde sensului termenului greutate corporală definit în secțiunea anterioară. La fel ca cântarele, vin în tipuri mecanice (pârghie, arc) și electronice. Greutatea se măsoară în Newtoni.
Instrumentele pentru măsurarea masei se numesc cântare. La fiecare cântărire se efectuează cel puțin una dintre cele patru operații de bază
1. determinarea greutății corporale necunoscute („cântărire”),
2. măsurarea unei anumite cantități de masă („cântărire”),
3. determinarea clasei căreia îi aparține corpul de cântărit („tarif”
cântărire la nivel" sau "sortare"),
4. cântărirea unui flux de material care curge continuu.
Măsurarea masei se bazează pe utilizarea legii gravitației universale, conform căreia câmpul gravitațional al Pământului atrage masa cu o forță proporțională cu acea masă. Forța de atracție este comparată cu o forță cunoscută creată în diferite moduri:
1) o sarcină de masă cunoscută este utilizată pentru echilibrare;
2) o forță de echilibrare apare atunci când elementul elastic este deformat;
3) forța de echilibrare este creată de un dispozitiv pneumatic;
4) forța de echilibrare este creată de un dispozitiv hidraulic;
5) forța de echilibrare este creată electrodinamic folosind o înfășurare solenoidală situată într-un câmp magnetic constant;
6) o forță de echilibrare este creată atunci când un corp este scufundat într-un lichid.
Prima metodă este clasică. Măsura în a doua metodă este cantitatea de deformare; în a treia - presiunea aerului; în al patrulea - presiunea fluidului; în a cincea - curentul care curge prin înfășurare; în al șaselea - adâncimea de scufundare și forța de ridicare.
Clasificarea scalelor
1. Mecanic.
2. Electromecanic.
3. Optomecanice.
4. Radioizotop.
Cântare comerciale cu pârghie
Cântare mecanice comerciale RN-3TS13UM
Cântarele mecanice se bazează pe principiul comparării maselor folosind pârghii, arcuri, pistoane și cântare.
La cântare electromecanice, forța dezvoltată de masa cântărită este măsurată prin deformarea elementului elastic folosind traductoare de tensiune, inductoare, capacitive și de frecvență de vibrație.
Etapa actuală de dezvoltare a cântarelor de laborator, caracterizată prin viteză relativ scăzută și susceptibilitate semnificativă la influențe externe, este caracterizată prin utilizarea în creștere în acestea pentru a crea o forță de echilibrare (cuplu) a excitatoarelor de putere electrică cu un sistem electronic de control automat (ACS). , care asigură revenirea părții de măsurare a scalei la poziția inițială de echilibru. laborator electronic SAR. cântare (Fig. 4) include un senzor, de exemplu, sub forma unui transformator diferenţial; miezul său este fixat pe partea de măsurare și se deplasează într-o bobină montată pe baza scalei cu două înfășurări, a cărei tensiune de ieșire este furnizată unității electronice. Senzorii sunt utilizați și sub forma unui dispozitiv electro-optic cu o oglindă pe partea de măsurare care direcționează un fascicul de lumină către o fotocelulă diferențială conectată la unitatea electronică. Când partea de măsurare a scalei se abate de la poziția inițială de echilibru, poziția relativă a elementelor senzorului se modifică și un semnal care conține informații despre direcția și magnitudinea abaterii apare la ieșirea unității electronice. Acest semnal este amplificat și convertit de unitatea electronică în curent, care este furnizat unei bobine excitatoare de putere montată pe baza scalei și interacționează cu un magnet permanent pe partea sa de măsurare. Acesta din urmă, datorită forței de contracarare care ia naștere, revine la poziția inițială. Curentul din bobina excitatorului este măsurat cu un microampermetru digital calibrat în unități de masă. În cântarele electronice cu o poziție superioară a cupei de primire a sarcinii, se folosește o schemă similară de echilibrare automată, dar magnetul permanent al excitatorului de forță este montat pe o tijă care poartă cupa (cântar fără pârghie electronică) sau este conectat la cântare electronice. această tijă cu pârghie (cântar electronic-pârghie).
Schema schematică a laboratoarelor electronice. cântare: 1 - senzor; 2-nuclee; 3, 5-corespondențe ale bobinei senzorului și excitatorului; 4-excitator de putere; 6-magnet permanent; 7-tijă; 8-cupă de primire a greutății; 9-unitate electronică; 10-alimentare; Dispozitiv de citire cu 11 cifre.
Frecvența vibrațiilor (șir). Acțiunea sa se bazează pe modificarea frecvenței unui șir metalic întins instalat pe un element elastic, în funcție de mărimea forței aplicate acestuia. Influența factorilor externi (umiditate, temperatură, presiune atmosferică, vibrații), precum și complexitatea producției, au dus la faptul că acest tip de senzor nu și-a găsit o aplicație largă.
Senzor de vibrație-frecvență al cântarelor electronice de la TVES Un element elastic 2 este atașat la baza 1, în orificiul căruia se află o șnur 3, făcută solidară cu aceasta. Pe ambele părți ale șirului există bobine ale unui electromagnet 4 și un traductor de deplasare de tip inductiv 5. O placă rigidă 6 cu suporturi 7 este atașată de suprafața superioară a elementului elastic, pe care este plasată baza platformei de primire a sarcinii. Pentru a limita deformarea elementului elastic există o tijă de siguranță 8.
