ترازوهای تجزیه ای

انواع ترازوهای تجزیه ای

طبق تعریف، ترازوی تجزیه ای به دستگاهی برای تعیین جرم گفته میشود که حداکثر ظرفیت آن از 1g تا چند کیلوگرم تغییر میکند. دقت و صحت بسیاری از ترازوهای تجزیه ای مدرن از 1 قسمت در از حداکثر ظرفیت کامل آن هم فراتر میرود.

متداول ترین ترازوهای تجزیه ای، ماکروبالانس ها، دارای حداکثر ظرفیت در گستره 160 تا 200g هستند.

الف) ترازوی تجزیه ای الکترونیکی

طبق شکل، کفه ترازو روی یک استوانه فلزی توخالی سوار است که این استوانه توسط سیم پیچی احاطه شده است و قطب شمال یک آهنربای استوانه ای دایمی در آن فرو رفته است. یک جریان الکتریکی در سیم پیچ باعث ایجاد میدان مغناطیسی میشود که استوانه، کفه و بازوی نشانگر و بار روی کفه را شناور نگه میدارد. جریان طوری تنظیم میشود که سطح بازوی نشانگر هنگام خالی بودن کفه روی موقعیت صفر قرار گیرد. قرار دادن یک شی روی کفه باعث حرکت کفه و نشانگر به طرف پایین میشود این باعث افزایش مقدار نوری میشود که به فوتوسل برخورد میکند. افزایش جریان حاصل از فوتوسل، تقویت شده به درون سیم پیچ هدایت میشود که این باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی بزرگتر میشود تا به نوبه خود کفه به موقعیت صفر برگرداند.

سیستم سروو: دستگاهی که در آن سیستم یک سیگنال الکتریکی کوچک باعث بازگشتن یک سیستم مکانیکی به موقعیت صفر میشود. جریان مورد نیز برای نگه داشتن کفه و شی در موقعیت صفر با جرم شی نسبت مستقیم دارد که به آسانی قابل اندازه گیری، رقومی شدن و نمایش دادن است. درجه بندی یک ترازوی الکتریکی شامل بکارگیری یک جرم استاندارد روی صفحه نمایش داده میشود.

در شکل زیر پیکربندی دو نوع ترازو تجزیه ای الکترونیکی نشان داده شده است. در هر کدام، کفه مقید به یک سری بندوبست است که در مجموع بعنوان سلول شناخته میشوند. در سلول چند خمیدگی وجود دارد که حرکت کفه را محدود میکنند و از مزاحمت نیروهای منحرف کننده برای مکانیزم ترازو جلوگیری میکند. در موقعیت صفر، میله ترازو با افق گرانشی موازی میشود و همه محورهای خمیدگی در موقعیت آزاد میگرند.

طبق شکل الف، یک تازوی الکترونیکی نشان داده شده است که کفه آن زیر سلول قرار دارد. با این آرایش، دقت بالاتری نسبت به طراحی کفه بالا به دست میاید. در عین حال، ترازوهای الکترونیکی کفه-بالا دارای دقتی برابر دقت بهترین تازوهای مکانیکی بوده علاوه بر آن دسترسی آسان به کفه را فراهم می آورند.

ترازوهای الکترونیکی عموما دارای این ویژگی هستند که میتوان آن ها را بطور خودکار صفر  کرد. به این ترتیب، میتوان کاری کرد که وقتی ظرف (مثلا قایقک یا بطری) روی کفه قرار داده میشود، صفحه نمایش، صفر را نشان میدهد. در اکثر ترازوها امکان صفر کردن تا حد %100 ظرفیت ترازو وجود دارد . برخی ترازوهای  الکترونیکی دارای ظرفیت دوگانه و دقت دوگانه هستند. به این ترتیب میتوان ظرفیت را از میکروبالانس به نیمه میکروبالانس (30g) کاهش داد بطوری که دقتی در حد 0.01ml حاصل شود. به این نوع ترازوها در واقع دو ترازو در یک ترازو هستند.

ترازوهای تجزیه ای الکترونیک مدرن، سهولت و سرعتی بینظیر در اختیار میدهند. برای مثال، یک داستگاه با لمس تنها  یک میله در موقعیت های گوناگون در راستای طول میله کنترل میشود. یک مکان معین روی میله به خاموش و روشن کردن  دستگاه منجر میشود. مکان دیگر بطور خودکار ترازو را در مقابل یک جرم استاندارد یا یک جفت استاندارد درجه بندی میکند و مکان سوم صفحه نمایش را صفر میکند اندازیگیری های جرمی قابل اطمینان با اندکی آموزش یا تمرین انجام پذیر است.

