Waagen

Narrenschiffer schrieb:Das ist eine Federwaage. Die Gewichtskraft wird anhand der Kraft gemessen, welche Federn aufbringen müssen, um das Gewicht zu "halten".

Ja, okay @Narrenschiffer die Kraft der Feder ist hier also der Gewichtskraft des Wiegeobjekts gegenüber.? Jenachdem wie weit bzw. stark die Feder zusammengedrückt wird, dementsprechend schlägt der Zeiger der Anzeige aus - man stellt sich also sozusagen auf eine Feder drauf, die dann wiederum den Zeiger im Verhältnis des Gewichts bewegt?

Was ist die Präzision bei einer Waage - ist das das Größenverhältnis der Teilstriche auf der Skala - also ab die Waage bspw. im Gramm- oder Milligramm-Bereich wiegt und das Gewicht anzeigt?

Niselprim schrieb:Was ist die Präzision bei einer Waage - ist das das Größenverhältnis der Teilstriche auf der Skala - also ab die Waage bspw. im Gramm- oder Milligramm-Bereich wiegt und das Gewicht anzeigt?

Wohl eher das was angezeigt wird im Vergleich zu einem Referenzgewicht. Auf der Arbeit benutze ich sehr empfindliche, elektronische Waagen. Da spielen viele Faktoren mit wenn es um die Präzision geht. Z.B. sollte man keinen Fall magnetischen Dinge auf die Waage legen, da die Waage elektromagnetisch funktioniert. Dann muss die Waage auf einem sehr schweren Stein liegen um Erschütterungen zu vermeiden. Keine grossen Luftströmungen, Gewicht zentriert auf den Waagenteller platzieren, Handschuhe um Abdrücke zu vermeiden, Waage muss im Lot liegen, genügend grosser Drift bis die Waage stabil ist, Gewicht muss Raumtemperatur haben, etc.

Bei Waagen muss man zwei Varianten unterscheiden:
Geräte die das zu bestimmende Teil mit definierten "Gewichten" vergleichen und solche die etwa mit einer Auslenkung gegen eine Federkraft vergleichen.
Der erste Typ zeigt auch bei unterschiedlicher Gravitaion prinzipiliell das gleiche Ergebnis, der zweite nicht - etwa auf dem Mond.
Anders ausgedrückt:
Man sollte erst mal den Unterschied zwischen Masse (Kilogramm etc) und Gewicht (Gewichtskraft in Newton bzw früher in Kilopond - etwa noch vor 60 Jahren als ich zur Schule ging ...) lernen!

Wenn im Alltagsleben von Gewicht gesprochen wird ist fast immer die Masse gemeint.

Poah Hey @Celladoor
Das ist dann aber sicherlich eine Präzisionswaage? Also du wiegst Dinge mit ganz wenig Gewicht, oder?

Celladoor schrieb:Da spielen viele Faktoren mit wenn es um die Präzision geht. Z.B. sollte man keinen Fall magnetischen Dinge auf die Waage legen, da die Waage elektromagnetisch funktioniert.

Was in der Waage funktioniert elektromagnetisch - das Auswertegerät? Das Auswertegerät aber ist nicht der eigentliche Teil der Waage, welcher wiegt, oder?

Celladoor schrieb:Wohl eher das was angezeigt wird im Vergleich zu einem Referenzgewicht.

Wie jetzt - der Wiegefehler ist die Präzision - nö, nee, gell?

wolfi7777 schrieb:Bei Waagen muss man zwei Varianten unterscheiden:
Geräte die das zu bestimmende Teil mit definierten "Gewichten" vergleichen und solche die etwa mit einer Auslenkung gegen eine Federkraft vergleichen.

Ja, okay @wolfi7777 Beim Apotheker, wenn er Rezepte mischt, dann wird er wohl mit Refernzgewicht arbeiten, oder? Bei ungenaueren Waagen kann man dann über eine Federkraft oder ähnliches das Gewicht ermitteln?

wolfi7777 schrieb:Der erste Typ zeigt auch bei unterschiedlicher Gravitaion prinzipiliell das gleiche Ergebnis, der zweite nicht - etwa auf dem Mond.

