Laborwaage

Ein Labor ohne eine Laborwaage ist kaum vorstellbar. Eine Laborwaage ist ein sehr wichtiges Hilfsmittel, um Versuche zu reproduzieren, zu überprüfen und zu verbessern. Je nach Labor und dessen Schwerpunkt werden besondere Anforderungen an die zum Einsatz kommende Laborwaage gestellt. So sind sowohl Schwerlastwaagen als auch Mikrowaagen als Laborwaagen in vielen Laboren weltweit anzutreffen. Die Bezeichnung „Laborwaage“ ist somit nicht auf eine bestimmte Waagenart begrenzt, sondern viel mehr das Umfeld, in der die Waage arbeitet.

Um die passende Laborwaage zu finden sollte als erstes der Versuchsaufbau definiert werden.

In dieser Phase fällt die Entscheidung, ob eine Laborwaage zum Einsatz kommt und welche Anforderungen an diese gestellt werden. Im ersten Schritt wird dem Anwender die Bauform der Laborwaage deutlich. Hier gibt es von der Tischwaage, Bodenwaage über Hängewaage bis hin zu einzelnen Wiegezellen jede denkbare Möglichkeit.

Nachdem die Bauform eingegrenzt wurde, ist die benötigte Genauigkeit und Maximallast der Laborwaage zu definieren. Diese beiden Parameter stehen in unmittelbarerem Zusammenhang.

Besonders bei der Messgenauigkeit müssen einige Dinge berücksichtigt werden. So sind die angegebenen Genauigkeiten an Faktoren wie z.B. Arbeitstemperaturbereich, Plattformgröße, Anwendungszeit und Mindestgewicht geknüpft.

Je nach Anforderungen kommen unterschiedlichen Messverfahren zum Einsatz, welche ihre Stärken und Schwächen haben. Die meistverbreitete Messmethode ist die DMS Messmethode (Dehnungsmessstreifen), aber auch andere Messmethoden wie elektromagnetische Kraftkompensationszellen, Piezoelektrische Kraftaufnehmer, Schwingseitensensoren sowie mechanische Laborwaagen z.B. Federwaagen können die Anforderungen erfüllen.

Dabei müssen auch Vorschriften berücksichtigt werden wie eventuelle ATEX Zulassungen oder die Eichpflicht.

Spätestens hier werden die messtechnischen Möglichkeiten und der damit verbundene finanzielle Aufwand deutlich. Sollte hier keine Übereinstimmung erfolgen, müssen der Versuchsaufbau und die verwendete Messtechnik neu hinterfragt werden. Kommt der Anwender zu einer Übereinstimmung, geht es an die Auswertung und Verarbeitung der Messdaten.

Bei einigen Anwendungen ist die reine Gewichtsanzeige im Display der Laborwaage völlig ausreichend. Diese Laborwaagen sind der Standard und haben eine sehr schnelle Verfügbarkeit.

Aber auch einige dieser Laborwaagen verfügen über besondere Funktionen, die dem Benutzer die Arbeit erleichtern sollen. Hier erfolgt die Auswertung der Daten durch die Laborwaage.

Verschiedene Einheiten
Besonders im internationalen Vergleich müssen unterschiedliche Messeinheiten auf einen Nenner gebracht werden. Die Laborwaage kann die Messwerte in den unterschiedlichen Einheiten wie z.B. g / lb / mg / grain / ct / uvm. darstellen. Einige Laborwaagen bieten zusätzlich die Möglichkeit, einen frei einstellbaren Umrechnungsfaktor einzugeben. Dieses erleichtert die Arbeit ungemein und verhindert Umrechnungsfehler.

Die Ermittlung von Flächengewichten (g/m²) fällt auch in diesen Funktionsbereich und wird oft vom Labor in der Textilbrache gefordert.

Tierwiegefunktion
Eine gern genutzte Funktion im Bereich der Laborwaage ist die Tierwiegefunktion. Die Problematik bei der Tierverwiegung sind die dynamischen Messspitzen, welche gemessen werden, wenn das Tier aktiv ist. Die Tierwiegefunktion wertet die Messungen nach einem bestimmten Algorithmus aus, damit der Einfluss der Bewegungen des Tieres auf die Messergebnisse möglichst gering ist.

