เครื่องชั่งถือว่าเป็นเครื่องมือ ที่มีความสําคัญต่อการตรวจวิเคราะห์ ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ เพราะจําเป็นต้องใช้ในการชั่งสารตัวอย่างต่างๆ ถ้าเกิดความผิดพลาดตั้งแต่ขั้นตอนการชั่งสาร ย่อมส่งผลต่อความผิดพลาด ในขั้นตอนการตรวจวิเคราะห์ขั้นต่อๆ ไป
เครื่องชั่งเป็นเครื่องมือพื้นฐานที่มีใช้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ ใช้สำหรับชั่งสารเคมี หรือสิ่งที่ต้องการตรวจวิเคราะห์ เพื่อให้การตรวจวิเคราะห์เป็นไปตามขั้นตอนที่กำหนด เครื่องชั่งจึงเป็นสิ่งที่มีความสำคัญในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ทดสอบและสอบเทียบ ครื่องชั่งหากจำแนกตามระบบการทำงาน สามารถแบ่งเครื่องชั่งเป็นเครื่องชั่งระบบกล และเครื่องชั่งระบบไฟฟ้า
เครื่องชั่งระบบกล (Mechanic Balance)
เครื่องชั่งระบบกล ใช้หลักการเปรียบเทียบค่าน้ำหนักของสิ่งที่ต้องการทราบน้ำหนักกับน้ำหนักมาตรฐานโดยอาศัยการสมดุลของคาน เครื่องชั่งประเภทนี้ได้แก่ เครื่องชั่งสองแขน เครื่องชั่งจานเดียว เครื่องชั่งสปริง ซึ่งเครื่องชั่งประเภทนี้จะมีการอ่านค่าความละเอียดได้น้อยกว่าเครื่องชั่งไฟฟ้า จึงไม่นิยมนำมาใช้ในห้องปฏิบัติการตรวจวิเคราะห์
เครื่องชั่งไฟฟ้า (Electric Balance)
1) เครื่องชั่งไฟฟ้าระบบอิเล็กทรอนิกส์
อาศัยหลักการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานของตัวนำไฟฟ้าที่เรียกว่า Strain Gauge จำนวน 4 ชิ้น ติดอยู่กับส่วนรับน้ำหนักที่ฐานเครื่องชั่งซึ่งสามารถยืดหยุ่นได้เมื่อไม่มีวัตถุบนจานชั่ง Strain Gauge ทั้ง 4 ตัวจะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าเท่ากันทุกตัวทำให้ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้ามีค่าเป็น 0 เมื่อวางวัตถุบนจานชั่ง Strain Gauge ทั้ง 4 ตัวจะถูกเชื่อมต่อกันเป็นวงจรไฟฟ้า แรงกดของวัตถุบนจานชั่งจะทำให้ส่วนรับน้ำหนักที่ฐานเครื่องชั่งและ Strain Gauge ทั้ง 4 ตัว มีการยืด หดไม่เท่ากัน ทำให้มีความต่างศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นระหว่าง Strain Gauge ทั้ง 4 ตัว อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในเครื่องชั่งจะทำการแปลงค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าให้เป็นตัวเลข แสดงเป็นค่าน้ำหนักวัตถุบนหน้าจอเครื่องชั่ง รวมทั้งเครื่องชั่งไฟฟ้าระบบอิเล็กทรอนิกส์ มักเป็นเครื่องชั่งที่สามารถอ่านค่าน้ำหนักความละเอียดได้จุดทศนิยม 1 ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งหรือ 3 ตำแหน่ง ซึ่งจะแสดงค่าความละเอียด (Resolution) ได้ไม่เกิน 1 ใน 100,000 ส่วนของน้ำหนักสูงสุดของเครื่องชั่ง เช่น เครื่องชั่งไฟฟ้าที่ชั่งน้ำหนักสูงสุด 1,000 กรัม จะแสดงค่าความละเอียดได้ 0.01 กรัม
2) เครื่องชั่งไฟฟ้าระบบแม่เหล็กไฟฟ้า
