Раздел 4.

Весоизмерительное и контрольно-кассовое оборудование.

Основы метрологии и общие сведения о весоизмерительных устройствах.

Определение в цифровой форме количества вещества в из­меряемом теле рассматривается как его идентификация тре­буемому параметру, т. е. определение массы, объема, линейных размеров, плотности, эклектрич«ских характеристик и т. д. на со­ответствие стандарту. Такое определение относится к области метрологии.

Метрология — это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, а так же способах достижения требуе­мой точности.

В области метрологии для измерения единицы того или иного показателя принимается метрическая система мер, действующая в рамках одного или нескольких государств и (или) единая для меж­государственного общения Международная система единиц СИ (ГОСТ9867-61), включающая семь основных единиц измерения:

1. длина (L, I, х) — метр (м);

2. масса (т) — килограмм (кг);

3. время (г) — секунда (с);

4. сила электрического тока (J) — ампер (А);

5. температура (7) — Кельвин (К);

6. количество вещества (М) — моль (mol);

7. сила света (j) — кандела (Cd),

а также производные единицы измерения:

1. объем (У) — кубический метр (м³);

2. площадь (5) — квадратный метр (м²);

3. плотность (с) — килограмм на меф кубический (кг/м³);

4. сила (Р) — ньютон (кгм/с²);

5. давление (р) — паскаль (кг/мс²);

6. энергия (Q) — джоуль (кгм²/с²);

7. мощность (N) — ватт (кгм²/с³).

Метрология объединяет массоизмерительные приборы, устрой­ства, автоматические системы и пр., действующие во всех отрас­лях народного хозяйства. Наиболее значимым из них является ве­соизмерительное оборудование, принцип действия которого осно­ван на гравитационном эффекте (закон всемирного тяготения сил, действующих на тело) и называется взвешиванием.

При. всех равных условиях следует различать понятие «вес» и «масса».

Вес — это сила, с которой груз действует на опору, препятствую­щую его свободному падению. Гравитационное притяжение зави­сит от географической широты и не является постоянной величи­ной: на экваторе вес тела примерно на 0,5 % меньше, чем на полю­сах. Масса тела — величина постоянная, которая определяется как мера инерционных и гравитационных сил. По этой причине при взвешивании определяют массу тела, а не «со вес.

Приборы для измерения массы груза (сырья, товарной продук­ции) называются весами. Совокупность устройств для измерения массы различных грузов (штучных, жидких, сыпучих и т. д.) назы­вается весоизмерительным оборудованием.

Все весоизмерительное оборудование, используемое в народ­ном хозяйстве, имеет свою область применения, в связи с чем раз­личают пять основных групп:

1. общего назначения — весы, которые широко применяются во всех отраслях народного хозяйства для взвешивания различных грузов. Эта группа представлена широкой номенклатурой весоиз­мерительного оборудования различных модификаций, максималь­ных и минимальных уровней взвешивания, сложности конструктив­ных решений и пр., в основу которых могут быть положены общие или принципиально отличные признаки. К этой группе относят и весо­измерительное оборудование, применяемое в торговле и обществен­ном питании;

технологическое — технологические весы и дозаторы, ис­пользуемые в производственно-технологических процессах для взвешивания и дозирования ингредиентов, входящих в состав

1. вы­пускаемой товарной продукции, или расфасовки готовых изделий на промышленных производствах и в оптовом звене торговли. В этой группе часто используется весовое оборудование и дозаторы пери­одического (дискретного) и непрерывного действия;

2. лабораторное — лабораторные весы. Их отличает высокая точность измерения и особые условия применения. Эта группа ве­сов используется в научно-исследовательских учреждениях, пище­вых лабораториях для проведения контрольных замеров производ­ственных процессов и т. п.;

3. метрологическое — метрологические весы и устройства, предназначенные для выполнения поверочных операций;

4. для специальных измерений — весоизмерительное оборудо­вание, предназначенное для определения параметров, которые мо­гут быть косвенно связаны с массой тела.