ب) ترازوهای تجزیه ای مکانیکی یک کفه 

اجزای تشکیل دهنده: گرچه ترازوهای یک کفه دیگر تولید نمیشوند، بسیاری از این دستگاه های قدیمی را هنوز هم میتوان در آزمایشگاه ها یافت. جز اصلی این دستگاه یک میله نازک سبک وزن است که توسط یک کاردک منشوری شکل روی یک صفحه مسطح نگه داشته میشود(A).  به طرف  چپ میله یک کفه برای نگه داشتن نمونه مورد توزین متصل است و مجموعه کاملی از جرم ها بوسیله چنگک در جای خود نگه داشته میشوند. بوسیله مجموعه ای از دکمه ها که خارج از جعبه ترازو قرار دارند این جرم ها را یک به یک میتوان از روی میله برداشت.

انتهای سمت راستی میله، وزنه مخالفی را نگه میدارد که کفه و جرم های طرف چپ را موازنه کند. یک لبه کاردکی دوم(B) در نزدیکی انتهای سمت چپ میله قرار گرفته است و بعنوان پشتیبان صفحه مسطح دومی عمل میکند که در داخل یک رکاب قرار گرفته است؛ این رکاب محل جفت شدن میله و کفه است. دو لبه کاردک و صفحات مسطح آن ها از مواد فوق العاده سخت ساخته میشود و دو حامل میدهند که حرکت میله و کفه را با کمترین اصطکاک ممکن امکان پذیر میسازند.

نگهدارنده میله دستگاهی مکانیکی است که میله ر ا طوری بالا میبرد که لبه کاردک دیگر را آزاد میکند. هدف هر دو مکانیزم نگهدارنده، جلوگیری از وارد آمدن آسیب به حامل ها به هنگام قرار دادن اشیا در داخل کفه یا برداشتن آنهاست. نگهدارنده کفه هنگامی که درگیر شود،بیشتر جرم که بیرون جعبه ترازو نصب میشود، قابل کنترل است؛ هرگاه از ترازو استفاده نمیشود، این اهرم را باید درگیر کرد. در نزدیکی انتهای میله در طرف مقابل کفه یک دمپر هوایی نصب شده است.

این دستگاه شامل یک پیستون سیلندر، دستخوش انبساط یا انقباض میشود؛ در نتیجه این فرایند، میله به سرعت به حالت سکون درخواهد آمد. برای اینکه امکان تشخیص اختلاف وزن های کوچک (1mlg>) فراهم گردد، محافظت سیستم در مقابل جریان های هوایی ضروری است. از این رو یک ترازوی تجزیه همواره در جعبه ای محصور است که برای وارد یا خارج کردن اشیا دریچه هایی برای آن تعبیه شده است.

توزین با ترازوی یک کفه: میله ای که بطور مناسب تنظیم شده باشد، اگر کفه خالی باشد و همه وزنه ها در جای خود باشند، اساسا به حالت افقی قرار دارد،هنگامی که نگهدارنده های کفه و میله درگیر نباشند، میله آزادانه میتواند حول لبه کاردکی دوران کند. با قرار دادن شیی روی کفه، انتهای سمت چپی میله به طرف پایین حرکت میکند. سپس وزنه ها یک به یک و بطور سیستماتیک از میله برداشته میشوند. تا این میزان عدم موازنه به کمتر از 100mg برسد.

میزان زاویه انحراف میله نسبت به موقعیت افقی اولیه با وزنه های بیشتری که از میله باید حذف شود تا موازنه برقرار گردد، نسبت مستقیم دارد. سیستم نوری نشان داده شده در بخش بالایی شکل بالا این زاویه انحراف را اندازه گیری و آن را به میلی گرم تبدیل میکند. یک شبکه خاص موسوم به رتیکل که صفحه شفاف کوچکی نصب شده روی میله است، با مقیاسی بین 0 تا 100mg حکاکی شده است. پرتو نوری از این مقیاس عبور میکند و به یک عدسی درشت نمایی وارد میشود که از آن نیز به نوبه خود بخش کوچکی از مقیاس درشت نمایی شده را روی یک صفحه شیشه ای شیری رنگ در جلوی ترازو متمرکز میکند. به کمک یک ورنیه میتوان این مقیاس را با صحت 0.1mg قرایت نمود.