Valoarea exactă a presiune atmosferică nu se caută aici; mai degrabă, ne vom concentra mai mult pe vizualizarea evoluției acestei cantități, comparând-o cu un indice de mișcare, la fel ca acul de referință găsit pe un barometru mecanic dintr-o cameră de zi.
Presiune atmosferică
Conceptul de presiune atmosferică este esențial în prognoza meteo. Deși nu este ușor tangibilă, această cantitate fizică este ușor de demonstrat.
La nivelul mării, presiunea atmosferică este suficient de puternică pentru a ridica o coloană de apă la o înălțime de aproximativ 10 metri, sau o coloană de mercur, care este semnificativ mai grea, la doar 76 de centimetri pentru o suprafață de 1 centimetru pătrat.
Prin urmare, un barometru cu mercur nu este altceva decât un tub de sticlă îndoit, deschis la un capăt și umplut cu mercur.
Este calibrat în milimetri, care reprezintă greutatea (adică presiunea) mai mult sau mai puțin exercitată pe suprafața Pământului.
Acest dispozitiv încă poartă numele inventatorului său, Torricelli (1608-1647), un discipol al faimosului Galileo.
Presiunea aerului poate crește sau scădea. Este demn de remarcat faptul că valoarea presiunii atmosferice oferă și o bună indicație a altitudinii.
În esență, un altimetru este un tip de barometru calibrat în kilometri.
Este regretabil ca si temperatura afecteaza aceasta masuratoare deoarece aerul mai rece, fiind mai greu, tinde sa coboare, in timp ce aerul cald se dilata si se ridica, fiind mai usor.
Ne putem aștepta la o scădere de aproximativ 1 milibar pentru fiecare creștere de 8 metri a altitudinii.
În Sistemul Internațional de Unități (SI), unitatea de măsură a presiunii este pascalul (Pa), care reprezintă o forță de 1 newton pe metru pătrat (aproximativ 102 grame).
Cu toate acestea, această valoare nu este folosită în mod obișnuit și este adesea înlocuită cu bara, care este egală cu 100.000 de pascali.
Presiunea atmosferică standard este o valoare medie, aproximativ 1,013 bari sau 1.013 milibari.
Această unitate este adesea afișată pe barometrele casnice, alături de valoarea 76, reprezentând înălțimea în centimetri a coloanei de mercur la nivelul mării.
Dar asta nu este tot! Milibarul a fost înlocuit cu hectopascalul (hPa), poate în onoarea memoriei marelui fizician Blaise Pascal.
Pe piata se gasesc barometre metalice sau barometre aneroide, care functioneaza pe baza elasticitatii metalelor.
O cameră metalică, lipsită de aer, este supusă presiunii atmosferice de măsurat. Folosind o pârghie, mișcă un mic ac peste un cadran calibrat.
Un cursor mobil permite să „stocareze” o anumită presiune și să verifice ulterior dacă aceasta este în scădere sau în creștere. Pe baza acestor observații, propunem construirea indicatorului nostru barometric.
Senzorul electronic de presiune atmosferică
În zilele noastre, pentru a măsura presiunea atmosferică într-o manieră complet electronică, este suficient să „cântărești” greutatea coloanei de aer care exercită presiune asupra suprafeței sensibile a unui senzor, exploatând proprietățile piezoresistive ale unei plăci mici de siliciu.
Este similar cu un extensometru în miniatură capabil să detecteze variații minuscule ale masei pe suprafața sa activă.
Motorola oferă de câțiva ani publicului larg o componentă extrem de interesantă, care este compensată cu temperatură și calibrată cu precizie din fabrică cu ajutorul unui fascicul laser.
Această componentă este senzorul de presiune absolută cu referința MPX 2200AP.
Un model special cu două intrări măsoară presiunea diferențială pentru, de exemplu, a estima nivelul apei dintr-un rezervor. Sensibilitatea tipică a senzorului este de 0,2 mV per kilopascal de presiune.
Astfel, la presiunea exactă de 1 bar = 1000 hPa, tensiunea de ieșire a componentei măsoară exact 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Cum funcționează circuitul
Circuitul indicator al presiunii atmosferice este prezentat în întregime în figura următoare și este format din trei secțiuni distincte: sursa de alimentare reglată, secțiunea de măsurare și amplificare și, în final, dispozitivul de afișare și cursorul de memorie.
Alimentarea intermitentă a acestui dispozitiv permite utilizarea unei baterii dreptunghiulare de 9V.
Pentru a elimina orice variatii de tensiune datorate uzurii bateriei, avem un dispozitiv de reglare a tensiunii format din tranzistorul de balast T1 si dioda zener Z1 cu o valoare nominala de 6,2V. Dioda de comutare D1, conectată în serie, compensează cu precizie căderea de tensiune pe joncțiunea PN a tranzistorului.
Condensatorul electrolitic de mare valoare C1 stabilizează și această tensiune continuă la 6,2 V.
Borna pozitivă a acestei surse de alimentare trece prin butonul TEST, care alimentează dispozitivul de afișare doar la cerere, contribuind la o prelungire semnificativă a duratei de viață a bateriei.
