Tarkka arvo ilmakehän paine ei haeta täältä; sen sijaan keskitymme enemmän visualisoimaan tämän suuren kehitystä, vertaamalla sitä liikkuvaan indeksiin, aivan kuten olohuoneen mekaanisesta barometrista löytyvä vertailuneula.
Ilmakehän paine
Ilmanpaineen käsite on olennainen sääennusteissa. Vaikka tämä fyysinen suure ei olekaan helposti käsinkosketeltava, se on helppo osoittaa.
Merenpinnalla ilmanpaine on riittävän voimakas nostaakseen vesipatsaan noin 10 metrin korkeuteen tai huomattavasti raskaamman elohopeapatsaan vain 76 senttimetriin 1 neliösenttimetrin pinta-alalla.
Siksi elohopeabarometri ei ole muuta kuin taivutettu lasiputki, joka on toisesta päästä avoin ja täynnä elohopeaa.
Se on kalibroitu millimetreinä, jotka edustavat painoa (eli painetta), joka kohdistuu enemmän tai vähemmän maan pintaan.
Tämä laite kantaa edelleen keksijänsä Torricellin (1608-1647), kuuluisan Galileon opetuslapsen, nimeä.
Ilmanpaine voi nousta tai laskea. On syytä huomata, että myös ilmanpaineen arvo antaa hyvän osoituksen korkeudesta.
Pohjimmiltaan korkeusmittari on kilometreissä kalibroitu barometri.
On valitettavaa, että lämpötila vaikuttaa myös tähän mittaukseen, koska kylmempi ilma raskaampana pyrkii laskeutumaan, kun taas lämmin ilma laajenee ja nousee kevyempänä.
Voidaan odottaa noin 1 millibarin laskua jokaista 8 metrin korkeuden nousua kohti.
Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) paineyksikkö on pascal (Pa), joka edustaa 1 newtonin neliömetriä (noin 102 grammaa) voimaa.
Tätä arvoa ei kuitenkaan käytetä yleisesti, ja se korvataan usein pylväällä, joka vastaa 100 000 pascalia.
Normaali ilmanpaine on keskiarvo, noin 1,013 baaria tai 1,013 millibaaria.
Tämä yksikkö näytetään usein kotitalouksien barometreissa yhdessä arvon 76 kanssa, joka edustaa elohopeapylvään korkeutta senttimetreinä merenpinnan tasolla.
Mutta ei siinä vielä kaikki! Millibar on korvattu hectopascalilla (hPa), ehkä suuren fyysikon Blaise Pascalin muiston kunniaksi.
Markkinoilta löytyy metallibarometrejä tai aneroidibarometrejä, jotka toimivat metallien elastisuuteen perustuen.
Metallikammio, jossa ei ole ilmaa, altistetaan mitattavalle ilmanpaineelle. Vivun avulla se liikuttaa pienen neulan kalibroidun kellotaulun yli.
Siirrettävä kursori mahdollistaa tietyn paineen 'tallennuksen' ja myöhemmin tarkistamisen, laskeeko vai kasvaako se. Näiden havaintojen perusteella ehdotamme barometrisen indikaattorimme rakentamista.
Elektroninen ilmakehän paineanturi
Nykyään ilmakehän paineen mittaamiseksi täysin elektronisesti riittää 'punnitsemaan' anturin herkkää pintaa kohdistavan ilmapatsaan paino hyödyntäen pienen piikiekon pietsoresistiivisiä ominaisuuksia.
Se on samanlainen kuin miniatyyri venymäanturi, joka pystyy havaitsemaan pieniä massavaihteluita aktiivisella pinnallaan.
Motorola on tarjonnut suurelle yleisölle jo usean vuoden ajan erittäin mielenkiintoista komponenttia, joka on lämpötilakompensoitu ja kalibroitu tarkasti tehtaalla lasersäteellä.
Tämä komponentti on absoluuttinen paineanturi, jonka referenssi on MPX 2200AP.
Erikoismalli kahdella tulolla mittaa paine-eroa esimerkiksi säiliön vedenpinnan arvioimiseksi. Anturin tyypillinen herkkyys on 0,2 mV paineen kilopascalia kohden.
Näin ollen tarkalla paineella 1 bar = 1000 hPa komponentin lähtöjännite on tarkalleen 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Kuinka piiri toimii
Ilmanpaineen ilmaisinpiiri on esitetty kokonaisuudessaan seuraavassa kuvassa ja se koostuu kolmesta erillisestä osasta: säädetystä teholähteestä, mittaus- ja vahvistusosasta ja lopuksi näyttölaitteesta ja muistikursorista.
Tämän laitteen katkonainen virtalähde mahdollistaa 9 V:n suorakaiteen muotoisen akun käytön.
Akun kulumisesta johtuvien jännitevaihteluiden eliminoimiseksi meillä on jännitteensäätölaite, joka koostuu liitäntälaitetransistorista T1 ja zener-diodista Z1, jonka nimellisarvo on 6,2 V. Sarjaan kytketty kytkentädiodi D1 kompensoi tarkasti jännitehäviön transistorin PN-liitännässä.
Suuriarvoinen elektrolyyttikondensaattori C1 stabiloi myös tämän jatkuvan jännitteen 6,2 V:iin.
Tämän virtalähteen positiivinen napa kulkee TEST-painikkeen kautta, joka antaa virtaa näyttölaitteeseen vain pyynnöstä, mikä pidentää merkittävästi akun käyttöikää.