Ahh - ja, ein wichtiger Aspekt, falls man doch mal auf den Mond umziehen möchte :D
Ja klar, die Erdanziehungskraft ist ja auf der Erde auch nicht überall gleich.

wolfi7777 schrieb:Anders ausgedrückt:
Man sollte erst mal den Unterschied zwischen Masse (Kilogramm etc) und Gewicht (Gewichtskraft in Newton bzw früher in Kilopond - etwa noch vor 60 Jahren als ich zur Schule ging ...) lernen!

Wenn im Alltagsleben von Gewicht gesprochen wird ist fast immer die Masse gemeint.

Dieser Unterschied ist mir klar: N = kg *m/s^2; Masse; Erdbeschleunigung

Niselprim schrieb:Das ist dann aber sicherlich eine Präzisionswaage? Also du wiegst Dinge mit ganz wenig Gewicht, oder?

Genau. Ich arbeite in der Analytik und für z.B. eine Gehaltsbestimmung mit einer HPLC (das ist so eine chromatographische Analyse) brauche ich erstens eine Referenzsubstanz mit einem genau bestimmten Gehalt (+/- x-was) und eine sehr genaue Waage (sonst könnte ich den genau definierten Gehalt gleich in die Tonne kicken). Meistens wiege ich dabei ein Gewicht von 10 mg auf 2 Nachkommastellen genau ein. Also z.B. 0.01026(4) g. Die letzte Nachkommastelle in Klammern ist dabei mit Vorsicht zu geniessen, da es sich dabei auch um einen Rundungsfehler handeln könnte. Die ist bei unserer Analytik aber auch gar nicht gefordert.

Niselprim schrieb:Was in der Waage funktioniert elektromagnetisch - das Auswertegerät? Das Auswertegerät aber ist nicht der eigentliche Teil der Waage, welcher wiegt, oder?

Diese Analysenwaagen funktionieren ungefähr so. Wenn man eine Probe auf den Wägeteller legt, drückt dieser eine elektromagnetische Spule herunter die ein Magnetfeld erzeugt, welches wiederum von Magneten abgestossen wird. Je grösser das Gewicht um so mehr Strom ist nötig um die Waage im Gleichgewicht zu halten. Dieser Strom wird dann einfach umgerechnet.

Niselprim schrieb:Wie jetzt - der Wiegefehler ist die Präzision - nö, nee, gell?

Doch. Jede unserer Waagen hat eine vom Hersteller angegebene Fehlertoleranz (+/- x-was). Das kontrollieren wir jede Woche mit Eichgewichten die wiederum auch wieder eine definierte Fehlertoleranz haben. Misst eine Waage ein Gewicht ausserhalb der Toleranz dürfen wir sie nicht benutzen.

Celladoor schrieb:Das kontrollieren wir jede Woche mit Eichgewichten

Ich denke, ihr verwendet eher Kalibriergewichte. Eichen kann nur das Eichamt ;)

Wenn du übrigens etwas richtig schweres wiegen möchtest, verwendet man üblicherweise Kraftmessdosen. Darin befindet sich ein metallische Körper, auf dem Dehnungsmessstreifen angebracht sind. Wird dieser nun belastet, misst man die Längenänderung und kann damit die einwirkende Kraft bestimmen.

@Niselprim
Ich denke am sinnvollsten wäre ein Physikkurs oder ähnliches um Waagen zu verstehen.

Es gibt, wie bereits angesprochen, viele verschiedene Arten von Waagen. Diese basieren auf gefühlt ebenso vielen verschiedenen Messmethoden.

Am einfachsten wäre es wohl wenn du mal sagst welche Art von Waage dich am meisten interessiert - dann können wir das Stück für Stück abarbeiten :)

alibert schrieb:Ich denke, ihr verwendet eher Kalibriergewichte. Eichen kann nur das Eichamt

Stimmt. Wär sonst etwas teuer. ;)

alibert schrieb:Ich denke, ihr verwendet eher Kalibriergewichte. Eichen kann nur das Eichamt ;)

du meinst darf ;-) ^^ Eichgewichte kann jeder kaufen.

