ترازو آزمایشگاهی ، انواع مختلف و نحوه کار با آن چیست؟
ترازوی آزمایشگاهی چیست؟
ترازو آزمایشگاهی از مهمترین تجهیزات آزمایشگاهی برای بیشتر آزمایشگاه ها به شمار می آید. این ترازو ها باید بدون خطا باشند. ترازو آزمایشگاهی دارای محفظه توزین بوده تا در زمان وزن کردن، هوای محیط ترازو در توزین خلل ایجاد نکند. همانطور که گفته شد ترازو آزمایشگاهی بخاطر دقت بسیار بالا گاهی برابر یک صدم گرم ، یک هزارم گرم ، یک ده هزارم گرم یا یک صد هزارم گرم نیاز به محیطی با عدم ورود و تاثیر هوا دارد. در ترازوی آزمایشگاهی هر چه مقدار دقت بالاتر برود ظرفیت ترازو کاهش می یابد.
همچنین برای عدم لرزش و دقت ترازوی آزمایشگاهی در طراحی سکوبندی آزمایشگاهی میز مخصوص ترازوی آزمایشگاهی با استانداردهای مشخص در نظر گرفته می شود.
ترازوی دیجیتال آزمایشگاهی در سراسر جهان یکی از مهم ترین ابزار سنجش می باشد. به دلیل اینکه این ترازو در آزمایشگاه ها جهت ترکیب دارو جهت تولید دارویی جدید یا تولید مواد شیمیایی از ترکیب چندین گروه شیمیایی به کار می رود ، دارای دقت فوق العاده حساس توزین است. به همین دلیل ترازو باید در تمام مدت توزین حساسیت دقیق داشته و کالیبره ترازو نیز کاملا دیجیتال باشد تا در صورت خارج شدن ترازو از حالت کالیبره به صورت اتوماتیک و خودکار به حالت کالیبره باز گردد تا ترکیب مواد دچار اختلال نگردد.
کاربردهای ترازوی آزمایشگاهی
ترازو های دقیق به دلیل اندازه گیری های قابل اعتماد و بدون خطایی که دارند در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. از ترازوهای تحلیلی و دقیق می توان در طیف وسیعی از آزمایش ها برای اثبات نظریه ها و اصول علمی ، توسعه فنون و مهارت ها و تحقیقات انجام شده توسط دانشجویان در آموزش عالی استفاده کرد. دقت ترازو بسیار مهم است و مقیاس آزمایشگاهی ترازو می تواند اندازه گیری 0.0001 گرم را ارائه دهد.
برخی از کاربردهای خاص ترازو در آزمایشگاه شامل اندازه گیری ترکیبات ، کالیبراسیون پیپت ، اندازه گیری جرم و حجم ، تعیین چگالی ، اندازه گیری رطوبت ، تجزیه و تحلیل مواد و بسیاری موارد دیگر است.
ساختمان داخلی ترازوی دیجیتال
هسته اصلی ترازوی های دیجیتال یک load cell است که از 4 تا استرین گیج که به صورت پل وتستون به هم متصل شده اند تشکیل شده است . کار کردن با آن ساده می باشد ، کافی است ولتاژ ثابت به آن داده و خروجی را به صورت دیفرانسیلی بخوانید .
انواع ترازوهای آزمایشگاهی
ترازوهای آزمایشگاهی بر اساس کاربرد و طراحی خود به دو مدل الکترونیکی و مکانیکی دسته‌بندی شده‌اند. اگر نیاز به ترازو با دقت بالا دارید ، قطعاً مدل دیجیتال بهترین گزینه خواهد بود.
در ادامه به معرفی انواع ترازوی آزمایشگاهی خواهیم پرداخت:
ترازوی دو کفه ای
از ترازوی دو کفه ای برای اندازه‌گیری مستقیم مواد استفاده می شود.
ترازوی یک کفه ای
در طراحی این ترازو از یک فنر ساده استفاده شده و به نسبت مدل دو کفه ای حالت ساده‌تری دارد ، اما مدل الکتریکی آن نیز طراحی شده است و برای توزیع های مستقیم استفاده می شود.
ترازوی سه صفر
در لیست انواع ترازوهای آزمایشگاهی، ترازوی سه صفر یکی از ترازوهایی است که دقت بالایی دارد. این مدل از ترازو ها دارای محفظه خاصی هستند و سبب می‌شوند که مواد گرمی و بسیار سبک به طور دقیق اندازه گیری شوند.
ترازوی آنالیتیکال
ترازوهای آزمایشگاهی آنالیتیکال معمولا شرایط اندازه گیری میکروگرم تا چند میلی گرم را فراهم می سازند.