Cantar electronic de masa.
Specificații:
interval de cântărire - 0,04–15 kg;
rezoluție - 2/5 g;
prelevarea de probe de tară - 2 kg;
durata medie de viață - 8 ani;
clasa de precizie conform GOST R 53228 - medie III;
Parametri de putere AC - 187–242 / 49 - 51 V/Hz;
consum de energie - 9 W;
dimensiuni totale - 295×315×90 mm;
greutate - 3,36 kg;
dimensiuni totale (cu ambalaj) - 405×340×110 mm;
greutate (cu ambalaj) - 4,11 kg.
Recent, cântare electromecanice cu un element piezoelectric de cuarț au devenit pe scară largă. Acest element piezoelectric este o placă de cuarț dreptunghiulară plană-paralelă subțire (nu mai mult de 200 de microni), cu electrozi amplasați în centru pe ambele părți ale plăcii. Senzorul are două elemente piezoelectrice lipite de elemente elastice, care implementează o schemă de încărcare diferențială pentru traductoare. Forța gravitațională a sarcinii determină comprimarea unui element elastic și întinderea celuilalt.
Cantare de la firma Mera cu afisaj extern PVm-3/6-T, PVm-3/15-T, PVm-3/32-T. Trei intervale: (1,5; 3; 6), (3; 6; 15), (3; 6; 32) kg.
Principiul de funcționare al cântarelor se bazează pe transformarea deformării elementului elastic al celulei de sarcină, care are loc sub influența gravitației sarcinii, într-un semnal electric a cărui amplitudine (senzor extensometru) sau frecvență (deformare). senzor de cuarț) variază proporțional cu masa sarcinii.
Astfel, din punct de vedere al modului de instalare pe un corp deformabil, traductoarele de acest tip sunt similare cu extensometrele. Din acest motiv, se numesc traductoare de cuarț cu tensiometru. În corpul fiecărui piezoelement, auto-oscilațiile sunt excitate la o frecvență naturală, care depinde de solicitarea mecanică care apare în piezoelement sub influența sarcinii. Semnalul de ieșire al convertorului, ca și cel al unui senzor de frecvență de vibrații, este o frecvență în intervalul 5...7 kHz. Cu toate acestea, convertizoarele din cuarț cu tensiometru au o caracteristică statică liniară și acesta este avantajul lor. Elementele de detectare sunt izolate de mediu, ceea ce reduce erorile datorate fluctuațiilor umidității ambientale. În plus, folosind un rezonator separat de cuarț sensibil la temperatură, se face o corecție pentru modificările de temperatură în zona activă a senzorului.
Convertoarele de greutate radioizotopice se bazează pe măsurarea intensității radiațiilor ionizante trecute prin masa măsurată. Pentru un convertor de tip absorbție, intensitatea radiației scade odată cu creșterea grosimii materialului, iar pentru un convertor de radiații împrăștiate, intensitatea percepute.
radiația împrăștiată crește odată cu creșterea grosimii materialului. Caracteristicile distinctive ale cântarelor cu radioizotopi sunt forțele scăzute măsurate, versatilitatea și insensibilitatea la temperaturi ridicate, în timp ce cântarele electromecanice cu traductoare de extensometru sunt costuri reduse și precizie ridicată de măsurare.
Aparate de cântărire și cântărire
În funcție de scopul propus, dispozitivele de cântărire și de dozare a greutății sunt împărțite în următoarele șase grupuri:
1) scale discrete;
2) scale continue;
3) distribuitoare cu acțiune discretă;
4) dozatoare continue;
5) cântare standard, greutăți, echipamente mobile de cântărire;
6) aparate pentru măsurători speciale.
La primul grup include cântare de laborator de diferite tipuri, reprezentând un grup separat de cântare cu condiții speciale și metode de cântărire care necesită o precizie ridicată a citirilor; cântare de masă cu cea mai mare limită de cântărire (LWL) până la 100 kg, cântare mobile cu platformă și cântare mortare cu LWL până la 15 t; Cântare cu platformă staționară, auto, cărucior, cărucior (inclusiv pentru cântărire în mișcare); cântare pentru industria metalurgică (acestea includ sisteme de alimentare cu sarcină pentru alimentarea furnalelor, cântare electrice pentru vagon, cântare de încărcare a cărbunelui pentru bateriile de cocs, cărucioare de cântărire, cântare pentru metal lichid, cântare pentru flori, lingouri, produse laminate etc.).
Cântarele din primul grup sunt realizate cu balansoare de tip cântar, indicatori cadran pătrați și dispozitive digitale de indicare și tipărire și telecomenzi. Pentru a automatiza cântărirea, dispozitivele de imprimare sunt folosite pentru a înregistra automat rezultatele cântăririi, pentru a însuma rezultatele mai multor cântăriri și dispozitive care asigură transmiterea de la distanță a citirilor cântarului.
La al doilea grup include transportoare continue și cântare cu bandă, care înregistrează continuu masa materialului transportat. Cântarele transportoare diferă de cântarele cu bandă continuă prin faptul că sunt realizate sub forma unui dispozitiv de cântărire separat instalat pe o anumită secțiune a benzii transportoare. Cântarele cu bandă sunt transportoare cu bandă independente de lungime scurtă echipate cu un dispozitiv de cântărire.