Aber so eine Waage hab ich auch auf der Arbeit, ein Luftzug oder mal mit der Hand drübergehen oder den Luftbuzzer drücken, schon geht das Gewicht hoch :-) die ist aber im Gegensatz zu unseren Band- und Bodenwaagen extrem Präzise^^

Wir haben sogar ne Waage im Hubwagen und in einer Ameise integriert^^ kein Plan wie das funzt^^

DieGarnele schrieb:Es gibt, wie bereits angesprochen, viele verschiedene Arten von Waagen. Diese basieren auf gefühlt ebenso vielen verschiedenen Messmethoden.

Richtig.

Und um noch ein weiteres Prinzip mit in die Waagschale zu werfen (sic): Magnetoelastischer Effekt bzw. Pressductoren. Unter Druck bzw. Zug ändern einige Werkstoffe ihre magnetische Permeabilität.

Es gibt ja auch noch die Wasserwaage. Deren Messprinzip ist der dynamische Auftrieb.

Schnipp Schnipp, ich weis was:

Die Schlauchwaage gibt es auch noch

DieGarnele schrieb:Es gibt, wie bereits angesprochen, viele verschiedene Arten von Waagen. Diese basieren auf gefühlt ebenso vielen verschiedenen Messmethoden.

Am einfachsten wäre es wohl wenn du mal sagst welche Art von Waage dich am meisten interessiert - dann können wir das Stück für Stück abarbeiten :)

Du kennst dich ja scheinbar mit den Waagen ganz gut aus @DieGarnele Um mir die Funktion der Waagen zu erklären, könntest ja mit einer einfachen Waage anfangen und dann steigern wir uns mehr und mehr, bis ich dann auch die komplizierteren Waagen verstehe. Also die normale Haushaltswaage (Personen- oder Küchenwaage) - da gibt es doch mechanische oder digitale Arten von - wie funktioniert das - Federkraft?

Celladoor schrieb:Diese Analysenwaagen funktionieren ungefähr so. Wenn man eine Probe auf den Wägeteller legt, drückt dieser eine elektromagnetische Spule herunter die ein Magnetfeld erzeugt, welches wiederum von Magneten abgestossen wird. Je grösser das Gewicht um so mehr Strom ist nötig um die Waage im Gleichgewicht zu halten. Dieser Strom wird dann einfach umgerechnet.

Also eigentlich wie beim Apotheker, der die Rezeptur zusammenstellt? Was ja du eigentlich auch machst? @Celladoor

Niselprim schrieb:Wie jetzt - der Wiegefehler ist die Präzision - nö, nee, gell?

Celladoor schrieb:Doch. Jede unserer Waagen hat eine vom Hersteller angegebene Fehlertoleranz (+/- x-was).

Okay - die Präzision ist sozusagen eine Angabe über die maximale Abweichung des tatsächlichen Gewichts?

Daveman schrieb:Wir haben sogar ne Waage im Hubwagen und in einer Ameise integriert^^ kein Plan wie das funzt^^

Wäre aber auch ganz interessant, zu wissen, wie die funktionieren ;) @Daveman

H.W.Flieh schrieb:Und um noch ein weiteres Prinzip mit in die Waagschale zu werfen (sic): Magnetoelastischer Effekt bzw. Pressductoren. Unter Druck bzw. Zug ändern einige Werkstoffe ihre magnetische Permeabilität.

Da wird dann auch wieder der Strom bzw. der Stromfluss gemessen, oder? @H.W.Flieh

Bettman schrieb:Es gibt ja auch noch die Wasserwaage. Deren Messprinzip ist der dynamische Auftrieb.