ترازوی رطوبتی
از ترازوهای آزمایشگاهی رطوبتی معمولا در آزمایشگاه صنعتی و شیمیایی استفاده میشود و همانطور که از نامش پیداست برای اندازه گیری دقیق نمونه هایی که حاوی رطوبت هستند مورد استفاده قرار گرفته می شود.
ترازوی پرتابل یا قابل حمل
ترازوی آزمایشگاهی پرتابل برای اندازه گیری دقیق نمونه های خشک مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند تا ۱۲ هزار گرم را به طور دقیق اندازه گیری نماید. مدل بندی این ترازوها معمولاً متفاوت بوده و داری قابلیت حمل هستند.
مهمترین نکات کار با ترازوی آزمایشگاهی
- از قرار دادن ترازوی آزمایشگاهی در کنار پنجره و یا درب باز خودداری نمایید. در صورت قرار دادن ترازو در چنین شرایطی، دمای محیط کاملاً تغییر کرده و باعث ایجاد خطا در دستگاه خواهد شد.
- ترازوی آزمایشگاهی باید در محیطی با دما و رطوبت ثابت بر طبق مندرجات روی برچسب ترازو و یا دفترچه راهنما نصب گردد.
- از عوامل بدیهی استفاده از ترازوی آزمایشگاهی این است که از قرار دادن ترازوی آزمایشگاهی در محلی که امکان پاشیده شدن آب و یا مایعات دیگر وجود دارد اجتناب کنید.
- از قرار دادن ترازوی آزمایشگاهی بر روی میز غیر ثابت و یا میزی که در اثر ضربه ایجاد لرزه کند خودداری و از میز ترازو آزمایشگاهی استفاده نمایید.
- سطحی که ترازوی آزمایشگاهی روی آن قرار می‌گیرد، باید کاملاً تراز باشد.
- از قرار دادن ترازوی آزمایشگاهی در مجاورت دستگاه‌های الکتریکی خودداری نمایید. دستگاه‌های الکتریکی در اطراف خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند که روی اندازه‌گیری ترازو تاثیر می‌گذارد.
- دقت داشته باشید جسمی را که میخواهید وزن کنید، نسبت به محیط اطراف سردتر یا گرم ترنباشد زیرا بعلت ایجاد جریان هوا در اطراف خودمقدار جرم به درستی به دست نمی آید جسم گرم سبک تر و جسم سرد سنگین تر نشان داده می شود. اهمیت تعیین جرم از آن جامشخص می شود که همواره رابطه ای بین جرم ماده و تعداد مولکول های موجود در آن وجود دارد .
- ترازوهای دیجیتال مخصوصا با دقت های بسیار بالا که قیمت بالایی هم دارند بسیار ظریف و حساس بوده و به راحتی آسیب می بینند پس باید طرز مراقبت و کار با آن ها به طور دقیق آموزش داده شود . ترازوها می توانند دچار آسیب های مکانیکی ( مانند ضربه خوردن ) و شیمیایی ( مانند مواد خورنده شیمیای ) شوند .
- دلیل آن که می گویند هیچ ماده شیمیایی را روی ترازو نگذارید و حتما برای توزین مواد شیمیایی از ظرف توزین یا شیشه ای ساعت استفاده کنید آن است که ترازو در مقابل خوردگی بسیار آسیب پذیر می باشد .
- اگر مایعی روی ترازو ریخت، به سرعت آن را پاک نمائید تا از نفوذ آن به داخل ترازو جلوگیری شود.
- عواملی مانند دما، رطوبت ، نیروی جاذبه و هوا می توانند در اندازه گیری صحیح وزن مواد تداخل ایجاد نمایند.
- هنگام استفاده از ترازو و بعد از هرتوزین صفحه ترازو و قاشقک مخصوص توزین را به دقت تمیز نمایید.
- پیش از توزین یا برداشتن هر ماده بر چسب ایمنی آن را مطالعه نمائید.
نحوه کار با ترازوی آزمایشگاهی
- دقت کنید اطراف ترازوی آزمایشگاهی، از هر طرف فضای کافی جهت راحتی کار وجود داشته باشد.
- پس از مطمئن شدن از جریان الکتریکی ورودی به دستگاه، دستگاه را به برق متصل کرده و بعد از گذشت چند ثانیه کلید روشن (On) را فشار دهید.
- کفه ترازوی آزمایشگاهی را در محل تعیین شده قرار دهید. دقت نمایید که کفه درست در جای تعیین شده قرار گیرد.