La al treilea grup cuprind dozatoare pentru contabilitate totală (cântare de porții) și dozatoare pentru ambalarea materialelor vrac utilizate în procesele tehnologice din diverse sectoare ale economiei naționale.
La a patra grupă includ dozatoarele continue utilizate în diverse procese tehnologice care necesită o aprovizionare continuă cu material cu o productivitate dată. În principiu, dozatoarele continue sunt concepute pentru a regla alimentarea cu material la transportor sau pentru a regla viteza benzii.
A cincea grupă include cântare metrologice pentru lucrări de verificare, precum și greutăți și echipamente mobile de verificare.
A șasea grupă include diverse dispozitive de cântărire care sunt folosite pentru a determina nu masa, ci alți parametri (de exemplu, calcularea pieselor sau produselor de echilibru, determinarea cuplului motoarelor, procentul de amidon din cartofi etc.).
Controlul se realizează în conformitate cu trei condiții: norma, mai puțin decât norma și mai mult decât norma. Măsura este curentul din bobina electromagnetului. Discriminatorul este un sistem de cântărire cu un tabel 3 și un dispozitiv electromagnetic 1, un traductor de deplasare inductiv 2 cu un amplificator de ieșire și un dispozitiv releu 7. Cu o masă normală a obiectelor de control, sistemul este într-o stare de echilibru, iar obiectele sunt deplasate de un transportor 6 la locul de colectare. Dacă masa obiectului se abate de la normă, atunci tabelul 3, precum și miezul convertorului inductiv, se schimbă. Acest lucru determină o modificare a puterii curentului în circuitul inductor și a tensiunii pe rezistorul R. Discriminatorul releului pornește actuatorul 4, care cade obiectul din banda transportoare. Dispozitivul releu poate fi cu trei poziții cu un contact de comutare, ceea ce vă permite să aruncați obiecte la dreapta sau la stânga față de banda transportoare, în funcție de faptul dacă masa obiectului respins este mai mică sau mai mare decât norma. Acest exemplu arată clar că rezultatul controlului nu este valoarea numerică a cantității controlate, ci un eveniment - dacă obiectul este potrivit sau nu, de exemplu. dacă cantitatea controlată se află sau nu în limitele specificate.
Greutăți GOST OIML R 111-1-2009 – standard interstatal.
1. Greutăți standard. Pentru a reproduce și stoca o unitate de masă
2. Greutăți de uz general. Masele SI în sferele de acțiune ale MMC și N.
3. Greutăți de calibrare. Pentru reglarea scalelor.
4. Greutăți speciale. Pentru nevoile individuale ale clientului si conform desenelor acestuia. De exemplu, greutăți newtoniene cu formă specială, carate, cu tăietură radială, cârlige, încorporate în sistemele de cântărire, de exemplu, pentru reglarea dozatoarelor.
Greutate standard E 500 kg F2(+) TsR-S (pliabil sau compozit)
Clasa de precizie F2, eroare admisă 0...8000 mg
Acasă / Clasificarea greutăților / Clasele de precizie
Clasificarea greutăților pe categorii și clase de precizie.
În conformitate cu GOST OIML R 111-1-2009, greutățile sunt împărțite în 9 clase de precizie, care diferă în principal în acuratețea reproducerii în masă.
Tabel de clasificare a greutăților pe clase de precizie. Limitele erorii admisibile ± δm. Precizie în mg.
| Masa nominală a greutăților | Clasa de Kettlebell | ||||||||
| E1 | E2 | F1 | F2 | M1 | M1-2 | M2 | M2-3 | M3 | |
| 5000 kg | |||||||||
| 2000 kg | |||||||||
| 1000 kg | |||||||||
| 500 kg | |||||||||
| 200 kg | |||||||||
| 100 kg | |||||||||
| 50 kg | |||||||||
| 20 kg | |||||||||
| 10 kg | 5,0 | ||||||||
| 5 kg | 2,5 | 8,0 | |||||||
| 2 kg | 1,0 | 3,0 | |||||||
| 1 kg | 0,5 | 1,6 | 5,0 | ||||||
| 500 g | 0,25 | 0,8 | 2,5 | 8,0 | |||||
| 200 g | 0,10 | 0,3 | 1,0 | 3,0 | |||||
| 100 g | 0,05 | 0,16 | 0,5 | 1,6 | 5,0 | ||||
| 50 g | 0,03 | 0,10 | 0,3 | 1,0 | 3,0 | ||||
| 20 g | 0,025 | 0,08 | 0,25 | 0,8 | 2,5 | 8,0 | |||
| 10 g | 0,020 | 0,06 | 0,20 | 0,6 | 2,0 | 6,0 | |||
| 5 g | 0,016 | 0,05 | 0,16 | 0,5 | 1,6 | 5,0 | |||
| 2 g | 0,012 | 0,04 | 0,12 | 0,4 | 1,2 | 4,0 | |||
| 1 g | 0,010 | 0,03 | 0,10 | 0,3 | 1,0 | 3,0 | |||
| 500 mg | 0,008 | 0,025 | 0,08 | 0,25 | 0,8 | 2,5 | |||
| 200 mg | 0,006 | 0,020 | 0,06 | 0,20 | 0,6 | 2,0 | |||
| 100 mg | 0,005 | 0,016 | 0,05 | 0,16 | 0,5 | 1,6 | |||
| 50 mg | 0,004 | 0,012 | 0,04 | 0,12 | 0,4 | ||||
| 20 mg | 0,003 | 0,010 | 0,03 | 0,10 | 0,3 | ||||
| 10 mg | 0,003 | 0,008 | 0,025 | 0,08 | 0,25 | ||||
| 5 mg | 0,003 | 0,006 | 0,020 | 0,06 | 0,20 | ||||
| 2 mg | 0,003 | 0,006 | 0,020 | 0,06 | 0,20 | ||||
| 1 mg | 0,003 | 0,006 | 0,020 | 0,06 | 0,20 |
Evaluările de masă ale greutăților indică greutățile nominale cele mai mari și cele mai mici permise în orice clasă, precum și limitele de eroare permise care nu ar trebui să se aplice valorilor mai mari și mai mici. De exemplu, valoarea minimă a masei nominale pentru o greutate din clasa M2 este de 100 mg, în timp ce valoarea maximă este de 5000 kg. O greutate cu o masă nominală de 50 mg nu va fi acceptată ca greutate de clasă M2 conform acestui standard, ci trebuie să îndeplinească limitele de eroare și alte cerințe pentru clasa M1 (de exemplu, formă și marcaje) pentru acea clasă de precizie a greutăților. În caz contrar, greutatea nu este considerată conformă cu acest standard.
