電子はかり

電子はかりとは

電子はかり（電子秤）とは、測定対象物の質量を測定するための計量器です。

一般的に普及している電子はかりとしては、電磁力平衡式（電磁式）とロードセル式の2種類が代表的です。電磁力平衡式の電子はかりは天びんにおける分銅の代わりに電磁力を用いる機器で、高精度の測定が行える点が特徴的です。その反面、構造が複雑になりがちで小型化が困難という課題があります。

ロードセル式の電子はかりは、電磁力ではなく電気抵抗を利用して測定を行う機器です。電磁力平衡式のものより構造がシンプルなため、大型製品も比較的容易に製造できます。一方で、精度面では電磁力平衡式の製品に劣る傾向があります。

電子はかりの使用用途と原理

電子はかりには測定原理が異なるさまざまなタイプの製品が存在し、前述の通り電磁力平衡式とロードセル式の2つが主流です。

電磁力平衡式は分銅の代わりとして電磁力で受け皿の試料と釣り合わせることで重量を測る方法です。図の通りの機構となっており、フォースコイルに電流を流すことで下向きの力が働きます。光源と位置センサーにより釣り合う位置を確認しながら、フォースコイルの電流値を制御することで釣り合いを制御します。この時の電流値を読み取ることで重量を読み取ります。

電磁力平衡式の電子はかりは、前述の通り高精度測定が得意です。そのため、高精度が要求される実験向けに作られた分析用電子はかり（電子天びん）に用いられています。ただし、正確な測定のためには必要に応じて校正を行うことが重要です。

図1. 電磁力平衡式の電子はかり

次にロードセル式は、アルミなどでできた起歪体のたわみから重量を読み取る方法です。起歪体に張り付けたひずみゲージが伸び縮みし、これにより電気抵抗値が変化します。この抵抗値の変化を電気信号として読み取ることで重量を測定します。

ロードセル式の電子はかりは、構造がシンプルなことが特徴的です。体重計など大型の電子はかりに採用されているほか、コストを抑えて製造したい場合には小型のものにも使われます。

図2. ロードセル式の電子はかり

電子はかりの選び方

電子はかりを選ぶ際は測定試料の特性や使用目的などによって適切なものを選ぶ必要があり、基本的に受け皿の大きさ、ひょう量、最小表示で選びます。

まず、測定試料の大きさに合わせた受け皿を有するはかりである必要があります。

ひょう量ははかりが精度よく測定ができる最大量です。測定する対象の重量がひょう量以内である必要があります。

最小表示ははかりが測定で表示可能な最小の値であり、測定対象をどの程度まで細かく測定した以下により選ぶ必要があります。注意が必要な点として、最小表示値はあくまで表示される最小値であり、その値のサンプルまで正確に測れるという意味ではないということです。対象を精度よく測定可能な最小の重さは最小計量値であり、繰り返し測定した際の標準偏差の2倍が95.4％の確率で0.10％以下に収まる最小の大きさです。測定精度を重視する場合、はかりの直線性や繰り返し精度にも注意する必要があります。測定精度が高いほどはかりの価格も高くなってくるため、測定したい精度に合わせて適切なはかりを選ぶことが重要です。