- بعد از روشن شدن دستگاه به هیچ عنوان عمل توزین را انجام ندهید؛ چون علاوه بر اینکه ممکن است باعث اشکال در دستگاه شود، باعث خطای توزین نیز می‌گردد. لذا پس از روشن کردن ترازو آن را به مدت ۳۰ دقیقه به حال خود قرار دهید.
- روش کار با ترازوی آزمایشگاهی جهت جابجایی آن این است که ابتدا دستگاه را خاموش کرده و از منبع تغذیه جدا کنید. پس از این کار کفه ترازو را از روی آن برداشته و ترازوی آزمایشگاهی را جابجا کنید. در صورتیکه ترازوی آزمایشگاهی شما از نوع محفظه دار می باشد، ابتدا شیشه های آن را با چسب کاملا محکم کنید و سپس ترازوی آزمایشگاهی را جابجا کنید.
روش های توزین مواد توسط ترازوی دیجیتال
ترازو را روشن نمائید، پس از نمایش عبارت stable، ظرف توزین را روی ترازو بگذارید و سپس ترازو را با فشار دادن دکمه ی tare یا (Zero) صفر نمائید. حال ماده مورد نظر را داخل ظرف توزین ریخته و وزن آن را قرائت نمایید. دقت کنید که در این حالت مقدار جرم نشان داده شده، جرم ماده مورد نظر می باشد. البته از “روش اختلاف جرمی” نیز میتوان برای توزین استفاده نمود.
روش اختلاف جرمی
در این روش ابتدا جرم ظرف توزین را اندازه گرفته و بار دیگر جرم ظرف توزین همراه ماده را اندازه می گیریم. اختلاف جرم به دست آمده مربوط به جرم ماده است. روش کار به این صورت است که ابتدا چک نمائید ترازو stable است و سپس دکمه ی tare را فشار دهید تا ترازو صفر شود.
ظرف توزین را روی ترازو قرار داده و پس از آمدن نشان stable جرم را خوانده و یاد داشت نمائید. سپس با ظرف توزین همراه ماده ی شیمیایی این کار را تکرار نمائید، در این حالت اختلاف جرم مشاده شده مربوط به ماده مورد نظر می باشد .
نگهداری ترازوی ازمایشگاهی
برای عملکرد مطلوب دستگاه ترازو و کاهش خطای اندازه گیری لازم است شرایط کاری استانداردی فراهم شود تا عوامل مداخله گر حذف شوند این شرایط عبارتند از:
- ترازو باید در محلی دور از جریان هوا و کاملا در وضعیت افقی و در مکانی ثابت و بدون ارتعاش قرار گیرد.
- ترازو باید پیش از هر اندازه گیری صفر شود.
- ظرفی که برای توزین استفاده می شود باید تا حد امکان کوچک باشد ( با توجه به حجم ماده مورد توزین ) و از به کار بردن ظروف پلاستیکی باید خودداری شود.
- میز توزین باید یک میز ثابت سنگی یا آزمایشگاهی باشد.
- قابلیت انتقال لرزش میز توزین تاحد امکان باید کم باشد و هنگامی که کاری روی آن صورت می گیرد نباید خم شود.
- میز توزین باید ضد مغناطیس باشد (از جنس استیل نباشد).
- میزتوزین باید در برابر بارهای الکترواستاتیک محافظت شود ( از جنس پلاستیک یا شیشه نباشد).
- ظرف و ماده مورد توزین باید قبل از توزین به حرارت اتاق رسانده شوند.
- دست را نباید وارد محفظه توزین نمود . زیرا باعث گرم شدن محفظه می شود، بهتر است از پنس استفاده شود. .
- ماده مورد توزین را باید وسط کفه ترازو قرار داد.
- ترازو را از منبع تغذیه (برق شهر) قطع ننمائید و همیشه آن را در حالت آماده باش قرار دهید تا ترازو به تعادل حرارتی برسد.
- ترازو باید تمیز نگه داشته شود. در صورت ریختن مواد شیمیایی باید بلافاصله محل تمیز شود. برای پاک سازی عوامل بیولوژیک از الکل ۷۰٪ استفاده میشود.
- برای اطمینان از صحت اندازه گیری لازم است علاوه بر کالیبراسیون داخلی، در فواصل زمانی مشخص با استفاده از وزنه های کالیبره با وزن معین، صحت عملکرد را بررسی نمود و یا از طریق مراجع کالیبراسیون معتبر اقدام به کالیبراسیون دستگاه نمود.
کالیبراسیسون ترازوی دیجیتال آزمایشگاهی
ترازوها در محدوده ای از جرم وظیفه اندازه گیری و توزین را به عهده دارند. لذا رفتار آنها در کل محدوده اندازه گیریشان ممکن است خطی کامل و منطبق با معادله منحنی کالیبراسیون آنها که اغلب خطی فرض می شود) نباشد.