Die zeigt aber kein Gewicht an :)

cpt_void schrieb:Die Schlauchwaage gibt es auch noch

Die wiegt das Wasser :D oder? @cpt_void

Also bei digitalen Waagen gibt es sog. Dehnungsmessstreifen. Diese registrieren, wenn man auf die Waage etwas legt oder sich darauf stellt, wie weit deren Oberfläche verbogen wird.
Meist sind mehrere solcher Messfühler eingebaut und die Software der Waage berechnet daraus das tatsächliche Gewicht.

Gucky.

Niselprim schrieb:Also die normale Haushaltswaage (Personen- oder Küchenwaage) - da gibt es doch mechanische oder digitale Arten von - wie funktioniert das - Federkraft?

Genau, es gibt mechanische und elektronische Wiegeverfahren.

Nehmen wir als Beispiel mal die Personenwaage.

Im Falle einer mechanischen Waage befindet sich unter der Wiegefläche eine bzw. Mehrere Federn.
Wird die Waage nun mit einem Gewicht belastet verformt sich die Feder.

Nun kann man anhand der Materialeigenschaften und der jeweiligen Federkonstanten (dimensionslose Konstante) eine darauf wirkende Gewichtskraft in Newton messen. Diesen Wert rechnet man nun einfach in Kg um und schon hat man ein Ergebnis. (1kg = 9,81N). Hier muss man jetzt nur eine geeignete Methode finden um das Messergebnis optisch darzustellen (beispielsweise eine Übertragung per Federn auf einen Zeiger der auf einer Skala angebracht ist)

Das ganze funktioniert allerdings nur im linearen Dehnungsbereich der Feder (ab einem gewissen Punkt ist die Dehnung nicht mehr linear zur kraftwirkung). Außerhalb dieses Bereichs würde man extrem abweichende Messergebnisse erhalten.
Beachte, dass Dehnung nicht gleich „verlängern“ heißt. Es kann auch negative Dehnung stattfinden, diese wird dann stauchung genannt und ist das was wir im Fall einer Druckmessung vor uns haben.

Bei heutigen, gewöhnlichen digitalen Personenwaagen läuft das ganze etwas anders.
Unter der Wiegefläche befindet sich ein Dehnungsmessstreifen (DMS). Dieser hat die Eigenschaft, dass er seinen elektrischen widerstand unter Verformung ändert. Weiter hat ein DMS einen sogenannten k-Faktor welcher das Verhältnis von Verformung zu Widerstandsänderung angibt.
Nun kann Mithilfe eines Druckmessumformers dieser Widerstand gemessen und ein entsprechender Druck ermittelt werden.

Viele moderne Waagen arbeiten jedoch nicht nur mit einem DMS sondern mit sogenannten Messzellen. Diese sind jedoch eigentlich nichts anderes als kompaktierte DMS.
Dadurch, dass nun aber mehrere DMS in Form von Messzellen eingesetzt werden, kann auch ein präziseres Ergebnis gewonnen werden.

Das ist jetzt natürlich alles stark vereinfacht ausgedrückt. Dahinter stecken eine Menge physikalischer und mathematischer Prinzipien. Stichwörter: Ohm‘sches Gesetz, Hook‘sches Gesetz, spezifische Widerstände, relative Änderungen etc pp.

Außerdem kommt es stark auf den Verwendungszweck an, gerade wenn es um Materialauswahl und Dimensionierung geht.

so ne einfache Waage im Hubwagen, ist nichts anderes wie ne Öldruckanzeige im Hubzylinder, nur das halt statt dem Öldruck ne Gewichtsskala drin ist

Gucky87 schrieb:Also bei digitalen Waagen gibt es sog. Dehnungsmessstreifen. Diese registrieren, wenn man auf die Waage etwas legt oder sich darauf stellt, wie weit deren Oberfläche verbogen wird.
Meist sind mehrere solcher Messfühler eingebaut und die Software der Waage berechnet daraus das tatsächliche Gewicht.

Gucky.

Hi Gucky :)

Aber müssten bei digitalen Waagen nicht die Wägenzellen auch digital ausgelegt sein, also sozusagen über eine Frequenz abgetastet werden oder so ähnlich --- der DMS aber gibt doch ein Analogsignal, welches dann vom sogenannten Analog-Digital-Modul (ADM) erst in ein digital verwertbares Signal umgewandelt wird?

