Váhy (zariadenie) Váhy, zariadenie na určenie hmotnosti telies podľa gravitačnej sily, ktorá na ne pôsobí. V. sa niekedy nazývajú aj prístroje na meranie iných fyzikálnych veličín, ktoré sa na tento účel premieňajú na silu alebo moment sily. Medzi takéto zariadenia patrí napr. aktuálne váhy A Váhy s príveskom. Postupnosť úkonov pri určovaní hmotnosti telies na východe pojednáva čl. Váženie.
V. je jedným z najstarších zariadení. Vznikali a zdokonaľovali sa s rozvojom obchodu, výroby a vedy. Najjednoduchší V. v podobe rovnoramenného vahadla so zavesenými pohármi ( ryža. 1) boli široko používané pri výmennom obchode v starovekom Babylone (2,5 tisíc rokov pred Kristom) a Egypte (2 tisíc rokov pred Kristom). O niečo neskôr sa objavil V. s nerovným ramenom s pohyblivým závažím (viď. Steelyard). Už v 4. stor. BC e. Aristoteles dal teóriu takéhoto V. (pravidlo momenty sily). V 12. storočí Arabský vedec al-Khazini opísal poháre s pohármi, ktorých chyba nepresiahla 0,1 %. Používali sa na zisťovanie hustoty rôznych látok, čo umožnilo rozpoznať zliatiny, identifikovať falošné mince, odlíšiť drahé kamene od falošných atď. V roku 1586 Galileo na určenie hustoty telies navrhol špeciálne hydrostatické vlny Všeobecnú teóriu vĺn vypracoval L. Euler (1747).
Rozvoj priemyslu a dopravy viedol k vytvoreniu vozidiel určených na ťažké náklady. Začiatkom 19. stor. boli vytvorené desatinné Vs. ryža. 2) (s pomerom hmotnosti k zaťaženiu 1:10 - Quintenz, 1818) a stotina V. (V. Fairbanks, 1831). Koncom 19. - začiatkom 20. stor. S rozvojom kontinuálnej výroby sa objavili váhy na kontinuálne váženie (dopravné, dávkovacie a pod.). V rôznych odvetviach poľnohospodárstva, priemyslu a dopravy sa na váženie špecifických druhov produktov (v poľnohospodárstve napr. obilia, okopanín, vajec a pod., v doprave - autá, začali používať váhy najrôznejších prevedení). železnice, lietadlá v priemysle - od najmenších súčiastok a komponentov pri výrobe presných prístrojov až po mnohotonové ingoty v metalurgii). Pre vedecký výskum boli vyvinuté návrhy testov presnosti - analytické, mikroanalytické, testovacie atď.
Podľa účelu sa závažia delia na štandardné (na kalibráciu závaží), laboratórne (vrátane analytických) a všeobecné, používané v rôznych oblastiach vedy, techniky a národného hospodárstva.
Podľa princípu činnosti sa napätia delia na pákové, pružinové, elektrické tenzometre, hydrostatické a hydraulické.
Pákové ventily sú najbežnejšie; ich činnosť je založená na zákone rovnováhy. páka Otočný bod páky („vahadla“ V.) môže byť v strede (rovnoramenný V.) alebo posunutý voči stredu (rovnoramenný a jednoramenný V.). Mnohé pákové stroje (napríklad obchodné, automobilové, porciované atď.) sú kombináciou pák 1. a 2. typu. Podpery pre páky sú zvyčajne hranoly a vankúše zo špeciálnej ocele alebo tvrdého kameňa (agát, korund). Na závažiach s rovnoramennými pákami je vážené telo vyvážené závažiami a určitý prebytok (zvyčajne 0,05 – 0,1 %) hmotnosti závaží nad hmotnosťou tela (alebo naopak) je kompenzovaný momentom vytvoreným vahadlo (so šípkou) v dôsledku posunutia jeho ťažiska vzhľadom na pôvodnú polohu ( ryža. 3). Zaťaženie kompenzované posunutím ťažiska vahadla sa meria pomocou čítacej stupnice. Hodnota dielikov s pákovej V. stupnice je určená vzorcom
s = k(P o c / lg),
kde P 0
‒ hmotnosť vahadla so šípkou, c ‒ vzdialenosť medzi ťažiskom vahadla a osou jeho otáčania, l ‒ dĺžka vahadla, g ‒ zrýchlenie
voľný pád, k je koeficient, ktorý závisí len od rozlišovacej schopnosti čítacieho zariadenia. Hodnotu delenia a tým aj citlivosť V. možno v určitých medziach meniť (zvyčajne pohybom špeciálneho závažia, ktoré mení vzdialenosť c).
V rade pákového laboratória V. je časť meraného zaťaženia kompenzovaná silou elektromagnetickej interakcie - zatiahnutím železného jadra pripojeného k vahadle do stacionárneho solenoidu. Sila prúdu v solenoide je regulovaná elektronickým zariadením, ktoré uvádza napätie do rovnováhy. Meraním sily prúdu určujú jej úmerné zaťaženie V. tohto typu sa uvádzajú do rovnovážnej polohy automaticky, preto sa zvyčajne používajú na meranie meniacich sa hmotností (napríklad pri štúdiu oxidačných procesov, kondenzácie atď.). ), keď je nepohodlné alebo nemožné použiť konvenčné V. Ťažisko vahadla je v týchto V. spojené s osou otáčania.
V laboratórnej praxi sa čoraz častejšie používajú závažia (najmä analytické) so zabudovanými závažiami pre časť záťaže alebo pre celú záťaž ( ryža. 4). Princíp fungovania takejto V. navrhol D.I. Mendelejev.Špeciálne tvarované závažia sú zavesené na ramene, na ktorom je umiestnená záťažová miska (jednoručné závažia), alebo (menej často) na protiľahlom ramene. V jednoramennom V. ( ryža. 5) chyba v dôsledku nerovnakých ramien vahadla je úplne odstránená.
Moderné laboratórne váhy (analytické a pod.) sú vybavené množstvom zariadení na zvýšenie presnosti a rýchlosti váženia: tlmiče vibrácií pohárov (vzduchové alebo magnetické), dvierka, pri otvorení takmer netečie vzduch, tepelné štíty, mechanizmy na prikladanie a odoberanie zabudovaných závaží, automatické ovládacie mechanizmy na výber zabudovaných závaží pri vyvažovaní B. Čoraz častejšie sa využívajú projekčné váhy, ktoré umožňujú rozširovať rozsah meraní na referenčnej váhe pri malých uhloch vychýlenia závažia. vahadlom. To všetko vám umožňuje výrazne zvýšiť výkon V.
Vo vysokorýchlostnom technickom kvadrante V. ( ryža. 6) limit merania na stupnici vychýlenia vahadla je 50 – 100 % maximálneho zaťaženia V., zvyčajne sa pohybuje v rozmedzí 20 g – 10 kg. Dosahuje sa to špeciálnou konštrukciou ťažkého vahadla (kvadrantu), ktorého ťažisko je umiestnené výrazne pod osou otáčania.
Väčšina typov metrologických, štandardných, analytických, technických a obchodných ( ryža. 7), lekárske, kočiarové, automobilové V., ako aj automatické a porciované V.
Pôsobenie pružinových a elektrických tenzometrov je založené na Hookovom zákone (pozri. Hookov zákon).
