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Wissenswertes über Waagen

Autor: Waagen24 | Erstellt am: 30.01.2012 | Gelesen: 26668
Kategorie: Wissenschaft - Forschung & Technik | Bewertung: Unbewertet
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(Online-Artikel.de) - Der historische Werdegang und die heutigen Anwendungsmöglichkeiten

Samenwaage, Süddeutschland 1. Drittel 19. Jh.
Samenwaage, Süddeutschland 1. Drittel 19. Jh.

Waagen,

der historische Werdegang und die heutigen Anwendungsmöglichkeiten


Historie

Waagen werden seit jeher kulturübergreifend als Metaphern für den Ausgleich, die Gleichheit, letztendlich sogar als Symbol für die Gerechtigkeit verstanden. Ob Waagen wie in Heinrich Bölls Werk „Die Waage der Baleks" (erstmals 1953 veröffentlicht), welche durch falsche Eichung zu einem Instrument des Betruges wird, als Ursache dieser Gerechtigkeit, oder letztendlich wie die Waage in den Armen der Justizia – der Skulptur, die sich vor fast jedem Gerichtsgebäude der Welt befindet – welche für den Ausgleich zwischen Gut und Böse abwägt, wobei sich die Strafe durch das in der zweiten Hand befindliche Schwert manifestiert. Die Erfindung einer Gerätschaft zur Wägung, man stelle sich den wirtschaftlichen Nutzen vor, liegt in Form eines Waagebalkens nachweislich ca. im 5.Jahrtausend v. Chr. (gefunden in einem prähistorischen Grab in Ägypten). Die ersten Balkenwaagen wurden auf ca. 4000 Jahre alten Abbildungen gefunden. Die damals noch recht ungenauen Waagen wurden im Laufe der Zeit durch die Etrusker, die Römer und andere Hochkulturen bis hin zur Renaissance, wo man in alchimistischen Labors zum abwägen bereits hochempfindliche Analysewaagen zum Einsatz brachte, kontinuierlich verbessert. In den folgenden Jahrhunderten ging die Entwicklung der Waagen mit rasanter Geschwindigkeit weiter. 1669 wurde die Tafelwaage erfunden (von Joachim Rosentahl de Romeé ), 1763 die Neigungswaage (von Philipp Matthäus Hahn), im frühen 19.Jahrhundert dann die ersten Dezimal – und Küchenwaagen und dann mit einigem Abstand läuteten zwei amerikanische Ingenieure das Zeitalter elektronischer Waagen ein, indem sie den elektrischen Widerstand nutzten, die heute für fast alle Waagentypen gängigste Methode . Interessant ist noch das der ursprüngliche Name „Wage", wegen der Unterscheidungsnotwendigkeit, vor allem im Plural, zum Wagen auf den heute geläufigen Namen „Waage" geändert wurde.

Gewichtsermittlung

Waagen sind im allgemeinen Messgeräte und dienen dazu die Masse, in Form der Gewichtskraft, festzustellen. Die Gewichtskraft kann man entweder durch eine direkte Messung bestimmen, oder aber durch den Massevergleich zweier Gewichte, von denen min. ein Wägewert bekannt sein muss. Bei der direkten Messmethode muss man die örtliche Schwerebeschleunigung mit einbeziehen. Hat man hohe Anforderungen an die Präzision der Wägung, so justiert man die Waage lokal und führt eine Messung unter folgendem Zusammenhang durch;

(Masse in kg) = (Gewichtskraft N) (Schwerebeschleunigung in m/s2)

wobei die normaler Weise einzurechnende Erdbeschleunigung aufgrund ihrer minimalen Abweichung von max. einem Prozent zu vernachlässigen ist.

Arten

Waagen kann man entweder nach ihrer Bauart, ihren Anwendungsbereichen oder der Genauigkeit unterscheiden. Auszugsweise sind Waagen in ihrer Anwendung ebenso durch ihre Genauigkeit zu unterscheiden. Es sollte in jedem Falle klar sein, dass man z.B. in einem Postamt eine sehr fein justierte Briefwaage nutzt, die möglichst geeicht und aufs Gramm genau ist. Bei Kranwaagen oder z.B. Lkw-Waagen an Autobahnen kann die Abweichung höher ausfallen, sollte sich aber in einem für den jeweiligen Nutzen überschaubaren Rahmen halten. Die Einsatzgebiete der verschiedenen Waagen und damit ihrer Anwendungsgebiete ist schier nicht zu überblicken, die Bauart und die dahinter steckende Technik hingegen schon. So kann man Waagen sehr genau nach ihrer Bauart spezifizieren. Als Beispiele hierfür wären unter anderem Federwaagen(Schraubenfederdehnung), Ringkraftmesser(Verformung) und Körperfettwaagen (Ektroden) zu nennen.