در ترازوی دیجیتالی معادله منحنی کالیبراسیون در طی عملیات کالیبراسیون اولیه که توسط سازنده انجام می گیرد در حافظه های موجود در آنها ذخیره می شود. مطابق توصیه اغلب سازندگان، استفاده کننده دستگاه در فواصل معین زمانی و یا در مواقع لزوم بایستی ترازو را مطابق دستورالعمل ارائه شده کالیبره نماید.
غالبا طبق دستورالعمل سازنده، کالیبراسیون در یک نقطه از محدوده اندازه گیری که تقریبا نزدیک حداکثر محدوده اندازه گیری ترازو میباشد و با استفاده از وزنه استاندارد با جرم وک لاس درستی مشخص و یا توسط وزنه استاندارد تعبیه شده در داخل ترازو که به طور اتوماتیک می تواند به ترازو اعمال شود انجام می گیرد. بدیهی است این کالیبراسیون نمی تواند خطی بودن ترازو را ارزیابی کند، بلکه منحنی کالیبراسیون ترازو را کمی اصلاح می کند (تا درستی ترازو به درستی مورد انتظار از آن نزدیک شود). لذا لازم است پس از کالیبراسیون طبق توصیه سازنده، با وزنه های استاندارد با کلاس درستی متناسب با درستی ترازو که کل محدوده اندازه گیری را پوشش دهد، بر مبنای نتایج حاصله و مطابق با روشهای ارزیابی عدم قطعیت، میزان (غیر) خطی بودن و عدم قطعیت استاندارد این عامل ارزیابی شود.
برخی به جای استفاده از روشهای درون یابی برای استخراج معادله منحنی کالیبراسیون ترازو و ارزیابی مقدار (غیر خطی بودن آن با استفاده از پارامتر انحراف استانداد و منحنی رگراسیون)، ترجیح میدهند به صورت ساده تری این ارزیابی انجام گیرد. در این روش ساده تر که توسط برخی سازندگان معتبر ترازو نیز توصیه می شود، پس از کالیبراسیون ترازو مطابق آنچه سازنده پیشنهاد کرده است (غالبا کالیبراسیون در یک نقطه)، ترازو را در چند نقطه در گستره اندازه گیری مورد نظر با استفاده از وزنه های استاندارد مرجع کنترل نموده و حداکثر اختلاف بین جرم وزنه استاندارد مرجع و مقدار نشان داده شده توسط نمایشگر ترازو در گستره اندازه گیری را به عنوان پارامتری برای ارزیابی عدم قطعیت استاندارد عامل (غیر) خطی بودن ترازو مورد استفاده قرار میدهند.
در صورتی که امکان چنین روشهای تجربی برای ارزیابی عامل (غیر) خطی بودن وجود ندارد، بهتر است به مشخصات فنی ترازو مراجعه و از میزان (غیر) خطی بودن آن که توسط سازنده ارائه شده است برای ارزیابی عدم قطعیت استاندارد این عامل استفاده شود.
طریقه کالیبراسیون ترازوی دیجیتال توسط برنامه دستگاه :
روشی که برای کالیبراسیون ترازوهای دیجیتال شرح خواهیم داد برای اکثر ترازوهای موجود در بازار قابل اجرا است و چنانچه روش گفته شده در مورد بعضی از دستگاه های قدیمی تر قابل اجرا نباشد لازم است طبق روش توصیه شده توسط سازنده عمل شود.
- برای شروع کار ابتدا هرگونه وزنه یا وسیله اندازه ده را از روی کفه ترازو بر داشته و پس از تراز نمودن دستگاه کلید ON/Tare را برای صفر شدن دستگاه فشار دهید.
- سپس مجدد کلید را فشرده و نگه دارید تا علامت CAL روی صفحه نمایش دستگاه ظاهر شود.
- کلید را رها کنید، نمایشگر در این حالت CAP را نشان میدهد، این دسته از ترازوها به دو روش کالیبره می شوند:
CAP: به معنای کالیبراسیون حساسیت دستگاه
LINE: به معنای کالیبراسیون خطی.
برای تغییر حالت کالیبراسیون بین دو حالت ذکر شده باید کلید Off/Mode را فشار داد.
مطالب مرتبط:
- گالری تصاویر سکوبندی آزمایشگاهی
- انکوباتور شیکردار PIT053RS
- مزور شیشه ای کلاس A (پایه شش گوش)
- پیپت چیست و نحوه استفاده از آن چگونه است؟