На точность измерения массы груза в любых весоизмеритель­ных приборах оказывает влияние ряд факторов. Все эти факторы можно объединить в группы по их соответствию определенным требованиям: метрологическим, торгово-эксплуатационным и са­нитарно-гигиеническим.

Метрологические (технические) требования включают точность взвешивания, устойчивость, чувствительность, постоян­ство показаний взвешивания.

Точность взвешивания характеризует свойство весов давать показания измерения массы с отклонением от истинной величины в пределах допустимой нормы погрешности.

Действующими стандартами (ГОСТ) весоизмерительное обо­рудование подразделяется на 17 классов точности весов, допусти­мая погрешность которых (%) при наибольшей нагрузке колеблет­ся от 2 г до 0,00001 г (Об, 0а, 1 в, 1 б, 1 а, 2в, 26, 2а, Зв, 36, За, 4в, 46, 4а, 5в, 56, 5а). В торговле и общественном питании допускается использование весов с классом точности до ±0,1 % (1 а) максималь­ного предела взвешивания.

Устойчивость — свойство весов, выведенных из состояния равновесия, самопроизвольно, без приложения внешних сил, после нескольких колебаний возвращаться в первоначальное состояние. В отдельных случаях (если ненагруженные весы не возвращаются в прежнее положение) в качестве толчка допускается использова­ние груза (допуска), масса которого равна допустимой погрешности для данных весов.

Чувствительность — свойство, характеризующее способность весов выходить из состояния равновесия при разности масс, нахо­дящихся на площадках весов. Чем меньшую массу обнаруживают весы, тем они чувствительнее и предпочтительнее для исполь­зования.

При определении чувствительности весов, следует учитывать также наименьшую допустимую нагрузку. Для каждого типа весов определена наименьшая допустимая нагрузка в связи с разной сте­пенью чувствительности и неодинаковой предельной нагрузкой. Взвешивание груза меньшего, чем это допустимо для выбранного вида весов, является грубым нарушением правил применения ве­соизмерительных приборов.

Постоянство показаний взвешивания. При многократном взвешивании одного и того же груза веоьг должны давать одинако­вые показания.

Торгово-эксплуатационные требования включают высокую скорость взвешивания, наглядность показаний взвешивания, соот­ветствие весоизмерительного прибора характеру взвешиваемого груза, прочность весов.

Высокая скорость взвешивания — свойство весов при взве­шивании быстро определять массу груза (например, при определе­нии стоимости и печати чеков) и восстанавливать равновесие пос­ле снятия товара.

Наглядность показаний взвешивания — высокая обозримость и читаемость показаний весов по результатам взвешивания. Для совершенствования этого показателя широко используется яркая цветовая гамма окраски контрольных показателей, удобное распо­ложение цифрового табло.

Соответствие весоизмерительного прибора характеру взве­шиваемого груза предполагает такую конструкцию грузоподъ­емного устройства, которая могла бы обеспечить максимальные удобства при взвешивании товаров различной формы, размеров, структуры и консистенции. По этой причине грузоподъемные уст­ройства изготавливаются в форме платформы, площадки, ковша, лотка.

Прочность (надежность) весов. Действующими стандарта­ми для каждого вида весов определены сроки службы, т. е. их пол­ный технический ресурс; материалы, из которых могут быть изго­товлены весы, их детали и качественные показатели, определяю­щие предел вероятности безотказной работы весов и их общую надежность.

Санитарно-гигиенические требования определяют ней­тральность материала изготовления деталей весов по их отноше­нию к взвешиваемому грузу и удобство ухода за весами.

Нейтральность материала является необходимым санитар­но-гигиеническим требованием, которое обусловлено особыми свой­ствами пищевых продуктов. Детали весов, соприкасающиеся с про­дуктами, должны быть выполнены из нержавеющей стали, пище­вого алюминия, полимерных материалов, нейтральных к пищевым продуктам. Эти же требования относятся и к краскам, используе­мым для покрытия отдельных деталей весов.

Удобство ухода за весами. Как любой вид оборудования, весы в процессе эксплуатации требуют постоянного и тщательного ухо­да. Для выполнения этого требования конструкция весов должна быть удобной для санитарной обработки, при этом отдельные де­тали могут быть закрыты кожухом для предохранения от пыли и грязи. Отдельные детали весов шлифуют и (если возможно) окрашивают.