หลักการทำงานของเครื่องชั่งประเภทนี้คือ ขดลวดตัวนำที่ติดอยู่ใต้จานชั่งจะวางอยู่ในตำแหน่งที่มีสนามแม่เหล็กภายในเครื่องชั่ง เมื่อไม่มีวัตถุอยู่บนจานชั่ง จานชั่งจะอยู่ในลักษณะสมดุล แต่เมื่อวางวัตถุบนจานชั่ง ระบบไฟฟ้าภายในเครื่องชั่งจะจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวนำใต้จานชั่ง ทำให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าต้านการเลื่อนต่ำลงของจานชั่ง เพื่อให้จานชั่งอยู่ในลักษณะสมดุล ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้ทำให้จานชั่งอยู่ในลักษณะสมดุลจะถูกแปลงให้เป็นค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าและแสดงค่าเป็นตัวเลขที่เป็นค่าน้ำหนักของวัตถุบนหน้าจอเครื่องชั่ง เครื่องชั่งไฟฟ้าระบบแม่เหล็กไฟฟ้า มักพบในเครื่องชั่งที่สามารถอ่านค่าน้ำหนักความละเอียดได้จุดทศนิยม 4 ตำแหน่งและ 5 ตำแหน่ง ซึ่งจะแสดงค่าความละเอียด (Resolution)ได้ไม่เกิน 1 ใน 50 ล้านส่วนของน้ำหนักสูงสุดของเครื่องชั่ง เช่น เครื่องชั่งไฟฟ้าที่น้ำหนักสูงสุด 500 กรัม จะแสดงค่าความละเอียดในการอ่านค่าได้ 0.00001 กรัม
ส่วนประกอบของเครื่องชั่งไฟฟ้า
ข้อควรระวังในการใช้งานเครื่องชั่งไฟฟ้า
1) น้ำหนักสูงสุดที่เครื่องชั่งสามารถชั่งได้ (Maximum Capacity) ต้องสามารถรองรับน้ำหนักที่ต้องการชั่งได้ โดยไม่ควรชั่งสิ่งของที่มีน้ำหนักมากกว่าค่า Maximum Capacity ของเครื่องชั่ง เพราะอาจทำให้เกิดความเสียหาย ต่อระบบการทำงานภายในของเครื่องชั่งได้ ทั้งนี้ต้องคำนึงถึงน้ำหนักภาชนะที่ใส่ด้วย
“ค่าน้ำหนักรวมที่ชั่งไม่ควร เกิน 95 % ของน้ำหนักสูงสุดที่เครื่องชั่งสามารถชั่งได้ เพราะจะทำให้ค่าน้ำหนักที่อ่านได้มีความถูกต้องน้อยลง เช่น เครื่องชั่งที่ระบุค่าน้ำหนักสูงสุดที่สามารถชั่งได้ 100 กรัมไม่ควรชั่งน้ำหนักเกิน 90 กรัม”
2) ค่าความละเอียดของเครื่องชั่ง (Resolution) ดูจากค่าตำแหน่งทศนิยมของเครื่องชั่ง ซึ่งควรเลือกใช้งานเครื่องชั่งที่มีค่าความละเอียดของเครื่องชั่ง ไม่น้อยกว่าค่าความละเอียดของน้ำหนักที่ต้องการชั่ง
“การชั่งที่ไม่ต้องการความแม่นมาก อาจไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องชั่งที่มีความละเอียดสูง”
3) ควบคุมภาวะแวดล้อมภายในห้องเครื่องชั่ง เช่น อุณหภูมิความชื้นสัมพัทธ์ ควรควบคุมอุณหภูมิความชื้นของห้องเครื่องชั่ง โดยการจัดหาเครื่องมือวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ สำหรับอ่านค่าอุณหภูมิห้อง และค่าความชื้นสัมพัทธ์ในช่วงเวลาต่างๆในแต่ละวัน และจดบันทึกอุณหภูมิลงในแบบบันทึก เพื่อเฝ้าระวังการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิห้องเครื่องชั่ง
4) การวางเครื่องชั่งไว้ใกล้เคียงกับเครื่องมือที่ทำให้เกิดความร้อน ความชื้น เช่น อ่างควบคุมอุณหภูมิหรือเครื่องมือที่ใช้ระบบการเหนี่ยวนำไฟฟ้า เช่น ตู้อบ สิ่งเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อระบบการทำงานของเครื่องชั่ง
5) การชั่งตัวอย่างไม่ควรใช้มือจับภาชนะใส่ตัวอย่างโดยตรง เพราะอาจทำให้เกิดการปนเปื้อน หรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงได้ ควรใส่ถุงมือผ้าหรือใช้ที่จับ และควรวางสิ่งที่ต้องการชั่งบริเวณกลางจานชั่ง เพื่อป้องกันการอ่านค่าน้ำหนักผิดพลาดไป
6) การทำความสะอาดเครื่องชั่งและจานชั่ง สามารถใช้แปรงปัด หรือผ้าเช็ด หากมีรอยเปื้อนเป็นคราบอาจใช้ผ้าชุบน้ำหมาดๆ หรือชุบสารละลาย 50% เอทานอล เช็ดด้านบนของจานชั่ง สำหรับด้านล่างจานชั่งให้ใช้ลมเป่าสิ่งสกปรกหรือฝุ่น ผงที่อยู่ใต้จานชั่ง
7) ก่อนทำการปรับตั้งเครื่องชั่ง ต้องปรับระดับให้เครื่องชั่งตั้งตรงและแสดงหน้าจอเป็นศูนย์ (Zero reading) ก่อนเสมอ