Citlivým prvkom v napätí pružiny je špirálová plochá alebo valcová pružina, ktorá sa deformuje vplyvom telesnej hmotnosti. Hodnoty V. sa merajú na stupnici, po ktorej sa pohybuje ukazovateľ spojený s pružinou. Predpokladá sa, že po odstránení zaťaženia sa ukazovateľ vráti do nulovej polohy, to znamená, že v pružine pod vplyvom zaťaženia nenastane žiadna zvyšková deformácia.
Pomocou pružiny V. nemerajú hmotnosť, ale hmotnosť. Vo väčšine prípadov je však stupnica pružiny odstupňovaná v jednotkách hmotnosti. Vzhľadom na závislosť gravitačného zrýchlenia od zemepisnej šírky a nadmorskej výšky závisia hodnoty navíjačov pružiny od ich polohy. Okrem toho elastické vlastnosti pružiny závisia od teploty a zmeny v čase; to všetko znižuje presnosť pružiny V.
V torzných (torzných) batériách je citlivým prvkom elastický závit alebo špirálové pružiny ( ryža. 8). Zaťaženie je určené uhlom skrútenia závitu pružiny, ktorý je úmerný krútiacemu momentu vytvorenému zaťažením.
Činnosť elektrických tenzometrov je založená na premene deformácie pružných prvkov (stĺpov, dosiek, krúžkov), ktoré vnímajú silu bremena, na zmenu elektrického odporu. Prevodníky sú vysoko citlivé drôty tenzometre, lepené na elastické prvky. Na váženie veľkých hmôt sa spravidla používajú elektrické tenzometre (kočík, automobil, žeriav atď.).
Hydrostatické merania slúžia predovšetkým na stanovenie hustoty pevných látok a kvapalín. Ich konanie je založené na Archimedovom zákone (pozri. Hydrostatické váženie).
Hydraulické V. sú dizajnovo podobné hydraulický lis.
Odčítania sa vykonávajú pomocou tlakomeru kalibrovaného v jednotkách hmotnosti.
Všetky typy V. sa vyznačujú: 1) medzným zaťažením - najväčším statickým zaťažením, ktoré V. znesie bez porušenia ich metrologických charakteristík; 2) hodnota dielika - hmotnosť zodpovedajúca zmene odčítania o jeden dielik stupnice; 3) hranica dovolenej chyby váženia - najväčší povolený rozdiel medzi výsledkom jedného váženia a skutočnou hmotnosťou váženého telesa;
4) prípustná odchýlka odčítaní - najväčší prípustný rozdiel hodnôt V. pri opakovanom vážení toho istého tela.
Chyby váženia na niektorých typoch V. pri maximálnom zaťažení.
Chyba váženia pri maximálnom zaťažení
Metrologické ...........
Vzorová 1. a 2. kategória
Vzorná 3. kategória a
technická 1. trieda............
Analytický, semimikroanalytický, mikroanalytický test
Lekárska .............................
Domácnosť..................
Automobilový priemysel ........................
Preprava................
Torzná .............
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
* Použitie presných metód váženia.
Lit.: Rudo N.M., Váhy. Teória, štruktúra, úprava a overovanie, M. - L., 1957; Malikov L. M., Smirnova N. A., Analytické elektrické váhy, v knihe: Encyclopedia of Control and Automation Measurements, v. 1, M. - L., 1962: Orlov S.P., Avdeev B.A., Vážiace zariadenia podnikov, M., 1962; Karpin E. B., Výpočet a návrh vážiacich mechanizmov a dávkovačov, M., 1963; Gauzner S.I., Mikhailovsky S.S., Orlov V.V., Záznamové zariadenia v automatických procesoch váženia, M., 1966.
11. Všeobecné informácie o hmote. Klasifikácia prístrojov a prostriedkov na meranie a dávkovanie hmoty.
1.1. Vzťah medzi hmotnosťou a telesnou hmotnosťou
Hmotnosť telesa sa nazýva PV, čo je miera jeho inerciálnych a gravitačných vlastností, t.j. Hmotnosť telesa m je jeho fyzikálna vlastnosť, ktorá je určená vzťahom medzi gravitačnou silou G pôsobiacou na toto teleso a zrýchlením, ktoré teleso udeľuje: G = mg , H
Gravitačné zrýchlenie = Zrýchlenie gravitácia + Centripetálny zrýchlenie
Hmotnosť telesa je sila P, ktorou toto teleso pôsobí v dôsledku gravitácie smerom k Zemi na podperu, ktorá drží teleso pred voľným pádom.
Ak sú teleso a podpera nehybné vzhľadom na Zem, potom sa hmotnosť telesa rovná jeho gravitácii: P = G.
Hmotnosť telesa m, na rozdiel od jeho gravitácie G, nezávisí od polohy telesa na Zemi alebo na inej planéte
1.2. Hmotnostný štandard
Jednotkou hmotnosti je medzinárodný prototyp kilogramu, ktorý sa uchováva v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery v Sèvres (predmestie Paríža).
Prototyp (ME č. 12) je rovný kruhový valec vyrobený z platiny-irídia (90 % platina, 10 % irídium) s výškou 39 mm a priemerom 39 mm, ktorého hmotnosť s presnosťou 0,01 mg, by mala zostať nezmenená viac ako 1000 rokov. Množstvo pracovných etalónov schválených na porovnanie národnými prototypmi je možné určiť s presnosťou (1÷3) 10 -9
Schéma prenosu jednotkovej hmotnosti
2. Klasifikácia prístrojov a prostriedkov na meranie a dávkovanie hmoty
2.1. Kettlebells
Závažia sa delia na: štandardné závažia; závažia na všeobecné použitie; závažia na špeciálne účely.
Kettlebelly na všeobecné použitie
Závažia na špeciálne účely
2.2. Váhy
Váhy - zariadenie na meranie hmotnosti pomocou účinku gravitačných síl
Dávkovače - technologické váhy na určenie potrebných komponentov akéhokoľvek produktu vo výrobnom procese
Podľa účelu možno vážiace a dávkovacie zariadenia rozdeliť do skupín:
V závislosti od spôsobu prevodu meracieho signálu sa váhy a dávkovače váženia delia na:
mechanický;
elektromechanické;
optomechanické;
rádioizotop
V závislosti od účelu, dizajnu, spôsobu inštalácie Váhy a dávkovače na váženie sa delia na:
Diskrétne váhy:Laboratórium; Stolová doska; Plošina; pre hutníctvo
Priebežné stupnice:Dopravník; páska
Diskrétne akčné dávkovače:Porciované; Na balenie; Automatické linky
Kontinuálne dávkovače:S úpravou prívodu materiálu na dopravník; S nastaviteľnou rýchlosťou dopravného pásu
V závislosti od spôsobu prevodu meracieho signálu sa váhy a dávkovače váženia delia na:
|
Váhy |
|||
|
Mechanický |
Elektromechanické |
Optomechanické |
Rádioizotop |
|
Páka |
S kapacitnými meničmi |
So zrkadlovým polohovacím zariadením |
Absorpcia |
|
Jar |
S tenzometrom prevodníky |
So zariadením na ukazovanie rušenia |
Neprítomný žiarenia |
|
Piest |
S indukčným prevodníky | ||
|
S piezoelektrikou prevodníky | |||
Pákové váhy pozostávajú z:
Zariadenie na uchytenie nákladu, na ktorom je umiestnený náklad, ktorý sa má vážiť;
Pákový systém, ktorý preberá zaťaženie z nosiča zaťaženia;
Polohovacie zariadenie;
Rám alebo základňa (základ), na ktorej sú namontované všetky zariadenia.