Взвешивание на механических весах осуществляется с помо­щью гирь. Гиря — мера массы, применяемая как единица измере­ния массы грузов на весах.

В качестве первичного эталона единицы массы принята плати- ново-иридиевая гиря массой 1 кг, имеющая знак 12, которая имеет два эталона-копии: один — для сличения его массы в международ­ном бюро мер и весов; другой — для сличения с ним рабочих эта­лонов массы. Рабочие эталоны изготавливают в виде отдельных гирь массой от 1 мг до 10 кг.

Различают гири общего назначения, образцовые, специального назначения и условные.

Гири общего назначения используются для измерения массы груза на весах. Их изготавливают шести классов точности:

8. класс — для проведения микробиологических и химических исследований и других взвешиваний высшей точности;

9. класс — для химических исследований и других взвешиваний высокой точности;

10. класс — для проведения технических анализов повышенной точности и взвешивания драгоценных металлов;

11. класс — для технических анализов и взвешивания медика­ментов;

5-6 классы — для взвешивания в торговле и других отраслях народного хозяйства.

Образцовые гири предназначаются для клеймения гирь и ве­сов. Их изготавливают пяти разрядов, каждый из которых имеет свою область применения. В отдельных случаях гири общего на­значения могут быть использованы в качестве образцовых, кото­рые предназначаются для поверки весов и гирь.

Гири специального назначения включают рейтерные гири (повы­шенной точности для лабораторных весов), гири, встроенные в весы, а также гири, применяемые в технологических весах и дозаторах.

Торговые весы и гири изготавливают в соответствии с действую­щими государственными стандартами.

Условные гири используются при взвешивании на платформен­ных весах с соотношением плеч рычагов 1:100.

При эксплуатации весоизмерительных i фиборов устанавлива­ется система государственного и ведомственного надзора за их состоянием, правильностью использования, периодичностью повер­ки и клеймения.

Поверку и клеймение весов и гирь осуществляют государствен­ные Центры стандартизации, метрологии и сертификации, действую­щие на основании Законов Республики Беларусь «О стандартиза­ции», «О защите прав потребителей», «О сертификации продукции и услуг», «Об обеспечении единства измерений».

Оценка эффективности взвешивания грузов на весоизмерительном оборудовании

Абсолютную точность взвешивания на весах в обычных усло­виях производственно-торговой и иной деятельности обеспечить невозможно. Величина этого показателя представляет собой «случайный» результат, зависящий от совокупности факторов: чувствительности и постоянства показаний весов, правильности их установки и температуры окружающей среды, знаний и опыта опе­ратора и др.

Отклонение результата измерения от истинного значения изме­ряемой величины определяется как погрешность измерения.

По способу выражения различают абсолютную и относитель­ную погрешность. Абсолютная погрешность выражается в еди­ницах измерений величины (кг, т). Относительная погрешность представляет собой отношение абсолютной погрешности к истин­ному значению измеряемой величины и выражается в процентах (%).

По влиянию на результаты взвешивания все погрешности под­разделяют на случайные и систематические.

Под систематической погрешностью измерения понимают составляющие погрешности измерения, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях одной и той же величины. Возникновение систематической погрешности может быть обусловлено такими факторами, как: неправильная установка и сборка весов; недостаточно точная подгонка веса гирь; непостоянство температуры окружающей среды; неравноплечность коромысла, рычагов и др. Все указанные и иные факторы можно вычислить и свести их влияние к минимуму или полностью исключить. При невозможности исключения причин систематических погрешностей проводится оценка их границ, которая выражается в абсолютных или относи тельных показателях. При работе с весоизмерительным оборудо­ванием необходимо обеспечить исключение причин систематичес­ких погрешностей до начала работы, что позволит ускорить про­цесс взвешивания и повысить эффективность труда торгово-произ­водственного персонала. Устранение источников систематических погрешностей достигается путем правильного монтажа и регули­рования, точностью установки средств измерения, правильным вы­бором места для их установки, обеспечением оптимального тем­пературного режима при работе с весами, устранением воздействия воздушных потоков и т. п.

