Il valore esatto di pressione atmosferica qui non si cerca; piuttosto, ci concentreremo maggiormente sulla visualizzazione dell'evoluzione di questa quantità, confrontandola con un indice mobile, proprio come l'ago di riferimento trovato su un barometro meccanico in un soggiorno.
Pressione atmosferica
Il concetto di pressione atmosferica è essenziale nelle previsioni meteorologiche. Anche se non facilmente tangibile, questa grandezza fisica è semplice da dimostrare.
Al livello del mare, la pressione atmosferica è abbastanza forte da sollevare una colonna d'acqua ad un'altezza di circa 10 metri, o una colonna di mercurio, che è notevolmente più pesante, a soli 76 centimetri per una superficie di 1 centimetro quadrato.
Pertanto, un barometro a mercurio non è altro che un tubo di vetro piegato, aperto su un'estremità e riempito di mercurio.
È tarato in millimetri, che rappresentano il peso (cioè la pressione) più o meno esercitato sulla superficie terrestre.
Questo dispositivo porta ancora il nome del suo inventore, Torricelli (1608-1647), discepolo del famoso Galileo.
La pressione dell'aria può aumentare o diminuire. Vale la pena notare che il valore della pressione atmosferica fornisce anche una buona indicazione dell'altitudine.
In sostanza, un altimetro è un tipo di barometro calibrato in chilometri.
Peccato che anche la temperatura influisca su questa misura perché l'aria più fredda, essendo più pesante, tende a scendere, mentre l'aria calda si espande e sale, essendo più leggera.
Ci si può aspettare una diminuzione di circa 1 millibar per ogni aumento di 8 metri di altitudine.
Nel Sistema Internazionale di Unità (SI), l'unità di pressione è il pascal (Pa), che rappresenta una forza di 1 newton per metro quadrato (circa 102 grammi).
Tuttavia, questo valore non è comunemente usato ed è spesso sostituito dalla barra, che è pari a 100.000 pascal.
La pressione atmosferica standard è un valore medio, circa 1,013 bar o 1.013 millibar.
Questa unità è spesso visualizzata sui barometri domestici, insieme al valore 76, che rappresenta l'altezza in centimetri della colonna di mercurio al livello del mare.
Ma non è tutto! Il millibar è stato sostituito dall'ectopascal (hPa), forse in onore della memoria del grande fisico Blaise Pascal.
In commercio si possono trovare barometri metallici o barometri aneroidi, che funzionano in base all'elasticità dei metalli.
Una camera metallica, priva di aria, è sottoposta alla pressione atmosferica da misurare. Usando una leva, sposta un piccolo ago su un quadrante calibrato.
Un cursore mobile permette di 'memorizzare' una data pressione per poi verificare se è in diminuzione o in aumento. Sulla base di queste osservazioni, proponiamo di costruire il nostro indicatore barometrico.
Il sensore elettronico di pressione atmosferica
Al giorno d'oggi, per misurare la pressione atmosferica in maniera completamente elettronica, è sufficiente “pesare” il peso della colonna d'aria esercitando pressione sulla superficie sensibile di un sensore, sfruttando le proprietà piezoresistive di un minuscolo wafer di silicio.
È simile a un estensimetro in miniatura in grado di rilevare minuscole variazioni di massa sulla sua superficie attiva.
Motorola da diversi anni propone al grande pubblico un componente molto interessante, compensato in temperatura e calibrato con precisione in fabbrica mediante un raggio laser.
Questo componente è il sensore di pressione assoluta con il riferimento MPX 2200AP.
Un modello speciale con due ingressi misura la pressione differenziale per, ad esempio, stimare il livello dell'acqua in un serbatoio. La sensibilità tipica del sensore è di 0,2 mV per kilopascal di pressione.
Pertanto, alla pressione esatta di 1 bar = 1000 hPa, la tensione di uscita del componente misura esattamente 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Come funziona il circuito
Il circuito dell'indicatore di pressione atmosferica è presentato nella sua interezza nella figura seguente ed è costituito da tre sezioni distinte: l'alimentazione regolata, la sezione di misura e amplificazione ed infine il dispositivo di visualizzazione e cursore di memoria.
L'alimentazione intermittente di questo dispositivo consente l'utilizzo di una batteria rettangolare da 9V.
Per eliminare eventuali variazioni di tensione dovute all'usura della batteria, disponiamo di un dispositivo di regolazione della tensione costituito dal transistor ballast T1 e dal diodo zener Z1 con valore nominale di 6,2V. Il diodo di commutazione D1, collegato in serie, compensa con precisione la caduta di tensione attraverso la giunzione PN del transistor.
Il condensatore elettrolitico di grande valore C1 stabilizza anche questa tensione continua a 6,2 V.
Il terminale positivo di questa fonte di alimentazione passa attraverso il pulsante TEST, che alimenta il dispositivo di visualizzazione solo su richiesta, contribuendo ad un notevole prolungamento della durata della batteria.
