Dokładna wartość ciśnienie atmosferyczne nie jest tu poszukiwany; raczej skupimy się bardziej na wizualizacji ewolucji tej wielkości, porównując ją z ruchomym indeksem, podobnie jak igła odniesienia znaleziona na mechanicznym barometrze w salonie.
Ciśnienie atmosferyczne
Pojęcie ciśnienia atmosferycznego jest niezbędne w prognozowaniu pogody. Chociaż nie jest to łatwo namacalne, ta wielkość fizyczna jest łatwa do zademonstrowania.
Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne jest wystarczająco silne, aby podnieść słup wody na wysokość około 10 metrów lub słup rtęci, który jest znacznie cięższy, do zaledwie 76 centymetrów na powierzchni 1 centymetra kwadratowego.
Dlatego barometr rtęciowy to nic innego jak wygięta szklana rurka, otwarta z jednej strony i wypełniona rtęcią.
Jest skalibrowany w milimetrach, które reprezentują ciężar (tj. ciśnienie) mniej lub bardziej wywierany na powierzchnię Ziemi.
To urządzenie nadal nosi imię jego wynalazcy, Torricelli (1608-1647), ucznia słynnego Galileusza.
Ciśnienie powietrza może wzrosnąć lub spaść. Warto zauważyć, że wartość ciśnienia atmosferycznego jest również dobrym wskaźnikiem wysokości.
Zasadniczo wysokościomierz jest rodzajem barometru wyskalowanego w kilometrach.
Szkoda, że temperatura również wpływa na ten pomiar, ponieważ zimniejsze powietrze, jako cięższe, ma tendencję do opadania, podczas gdy ciepłe powietrze rozszerza się i unosi, będąc lżejsze.
Można spodziewać się spadku o około 1 milibar na każde 8-metrowe zwiększenie wysokości.
W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) jednostką ciśnienia jest paskal (Pa), który reprezentuje siłę 1 niutona na metr kwadratowy (około 102 gramów).
Jednak wartość ta nie jest powszechnie stosowana i często jest zastępowana słupkiem, który jest równy 100 000 paskali.
Standardowe ciśnienie atmosferyczne to wartość średnia, około 1013 barów lub 1013 milibarów.
Jednostka ta jest często wyświetlana na barometrach domowych wraz z wartością 76, reprezentującą wysokość w centymetrach słupa rtęci na poziomie morza.
Ale to nie wszystko! Milibary zostały zastąpione hektopaskalami (hPa), być może na cześć pamięci wielkiego fizyka Blaise'a Pascala.
Na rynku można spotkać barometry metaliczne lub barometry aneroidowe, które działają w oparciu o sprężystość metali.
Metalowa komora pozbawiona powietrza jest poddawana mierzonemu ciśnieniu atmosferycznemu. Za pomocą dźwigni przesuwa małą igłę po skalibrowanej tarczy.
Ruchomy kursor pozwala „zapamiętać” dane ciśnienie i później sprawdzić czy maleje czy rośnie. Na podstawie tych obserwacji proponujemy skonstruowanie naszego wskaźnika barometrycznego.
Elektroniczny czujnik ciśnienia atmosferycznego
W dzisiejszych czasach, aby zmierzyć ciśnienie atmosferyczne w sposób w pełni elektroniczny, wystarczy „zważyć” ciężar słupa powietrza wywierającego nacisk na czułą powierzchnię czujnika, wykorzystując właściwości piezorezystancyjne maleńkiej płytki krzemowej.
Jest podobny do miniaturowego tensometru zdolnego do wykrywania niewielkich zmian masy na swojej aktywnej powierzchni.
Motorola od kilku lat oferuje szerokiemu gronu odbiorców bardzo interesujący komponent, który jest kompensowany temperaturowo i precyzyjnie kalibrowany w fabryce za pomocą wiązki laserowej.
Ten element jest czujnikiem ciśnienia bezwzględnego o numerze referencyjnym MPX 2200AP.
Specjalny model z dwoma wejściami mierzy różnicę ciśnień, aby na przykład oszacować poziom wody w zbiorniku. Typowa czułość czujnika wynosi 0,2 mV na kilopaskal ciśnienia.
Tak więc przy dokładnym ciśnieniu 1 bar = 1000 hPa napięcie wyjściowe komponentu wynosi dokładnie 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Jak działa obwód
Obwód wskaźnika ciśnienia atmosferycznego przedstawiony jest w całości na poniższym rysunku i składa się z trzech odrębnych części: zasilacza regulowanego, części pomiarowej i wzmacniającej oraz urządzenia wyświetlającego i kursora pamięci.
Przerywane zasilanie tego urządzenia pozwala na użycie prostokątnej baterii 9V.
Aby wyeliminować wszelkie wahania napięcia spowodowane zużyciem baterii, dysponujemy układem regulacji napięcia składającym się z tranzystora balastowego T1 i diody Zenera Z1 o wartości nominalnej 6,2V. Dioda przełączająca D1, połączona szeregowo, precyzyjnie kompensuje spadek napięcia na złączu PN tranzystora.
Kondensator elektrolityczny C1 o dużej wartości również stabilizuje to ciągłe napięcie na poziomie 6,2 V.
Dodatni zacisk tego źródła zasilania przechodzi przez przycisk TEST, który zasila wyświetlacz tylko na żądanie, przyczyniając się do znacznego wydłużenia żywotności baterii.