Cel mai simplu dispozitiv pentru determinarea masei și greutății este o cântar cu pârghie, cunoscută din aproximativ mileniul V î.Hr. Sunt o grindă care are un suport în partea sa din mijloc. Există cupe la fiecare capăt al grinzii. Pe una dintre ele se așează obiectul de măsurat, iar pe celălalt se pun greutăți de dimensiuni standard până când sistemul este adus în echilibru. În 1849, francezul Joseph Beranger a brevetat o scară îmbunătățită de acest tip. Aveau un sistem de pârghii sub cupe. Acest tip de dispozitiv este foarte popular de mulți ani în meserii și bucătării.
O variantă de cântare de pârghie este oțelul, cunoscut încă din antichitate. În acest caz, punctul de suspendare nu se află în mijlocul grinzii; sarcina standard are o valoare constantă. Echilibrul se stabilește prin schimbarea poziției punctului de suspensie, iar fasciculul este pre-gradat (după regula pârghiei).
Robert Hooke, un fizician englez, a stabilit în 1676 că deformarea unui arc sau a unui material elastic este proporțională cu mărimea forței aplicate. Această lege i-a permis să creeze cântare de arc. Astfel de scale măsoară forța, așa că vor arăta rezultate numerice diferite pe Pământ și pe Lună.
În prezent, pentru măsurarea masei și greutății sunt folosite diverse metode bazate pe recepția unui semnal electric. In cazul masurarii unor mase foarte mari, de exemplu un vehicul greu, se folosesc sisteme pneumatice si hidraulice
Instrumente pentru măsurarea timpului
Primul contor de timp din istorie a fost Soarele, al doilea a fost fluxul de apă (sau nisip), al treilea a fost arderea uniformă a combustibilului special. Având originea în vremuri străvechi, ceasurile solare, de apă și de foc au supraviețuit până în vremea noastră. Sarcinile cu care s-au confruntat creatorii de ceasuri în antichitate erau foarte diferite de cele moderne. Contoarele de timp nu trebuiau să fie deosebit de precise, dar trebuiau să împartă zilele și nopțile în același număr de ore de durate diferite, în funcție de perioada anului. Și întrucât aproape toate instrumentele de măsurare a timpului se bazau pe fenomene destul de uniforme, vechii „ceasornicarii” au fost nevoiți să recurgă la diverse trucuri pentru a face acest lucru.
Cadran solar.
Cel mai vechi cadran solar a fost găsit în Egipt. În mod interesant, cadranele solare egiptene timpurii foloseau umbra nu a unui stâlp sau a unui tij, ci a marginii unei plăci late. În acest caz, a fost măsurată doar înălțimea Soarelui, iar mișcarea acestuia de-a lungul orizontului nu a fost luată în considerare.
Odată cu dezvoltarea astronomiei, s-a înțeles mișcarea complexă a Soarelui: zilnică împreună cu cerul în jurul axei lumii și anuală de-a lungul zodiacului. A devenit clar că umbra ar arăta aceleași perioade de timp, indiferent de înălțimea Soarelui, dacă tija ar fi îndreptată paralel cu axa lumii. Dar în Egipt, Mesopotamia, Grecia și Roma, ziua și noaptea, al căror început și sfârșit au marcat răsăritul și apusul soarelui, au fost împărțite, indiferent de lungimea lor, în 12 ore sau, mai aproximativ, în funcție de timpul de schimbare a soarelui. gărzile, în 4 „gărzi” a câte 3 ore fiecare. Prin urmare, a fost necesar să se noteze pe cântar ore inegale legate de anumite perioade ale anului. Pentru cadranele solare mari care au fost instalate în orașe, gnomoni-obeliscurile verticale erau mai convenabile. Sfârșitul unui astfel de obelisc descria linii curbe simetrice pe platforma orizontală a piciorului, în funcție de perioada anului. Un număr dintre aceste linii au fost aplicate pe bază, iar alte linii corespunzătoare ceasului au fost trasate peste tot. Astfel, o persoană care se uită la umbră ar putea recunoaște atât ora, cât și aproximativ luna anului. Dar cântarul plat a ocupat mult spațiu și nu a putut găzdui umbra pe care o aruncă gnomonul atunci când Soarele este coborât. Prin urmare, la ceasurile de dimensiuni mai modeste, cântarele erau amplasate pe suprafețe concave. arhitect roman din secolul I. î.Hr. Vitruvius în cartea sa „Despre arhitectură” enumeră peste 30 de tipuri de apă și ceasuri solare și dă câteva dintre numele creatorilor lor: Eudoxus din Cyidae, Aristarchus din Samos și Apollonius din Pergamon. Pe baza descrierilor arhitectului, este dificil să vă faceți o idee despre designul acestui sau aceluia ceas, dar multe dintre rămășițele de contoare de timp antice găsite de arheologi au fost identificate cu ele.