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Erstmal einen herzlichen Dank für deine sehr genauen Erklärungen zur mechanischen Personenwaage :) @DieGarnele Du hilfst mir damit gut weiter - das freut mich ;)

DieGarnele schrieb:Bei heutigen, gewöhnlichen digitalen Personenwaagen läuft das ganze etwas anders.
Unter der Wiegefläche befindet sich ein Dehnungsmessstreifen (DMS). Dieser hat die Eigenschaft, dass er seinen elektrischen widerstand unter Verformung ändert. Weiter hat ein DMS einen sogenannten k-Faktor welcher das Verhältnis von Verformung zu Widerstandsänderung angibt.
Nun kann Mithilfe eines Druckmessumformers dieser Widerstand gemessen und ein entsprechender Druck ermittelt werden.

Okay, das mit der Druckmessung möchtest du mir bitte noch genauer erklären? In meinem Kenntnisstand zum DMS wird an dem entstanden Widerstand eine elektrische Spannung angelegt und anhand des Spannungsabfalls das Gewicht ermittelt?

DieGarnele schrieb:Das ist jetzt natürlich alles stark vereinfacht ausgedrückt. Dahinter stecken eine Menge physikalischer und mathematischer Prinzipien. Stichwörter: Ohm‘sches Gesetz, Hook‘sches Gesetz, spezifische Widerstände, relative Änderungen etc pp.

Ja klar. Aber genau darum geht es mir hier in diesem Thread - wie halt die Physik und alles drum herum angewandt wird, damit die Waage so fuktioniert, wie sie funktioniert. Da es viele verschiedene Arten von Waagen gibt, wird es es wohl auch verschiedene Techniken und Anwendungen geben.

DieGarnele schrieb:Außerdem kommt es stark auf den Verwendungszweck an, gerade wenn es um Materialauswahl und Dimensionierung geht.

Ja. Kann man den DMS oder die Feder nicht überall verwenden?

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ufosichter schrieb:so ne einfache Waage im Hubwagen, ist nichts anderes wie ne Öldruckanzeige im Hubzylinder, nur das halt statt dem Öldruck ne Gewichtsskala drin ist

Hmm... :ask: Der Öldruck im Behälter ist doch überall im Behälter gleich, oder? Wie machst du das am Hubwagen - der Gewichtsaufnehmer des Hubwagens ist doch nicht in einem geschlossenen Raum, oder?

Bettman schrieb:Es gibt ja auch noch die Wasserwaage. Deren Messprinzip ist der dynamische Auftrieb.

Wenn dann eher des statischen Auftrieb;).

Niselprim schrieb:In meinem Kenntnisstand zum DMS wird an dem entstanden Widerstand eine elektrische Spannung angelegt und anhand des Spannungsabfalls das Gewicht ermittelt?

Es gibt verschiedene Methoden um Widerstände zu messen. Man kann z.B. Den Spannungsabfall messen und daraus den Wert errechnen. Oder aber man misst den Stromfluss und errechnet daraus mit der bekannten Spannung den Widerstand. Viele Wege führen nach Rom in diesem Fall ;)

Dafür würde ich an deiner Stelle aber mal googlen - da findest du unendlich viel zu. Stichworte z.B. Indirekte und direkte Widerstandsmessung.
Das ist weitaus verständlicher erklärt als ich es kann^^

Niselprim schrieb:Ja. Kann man den DMS oder die Feder nicht überall verwenden?

Das eher darauf bezogen, dass der Verwendungszweck der Waage immer eine Rolle spielt wenn es darum geht die Materialien auszuwählen.

Es ist natürlich unvorteilhaft wenn man einen Leiter auswählt der extrem empfindlich auf Hitze reagiert, wenn man damit in einem Bergwerk bei 45 Grad etwas wiegen will - mal als ganz banales Beispiel jetzt.