De exacte waarde van luchtdruk wordt hier niet gezocht; we zullen ons eerder concentreren op het visualiseren van de evolutie van deze grootheid, door deze te vergelijken met een bewegende index, net zoals de referentienaald op een mechanische barometer in een woonkamer.
Luchtdruk
Het concept van atmosferische druk is essentieel bij weersvoorspellingen. Hoewel niet gemakkelijk tastbaar, is deze fysieke grootheid eenvoudig aan te tonen.
Op zeeniveau is de atmosferische druk sterk genoeg om een waterkolom op te tillen tot een hoogte van ongeveer 10 meter, of een kolom kwik, die aanzienlijk zwaarder is, tot slechts 76 centimeter voor een oppervlakte van 1 vierkante centimeter.
Daarom is een kwikbarometer niets anders dan een gebogen glazen buis, aan één kant open en gevuld met kwik.
Het is gekalibreerd in millimeters, die het gewicht (d.w.z. de druk) vertegenwoordigen dat min of meer op het aardoppervlak wordt uitgeoefend.
Dit apparaat draagt nog steeds de naam van zijn uitvinder, Torricelli (1608-1647), een leerling van de beroemde Galileo.
De luchtdruk kan toenemen of afnemen. Het is vermeldenswaard dat de waarde van de atmosferische druk ook een goede indicatie geeft van de hoogte.
In wezen is een hoogtemeter een soort barometer gekalibreerd in kilometers.
Het is jammer dat de temperatuur ook deze meting beïnvloedt, omdat koudere lucht, die zwaarder is, de neiging heeft om naar beneden te gaan, terwijl warme lucht uitzet en stijgt, omdat ze lichter is.
Voor elke 8 meter hoogtestijging kan men een daling van ongeveer 1 millibar verwachten.
In het internationale systeem van eenheden (SI) is de drukeenheid de pascal (Pa), die een kracht vertegenwoordigt van 1 newton per vierkante meter (ongeveer 102 gram).
Deze waarde wordt echter niet vaak gebruikt en wordt vaak vervangen door de balk, die gelijk is aan 100.000 pascal.
De standaard atmosferische druk is een gemiddelde waarde, ongeveer 1.013 bar of 1.013 millibar.
Deze eenheid wordt vaak weergegeven op huishoudelijke barometers, samen met de waarde 76, die de hoogte in centimeters van de kwikkolom op zeeniveau weergeeft.
Maar dat is niet alles! De millibar is vervangen door de hectopascal (hPa), wellicht ter ere van de nagedachtenis van de grote natuurkundige Blaise Pascal.
Op de markt kan men metalen barometers of aneroïde barometers vinden, die werken op basis van de elasticiteit van metalen.
Een metalen kamer zonder lucht wordt onderworpen aan de te meten atmosferische druk. Met behulp van een hendel beweegt het een kleine naald over een gekalibreerde wijzerplaat.
Met een beweegbare cursor kan een bepaalde druk worden 'opgeslagen' en later worden gecontroleerd of deze afneemt of toeneemt. Op basis van deze observaties stellen we voor om onze barometrische indicator te construeren.
De elektronische atmosferische druksensor
Om de atmosferische druk op een volledig elektronische manier te meten, is het tegenwoordig voldoende om het gewicht van de luchtkolom te 'wegen' die druk uitoefent op het gevoelige oppervlak van een sensor, gebruikmakend van de piëzoresistieve eigenschappen van een kleine siliciumwafel.
Het is vergelijkbaar met een miniatuur rekstrookje dat in staat is minieme variaties in massa op zijn actieve oppervlak te detecteren.
Motorola biedt het grote publiek al enkele jaren een zeer interessant onderdeel aan, dat temperatuurgecompenseerd en in de fabriek nauwkeurig gekalibreerd is met behulp van een laserstraal.
Dit onderdeel is de absolute druksensor met de referentie MPX 2200AP.
Een speciaal model met twee ingangen meet het drukverschil om bijvoorbeeld het waterniveau in een tank te schatten. De typische gevoeligheid van de sensor is 0,2 mV per kilopascal druk.
Dus bij de exacte druk van 1 bar = 1000 hPa, meet de uitgangsspanning van de component precies 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Hoe het circuit werkt
Het circuit voor de indicator voor de atmosferische druk wordt in zijn geheel weergegeven in de volgende afbeelding en bestaat uit drie verschillende secties: de gereguleerde voeding, het meet- en versterkingsgedeelte en ten slotte het weergaveapparaat en de geheugencursor.
De intermitterende stroomvoorziening van dit apparaat maakt het gebruik van een 9V rechthoekige batterij mogelijk.
Om eventuele spanningsvariaties als gevolg van batterijslijtage te elimineren, hebben we een spanningsregelapparaat bestaande uit de ballasttransistor T1 en de zenerdiode Z1 met een nominale waarde van 6,2V. De in serie geschakelde schakeldiode D1 compenseert nauwkeurig de spanningsval over de PN-overgang van de transistor.
De hoogwaardige elektrolytische condensator C1 stabiliseert ook deze continue spanning op 6,2V.
De positieve pool van deze stroombron gaat door de TEST-knop, die het weergaveapparaat alleen op verzoek van stroom voorziet, wat bijdraagt aan een aanzienlijke verlenging van de levensduur van de batterij.