Cadranele solare au un mare dezavantaj - incapacitatea de a arăta ora noaptea și chiar și ziua pe vreme înnorată, dar au un avantaj important în comparație cu alte ceasuri - o legătură directă cu luminatorul care determină ora din zi. Prin urmare, nu și-au pierdut semnificația practică nici în epoca distribuției în masă a ceasurilor mecanice precise care necesită verificare. Cadranele solare medievale staționare ale țărilor Islamului și Europei diferă puțin de cele antice. Adevărat, în timpul Renașterii, când învățarea a început să fie apreciată, combinațiile complexe de solzi și gnomoni au intrat în modă, servind pentru decorare. De exemplu, la începutul secolului al XVI-lea. În parcul Universității Oxford a fost instalat un contor de timp, care ar putea servi drept ajutor vizual pentru construirea diferitelor cadrane solare. Începând cu secolul al XIV-lea, când ceasurile de turn mecanice au început să se răspândească, Europa a abandonat treptat împărțirea zilei și a nopții în perioade egale de timp. Acest lucru a simplificat cântarile cadranului solar și au fost adesea folosite pentru a decora fațadele clădirilor. Pentru ca ceasurile de perete să arate dimineața și seara în timpul verii, ele erau uneori făcute duble cu cadrane pe părțile laterale ale unei prisme care ieșeau din perete. La Moscova, un cadran solar vertical poate fi văzut pe peretele clădirii Universității Umanitare Ruse de pe strada Nikolskaya, iar în parcul Muzeului Kolomenskoye există un ceas orizontal, din păcate, fără cadran și gnomon.
Cel mai grandios cadran solar a fost construit în 1734 în orașul Jaipur de către maharaja (conducătorul regiunii) și astronomul Sawai-Jai Singh (1686-1743). Gnomonul lor era un zid de piatră triunghiular cu o înălțime verticală a piciorului de 27 m și o ipotenuză de 45 m lungime. Solamele erau amplasate pe arce largi de-a lungul cărora umbra gnomonului se mișca cu o viteză de 4 m pe oră. Cu toate acestea, Soarele de pe cer nu arată ca un punct, ci un cerc cu un diametru unghiular de aproximativ o jumătate de grad, așa că din cauza distanței mari dintre gnomon și solz, marginea umbrei a fost neclară.
Cadranele solare portabile erau foarte diverse. În Evul Mediu timpuriu se foloseau în principal cele de mare altitudine, care nu necesitau orientare către punctele cardinale. În India, ceasurile sub forma unui personal fațetat erau obișnuite. Pe marginile bastonului se aplicau diviziuni orare corespunzatoare la doua luni ale anului, echidistante de solstitiu. Gnomonul era un ac, care era introdus în găurile făcute deasupra diviziunilor. Pentru măsurarea timpului, toiagul era suspendat pe verticală pe un șnur și întors cu un ac spre Soare, apoi umbra acului arăta înălțimea luminii.
În Europa, ceasurile similare au fost concepute sub formă de cilindri mici, cu o serie de cântare verticale. Gnomonul era un steag montat pe un pom rotativ. A fost instalat deasupra liniei orare dorite și ceasul a fost rotit astfel încât umbra sa să fie verticală. Desigur, cântarul unor astfel de ceasuri era „legat” de o anumită latitudine a zonei. În secolul al XVI-lea În Germania, ceasurile solare universale de mare altitudine sub formă de „barcă” erau comune. Timpul din ele era marcat de o minge așezată pe firul unui plumb, când instrumentul era îndreptat spre Soare, astfel încât umbra „prorei” să acopere exact „pupa”. Ajustarea latitudinii s-a făcut prin înclinarea „catargului” și deplasarea unei bare de-a lungul acestuia, pe care era atașată plumbul. Principalul dezavantaj al ceasurilor de altitudine este dificultatea de a determina ora de la ele mai aproape de amiază, când Soarele își schimbă altitudinea extrem de lent. În acest sens, un ceas cu gnomon este mult mai convenabil, dar trebuie setat în funcție de punctele cardinale. Adevărat, atunci când ar trebui să fie folosite într-un singur loc pentru o lungă perioadă de timp, puteți găsi timp pentru a determina direcția meridianului.