Okrem týchto hlavných častí môže váha obsahovať množstvo pomocných zariadení:
- zvodič - na zastavenie kmitov,
- izolované - na odľahčenie hranolov od zaťaženia,
– olovnica alebo vodováha – na ovládanie inštalácie v pracovnej polohe,
- tlmič - na transformáciu periodických kmitov na aperiodické,
– optické zariadenie – na zvýšenie rozlíšenia.
Páka je tuhé teleso, na ktoré pôsobia sily, ktoré majú tendenciu otáčať toto teleso okolo nejakej osi (otočného bodu).
Existujú páky 1. a 2. typu:
V prvotriednej páke pôsobia sily na obe strany otočného bodu a pôsobia jedným smerom.
V páke pôsobia dva typy síl na jednu stranu otočného bodu a pôsobia v opačných smeroch.
Páky sa vyznačujú: Okamih sily; Pákový prevodový pomer (Recipročný je pomer ramien)
Pružinové váhy pozostávajú z:
Torzné - aplikované zaťaženie je vyvážené krútiacim momentom elastického vlákna.
Krútenie - zaťaženie je vyvážené krútiacim momentom pružiny (plochá špirála).
Pružina musí mať vlastnosti:
Charakteristika pružiny musí byť lineárna v celom rozsahu merania;
Tuhosť, to znamená pomer vzdialenosti k zaťaženiu, zostáva konštantná pri zmenách teploty;
Hysterézia, teda nesúlad medzi rastúcimi a klesajúcimi vetvami charakteristiky pružiny, by mala byť malá;
Pružinový materiál nesmie vykazovať únavové javy.
Podľa účelu sa laboratórne váhy delia na:
Všeobecný účel
príkladný,
Špeciálny účel
Špeciálny dizajn
V závislosti od spôsobu inštalácie sa štatistické váhy delia na:
stolová doska (od 1 do 50 kg);
mobilné (od 50 do 6000 kg);
stacionárne (od 5 do 1000 t)
Podľa typu čítacieho zariadenia používaného na štatistické váženie sa rozlišujú váhy :
s indikátorom rovnováhy;
s vahadlovým zariadením na vyvažovanie váhy;
so zariadením na čítanie číselníka;
s projekčným čítacím zariadením;
s diskrétnym digitálnym čítacím zariadením;
Hlavným MX váh pre štatistické váženie je kalibračná hodnota dielika - e
e váhy na štatistické váženie s analógovými čítacími zariadeniami sa berie rovná cene najmenšieho dielika váhyd
e váhy s diskrétnymi čítacími zariadeniami môžu prekročiť hodnotu čítacej diskrétnej jednotky d celý počet krát r , nepresahuje 10
Pre štatistické váhy existujú dve triedy presnosti:
Váhy s počtom kalibračných dielikov väčším ako 500 e sa zaraďujú medzi váhy strednej triedy presnosti s označením;
Váhy s počtom kalibračných dielikov 500 e alebo menším sa klasifikujú ako prístroje normálnej triedy presnosti s označením
Pre správnu odpoveď na otázku položenú v úlohe je potrebné ich od seba odlíšiť.
Telesná hmotnosť je fyzická charakteristika, ktorá nezávisí od žiadnych faktorov. Zostáva konštantná kdekoľvek vo vesmíre. Jeho mernou jednotkou je kilogram. Fyzická podstata na koncepčnej úrovni spočíva v schopnosti tela rýchlo zmeniť rýchlosť, napríklad spomaliť až do úplného zastavenia.
Hmotnosť telesa charakterizuje silu, ktorou tlačí na povrch. Navyše, ako každá sila, závisí od zrýchlenia daného tela. Na našej planéte sú všetky telesá vystavené rovnakému zrýchleniu (gravitačné zrýchlenie; 9,8 m/s2). V súlade s tým sa na inej planéte zmení telesná hmotnosť.
Gravitácia je sila, ktorou planéta priťahuje teleso, číselne sa rovná hmotnosti telesa.
Zariadenia na meranie hmotnosti a telesnej hmotnosti
Prístrojom na meranie hmotnosti je známa stupnica. Prvým typom váh boli mechanické, ktoré sa vo veľkej miere používajú dodnes. Neskôr k nim pribudli elektronické váhy, ktoré majú veľmi vysokú presnosť merania.
Na meranie telesnej hmotnosti musíte použiť zariadenie nazývané dynamometer. Jeho názov sa prekladá ako silomer, čo zodpovedá významu pojmu telesná hmotnosť definovaného v predchádzajúcej časti. Rovnako ako váhy sa dodávajú v mechanických typoch (pákové, pružinové) a elektronické. Hmotnosť sa meria v Newtonoch.
Prístroje na meranie hmotnosti sa nazývajú váhy. Pri každom vážení sa vykoná aspoň jedna zo štyroch základných operácií
1. určenie neznámej telesnej hmotnosti („váženie“),
2. meranie určitého množstva hmoty („váženie“),
3. určenie triedy, do ktorej patrí telo, ktoré sa má vážiť („tarifa“
váženie na úrovni“ alebo „triedenie“),
4. váženie kontinuálne prúdiaceho materiálového toku.
Meranie hmotnosti je založené na použití zákona univerzálnej gravitácie, podľa ktorého gravitačné pole Zeme priťahuje hmotnosť silou úmernou tejto hmotnosti. Príťažlivá sila sa porovnáva so silou známej veľkosti, ktorá sa vytvára rôznymi spôsobmi:
1) na vyváženie sa používa záťaž známej hmotnosti;
2) vyvažovacia sila vzniká pri deformácii pružného prvku;
3) vyvažovaciu silu vytvára pneumatické zariadenie;
4) vyvažovaciu silu vytvára hydraulické zariadenie;
5) vyrovnávacia sila sa vytvára elektrodynamicky pomocou vinutia solenoidu umiestneného v konštantnom magnetickom poli;
6) vyrovnávacia sila vzniká pri ponorení telesa do kvapaliny.
Prvý spôsob je klasický. Mierou v druhej metóde je veľkosť deformácie; v treťom - tlak vzduchu; vo štvrtom - tlak tekutiny; v piatom - prúd pretekajúci vinutím; v šiestom - hĺbka ponorenia a zdvíhacia sila.
Klasifikácia stupníc
1. Mechanické.
2. Elektromechanické.
3. Optomechanické.
4. Rádioizotop.
Pákové obchodné váhy
Obchodné mechanické váhy RN-3TS13UM
Mechanické váhy sú založené na princípe porovnávania hmotností pomocou pák, pružín, piestov a váh.
V elektromechanických váhach sa sila vyvíjaná váženou hmotou meria prostredníctvom deformácie elastického prvku pomocou tenzometra, indukčných, kapacitných a vibračných frekvenčných meničov.
