Den nøyaktige verdien av atmosfærisk trykk søkes ikke her; snarere vil vi fokusere mer på å visualisere utviklingen av denne kvantiteten, sammenligne den med en bevegelig indeks, omtrent som referansenålen som finnes på et mekanisk barometer i en stue.
Atmosfærisk trykk
Konseptet med atmosfærisk trykk er viktig i værvarsling. Selv om den ikke er lett håndgripelig, er denne fysiske mengden enkel å demonstrere.
Ved havnivå er atmosfærisk trykk sterkt nok til å løfte en vannsøyle til en høyde på omtrent 10 meter, eller en kvikksølvsøyle, som er betydelig tyngre, til bare 76 centimeter for et overflateareal på 1 kvadratcentimeter.
Derfor er et kvikksølvbarometer ikke annet enn et bøyd glassrør, åpent i den ene enden og fylt med kvikksølv.
Det er kalibrert i millimeter, som representerer vekten (det vil si trykket) mer eller mindre utøves på jordoverflaten.
Denne enheten bærer fortsatt navnet til oppfinneren, Torricelli (1608-1647), en disippel av den berømte Galileo.
Lufttrykket kan øke eller synke. Det er verdt å merke seg at verdien av atmosfærisk trykk også gir en god indikasjon på høyden.
I hovedsak er en høydemåler en type barometer kalibrert i kilometer.
Det er uheldig at temperaturen også påvirker denne målingen fordi kaldere luft, som er tyngre, har en tendens til å synke, mens varm luft utvider seg og stiger, og er lettere.
Man kan forvente en nedgang på omtrent 1 millibar for hver 8-meters høydeøkning.
I International System of Units (SI) er trykkenheten pascal (Pa), som representerer en kraft på 1 newton per kvadratmeter (omtrent 102 gram).
Denne verdien er imidlertid ikke vanlig og erstattes ofte av søylen, som er lik 100 000 pascal.
Standard atmosfærisk trykk er en gjennomsnittsverdi, omtrent 1,013 bar eller 1013 millibar.
Denne enheten vises ofte på husholdningsbarometre, sammen med verdien 76, som representerer høyden i centimeter av kvikksølvsøylen ved havnivå.
Men det er ikke alt! Millibaren er erstattet av hektopascal (hPa), kanskje til ære for minnet om den store fysikeren Blaise Pascal.
På markedet kan man finne metallbarometre eller aneroidbarometre, som opererer basert på metallers elastisitet.
Et metallkammer, blottet for luft, blir utsatt for det atmosfæriske trykket som skal måles. Ved hjelp av en spak beveger den en liten nål over en kalibrert skive.
En bevegelig markør lar en 'lagre' et gitt trykk og senere sjekke om det er synkende eller økende. Basert på disse observasjonene foreslår vi å konstruere vår barometriske indikator.
Den elektroniske atmosfæriske trykksensoren
I dag, for å måle atmosfærisk trykk på en fullstendig elektronisk måte, er det tilstrekkelig å 'veie' vekten av luftsøylen som utøver trykk på den følsomme overflaten til en sensor, og utnytter de piezoresistive egenskapene til en liten silisiumplate.
Den ligner på en miniatyr strekkmåler som er i stand til å oppdage små variasjoner i masse på dens aktive overflate.
Motorola har tilbudt en svært interessant komponent til allmennheten i flere år nå, som er temperaturkompensert og nøyaktig kalibrert på fabrikken ved hjelp av en laserstråle.
Denne komponenten er den absolutte trykksensoren med referansen MPX 2200AP.
En spesialmodell med to innganger måler differansetrykk for for eksempel å estimere vannstanden i en tank. Den typiske følsomheten til sensoren er 0,2 mV per kilopascal trykk.
Dermed, ved det nøyaktige trykket på 1 bar = 1000 hPa, måler utgangsspenningen til komponenten nøyaktig 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Hvordan kretsen fungerer
Atmosfærisk trykkindikatorkrets er presentert i sin helhet i følgende figur og består av tre distinkte seksjoner: den regulerte strømforsyningen, måle- og forsterkningsseksjonen, og til slutt displayenheten og minnemarkøren.
Den intermitterende strømforsyningen til denne enheten tillater bruk av et 9V rektangulært batteri.
For å eliminere eventuelle spenningsvariasjoner på grunn av batterislitasje har vi en spenningsreguleringsenhet som består av ballasttransistoren T1 og zenerdioden Z1 med en nominell verdi på 6,2V. Svitsjedioden D1, koblet i serie, kompenserer nøyaktig for spenningsfallet over PN-krysset til transistoren.
Den høyverdige elektrolytiske kondensatoren C1 stabiliserer også denne kontinuerlige spenningen på 6,2V.
Den positive terminalen til denne strømkilden går gjennom TEST-knappen, som bare gir strøm til skjermenheten på forespørsel, noe som bidrar til en betydelig forlengelse av batterilevetiden.