Mai târziu, cadranele solare portabile au început să fie echipate cu o busolă, ceea ce a făcut posibilă setarea lor rapidă în poziția dorită. Astfel de ceasuri au fost folosite până la mijlocul secolului al XIX-lea. pentru a le verifica pe cele mecanice, deși au arătat timpul solar adevărat. Cel mai mare întârziere a Soarelui adevărat față de media pe parcursul anului este de 14 minute. 2 secunde, iar cel mai mare avans este de 16 minute. 24 de secunde, dar din moment ce duratele zilelor vecine nu diferă mult, acest lucru nu a cauzat dificultăți deosebite. Pentru amatori, a fost produs un cadran solar cu un pistol la amiază. Deasupra tunului de jucărie a fost așezată o lupă, care a fost poziționată astfel încât la amiază razele solare colectate de acesta să ajungă în orificiul de aprindere. Praful de pușcă a luat foc, iar tunul a tras, firesc, cu încărcătură în gol, anunțând casa că este amiază adevărată și că este timpul să verifice ceasul. Odată cu apariția semnalelor orare telegrafice (în Anglia din 1852 și în Rusia din 1863), a devenit posibilă verificarea ceasurilor în oficiile poștale, iar odată cu apariția „ceasurilor vorbitoare” radio și telefonice, era cadranelor solare s-a încheiat.
Ceas cu apă.
Religia Egiptului antic impunea desfășurarea ritualurilor nocturne cu respectarea precisă a timpului îndeplinirii acestora. Ora nopții era determinată de stele, dar pentru aceasta au fost folosite și ceasuri cu apă. Cel mai vechi ceas egiptean cu apă cunoscut datează din epoca faraonului Amenhotep al III-lea (1415-1380 î.Hr.). Au fost făcute sub forma unui vas cu pereți în expansiune și o mică gaură din care apa curgea treptat. Timpul poate fi judecat după nivelul său. Pentru a măsura ceasuri de diferite lungimi, pe pereții interiori ai vasului au fost aplicate mai multe cântare, de obicei sub forma unei serii de puncte. Egiptenii din acea epocă împărțeau noaptea și ziua în 12 ore, iar pentru fiecare lună foloseau o scară separată, lângă care era plasat numele. Au fost 12 solzi, deși șase ar fi fost suficiente, deoarece lungimile zilelor situate la aceeași distanță de solstiții sunt aproape aceleași. Există și un alt tip de ceas în care paharul de măsurat nu a fost golit, ci umplut. În acest caz, apă a intrat în ea dintr-un vas așezat deasupra sub formă de babuin (așa îl înfățișau egiptenii pe zeul înțelepciunii Thoth). Forma conică a vasului de ceas cu apă curgătoare a contribuit la o modificare uniformă a nivelului: atunci când scade presiunea apei scade și curge mai lent, dar aceasta este compensată de o scădere a suprafeței sale. Este dificil de spus dacă această formă a fost aleasă pentru a obține o „funcționare” uniformă a ceasului. Poate că vasul a fost făcut în așa fel încât să fie mai ușor de examinat solzii desenați pe pereții interiori.
Măsurarea orelor egale (în Grecia se numeau echinocții) era cerută nu numai de astronomi; au stabilit durata discursurilor în instanță. Acest lucru a fost necesar pentru ca cei care vorbeau pentru acuzare și apărare să fie în condiții egale. În discursurile supraviețuitoare ale oratorilor greci, de exemplu, Demostene, există cereri de „oprire a apei”, aparent adresate slujitorului curții. Ceasul a fost oprit în timp ce se citi textul legii sau se audia un martor. Un astfel de ceas a fost numit „clepsydra” (greacă pentru „furt de apă”). Era un vas cu găuri în mâner și fund în care se turna o anumită cantitate de apă. Pentru a „opri apa”, se pare că au astupat gaura din mâner. Ceasurile mici cu apă au fost folosite și în medicină pentru a măsura pulsul. Problemele de măsurare a timpului au contribuit la dezvoltarea gândirii tehnice.
S-a păstrat o descriere a unui ceas cu alarmă cu apă, a cărui invenție este atribuită filozofului Platon (427-347 î.Hr.). „Ceasul cu alarmă al lui Platon” era format din trei vase. Din cea superioară (clepsidra) curgea apa în cea din mijloc, care conținea un sifon de ocolire. Tubul de primire al sifonului se termina aproape de fund, iar tubul de scurgere a intrat în al treilea vas închis, gol. Acesta, la rândul său, a fost conectat printr-un tub de aer la flaut. Ceasul cu alarmă a funcționat așa: când apa din vasul din mijloc a acoperit sifonul, acesta a pornit. Apa s-a turnat rapid în vasul închis, a îndepărtat aerul din el și flautul a început să sune. Pentru a regla ora la care semnalul a pornit, vasul din mijloc trebuie umplut parțial cu apă înainte de a porni ceasul.
Cu cât a fost pre-umplută mai multă apă, cu atât mai devreme s-a declanșat alarma.