Súčasný vývojový stupeň laboratórnych váh, vyznačujúci sa relatívne nízkou rýchlosťou a výraznou náchylnosťou na vonkajšie vplyvy, je charakterizovaný čoraz väčším využívaním v nich na vytvorenie vyrovnávacej sily (momentu) elektrických budičov s elektronickým automatickým riadiacim systémom (ACS) , ktorý zabezpečuje návrat meracej časti stupnice do pôvodnej rovnovážnej polohy. Elektronické laboratórium SAR. váha (obr. 4) obsahuje snímač, napríklad vo forme diferenciálneho transformátora; jeho jadro je pripevnené k meracej časti a pohybuje sa v cievke namontovanej na základni váhy s dvoma vinutiami, ktorej výstupné napätie je privádzané do elektronickej jednotky. Používajú sa aj snímače vo forme elektrooptického zariadenia so zrkadlom na meracej časti, ktoré smeruje lúč svetla na diferenciálnu fotobunku pripojenú k elektronickej jednotke. Keď sa meracia časť stupnice odchýli od počiatočnej rovnovážnej polohy, zmení sa relatívna poloha prvkov snímača a na výstupe elektronickej jednotky sa objaví signál obsahujúci informáciu o smere a veľkosti odchýlky. Tento signál je zosilnený a prevedený elektronickou jednotkou na prúd, ktorý je privádzaný do cievky výkonového budiča namontovanej na základni váhy a spolupôsobí s permanentným magnetom na jej meracej časti. Ten sa vďaka vznikajúcej protipôsobiacej sile vráti do pôvodnej polohy. Prúd v cievke budiča sa meria digitálnym mikroampérmetrom kalibrovaným v jednotkách hmotnosti. V elektronických váhach s hornou polohou misky na zachytávanie záťaže sa používa podobná schéma automatického vyvažovania, ale permanentný magnet budiča sily je namontovaný na tyči nesúcej misku (bezpákové elektronické váhy) alebo je pripojený k táto tyč s pákou (elektronicko-pákové váhy).
Schematický diagram elektronických laboratórií. stupnice: 1 - snímač; 2-jadrový; 3, 5-zhody cievky snímača a budiča; 4-výkonový budič; 6-permanentný magnet; 7-tyč; 8-závažie-prijímacie pohár; 9-elektronická jednotka; 10-napájací zdroj; 11-miestne čítacie zariadenie.
Frekvencia vibrácií (struna). Jeho pôsobenie je založené na zmene frekvencie napnutej kovovej struny inštalovanej na elastickom prvku v závislosti od veľkosti sily, ktorá na ňu pôsobí. Vplyv vonkajších faktorov (vlhkosť, teplota, atmosférický tlak, vibrácie), ako aj zložitosť výroby viedli k tomu, že tento typ snímača nenašiel široké uplatnenie.
Vibračno-frekvenčný snímač elektronických váh od TVES K základni 1 je pripevnený elastický prvok 2, v ktorého otvore je s ním spojená šnúrka 3. Na oboch stranách struny sú cievky elektromagnetu 4 a snímača 5 posunu indukčného typu. Pevná doska 6 s podperami 7 je pripevnená k hornej ploche pružného prvku, na ktorej je umiestnená základňa plošiny na prenášanie nákladu. Na obmedzenie deformácie pružného prvku je tu bezpečnostná tyč 8.
Elektronické stolové váhy.
Technické údaje:
rozsah váživosti - 0,04–15 kg;
diskrétnosť - 2/5 g;
odber vzoriek z hmotnosti obalu - 2 kg;
priemerná životnosť - 8 rokov;
trieda presnosti podľa GOST R 53228 - priemer III;
Parametre striedavého prúdu - 187–242 / 49 - 51 V / Hz;
spotreba energie - 9 W;
celkové rozmery - 295×315×90 mm;
hmotnosť - 3,36 kg;
celkové rozmery (s obalom) - 405×340×110 mm;
hmotnosť (s obalom) - 4,11 kg.
V poslednej dobe sa široko používajú elektromechanické váhy s kremenným piezoelektrickým prvkom. Tento piezoelektrický prvok je tenká (nie viac ako 200 mikrónov) planparalelná obdĺžniková kremenná doska s elektródami umiestnenými v strede na oboch stranách dosky. Snímač má dva piezoelektrické prvky prilepené k elastickým prvkom, ktoré implementujú schému diferenciálneho zaťaženia pre prevodníky. Gravitačná sila zaťaženia spôsobuje stlačenie jedného elastického prvku a natiahnutie druhého.
Váhy od firmy Mera s externým zobrazovacím zariadením PVm-3/6-T, PVm-3/15-T, PVm-3/32-T. Tri rozsahy: (1,5; 3; 6), (3; 6; 15), (3; 6; 32) kg.
Princíp činnosti váh je založený na premene deformácie pružného prvku silomeru, ku ktorej dochádza vplyvom gravitácie bremena, na elektrický signál, ktorého amplitúda (tenzometrický snímač) alebo frekvencia (preťaženie kremenný snímač) sa mení v pomere k hmotnosti nákladu.
Z hľadiska spôsobu inštalácie na deformovateľnom telese sú teda prevodníky tohto typu podobné tenzometrom. Z tohto dôvodu sa nazývajú tenzometrické kremenné prevodníky. V tele každého piezoprvku dochádza k vybudeniu vlastných kmitov s prirodzenou frekvenciou, ktorá závisí od mechanického namáhania, ku ktorému dochádza v piezoprvku vplyvom zaťaženia. Výstupný signál prevodníka, podobne ako snímača frekvencie vibrácií, má frekvenciu v rozsahu 5...7 kHz. Tenzometrické kremenné meniče však majú lineárnu statickú charakteristiku a to je ich výhoda. Snímacie prvky sú izolované od okolia, čo znižuje chyby spôsobené kolísaním okolitej vlhkosti. Okrem toho sa pomocou samostatného kremenného rezonátora citlivého na teplotu vykoná korekcia zmien teploty v aktívnej zóne snímača.
Rádioizotopové váhové prevodníky sú založené na meraní intenzity ionizujúceho žiarenia prechádzajúceho cez meranú hmotu. Pre konvertor absorpčného typu intenzita žiarenia klesá s rastúcou hrúbkou materiálu a pre konvertor rozptýleného žiarenia intenzita vnímaného
rozptýlené žiarenie narastá so zvyšujúcou sa hrúbkou materiálu. Charakteristickými znakmi rádioizotopových váh sú nízke merané sily, všestrannosť a necitlivosť na vysoké teploty, zatiaľ čo elektromechanické váhy s tenzometrickými prevodníkmi sú nízke náklady a vysoká presnosť merania.
Vážiace a vážiace zariadenia
Podľa účelu určenia sú zariadenia na váženie a dávkovanie rozdelené do nasledujúcich šiestich skupín:
1) diskrétne váhy;
2) spojité váhy;
3) dávkovače s diskrétnym účinkom;
4) kontinuálne dávkovače;
5) štandardné váhy, závažia, mobilné vážiace zariadenia;
6) prístroje na špeciálne merania.
Do prvej skupiny zahŕňajú laboratórne váhy rôznych typov, ktoré predstavujú samostatnú skupinu váh so špeciálnymi podmienkami a metódami váženia, ktoré vyžadujú vysokú presnosť odčítania; stolové váhy s najvyšším váhovým limitom (LWL) do 100 kg, plošinové pojazdné a zadlabacie váhy s LWL do 15 t; plošinové váhy stacionárne, automobilové, vozíky, vozíky (aj na váženie za pohybu); váhy pre hutnícky priemysel (sem patria systémy podávania vsádzky na napájanie vysokých pecí, elektrické váhy pre koľajové vozidlá, váhy na nakladanie uhlia pre koksové batérie, vážiace vozíky, váhy na tekutý kov, váhy na bloky, ingoty, valcované výrobky atď.).
Váhy prvej skupiny sú vyrábané s vahadlami typu stupnice, číselníkovými štvorhrannými ukazovateľmi a digitálnymi indikačnými a tlačovými indikačnými zariadeniami a diaľkovými ovládačmi. Na automatizáciu váženia sa používajú tlačiarenské zariadenia na automatický záznam výsledkov váženia, zhrnutie výsledkov niekoľkých vážení a zariadenia, ktoré zabezpečujú diaľkový prenos hodnôt na váhe.