Даже удалив все источники систематических погрешностей, достичь абсолютно точного результата взвешивания невозможно в связи с наличием случайной погрешности. Под случайной по­грешностью измерения понимают составляющие погрешности измерения, изменения которых носит незакономерный, хаотичес­кий характер при повторных взвешиваниях одного и того же гру­за. Случайная погрешность не подвергается вычислению и не может быть полностью исключена из результатов взвешивания. Уточнить результат измерения и тем самым свести влияние слу­чайной погрешности к минимуму можно за счет проведения по­следовательных расчетов, основанных на теории вероятности и математйческой статистики при выполнении ряда повторных взвешиваний. При этом определяется значение измеряемой вели­чины, наиболее близкое к истинному по сравнению с результатом одного взвешивания.

Для оценки достоверности результата неоднократного взвеши­вания одного и того же груза на исследуемых весах используется среднее арифметическое отдельных результатов взвешивания:

где w_cp— среднее арифметическое результатов взвешивания одно­го и того же груза, т; т. — результат отдельного /-го взвешивания, т; п. — количество взвешиваний.

Для оценки влияния на результат отдельного взвешивания слу­чайной погрешности производится расчет среднего квадратичного отклонение результата отдельного взвешивания:

Среднее квадратичное отклонение характеризует точность от­дельного взвешивания из совокупности выполненных. Для оценки точности результата всех выполненных взвешиваний производят расчет величины среднего квадратичного отклонения совокупности взвешиваний:

Данная формула показывает, что точность результата взвеши­вания павы бается при увеличении количества повторений взвешу­

ваяния.

Результат взвешиваний, принимаемый за истинный, записыва­ется следующим образом:

Приведенное значение. Р = 99,73 % показывает степень досто­верности значения истинного результата взвешивания, полученного опытно-аналитическим путем.

Метод измерения массы тела путем взвешивания широко ис­пользуется в пищевой промышленности и сельском хозяйстве на всех этапах производства и продвижения продукции от производи­теля к потребителю. В научно-исследовательских и производствен­ных лабораториях используются особо очные лабораторные и ана­литические весы. В торговле и общественном питании весоизме­рительное оборудование обеспечивает точный учет продукции на складах при приемке и отпуске товаров, дозировке и порционировании продукции и сырья, высокой скорости измерения и учета при производстве собственной продукции (продукция общественного питания), обслуживании покупателей, контроле качества обслужи­вания населения.

Классификация и индексация весоизмерительного оборудования

Весоизмерительные приборы по конструкции взвешивающе­го устройства можно разделить на две большие группы, прин­ципиально отличных друг от друга: механические и электрон­ные. Промежуточной конструкцией являются электронно-механические весы.

В торговле и общественном питании используются обе эти груп­пы, положенные в основу производства весов общего назначения. Преимущество выбора механических или электронных (электрон­но-механических) весов определяется назначением торгового пред­приятия (оптовое звено, розничная торговля, общественное пита­ние), его месторасположением (городская или сельская местность, возможность обеспечения источниками питания или ее отсутствие), наличием на балансе уже имеющегося весоизмерительного обору­дования (для действующих предприятий) и прочими факторами. На протяжении многих лет в качестве основного весоизмерительного устройства в торговле использовались простейшие настольные механические гирные весы.

В настоящее время стационарная розничная сеть и обществен­ное питание все чаще используют современные образцы электрон­ных (электронно-механических) весов, но механическая конструк­ция весов остается все еще востребованной в производственных цехах общественного питания, лоточной торговле и т. д. Среди раз­нообразных видов применяемого весоизмерительного оборудования (механического, электронного) их конструктивные особенности основываются на общих для каждой группы теоретических осно­вах взвешивания грузов. Более подробно устройство механических и электронных весов рассматривается в следующих параграфах.

В свою очередь, механическое и электронное весоизмеритель­ное оборудование классифицируется по ряду общих признаков, основными из которых являются вид конструкции весов, способ их уста­новки, вид грузоподъемного устройства, степень автоматизации процесса взвешивания, вид указательного устройства, вид отсчета показаний, способ снятия показаний взвешивания и пр.