Epoca proiectării dispozitivelor pneumatice, hidraulice și mecanice a început odată cu opera lui Ctesibius (Alexandria, secolele II-I î.Hr.). Pe lângă diferitele dispozitive automate care serveau în principal pentru a demonstra „miracolele tehnice”, el a dezvoltat un ceas cu apă care se ajusta automat la schimbările în lungimea perioadelor de timp ale nopții și ale zilei. Ceasul lui Ctesibius avea un cadran sub forma unei coloane mici. Lângă ea erau două figurine de cupidon. Unul dintre ei plângea continuu; „lacrimile” lui curgeau într-un vas înalt cu un plutitor. Figurina celui de-al doilea cupidon a fost mutată folosind un plutitor de-a lungul coloanei și a servit drept indicator de timp. Când la sfârșitul zilei, apa a ridicat indicatorul până la punctul cel mai înalt, sifonul a fost declanșat, plutitorul a fost coborât în poziția inițială și a început un nou ciclu zilnic de funcționare al dispozitivului. Deoarece lungimea zilei este constantă, ceasul nu a trebuit să fie ajustat pentru a se potrivi cu diferite anotimpuri. Orele au fost indicate prin linii transversale marcate pe coloană. Pentru timpul de vară, distanțele dintre ele în partea inferioară a coloanei erau mari, iar în partea superioară mici, înfățișând ore scurte de noapte, iar iarna, invers. La sfârșitul fiecărei zile, apa care curgea din sifon a căzut pe roata de apă, care, prin roți dințate, a învârtit ușor coloana, aducând o nouă parte a cadranului la indicator.
S-au păstrat informații despre ceasul pe care califul Harun al Rashid l-a dat lui Carol cel Mare în 807. Egingard, istoriograful regelui, relata despre ei: „Un mecanism special de apă indica ceasul, care era indicat prin lovirea unui anumit număr de bile care cădeau într-un bazin de cupru. La amiază, 12 cavaleri au ieșit din tot atâtea uși care s-au închis în urma lor.”
Omul de știință arab Ridwan a creat în secolul al XII-lea. ceasul pentru marea moschee din Damasc și a lăsat o descriere a acesteia. Ceasul a fost realizat sub forma unui arc cu 12 ferestre indicând ora. Ferestrele erau acoperite cu sticla colorata si iluminate noaptea. De-a lungul lor se mișca silueta unui șoim care, când a ajuns la fereastră, a scăpat bile în bazin, al căror număr corespundea cu ceasul care venise. Mecanismele care leagă plutitorul ceasului de indicatoare constau din cabluri, pârghii și blocuri.
În China, ceasurile cu apă au apărut în cele mai vechi timpuri. În cartea „Zhouli”, care descrie istoria dinastiei Zhou (1027-247 î.Hr.), este menționată un slujitor special care „a avut grijă de ceasul cu apă”. Nu se știe nimic despre structura acestor ceasuri antice, dar, având în vedere natura tradițională a culturii chineze, se poate presupune că acestea diferă puțin de cele medievale. O carte a unui om de știință din secolul al XI-lea este dedicată descrierii designului unui ceas cu apă. Liu Zaya. Cel mai interesant design descris acolo este un ceas cu apă cu un rezervor de supratensiune. Ceasul este dispus sub forma unui fel de scara, pe care se afla trei rezervoare. Vasele sunt conectate prin tuburi prin care apa curge secvenţial de la unul la altul. Rezervorul superior alimentează restul cu apă, cel inferior are un flotor și o riglă cu indicator de timp. Cel mai important rol este atribuit celui de-al treilea vas de „egalizare”. Debitul de apă este reglat astfel încât rezervorul să primească puțin mai multă apă din partea de sus decât curge din el în partea de jos (excesul este evacuat printr-un orificiu special). Astfel, nivelul apei din rezervorul din mijloc nu se modifică și intră în vasul inferior sub presiune constantă. În China, ziua a fost împărțită în 12 ore duble „ke”.
Un ceas astronomic turn, remarcabil din punct de vedere mecanic, a fost creat în 1088 de astronomii Su Song și Han Kunliang. Spre deosebire de majoritatea ceasurilor cu apă, acestea nu au folosit modificări ale nivelului apei curgătoare, ci greutatea acesteia. Ceasul a fost plasat într-un turn cu trei etaje, proiectat sub forma unei pagode. La ultimul etaj al clădirii se afla o sferă armilară, ale cărei cercuri, datorită mecanismului ceasului, păstrau paralelismul cu ecuatorul ceresc și cu ecliptica. Acest dispozitiv a anticipat mecanismele de ghidare a telescoapelor. Pe lângă sferă, într-o încăpere specială se afla un glob stelar, care arăta poziția stelelor, precum și Soarele și Luna față de orizont. Uneltele erau conduse de o roată cu apă. Avea 36 de găleți și cântare automate. Când greutatea apei din găleată a atins valoarea dorită, zăvorul a eliberat-o și a permis roții să se rotească cu 10 grade.
În Europa, ceasurile publice de apă au fost folosite multă vreme împreună cu ceasurile turn mecanice. Deci în secolul al XVI-lea. Pe piaţa principală a Veneţiei se afla un ceas cu apă, care reproducea în fiecare oră scena închinării Magilor. Maurii au apărut și au dat un clopoțel pentru a marca timpul. Interesant ceas din secolul al XVII-lea. sunt păstrate în muzeul orașului francez Cluny. În ele, rolul unui indicator era jucat de o fântână cu apă, a cărei înălțime depindea de timpul scurs.