Do druhej skupiny zahŕňajú kontinuálne dopravníkové a pásové váhy, ktoré priebežne zaznamenávajú hmotnosť prepravovaného materiálu. Dopravníkové váhy sa líšia od priebežných pásových váh tým, že sú vyrobené vo forme samostatného vážiaceho zariadenia inštalovaného na určitej časti dopravného pásu. Pásové váhy sú nezávislé pásové dopravníky krátkej dĺžky vybavené vážiacim zariadením.
Do tretej skupiny zahŕňajú dávkovače pre celkové účtovanie (porcové váhy) a dávkovače na balenie sypkých materiálov používaných v technologických procesoch v rôznych odvetviach národného hospodárstva.
Do štvrtej skupiny zahŕňajú kontinuálne dávkovače používané v rôznych technologických procesoch, ktoré vyžadujú nepretržitý prísun materiálu s danou produktivitou. Priebežné dávkovače v princípe pracujú s reguláciou prísunu materiálu na dopravník alebo s reguláciou rýchlosti pásu.
Piata skupina zahŕňa metrologické váhy na overovacie práce, ako aj závažia a mobilné overovacie zariadenia.
Šiesta skupina zahŕňa rôzne vážiace zariadenia, ktoré sa používajú na určenie nie hmotnosti, ale iných parametrov (napríklad výpočet rovnovážnych častí alebo produktov, určenie krútiaceho momentu motorov, percento škrobu v zemiakoch atď.).
Kontrola sa vykonáva podľa troch podmienok: norma, menej ako norma a viac ako norma. Meradlom je prúd v cievke elektromagnetu. Diskriminátor je vážiaci systém so stolíkom 3 a elektromagnetickým zariadením 1, indukčný prevodník posunu 2 s výstupným zosilňovačom a reléové zariadenie 7. Pri normálnej hmotnosti riadiacich objektov je systém v rovnovážnom stave a objekty sa presúvajú dopravníkom 6 na miesto ich zberu. Ak sa hmotnosť objektu odchyľuje od normy, posunie sa tabuľka 3, ako aj jadro indukčného meniča. To spôsobí zmenu intenzity prúdu v obvode induktora a napätia na rezistore R. Reléový diskriminátor zapne aktuátor 4, ktorý zhodí predmet z dopravného pásu. Reléové zariadenie môže byť trojpolohové so spínacím kontaktom, ktorý umožňuje hádzať predmety doprava alebo doľava vzhľadom na dopravný pás v závislosti od toho, či je hmotnosť odmietnutého predmetu menšia alebo väčšia ako norma. Tento príklad jasne ukazuje, že výsledkom kontroly nie je číselná hodnota regulovanej veličiny, ale udalosť - či je objekt vhodný alebo nie, t.j. či je kontrolovaná veličina v rámci stanovených limitov alebo nie.
Váhy GOST OIML R 111-1-2009 – medzištátna norma.
1. Štandardné závažia. Na reprodukciu a uloženie jednotky hmotnosti
2. Všeobecné závažia. SI hmotnosti v sférach pôsobenia MMC a N.
3. Kalibračné závažia. Na nastavenie mierky.
4. Špeciálne závažia. Pre individuálne potreby zákazníka a podľa jeho výkresov. Napríklad špeciálne tvarované, karátové, newtonské závažia, s radiálnym výbrusom, háčiky, zabudované do váhových systémov, napríklad na nastavenie dávkovačov.
Štandardná hmotnosť E 500 kg F2(+) TsR-S (skladacie alebo kompozitné)
Trieda presnosti F2, dovolená chyba 0...8000 mg
Domov / Klasifikácia váh / Triedy presnosti
Klasifikácia váh podľa kategórií a tried presnosti.
V súlade s GOST OIML R 111-1-2009 sú závažia rozdelené do 9 tried presnosti, ktoré sa líšia najmä presnosťou hromadnej reprodukcie.
Tabuľka klasifikácie hmotností podľa tried presnosti. Hranice dovolenej chyby ± δm. Presnosť v mg.
| Nominálna hmotnosť závažia | Trieda 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 |
Hmotnostné hodnotenia závaží označujú najvyššie a najnižšie povolené hmotnosti v ktorejkoľvek triede, ako aj hranice dovolenej chyby, ktoré by sa nemali vzťahovať na vyššie a nižšie hodnoty. Napríklad minimálna nominálna hodnota hmotnosti pre závažie triedy M2 je 100 mg, zatiaľ čo maximálna hodnota je 5000 kg. Závažie s nominálnou hmotnosťou 50 mg nebude akceptované ako závažie triedy M2 podľa tejto normy, ale namiesto toho musí spĺňať limity chýb a ďalšie požiadavky pre triedu M1 (napr. tvar a označenie) pre túto triedu presnosti závaží. V opačnom prípade sa hmotnosť nepovažuje za zodpovedajúcu tejto norme.
Najjednoduchším zariadením na určenie hmotnosti a hmotnosti je páková váha, známa približne z piateho tisícročia pred naším letopočtom. Sú nosníkom, ktorý má vo svojej strednej časti podperu. Na každom konci lúča sú poháre. Na jednu z nich sa umiestni meraný predmet a na druhú sa umiestnia závažia štandardných veľkostí, kým sa systém neuvedie do rovnováhy. V roku 1849 si Francúz Joseph Beranger nechal patentovať vylepšenú stupnicu tohto typu. Pod pohármi mali systém páčok. Tento typ zariadenia je už mnoho rokov veľmi obľúbený v remeslách a kuchyniach.
Variantom pákových váh je oceľový dvor, známy už od staroveku. V tomto prípade bod zavesenia nie je v strede nosníka, štandardné zaťaženie má konštantnú hodnotu. Rovnováha sa nastaví zmenou polohy závesného bodu a lúč je vopred odstupňovaný (podľa pravidla páky).
Robert Hooke, anglický fyzik, v roku 1676 zistil, že deformácia pružiny alebo elastického materiálu je úmerná veľkosti aplikovanej sily. Tento zákon mu umožnil vytvárať jarné váhy. Takéto váhy merajú silu, takže na Zemi a na Mesiaci ukážu rôzne číselné výsledky.
V súčasnosti sa na meranie hmotnosti a hmotnosti používajú rôzne metódy založené na prijímaní elektrického signálu. V prípade merania veľmi veľkých hmotností, napríklad ťažkého vozidla, sa používajú pneumatické a hydraulické systémy
Prístroje na meranie času
Prvým časomerom v histórii bolo Slnko, druhým prietok vody (alebo piesku), tretím rovnomerné spaľovanie špeciálneho paliva. Slnečné, vodné a ohnivé hodiny, ktoré vznikli v dávnych dobách, prežili dodnes. Úlohy, ktorým čelili tvorcovia v dávnych dobách, sa veľmi líšili od tých moderných. Časomery nemuseli byť obzvlášť presné, ale museli rozdeliť dni a noci na rovnaký počet hodín rôznej dĺžky v závislosti od ročného obdobia. A keďže takmer všetky prístroje na meranie času boli založené na pomerne jednotných javoch, starí „hodinári“ sa na to museli uchýliť k rôznym trikom.
Slnečné hodiny.
