Η ακριβής τιμή του ατμοσφαιρική πίεση δεν αναζητείται εδώ. Αντίθετα, θα επικεντρωθούμε περισσότερο στην οπτικοποίηση της εξέλιξης αυτής της ποσότητας, συγκρίνοντάς την με έναν κινούμενο δείκτη, όπως ακριβώς η βελόνα αναφοράς που βρίσκεται σε ένα μηχανικό βαρόμετρο σε ένα σαλόνι.
Ατμοσφαιρική πίεση
Η έννοια της ατμοσφαιρικής πίεσης είναι απαραίτητη στην πρόγνωση του καιρού. Αν και δεν είναι εύκολα απτή, αυτή η φυσική ποσότητα είναι απλό να αποδειχθεί.
Στο επίπεδο της θάλασσας, η ατμοσφαιρική πίεση είναι αρκετά ισχυρή για να ανυψώσει μια στήλη νερού σε ύψος περίπου 10 μέτρων ή μια στήλη υδραργύρου, η οποία είναι σημαντικά βαρύτερη, σε μόνο 76 εκατοστά για μια επιφάνεια 1 τετραγωνικό εκατοστό.
Επομένως, ένα βαρόμετρο υδραργύρου δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένας λυγισμένος γυάλινος σωλήνας, ανοιχτός στο ένα άκρο και γεμάτος υδράργυρο.
Είναι βαθμονομημένο σε χιλιοστά, τα οποία αντιπροσωπεύουν το βάρος (δηλαδή την πίεση) που ασκείται περισσότερο ή λιγότερο στην επιφάνεια της Γης.
Αυτή η συσκευή εξακολουθεί να φέρει το όνομα του εφευρέτη της, Torricelli (1608-1647), μαθητή του διάσημου Γαλιλαίου.
Η πίεση του αέρα μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί. Αξίζει να σημειωθεί ότι η τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης παρέχει επίσης μια καλή ένδειξη του υψομέτρου.
Στην ουσία, ένα υψόμετρο είναι ένας τύπος βαρόμετρου βαθμονομημένου σε χιλιόμετρα.
Είναι ατυχές ότι η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης αυτή τη μέτρηση, επειδή ο ψυχρότερος αέρας, όντας πιο βαρύς, τείνει να κατεβαίνει, ενώ ο θερμός αέρας διαστέλλεται και ανεβαίνει, όντας ελαφρύτερος.
Μπορεί κανείς να περιμένει μείωση περίπου 1 millibar για κάθε αύξηση 8 μέτρων στο υψόμετρο.
Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), η μονάδα πίεσης είναι το pascal (Pa), το οποίο αντιπροσωπεύει μια δύναμη 1 newton ανά τετραγωνικό μέτρο (περίπου 102 γραμμάρια).
Ωστόσο, αυτή η τιμή δεν χρησιμοποιείται συνήθως και συχνά αντικαθίσταται από τη ράβδο, η οποία ισούται με 100.000 πασκάλ.
Η τυπική ατμοσφαιρική πίεση είναι μια μέση τιμή, περίπου 1.013 bars ή 1.013 millibar.
Αυτή η μονάδα εμφανίζεται συχνά σε οικιακά βαρόμετρα, μαζί με την τιμή 76, που αντιπροσωπεύει το ύψος σε εκατοστά της στήλης υδραργύρου στο επίπεδο της θάλασσας.
Αλλά δεν είναι μόνο αυτό! Το millibar έχει αντικατασταθεί από το hectopascal (hPa), ίσως προς τιμήν της μνήμης του μεγάλου φυσικού Blaise Pascal.
Στην αγορά μπορεί κανείς να βρει μεταλλικά βαρόμετρα ή βαρόμετρα ανεροειδών, τα οποία λειτουργούν με βάση την ελαστικότητα των μετάλλων.
Ένας μεταλλικός θάλαμος, χωρίς αέρα, υποβάλλεται στην ατμοσφαιρική πίεση που πρόκειται να μετρηθεί. Χρησιμοποιώντας ένα μοχλό, μετακινεί μια μικρή βελόνα σε ένα βαθμονομημένο καντράν.
Ένας κινητός δρομέας επιτρέπει σε κάποιον να 'αποθηκεύει' μια δεδομένη πίεση και αργότερα να ελέγχει αν μειώνεται ή αυξάνεται. Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις, προτείνουμε την κατασκευή του βαρομετρικού μας δείκτη.
Ο ηλεκτρονικός αισθητήρας ατμοσφαιρικής πίεσης
Σήμερα, για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης με πλήρως ηλεκτρονικό τρόπο, αρκεί να «ζυγίσουμε» το βάρος της στήλης αέρα που ασκεί πίεση στην ευαίσθητη επιφάνεια ενός αισθητήρα, εκμεταλλευόμενοι τις πιεζοαντιστικές ιδιότητες μιας μικροσκοπικής γκοφρέτας πυριτίου.
Είναι παρόμοιο με ένα μικροσκοπικό μετρητή τάσης ικανό να ανιχνεύει μικρές διακυμάνσεις της μάζας στην ενεργή του επιφάνεια.
Η Motorola προσφέρει ένα άκρως ενδιαφέρον εξάρτημα στο ευρύ κοινό εδώ και αρκετά χρόνια, το οποίο αντισταθμίζεται από τη θερμοκρασία και βαθμονομείται με ακρίβεια στο εργοστάσιο χρησιμοποιώντας δέσμη λέιζερ.
Αυτό το εξάρτημα είναι ο αισθητήρας απόλυτης πίεσης με το MPX 2200AP αναφοράς.
Ένα ειδικό μοντέλο με δύο εισόδους μετρά τη διαφορική πίεση, για παράδειγμα, για να εκτιμήσει τη στάθμη του νερού σε μια δεξαμενή. Η τυπική ευαισθησία του αισθητήρα είναι 0,2 mV ανά κιλοπασκάλ πίεσης.
Έτσι, στην ακριβή πίεση 1 bar = 1000 hPa, η τάση εξόδου του εξαρτήματος είναι ακριβώς 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Πώς λειτουργεί το κύκλωμα
Το κύκλωμα ένδειξης ατμοσφαιρικής πίεσης παρουσιάζεται ολόκληρο στο παρακάτω σχήμα και αποτελείται από τρία διακριτά τμήματα: τη ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος, το τμήμα μέτρησης και ενίσχυσης και τέλος τη συσκευή προβολής και τον κέρσορα μνήμης.
Η διακοπτόμενη τροφοδοσία αυτής της συσκευής επιτρέπει τη χρήση μιας ορθογώνιας μπαταρίας 9V.
Για την εξάλειψη τυχόν διακυμάνσεων τάσης λόγω φθοράς της μπαταρίας, έχουμε μια συσκευή ρύθμισης τάσης που αποτελείται από το τρανζίστορ έρματος T1 και τη δίοδο zener Z1 με ονομαστική τιμή 6,2V. Η δίοδος μεταγωγής D1, συνδεδεμένη σε σειρά, αντισταθμίζει με ακρίβεια την πτώση τάσης στη διασταύρωση PN του τρανζίστορ.
Ο μεγάλης αξίας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής C1 σταθεροποιεί επίσης αυτή τη συνεχή τάση στα 6,2 V.
Ο θετικός ακροδέκτης αυτής της πηγής ρεύματος διέρχεται από το κουμπί TEST, το οποίο τροφοδοτεί τη συσκευή οθόνης μόνο κατόπιν αιτήματος, συμβάλλοντας σε σημαντική παράταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