După apariția sa în secolul al XVII-lea. Ceasurile cu pendul din Franța au încercat să folosească apă pentru a menține pendulul în balans. Potrivit inventatorului, deasupra pendulului a fost instalată o tavă cu un despărțitor în mijloc. A fost furnizată apă în centrul despărțitorului, iar când pendulul s-a balansat, l-a împins în direcția dorită. Dispozitivul nu a devenit larg răspândit, dar ideea din spatele lui de a scoate mâinile dintr-un pendul a fost ulterior implementată într-un ceas electric.
Clepsidra și ceas de foc
Nisipul, spre deosebire de apă, nu îngheață, iar un ceas în care fluxul de apă este înlocuit cu fluxul de nisip poate funcționa iarna. Clepsidra cu indicator a fost construită în jurul anului 1360 de mecanicul chinez Zhai Siyuan. Acest ceas, cunoscut sub numele de „clepsidra de nisip cu cinci roți”, era condus de o „turbină” pe care nisipul cădea pe pale. Un sistem de roți dințate și-a transmis rotația săgeții.
În Europa de Vest, clepsidrile au apărut în jurul secolului al XIII-lea, iar dezvoltarea lor a fost asociată cu dezvoltarea sticlei. Ceasurile timpurii constau din două becuri separate de sticlă ținute împreună cu ceară de etanșare. „Nisipul special preparat”, uneori din marmură zdrobită, a fost cernut cu grijă și turnat într-un vas. Curgerea unei doze de nisip din partea de sus a ceasului spre partea de jos a măsurat destul de precis o anumită perioadă de timp. Ceasul putea fi reglat schimbând cantitatea de nisip turnată în el. După 1750, ceasurile erau deja realizate sub forma unui singur vas cu o îngustare la mijloc, dar păstrau o gaură astupată cu dop. În cele din urmă, din 1800, au apărut ceasurile ermetice cu orificiu sigilat. În ele, nisipul a fost separat în mod fiabil de atmosferă și nu a putut deveni umed.
În secolul al XVI-lea. Bisericile foloseau în general rame cu patru clepsidre montate la sfert, jumătate, trei sferturi și oră. Pe baza stării lor, a fost posibil să se determine cu ușurință ora în cadrul unei ore. Dispozitivul era echipat cu un cadran cu o săgeată; când nisipul curgea din ultimul vas superior, însoțitorul a întors cadrul și a mutat săgeata cu o diviziune.
Clepsidrasle nu se tem de pitch și, prin urmare, până la începutul secolului al XIX-lea. au fost utilizate pe scară largă pe mare pentru a cronometra ceasurile. Când s-a scurs o porțiune de nisip de o oră, paznicul a întors ceasul și a lovit clopoțelul; De aici provine expresia „sparge clopotele”. Clepsidra navei era considerată un instrument important. Când primul explorator al Kamceatka, student al Academiei de Științe din Sankt Petersburg Stepan Petrovici Krasheninnikov (1711-1755), a sosit la Ohotsk, construcția navei era în curs de desfășurare acolo. Tânărul om de știință a apelat la căpitanul-comandant Vitus Bering cu o cerere de ajutor în organizarea unui serviciu de măsurare a fluctuațiilor nivelului mării. Pentru aceasta a fost nevoie de un observator și de o clepsidră. Bering a numit un soldat competent în funcția de observator, dar nu i-a dat ceas. Krasheninnikov a ieșit din situație săpând un stâlp de apometru vizavi de biroul comandantului, unde, conform obiceiului naval, se dădeau în mod regulat clopotele. Clepsidra s-a dovedit a fi un dispozitiv fiabil și convenabil pentru măsurarea perioadelor scurte de timp și în ceea ce privește „supraviețuirea” a fost înaintea ochelarii de soare. Acestea au fost folosite recent în sălile de fizioterapie ale clinicilor pentru a controla timpul procedurilor. Dar acestea sunt înlocuite cu cronometre electronice.
Arderea materialului este, de asemenea, un proces destul de uniform pe baza căruia poate fi măsurat timpul. Ceasurile de foc au fost folosite pe scară largă în China. Evident, prototipul lor a fost, și este acum popular în Asia de Sud-Est, bețișoare de fumat - tije care mocneau încet care produc fum aromat. La baza unor astfel de ceasuri erau bețișoare sau snururi inflamabile, care erau făcute dintr-un amestec de făină de lemn și lianți. Acestea erau adesea de lungimi considerabile, făcute sub formă de spirale și atârnate peste o placă plată în care cădea cenușa. După numărul de ture rămase se poate aprecia timpul scurs. Au existat și „ceasuri cu alarmă de incendiu”. Acolo, elementul mocnit a fost așezat orizontal într-o vază lungă. La locul potrivit, prin el a fost aruncat un fir cu greutăți. Focul, ajungând la fir, l-a ars, iar greutățile au căzut cu un zgomot în farfuria de cupru expusă. În Europa erau folosite lumânări cu diviziuni, jucând atât rolul luminilor de noapte, cât și al contorului de timp. Pentru a le folosi în modul alarmă, în lumânare a fost introdus un ac cu o greutate la nivelul dorit. Când ceara din jurul acului s-a topit, greutatea împreună cu ea a căzut cu un sunet de zgomot în cupa sfeșnicului. Lămpile cu ulei cu vase de sticlă echipate cu o cântar au fost, de asemenea, folosite pentru a măsura aproximativ timpul pe timp de noapte. Timpul a fost determinat de nivelul uleiului, care a scăzut pe măsură ce ardea.