Najstaršie slnečné hodiny boli nájdené v Egypte. Je zaujímavé, že rané egyptské slnečné hodiny nepoužívali tieň stĺpa alebo tyče, ale okraja širokého taniera. V tomto prípade sa merala iba výška Slnka a jeho pohyb pozdĺž horizontu sa nebral do úvahy.
S rozvojom astronómie sa chápal zložitý pohyb Slnka: denný spolu s oblohou okolo svetovej osi a ročný pozdĺž zverokruhu. Bolo jasné, že tieň bude vykazovať rovnaké časové úseky bez ohľadu na výšku Slnka, ak by tyč smerovala rovnobežne so svetovou osou. Ale v Egypte, Mezopotámii, Grécku a Ríme sa deň a noc, ktorých začiatok a koniec označoval východ a západ slnka, delili bez ohľadu na ich dĺžku na 12 hodín, resp. stráže, do 4 „strážcov“ po 3 hodinách. Preto bolo potrebné vyznačiť na váhe nerovnaké hodiny viazané na určité časti roka. Pre veľké slnečné hodiny, ktoré boli inštalované v mestách, boli pohodlnejšie vertikálne gnomon-obelisky. Koniec takého obelisku opísal symetrické zakrivené čiary na vodorovnej plošine chodidla v závislosti od ročného obdobia. Niekoľko týchto čiar bolo aplikovaných na základňu a ďalšie čiary zodpovedajúce hodinám boli nakreslené naprieč. Človek pri pohľade do tieňa teda dokázal rozpoznať hodinu aj približne mesiac v roku. Plochá mierka však zaberala veľa miesta a nedokázala sa prispôsobiť tieňu, ktorý gnomon vrhá, keď je Slnko nízko. Preto v hodinkách skromnejších veľkostí boli stupnice umiestnené na konkávnych plochách. Rímsky architekt 1. storočia. BC. Vitruvius vo svojej knihe „O architektúre“ uvádza viac ako 30 druhov vodných a slnečných hodín a uvádza niektoré mená ich tvorcov: Eudoxus z Cyidae, Aristarchos zo Samosu a Apollonius z Pergamonu. Na základe opisov architekta je ťažké získať predstavu o dizajne týchto alebo tých hodín, ale s nimi boli identifikované mnohé pozostatky starovekých meračov času, ktoré našli archeológovia.
Slnečné hodiny majú veľkú nevýhodu - nemožnosť ukazovať čas v noci a dokonca aj cez deň pri zamračenom počasí, ale majú dôležitú výhodu v porovnaní s inými hodinami - priame spojenie so svietidlom, ktoré určuje dennú dobu. Preto nestratili svoj praktický význam ani v ére masového rozšírenia presných mechanických hodiniek, ktoré si vyžadujú overenie. Stacionárne stredoveké slnečné hodiny krajín islamu a Európy sa len málo líšili od starovekých. Pravda, v období renesancie, keď sa učenie začalo ceniť, prišli do módy zložité kombinácie váh a gnómov, ktoré slúžili na ozdobu. Napríklad začiatkom 16. stor. V Oxford University Park bol nainštalovaný merač času, ktorý by mohol slúžiť ako vizuálna pomôcka pri konštrukcii rôznych slnečných hodín. Od 14. storočia, keď sa začali rozširovať mechanické vežové hodiny, Európa postupne upustila od delenia dňa a noci na rovnaké časové úseky. To zjednodušilo váhy slnečných hodín a často sa používali na zdobenie fasád budov. Aby nástenné hodiny mohli v lete ukazovať ranný a večerný čas, niekedy sa vyrábali dvojité s ciferníkmi po stranách hranola vyčnievajúceho zo steny. V Moskve sú na stene budovy Ruskej humanitnej univerzity na Nikolskej ulici zvislé slnečné hodiny a v parku Kolomenského múzea sú horizontálne slnečné hodiny, žiaľ, bez ciferníka a gnómonu.
Najveľkolepejšie slnečné hodiny postavil v roku 1734 v meste Jaipur maharadža (vládca regiónu) a astronóm Sawai-Jai Singh (1686-1743). Ich gnómon bol trojuholníkový kamenný múr s vertikálnou výškou nohy 27 m a preponou dlhou 45 m Váhy boli umiestnené na širokých oblúkoch, po ktorých sa tieň gnómonu pohyboval rýchlosťou 4 m za hodinu. Slnko na oblohe však nevyzerá ako bod, ale kruh s uhlovým priemerom asi pol stupňa, takže vzhľadom na veľkú vzdialenosť medzi gnómónom a mierkou bol okraj tieňa nejasný.
Prenosné slnečné hodiny boli veľmi rôznorodé. Vo včasnom stredoveku sa používali najmä výškové, ktoré nevyžadovali orientáciu podľa svetových strán. V Indii boli bežné hodinky vo forme fazetovej palice. Na okrajoch palíc boli aplikované hodinové delenie, zodpovedajúce dvom mesiacom v roku, v rovnakej vzdialenosti od slnovratu. Gnómon bola ihla, ktorá bola vložená do otvorov vytvorených nad deliacimi časťami. Na meranie času bola palica zavesená vertikálne na šnúre a otočená ihlou smerom k Slnku, potom tieň ihly ukazoval výšku svietidla.
V Európe boli podobné hodinky navrhnuté vo forme malých valcov s množstvom vertikálnych mierok. Gnómon bola vlajka pripevnená na otočnej hlavici. Bol inštalovaný nad želanou hodinovou čiarou a hodiny boli otočené tak, aby ich tieň bol zvislý. Prirodzene, váhy takýchto hodiniek boli „viazané“ na určitú zemepisnú šírku oblasti. V 16. storočí V Nemecku boli bežné univerzálne výškové slnečné hodiny vo forme „lode“. Čas v nich označovala gulička umiestnená na niti olovnice, keď prístroj smeroval k Slnku tak, aby tieň „luky“ presne zakrýval „kormu“. Nastavenie zemepisnej šírky sa uskutočnilo naklonením „stĺpca“ a posunutím tyče pozdĺž nej, na ktorej bola pripevnená olovnica. Hlavnou nevýhodou výškových hodín je náročnosť určovania času z nich bližšie k poludniu, kedy Slnko mení výšku extrémne pomaly. V tomto zmysle sú hodiny s gnomonom oveľa pohodlnejšie, ale musia byť nastavené podľa svetových strán. Je pravda, že keď sa majú používať dlho na jednom mieste, môžete si nájsť čas na určenie smeru poludníka.
Neskôr sa prenosné slnečné hodiny začali vybavovať kompasom, ktorý umožňoval ich rýchle nastavenie do požadovanej polohy. Takéto hodinky sa používali až do polovice 19. storočia. na kontrolu tých mechanických, hoci ukazovali skutočný slnečný čas. Najväčšie oneskorenie skutočného Slnka od priemeru počas roka je 14 minút. 2 sekundy a najväčší posun je 16 minút. 24 sekúnd, ale keďže sa dĺžky susedných dní príliš nelíšia, nespôsobilo to žiadne zvláštne ťažkosti. Pre amatérov sa vyrábali slnečné hodiny s poludňajšou pištoľou. Nad hračkárskym kanónom bola umiestnená lupa, ktorá bola umiestnená tak, aby ním zbierané slnečné lúče na poludnie dosahovali k otvoru zapaľovania. Pušný prach sa vznietil a delo vystrelilo, prirodzene, slepým nábojom, čím oznámilo domu, že je pravé poludnie a je čas skontrolovať hodiny. S príchodom telegrafných časových signálov (v Anglicku od roku 1852 a v Rusku od roku 1863) bolo možné kontrolovať hodinky na poštách a s príchodom rádiových a telefónnych „hovoriacich hodín“ sa skončila éra slnečných hodín.