Prozentwiegefunktion
Mit dieser Funktion kann ein Gewicht als 100% Wert in der Laborwaage gespeichert werden. Alle darauf folgenden Wiegungen werden dann in ein prozentuales Verhältnis gesetzt. Damit können Rezepturen für eine bestimmte Endmenge schnell und sicher aus vielen einzelnen Komponenten gemischt werden.

PEAK Hold Funktion
Mit dieser Funktion hält die Laborwaage den höchsten gemessenen Messwert im Display fest. Bei Bruchversuchen wird eine Kraft aufgebaut, die kontinuierlich ansteigt und sich dann beim Bruch schlagartig entlädt. Der Nutzer hat mit dieser Funktion die Möglichkeit, die für den Bruch benötigte Kraft im Display zu sehen.

Bei Bruchversuchen sollte jedoch die Abtastrate berücksichtigt werden. Eine Laborwaage ist für genaue Messergebnisse ausgelegt und nicht für die Erzielung hoher Abtastraten. Für solche Anwendungsfälle sollte ein Kraftmessgerät geprüft werden. Eine Waage hat eine Abtastrate von ca. 10Hz, wobei ein Kraftmessgeräte Abtastraten von bis zu 10kHz erreichen kann. Damit kann der Kraftverlauf besser ausgewertet werden.

Statistik Funktion
Die Laborwaage ist in der Lage, die Messwerte der einzelnen Wiegungen zu sammeln und für den Nutzer auszuwerten. Informationen wie das geringste bzw. höchste ermittelte Gewicht, das durchschnittliche Gewicht und die Standardabweichung kann der Anwender sofort auf der Laborwaage einsehen und die Daten als Ausdruck protokollieren oder an einen PC übergeben.

Zeit / Datum Funktion
Für die PC unabhängige Protokollierung kann eine Laborwaage mit einem Datum und Zeit Modul versehen werden, um die Messdaten besser zuordnen zu können.

Bei vielen Laborversuchen wird jedoch ein besonderer Wert auf die Erfassung der Rohdaten gelegt.
Die meisten Laborwaagen haben eine Schnittstelle, die eine Datenübertragung zum PC ermöglicht.
Diese Schnittstelle kann z.B. als RS-232, USB, LAN oder W-LAN ausgeführt sein. Dabei sind die Anforderungen an die Laborwaage abhängig von den bereits vorhandenen Systemen. So sind auch Laborwaagen mit einem Analogsignal 4-20mA oder 0-10V möglich. Auch die PC unabhängige Datenaufzeichnung auf interne Datenträger ist bei Laborwaagen anzutreffen.

Eine häufige Problematik, die uns aus unterschiedlichen Laboren zugetragen wird,
sind Laborwaagen, welche bei kleinen bzw. langsamen Gewichtsveränderungen keinen Gewichtsunterschied im Display anzeigen. Das Problem beruht darauf, dass die Laborwaagen die gesammelten Werte erfassen, auswerten und dann erst dem Nutzer im Display anzeigen. Kleine bzw. langsame Gewichtsveränderungen können je nach Laborwaage in der Auswertung als mögliche Störsignale deklariert werden, die die Waage zu neutralisieren hat. Dadurch kann der Nutzer diese Gewichtsveränderung nicht mitverfolgen. Durch eine Laborwaage mit einer höheren Auflösung kann der Problematik entgegen gewirkt werden. Eine zweite Möglichkeit ist eine Laborwaage mit einer Nullnachführung, die deaktiviert werden kann, sowie eine Funktion, die die Auswertung beeinflussen kann, wie z.B. einstellbare Filter. Besonders in der Warmlaufphase der Laborwaage kommt die automatische Nullnachführung zum Einsatz, bis die Messelektronik auf Betriebstemperatur ist.

Mindestlast / Mindesteinwaage
Auch wenn die Laborwaage schon ab dem ersten Auflösungsschritt einen Wert im Display anzeigen kann, sollte die Wiegung über der Mindestlast der jeweiligen Laborwaage erfolgen, um die deklarierte Messgenauigkeit zu erreichen. Je nach Anwendung sollten noch eventuelle Sicherheitsfaktoren zum Einsatz kommen, um die Prozessgenauigkeit zu gewährleisten.

Dank der technischen Spezifikationen kann jede Laborwaage auf die Tauglichkeit für den jeweiligen Versuchsaufbau geprüft werden. Sollten Zweifel oder offene Fragen bestehen, stehen unsere Techniker mit fachkompetentem Rat zur Seite.