Различают следующие виды конструкций весов: рычажные, пружинные, электронно-тензометрические и оптические.

В торговле и общественном питании используются рычажные и электронно-тензометрические виды конструкций.

По способу установки в местах эксплуатации различают ста­ционарное и передвижное весоизмерительное оборудование.

Стационарное весоизмерительное оборудование устанавливает­ся на постоянном месте эксплуатации и его перемещение невоз­можно без предварительного демонтажа (автомобильные весы, вагонные и пр.). Передвижные (настольные, напольные) весы не связаны постоянным местом эксплуатации. При необходимости их можно перемещать при помощи установленного на них привода, транспортных средств или вручную.

По виду грузоприемного устройства весы бывают платфор­менные, бункерные и лотковые.

По степени автоматизации процесса взвешивания различа­ют автоматические, полуавтоматические и неавтоматические весы.

По виду указательного устройства весы подразделяют на гирные, шкальные, шкально-гирные, циферблатные, циферблатно-гирные, оптические и электронно-индикаторные.

На шкальных весах величину массы товарной продукции уста­навливают по шкале после достижения равновесия перемещени­ем по ней передвижной встроенной гири. На циферблатных весах массу товара определяют по круглой шкале; на циферблатно-гирных — суммированием массы уравновешивающих гирь и показа­ний стрелки циферблата. Показания взвешивания на оптических весах снимают с экрана, на который проецируется микрошкала со значением массы и стоимости товара. В электронных весах зна­чения массы и стоимости товара считываются с индикаторного электронного табло.

Вид отсчета показаний может быть визуальным (непосредствен­ное наблюдение участников продажи) и документальным (с доку­ментальной регистрацией результатов взвешивания путем печата­ния показаний на чековой ленте).

Способ снятия показаний может быть местным (непосредствен­но с указательного устройства весов) и дистанционным.

Кроме того, для электронных весов, в виду их конструктивных особенностей, определены дополнительные признака классифи­кации: конструкция датчика термосигнала, конструкция отсчетного устройства (дисплея), возможность подключения внешнего потре­бителя информации, источник электропитания и комплектность и др.

Все используемые весоизмерительные устройства согласно их классификации индексируют с использованием условных обозна­чений (буквенно-цифровая индексация). Первая буква в наимено­вании весов означает конструкцию грузоподъемного устройства (Р — рычажные, Т — электронно-тензометрические). Вторая бук­ва указывает на способ установки весов (Н — настольные, П — передвижные, С — стационарные). Цифра (число), расположенная после буквенного обозначения указывает наибольший предел взве­шивания (до 1 ООО кг — в килограммах, свыше 1 ООО кг — в тоннах). Буква после численного обозначения предела взвешивания харак­теризует вид указательного устройства весов (Г — гирные, Ш — шкальные, Ц — циферблатные). Затем следует цифровое обозна­чение способа снятия и отсчета показаний весов (1 — визуальный отсчет, 2 — документальная регистрация, 3 — отсчет на месте установки весов, 4 — дистанционный отсчет). В отдельный случа­ях после перечисленных буквенных и цифровых характеристик мо­гут обозначаться специфические особенности весов: А — автомо­бильные, В — вагонные, У — универсальные и пр.

Индексируются также лабораторные весы: ВЛТ — весы лабо­раторные технические; ВЛА — весы лабораторные аналитичес­кие; ВЛО — весы лабораторные образцовые; ВЛР — весы лабора­торные равноплечные и пр.

Используется буквенно-цифровая индексация и для обозначе­ния весовых дозаторов: ДРК-10 (Д — дозатор, Р — рычажно-механический, К — картофельный, 10 — наибольшая доза взвешива­емого продукта, равная 10 кг).

Гири, как и весы, подлежат индексации и имеют свои условные обозначения. Буквы — обозначают единицы измерения (мг — мил­лиграмм, г грам.*, кг — килограмм) и назначение (О — образ­цовая гиря, У — условная); цифры — разряд или класс, массу гири или гирь, входящих в комплект.