Vodné hodiny.
Náboženstvo starovekého Egypta vyžadovalo vykonávanie nočných rituálov s presným dodržiavaním času ich vykonávania. Čas v noci určovali hviezdy, no slúžili na to aj vodné hodiny. Najstaršie známe egyptské vodné hodiny pochádzajú z obdobia faraóna Amenhotepa III. (1415-1380 pred Kristom). Boli vyrobené vo forme nádoby s rozširujúcimi sa stenami a malým otvorom, z ktorého postupne vytekala voda. Čas by sa dal posudzovať podľa jeho úrovne. Na meranie hodiniek rôznych dĺžok bolo na vnútorné steny nádoby aplikovaných niekoľko mierok, zvyčajne vo forme radu bodiek. Egypťania tej doby delili noc a deň na 12 hodín a pre každý mesiac používali samostatnú stupnicu, blízko ktorej bol umiestnený aj jeho názov. Bolo tam 12 stupníc, aj keď šesť by stačilo, keďže dĺžky dní nachádzajúcich sa v rovnakej vzdialenosti od slnovratov sú takmer rovnaké. Existuje aj iný typ hodín, v ktorých sa odmerka nevyprázdňovala, ale plnila. V tomto prípade sa do nej voda dostala z hore umiestnenej nádoby v podobe paviána (takto zobrazovali Egypťania boha múdrosti Thovta). Kužeľovitý tvar misky hodiniek s tečúcou vodou prispel k rovnomernej zmene hladiny: pri jej poklese klesá tlak vody a pomalšie vyteká, čo je však kompenzované zmenšením jej povrchu. Ťažko povedať, či bol tento tvar zvolený na dosiahnutie rovnomerného „behu“ hodiniek. Možno bola nádoba vyrobená tak, aby bolo možné ľahšie preskúmať šupiny nakreslené na jej vnútorných stenách.
Meranie rovnakých hodín (v Grécku sa im hovorilo rovnodennosti) vyžadovali nielen astronómovia; určovali dĺžku prejavov na súde. Bolo to potrebné, aby tí, ktorí hovorili za obžalobu a obhajobu, mali rovnaké podmienky. V dochovaných prejavoch gréckych rečníkov, napríklad Demosthena, sú žiadosti o „zastavenie vody“, ktoré sú zjavne adresované služobníkovi dvora. Počas čítania textu zákona alebo výsluchu svedka sa zastavili hodiny. Takéto hodiny sa nazývali „clepsydra“ (gréčtina pre „kradnutie vody“). Bola to nádoba s otvormi v rukoväti a dne, do ktorej sa nalievalo určité množstvo vody. Aby „zastavili vodu“, zrejme zapchali otvor v rukoväti. Na meranie pulzu sa v medicíne používali aj malé vodné hodiny. Problémy merania času prispeli k rozvoju technického myslenia.
Zachoval sa opis vodného budíka, ktorého vynález sa pripisuje filozofovi Platónovi (427-347 pred Kr.). „Platónov budík“ pozostával z troch plavidiel. Z hornej (clepsydra) stekala voda do strednej, ktorá obsahovala obtokový sifón. Prijímacia trubica sifónu končila blízko dna a odtoková trubica vstúpila do tretej prázdnej uzavretej nádoby. Tá bola zase spojená vzduchovou trubicou s flautou. Budík fungoval takto: keď voda v strednej nádobe zakryla sifón, zapol sa. Voda sa rýchlo naliala do uzavretej nádoby, vytlačila z nej vzduch a flauta sa začala ozývať. Na reguláciu času, kedy bol signál zapnutý, by mala byť stredná nádoba pred spustením hodín čiastočne naplnená vodou.
Čím viac vody do nej bolo vopred naplnené, tým skôr sa spustil alarm.
Éra navrhovania pneumatických, hydraulických a mechanických zariadení začala prácou Ktesibia (Alexandria, 2.-1. storočie pred Kristom). Okrem rôznych automatických zariadení, ktoré slúžili najmä na predvádzanie „technických zázrakov“, vyvinul vodné hodiny, ktoré sa automaticky prispôsobovali zmenám dĺžky nočných a denných časových úsekov. Ktesibiove hodiny mali ciferník v podobe malého stĺpika. Neďaleko nej boli dve figúrky amorov. Jeden z nich neustále plakal; jeho „slzy“ tiekli do vysokej nádoby s plavákom. Figúrka druhého amora sa pohybovala pomocou plaváka po stĺpe a slúžila ako ukazovateľ času. Keď na konci dňa voda zdvihla indikátor na najvyšší bod, spustil sa sifón, plavák sa spustil do pôvodnej polohy a začal sa nový denný cyklus prevádzky zariadenia. Keďže dĺžka dňa je konštantná, hodiny nebolo potrebné prispôsobovať rôznym ročným obdobiam. Hodiny boli označené priečnymi čiarami vyznačenými na stĺpci. Pre letný čas boli vzdialenosti medzi nimi v spodnej časti stĺpa veľké a v hornej časti malé, znázorňujúce krátke nočné hodiny a v zime naopak. Na konci každého dňa voda tečúca zo sifónu padala na vodné koleso, ktoré pomocou ozubených kolies mierne pootočilo stĺpik a prinieslo novú časť číselníka k ukazovateľu.
O hodinkách, ktoré dal kalif Harun al Rashid v roku 807 Karolovi Veľkému, sa zachovali informácie. Egingard, kráľovský historiograf, o nich informoval: „Špeciálny vodný mechanizmus ukazoval na hodiny, čo sa prejavilo úderom určitého počtu guľôčok padajúcich do medenej misky. Na poludnie vyšlo 12 rytierov z toľkých dverí, ktoré sa za nimi zavreli.“
Arabský vedec Ridwan vytvoril v 12. storočí. hodiny pre veľkú mešitu v Damasku a zanechal jej popis. Hodiny boli vyrobené vo forme oblúka s 12 okienkami označujúcimi čas. Okná boli zakryté farebným sklom a v noci osvetlené. Po nich sa pohybovala postava sokola, ktorý po dosiahnutí okna púšťal do bazéna gule, ktorých počet zodpovedal hodine, ktorá nastala. Mechanizmy spájajúce plavák hodín s indikátormi pozostávali z šnúr, pák a blokov.
V Číne sa vodné hodiny objavili už v staroveku. V knihe „Zhouli“, ktorá opisuje históriu dynastie Zhou (1027 – 247 pred Kr.), je zmienka o zvláštnom služobníkovi, ktorý sa „staral o vodné hodiny“. O štruktúre týchto starovekých hodín nie je nič známe, ale vzhľadom na tradičnú povahu čínskej kultúry možno predpokladať, že sa len málo líšili od tých stredovekých. Kniha vedca z 11. storočia je venovaná opisu dizajnu vodných hodín. Liu Zaya. Najzaujímavejším opísaným dizajnom sú vodné hodiny s vyrovnávacou nádržou. Hodiny sú usporiadané vo forme akéhosi rebríka, na ktorom sú tri nádrže. Nádoby sú spojené rúrkami, ktorými voda postupne prúdi z jednej do druhej. Horná nádrž zásobuje zvyšok vodou, spodná má plavák a pravítko s ukazovateľom času. Najdôležitejšia úloha je priradená tretej „vyrovnávacej“ nádobe. Prúd vody je nastavený tak, aby nádrž prijímala zvrchu o niečo viac vody, ako z nej vytekala dnu (prebytok sa vypúšťa cez špeciálny otvor). Hladina vody v strednej nádrži sa teda nemení a do spodnej nádoby vstupuje pod stálym tlakom. V Číne bol deň rozdelený na 12 dvojhodinových „ke“.
