Přesná hodnota atmosférický tlak se zde nehledá; spíše se zaměříme na vizualizaci vývoje této veličiny, srovnáme ji s pohyblivým indexem, podobně jako referenční ručička na mechanickém barometru v obývacím pokoji.
Atmosférický tlak
Koncept atmosférického tlaku je zásadní v předpovědi počasí. Ačkoli to není snadno hmatatelné, lze tuto fyzikální veličinu snadno demonstrovat.
Na hladině moře je atmosférický tlak dostatečně silný na to, aby zvedl sloupec vody do výšky asi 10 metrů nebo sloupec rtuti, který je výrazně těžší, na pouhých 76 centimetrů na plochu 1 centimetr čtvereční.
Rtuťový barometr proto není nic jiného než ohnutá skleněná trubice, otevřená na jednom konci a naplněná rtutí.
Kalibruje se v milimetrech, které představují hmotnost (tedy tlak) více či méně působící na zemský povrch.
Toto zařízení dodnes nese jméno svého vynálezce Torricelliho (1608-1647), žáka slavného Galilea.
Tlak vzduchu se může zvýšit nebo snížit. Stojí za zmínku, že hodnota atmosférického tlaku také poskytuje dobrý údaj o nadmořské výšce.
V podstatě je výškoměr druh barometru cejchovaného v kilometrech.
Je nešťastné, že teplota také ovlivňuje toto měření, protože chladnější vzduch, protože je těžší, má tendenci klesat, zatímco teplý vzduch expanduje a stoupá, je lehčí.
Dá se očekávat pokles přibližně o 1 milibar na každých 8 metrů zvýšení výšky.
V mezinárodní soustavě jednotek (SI) je jednotkou tlaku pascal (Pa), což představuje sílu 1 newtonu na metr čtvereční (přibližně 102 gramů).
Tato hodnota se však běžně nepoužívá a často je nahrazována pruhem, který se rovná 100 000 pascalům.
Standardní atmosférický tlak je průměrná hodnota, přibližně 1,013 bar nebo 1,013 milibar.
Tato jednotka se často zobrazuje na domácích barometrech spolu s hodnotou 76, která představuje výšku rtuťového sloupce na hladině moře v centimetrech.
Ale to není vše! Milibar byl nahrazen hektopascalem (hPa), snad na počest památky velkého fyzika Blaise Pascala.
Na trhu lze nalézt kovové barometry nebo aneroidní barometry, které fungují na základě elasticity kovů.
Kovová komora bez vzduchu je vystavena měřenému atmosférickému tlaku. Pomocí páky pohybuje malou jehlou po kalibrovaném číselníku.
Pohyblivý kurzor umožňuje „uložit“ daný tlak a později zkontrolovat, zda se snižuje nebo zvyšuje. Na základě těchto pozorování navrhujeme sestrojit náš barometrický indikátor.
Elektronický senzor atmosférického tlaku
V dnešní době k měření atmosférického tlaku plně elektronickým způsobem stačí „zvážit“ hmotnost vzduchového sloupce vyvíjejícího tlak na citlivou plochu senzoru s využitím piezorezistivních vlastností maličkého křemíkového plátku.
Je podobný miniaturnímu tenzometru schopnému detekovat nepatrné změny hmotnosti na svém aktivním povrchu.
Motorola již několik let nabízí široké veřejnosti velmi zajímavou součástku, která je teplotně kompenzována a přesně zkalibrována z výroby pomocí laserového paprsku.
Tato součást je snímač absolutního tlaku s referenčním MPX 2200AP.
Speciální model se dvěma vstupy měří diferenční tlak, aby například odhadl hladinu vody v nádrži. Typická citlivost senzoru je 0,2 mV na kilopascal tlaku.
Při přesném tlaku 1 bar = 1000 hPa tedy výstupní napětí součástky měří přesně 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Jak obvod funguje
Obvod indikátoru atmosférického tlaku je celý znázorněn na následujícím obrázku a skládá se ze tří samostatných sekcí: regulované napájení, měřicí a zesilovací část a nakonec zobrazovací zařízení a paměťový kurzor.
Přerušované napájení tohoto zařízení umožňuje použití 9V obdélníkové baterie.
Pro eliminaci případných kolísání napětí v důsledku opotřebení baterie máme zařízení pro regulaci napětí skládající se z předřadného tranzistoru T1 a zenerovy diody Z1 o jmenovité hodnotě 6,2V. Spínací dioda D1 zapojená do série přesně kompenzuje úbytek napětí na PN přechodu tranzistoru.
Velkohodnotový elektrolytický kondenzátor C1 také stabilizuje toto trvalé napětí na 6,2V.
Kladný pól tohoto napájecího zdroje prochází tlačítkem TEST, které pouze na požádání napájí zobrazovací zařízení, což přispívá k výraznému prodloužení životnosti baterie.
