Den nøjagtige værdi af atmosfærisk tryk søges ikke her; snarere vil vi fokusere mere på at visualisere udviklingen af denne størrelse, sammenligne den med et bevægeligt indeks, meget ligesom referencenålen fundet på et mekanisk barometer i en stue.
Atmosfærisk tryk
Begrebet atmosfærisk tryk er afgørende i vejrudsigten. Selvom det ikke er let håndgribeligt, er denne fysiske mængde let at demonstrere.
Ved havoverfladen er atmosfærisk tryk stærkt nok til at løfte en vandsøjle til en højde på omkring 10 meter, eller en kviksølvsøjle, som er væsentligt tungere, til kun 76 centimeter for et overfladeareal på 1 kvadratcentimeter.
Derfor er et kviksølvbarometer ikke andet end et bøjet glasrør, åbent i den ene ende og fyldt med kviksølv.
Det er kalibreret i millimeter, som repræsenterer vægten (dvs. trykket), der mere eller mindre udøves på jordens overflade.
Denne enhed bærer stadig navnet på dens opfinder, Torricelli (1608-1647), en discipel af den berømte Galileo.
Lufttrykket kan stige eller falde. Det er værd at bemærke, at værdien af atmosfærisk tryk også giver en god indikation af højden.
I det væsentlige er en højdemåler en type barometer kalibreret i kilometer.
Det er uheldigt, at temperaturen også påvirker denne måling, fordi koldere luft, der er tungere, har en tendens til at sænke sig, mens varm luft udvider sig og stiger og er lettere.
Man kan forvente et fald på cirka 1 millibar for hver 8-meters stigning i højden.
I det internationale system af enheder (SI) er trykenheden pascal (Pa), som repræsenterer en kraft på 1 newton pr. kvadratmeter (ca. 102 gram).
Denne værdi er dog ikke almindeligt brugt og erstattes ofte af bjælken, som er lig med 100.000 pascal.
Atmosfærisk standardtryk er en gennemsnitsværdi, cirka 1,013 bar eller 1.013 millibar.
Denne enhed vises ofte på husstandsbarometre sammen med værdien 76, der repræsenterer højden i centimeter af kviksølvsøjlen ved havoverfladen.
Men det er ikke alt! Millibaren er blevet erstattet af hektopascal (hPa), måske til ære for minde om den store fysiker Blaise Pascal.
På markedet kan man finde metalliske barometre eller aneroidbarometre, som opererer ud fra metallers elasticitet.
Et metalkammer, blottet for luft, udsættes for det atmosfæriske tryk, der skal måles. Ved hjælp af et håndtag flytter den en lille nål hen over en kalibreret skive.
En bevægelig markør giver mulighed for at 'lagre' et givent tryk og senere kontrollere, om det er faldende eller stigende. Baseret på disse observationer foreslår vi at konstruere vores barometriske indikator.
Den elektroniske atmosfæriske tryksensor
I dag, for at måle atmosfærisk tryk på en fuldt elektronisk måde, er det tilstrækkeligt at 'veje' vægten af luftsøjlen, der udøver tryk på den følsomme overflade af en sensor, og udnytter de piezoresistive egenskaber af en lille siliciumwafer.
Det ligner en miniature strain gauge, der er i stand til at detektere små variationer i masse på dens aktive overflade.
Motorola har i flere år nu tilbudt en meget interessant komponent til den brede offentlighed, som er temperaturkompenseret og præcist kalibreret på fabrikken ved hjælp af en laserstråle.
Denne komponent er den absolutte tryksensor med referencen MPX 2200AP.
En speciel model med to indgange måler differenstryk for for eksempel at estimere vandstanden i en tank. Sensorens typiske følsomhed er 0,2 mV pr. kilopascal tryk.
Ved det nøjagtige tryk på 1 bar = 1000 hPa måler komponentens udgangsspænding præcist 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Hvordan kredsløbet fungerer
Atmosfærisk trykindikatorkredsløbet er præsenteret i sin helhed i den følgende figur og består af tre adskilte sektioner: den regulerede strømforsyning, måle- og forstærkningssektionen og til sidst displayenheden og hukommelsesmarkøren.
Denne enheds intermitterende strømforsyning tillader brugen af et 9V rektangulært batteri.
For at eliminere eventuelle spændingsvariationer på grund af batterislitage har vi en spændingsreguleringsanordning bestående af ballasttransistoren T1 og zenerdioden Z1 med en nominel værdi på 6,2V. Omskiftningsdioden D1, der er forbundet i serie, kompenserer præcist for spændingsfaldet over transistorens PN-kryds.
Den store elektrolytiske kondensator C1 stabiliserer også denne kontinuerlige spænding ved 6,2V.
Den positive terminal på denne strømkilde passerer gennem TEST-knappen, som kun forsyner displayenheden efter anmodning, hvilket bidrager til en betydelig forlængelse af batteriets levetid.