Z mechanického hľadiska pozoruhodné vežové hodiny vytvorili v roku 1088 astronómovia Su Song a Han Kunliang. Na rozdiel od väčšiny vodných hodín nevyužívali zmeny výšky hladiny tečúcej vody, ale jej hmotnosť. Hodiny boli umiestnené v trojposchodovej veži navrhnutej vo forme pagody. Na najvyššom poschodí budovy sa nachádzala armilárna guľa, ktorej kružnice si vďaka hodinovému mechanizmu zachovávali rovnobežnosť s nebeským rovníkom a ekliptikou. Toto zariadenie predpokladalo mechanizmy na navádzanie ďalekohľadov. Okrem gule sa v špeciálnej miestnosti nachádzal hviezdny glóbus, ktorý ukazoval polohu hviezd, ako aj Slnka a Mesiaca vzhľadom na horizont. Náradie bolo poháňané vodným kolesom. Mal 36 vedier a automatickú váhu. Keď hmotnosť vody vo vedre dosiahla požadovanú hodnotu, západka ju uvoľnila a umožnila kolesu otočiť sa o 10 stupňov.
V Európe sa vodné verejné hodiny používali dlhú dobu spolu s mechanickými vežovými hodinami. Takže v 16. storočí. Na hlavnom námestí v Benátkach boli vodné hodiny, ktoré každú hodinu reprodukovali scénu uctievania troch kráľov. Objavili sa Maurovia a udreli na zvon, aby označili čas. Zaujímavé hodiny zo 17. storočia. sú uložené v múzeu francúzskeho mesta Cluny. V nich úlohu ukazovateľa plnila vodná fontána, ktorej výška závisela od uplynutého času.
Po jeho vystúpení v 17. stor. Kyvadlové hodiny vo Francúzsku sa pokúšali použiť vodu na udržanie kývania kyvadla. Podľa vynálezcu bola nad kyvadlo inštalovaná podnos s prepážkou v strede. Voda bola privádzaná do stredu priečky a keď sa kyvadlo kývalo, tlačilo ho požadovaným smerom. Zariadenie sa nerozšírilo, ale myšlienka poháňať ručičky z kyvadla bola neskôr implementovaná do elektrických hodín.
Presýpacie hodiny a požiarne hodiny
Piesok na rozdiel od vody nezamŕza a v zime môžu fungovať hodiny, kde prúdenie vody nahrádza prúdenie piesku. Presýpacie hodiny s ukazovateľom zostrojil okolo roku 1360 čínsky mechanik Zhai Siyuan. Tieto hodiny, známe ako „piesočná clepsydra s piatimi kolesami“, boli poháňané „turbínou“, na ktorú padal piesok na lopatky. Sústava ozubených kolies prenášala jeho otáčanie na šíp.
V západnej Európe sa presýpacie hodiny objavili okolo 13. storočia a ich rozvoj súvisel s rozvojom sklárstva. Skoré hodiny pozostávali z dvoch samostatných sklenených žiaroviek držaných pohromade pečatným voskom. Špeciálne pripravený „piesok“, niekedy z drveného mramoru, sa starostlivo preosial a nasypal do nádoby. Prietok dávky piesku z hornej časti hodín na spodok pomerne presne meral určitý časový úsek. Hodiny bolo možné nastaviť zmenou množstva piesku nasypaného do nich. Po roku 1750 sa už vyrábali hodinky v podobe jednej nádoby so zúžením v strede, no zachovali si otvor upchatý zátkou. Nakoniec sa od roku 1800 objavili hermetické hodinky so zapečateným otvorom. V nich bol piesok spoľahlivo oddelený od atmosféry a nemohol zvlhnúť.
Späť v 16. storočí. Cirkvi vo všeobecnosti používali rámy so štyrmi presýpacími hodinami nastavenými na štvrť, pol, trištvrte a hodinu. Na základe ich stavu bolo možné jednoducho určiť čas do hodiny. Zariadenie bolo vybavené ciferníkom so šípkou; keď piesok vytiekol z poslednej hornej nádoby, obsluha otočila rám a posunula šíp o jeden dielik.
Presýpacie hodiny sa neboja pitchingu a preto až do začiatku 19. storočia. boli široko používané na mori na meranie času. Keď hodinová porcia piesku vytiekla, strážca obrátil hodinky a udrel na zvon; Odtiaľ pochádza výraz „rozbiť zvony“. Lodné presýpacie hodiny boli považované za dôležitý nástroj. Keď prvý objaviteľ Kamčatky, študent Petrohradskej akadémie vied Stepan Petrovič Krasheninnikov (1711-1755), dorazil do Ochotska, práve tam prebiehala stavba lodí. Mladý vedec sa obrátil na kapitána-veliteľa Vitusa Beringa so žiadosťou o pomoc pri organizácii služby na meranie kolísania hladiny mora. Na to bol potrebný pozorovateľ a presýpacie hodiny. Bering vymenoval kompetentného vojaka do pozície pozorovateľa, no nedal mu hodinky. Krašeninnikov sa zo situácie dostal vykopaním vodomeru oproti veliteľskej kancelárii, kde sa podľa námorného zvyku pravidelne rozozvučali zvony. Presýpacie hodiny sa ukázali ako spoľahlivé a pohodlné zariadenie na meranie krátkych časových úsekov a z hľadiska „prežitia“ boli pred slnečnými okuliarmi. Nedávno sa používali vo fyzioterapeutických miestnostiach kliník na kontrolu času procedúr. Nahrádzajú ich ale elektronické časovače.
Spaľovanie materiálu je tiež pomerne jednotný proces, na základe ktorého je možné merať čas. Požiarne hodiny boli v Číne široko používané. Je zrejmé, že ich prototypom boli a teraz sú v juhovýchodnej Ázii populárne fajčiarske tyčinky – pomaly tlejúce prúty, ktoré produkujú aromatický dym. Základom takýchto hodiniek boli horľavé palice alebo šnúry, ktoré sa vyrábali zo zmesi drevnej múčky a spojiva. Často boli značne dlhé, vyrobené vo forme špirál a zavesené na plochej doske, do ktorej padal popol. Podľa počtu zostávajúcich otáčok bolo možné posúdiť uplynutý čas. Nechýbali ani „požiarne budíky“. Tam bol tlejúci prvok umiestnený vodorovne v dlhej váze. Na správnom mieste bola cez ňu prehodená niť so závažím. Oheň, ktorý dosiahol niť, ju vyhorel a závažia padli so zvonivým zvukom do vystaveného medeného taniera. V Európe sa používali sviečky s dielikmi, ktoré zohrávali úlohu nočných svetiel aj meračov času. Na ich použitie v režime alarmu bol do sviečky vložený špendlík so závažím na požadovanej úrovni. Keď sa vosk okolo špendlíka roztopil, závažie spolu s ním dopadlo so zvonivým zvukom do pohára svietnika. Na približné meranie nočného času slúžili aj olejové lampy so sklenenými nádobami vybavenými stupnicou. Čas bol určený hladinou oleja, ktorá sa s vyhorením znižovala.