Mechanische Waagen

Diese arbeiten nach den oben genannten Grundprinzipien, nämlich Massevergleich und Gewichtskraft. Beispiele zu Waagen mit Massenvergleichsprinzip;
  • Eine Balkenwaage misst die Balance zweier Gewichte. Im einfachsten Fall ist es ein im Drehpunkt gelagerter Waagebalken, an deren Enden zwei Waagschalen befestigt sind. Ein mechanisch bedingter Messfehler kann bei Balkenwaagen ausgeglichen werden indem man abwechselnd die zu ermittelnde Gewichte durch Zugabe von minimalgewichtetem Zusatzballast auf der anderen Waagschale vergleicht.
  • Eine Zeigerwaage (auch Neigungswaage genannt) misst durch Ausschlag eines festen Gewichts an einem einzelnen Hebelarm, diese Mechanik wird z.B. bei Briefwaagen genutzt.
  • Eine Schnellwaage, bestehend aus einem Stab mit Skala und zwei ungleichen Hebelarmen, einer mit einem Ausgleichsgewicht bestückt, der andere mit dem Haken zum Anbringen des zu wiegenden Gutes ist ebenfalls recht verbreitet. Das Verhältnis zwischen den beiden Armen wird durch das Verschieben des angebrachten Gewichts vorgenommen.
  • Eine Dezimalwaage funktioniert ähnlich dem Prinzip der Schnellwaage, der wirklich markante Unterschied ist hierbei das Armlängenverhältnis von zehn zu eins für den Gewichtshebelarm. So kann man mit Hilfe von Referenzgewichten das bis zu zehnfache dieser relativ genau auswiegen. Beispiele zu Waagen mit Gewichtskraftvergleichsprinzip;
  • Haushaltswaagen, Küchenwaagen und Babywaagen, bis 5 oder 10 kg funktionieren allgemein nach dem Prinzip der Federwaage.
  • Personenwaage wie es in jedem Haushalt gibt, die das Körpergewicht messen (meist bis zu 150 kg, mit einer Abweichung von maximal 3 kg).
  • Vor allem Standgeräte für den Handels – und/oder Industriebereich (mit verschiedenen Skalenteilungen, aufgeteilt in 25 kg / 50 g, 50 kg / 100 g oder 100 kg / 200 g, mit einer minimalen Abweichung die hier prozentual angegeben wird und unter einem Prozent liegt).

Elektromechanische - und elektronische Waagen

Der Vormarsch elektronischer Waagen sorgt durch die damit einhergehenden Vorteile, wie ihre Robustheit, Präzision und leichtere Ablesbarkeit zu einer weitestgehenden Verdrängung der bisher verwandten mechanischen Waagen. Vor allem der durch innovative Technik errungene Kostenvorteil in der Produktion sorgt dafür, dass elektronische Waagen meist sogar günstiger in der Anschaffung sind als mechanische Waagen. Deren möglicher Aufbau, wie zum Beispiel ein vor Luftbewegung schützendes Gehäuse, sowie spezielle Dämpfungseinrichtungen zur Verminderung von Erschütterungen sorgen im Normalfall auch für geringere Anfälligkeit und damit eine höhere Nutzungsdauer. Die Einstellung moderner Waagen lässt sich mittels Programmkalibrierung vornehmen, was ein weiterer Vorteil gegenüber den üblichen mechanischen Geräten ist. Der normale Messbereich liegt im Kilogrammbereich mit einer durchschnittlichen Abweichung von maximal 0,15%.

Funktionsweise elektronischer Waagen;

Die Umformung der Gewichtskraft in einen Weg, bzw. eine Art Verformung ist bei allen elektronischen Waagen nötig, da sich diese nur indirekt messen lässt. Diese Umformung lässt sich durch eine Feder oder einen Biegebalken generieren, wobei deren Größe und Massivität später ausschlaggebend für die abzuwägende Masse ist, so ist die in einer Kranwaage enthaltene Feder eine nahezu massiver Block aus z.B. Metall.

Die Messung der Verformung des jeweiligen Biegebalkens, bzw. der Feder kann entweder direkt über einen Dehnungsstreifen oder indirekt über die Wegmessung erfolgen, wobei zum Beispiel die Kapazitätsänderung eines Kondensators durch entstehende Plattenabstände gemessen werden kann.

Beispiele für elektromechanische Waagen;
  • Kranwaagen mit einem Messbereich von bis zu 200 Tonnen
  • Statische / Dynamische Achslastwaagen (Gewichtsermittlung erfolgt letztlich durch Aufsummieren der Einzelverwiegungen einzelner Achsen eines Fahrzeuges)
  • Plattform -und Fahrzeugwaagen (z.B. Brückenwaagen)
  • Bodenwaagen
  • Palettenwaagen

Die für die angeführten Waagen verwandte Technik arbeitet grundsätzlich nach den oben beschriebenen Sensor-Prinzipien, nämlich dem Prinzip der elektromechanischen Kraftkompensation und dem Wägezellenprinzip (mit Dehnungsstreifen). Seltene Ausnahmen arbeiten mit Hilfe von Sensorelementen.
 
 
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