Presná hodnota atmosferický tlak sa tu nehľadá; skôr sa zameriame na vizualizáciu vývoja tejto veličiny, porovnávajúc ju s pohyblivým indexom, podobne ako referenčná ručička na mechanickom barometri v obývačke.
Atmosferický tlak
Koncept atmosférického tlaku je nevyhnutný pri predpovedi počasia. Hoci to nie je ľahko hmatateľné, táto fyzikálna veličina sa dá jednoducho demonštrovať.
Na hladine mora je atmosférický tlak dostatočne silný na to, aby zdvihol stĺpec vody do výšky asi 10 metrov alebo stĺpec ortuti, ktorý je výrazne ťažší, len na 76 centimetrov na plochu 1 centimetra štvorcového.
Preto ortuťový barometer nie je nič iné ako ohnutá sklenená trubica, otvorená na jednom konci a naplnená ortuťou.
Kalibruje sa v milimetroch, ktoré predstavujú váhu (t.j. tlak) viac či menej pôsobiacu na zemský povrch.
Toto zariadenie dodnes nesie meno svojho vynálezcu Torricelliho (1608-1647), žiaka slávneho Galilea.
Tlak vzduchu sa môže zvýšiť alebo znížiť. Stojí za zmienku, že hodnota atmosférického tlaku tiež poskytuje dobrý údaj o nadmorskej výške.
Výškomer je v podstate typ barometra ciachovaného v kilometroch.
Je nešťastné, že teplota ovplyvňuje aj toto meranie, pretože chladnejší vzduch, keďže je ťažší, má tendenciu klesať, zatiaľ čo teplý vzduch expanduje a stúpa, pričom je ľahší.
Dá sa očakávať pokles približne o 1 milibar na každých 8 metrov nárastu nadmorskej výšky.
V medzinárodnom systéme jednotiek (SI) je jednotkou tlaku pascal (Pa), čo predstavuje silu 1 newton na meter štvorcový (približne 102 gramov).
Táto hodnota sa však bežne nepoužíva a často sa nahrádza čiarou, ktorá sa rovná 100 000 pascalom.
Štandardný atmosférický tlak je priemerná hodnota, približne 1,013 bar alebo 1,013 milibar.
Táto jednotka sa často zobrazuje na barometroch v domácnostiach spolu s hodnotou 76, ktorá predstavuje výšku ortuťového stĺpca na hladine mora v centimetroch.
Ale to nie je všetko! Milibar bol nahradený hektopascalom (hPa), možno na počesť pamiatky veľkého fyzika Blaisa Pascala.
Na trhu možno nájsť kovové barometre alebo aneroidné barometre, ktoré fungujú na základe elasticity kovov.
Kovová komora bez vzduchu sa vystaví meranému atmosférickému tlaku. Pomocou páky pohybuje malou ihlou po kalibrovanom číselníku.
Pohyblivý kurzor umožňuje „uložiť“ daný tlak a neskôr skontrolovať, či sa znižuje alebo zvyšuje. Na základe týchto pozorovaní navrhujeme zostaviť náš barometrický indikátor.
Elektronický snímač atmosférického tlaku
V súčasnosti na meranie atmosférického tlaku plne elektronickým spôsobom stačí „odvážiť“ hmotnosť vzduchového stĺpca vyvíjajúceho tlak na citlivý povrch snímača, pričom sa využívajú piezorezistívne vlastnosti maličkého kremíkového plátku.
Je podobný miniatúrnemu tenzometru, ktorý je schopný detekovať nepatrné zmeny hmotnosti na svojom aktívnom povrchu.
Motorola už niekoľko rokov ponúka širokej verejnosti vysoko zaujímavý komponent, ktorý je teplotne kompenzovaný a presne kalibrovaný vo výrobe pomocou laserového lúča.
Tento komponent je snímač absolútneho tlaku s referenčným MPX 2200AP.
Špeciálny model s dvoma vstupmi meria diferenčný tlak, aby napríklad odhadol hladinu vody v nádrži. Typická citlivosť senzora je 0,2 mV na kilopascal tlaku.
Teda pri presnom tlaku 1 bar = 1000 hPa výstupné napätie súčiastky meria presne 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Ako funguje okruh
Celý obvod indikátora atmosférického tlaku je znázornený na nasledujúcom obrázku a pozostáva z troch samostatných častí: regulovaného napájania, meracej a zosilňovacej časti a nakoniec zobrazovacieho zariadenia a pamäťového kurzora.
Prerušované napájanie tohto zariadenia umožňuje použitie 9V obdĺžnikovej batérie.
Aby sme eliminovali akékoľvek kolísanie napätia v dôsledku opotrebovania batérie, máme zariadenie na reguláciu napätia pozostávajúce z predradného tranzistora T1 a zenerovej diódy Z1 s nominálnou hodnotou 6,2V. Spínacia dióda D1 zapojená do série presne kompenzuje úbytok napätia na PN prechode tranzistora.
Veľkohodnotný elektrolytický kondenzátor C1 tiež stabilizuje toto trvalé napätie na 6,2V.
Kladný pól tohto zdroja energie prechádza cez tlačidlo TEST, ktoré napája zobrazovacie zariadenie len na požiadanie, čím prispieva k výraznému predĺženiu životnosti batérie.
