Giá trị chính xác của áp suất không khí không được tìm kiếm ở đây; thay vào đó, chúng tôi sẽ tập trung nhiều hơn vào việc hình dung sự phát triển của đại lượng này, so sánh nó với chỉ số chuyển động, giống như kim tham chiếu được tìm thấy trên phong vũ biểu cơ học trong phòng khách.
Áp suất không khí
Khái niệm áp suất khí quyển rất cần thiết trong dự báo thời tiết. Mặc dù không dễ dàng xác định được, nhưng đại lượng vật lý này rất đơn giản để chứng minh.
Ở mực nước biển, áp suất khí quyển đủ mạnh để nâng một cột nước lên độ cao khoảng 10 mét, hoặc một cột thủy ngân nặng hơn đáng kể, chỉ cao 76 cm đối với diện tích bề mặt 1 cm vuông.
Do đó, phong vũ biểu thủy ngân không gì khác hơn là một ống thủy tinh uốn cong, hở một đầu và chứa đầy thủy ngân.
Nó được định cỡ bằng milimét, đại diện cho trọng lượng (tức là áp suất) ít nhiều tác dụng lên bề mặt Trái đất.
Thiết bị này vẫn mang tên người phát minh ra nó, Torricelli (1608-1647), một học trò của Galileo nổi tiếng.
Áp suất không khí có thể tăng hoặc giảm. Điều đáng chú ý là giá trị của áp suất khí quyển cũng cung cấp một dấu hiệu tốt về độ cao.
Về bản chất, máy đo độ cao là một loại phong vũ biểu được hiệu chỉnh theo đơn vị km.
Thật không may là nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến phép đo này vì không khí lạnh hơn, nặng hơn, có xu hướng hạ xuống, trong khi không khí ấm áp nở ra và bay lên, nhẹ hơn.
Người ta có thể mong đợi mức giảm khoảng 1 milibar cho mỗi độ cao tăng 8 mét.
Trong Hệ đơn vị quốc tế (SI), đơn vị áp suất là pascal (Pa), đại diện cho lực 1 newton trên một mét vuông (xấp xỉ 102 gam).
Tuy nhiên, giá trị này không được sử dụng phổ biến và thường được thay thế bằng thanh, tương đương với 100.000 pascal.
Áp suất khí quyển tiêu chuẩn là một giá trị trung bình, xấp xỉ 1,013 bar hoặc 1,013 milibar.
Đơn vị này thường được hiển thị trên phong vũ biểu hộ gia đình, cùng với giá trị 76, biểu thị chiều cao tính bằng centimet của cột thủy ngân ở mực nước biển.
Nhưng đó không phải là tất cả! Millibar đã được thay thế bằng hectopascal (hPa), có lẽ để tưởng nhớ nhà vật lý vĩ đại Blaise Pascal.
Trên thị trường, người ta có thể tìm thấy phong vũ biểu kim loại hoặc phong vũ biểu aneroid, hoạt động dựa trên tính đàn hồi của kim loại.
Một buồng kim loại, không có không khí, chịu áp suất khí quyển cần đo. Sử dụng một đòn bẩy, nó di chuyển một cây kim nhỏ trên mặt số đã được hiệu chỉnh.
Một con trỏ di động cho phép một người 'lưu trữ' một áp suất nhất định và sau đó kiểm tra xem nó đang giảm hay tăng. Dựa trên những quan sát này, chúng tôi đề xuất xây dựng chỉ báo khí áp của chúng tôi.
Cảm biến áp suất khí quyển điện tử
Ngày nay, để đo áp suất khí quyển theo cách điện tử hoàn toàn, chỉ cần 'cân' trọng lượng của cột không khí gây áp suất lên bề mặt nhạy cảm của cảm biến, khai thác các đặc tính áp điện của một tấm wafer silicon nhỏ.
Nó tương tự như một máy đo biến dạng thu nhỏ có khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ về khối lượng trên bề mặt hoạt động của nó.
Motorola đã cung cấp cho công chúng một thành phần rất thú vị trong vài năm nay, đó là thành phần được bù nhiệt độ và hiệu chỉnh chính xác tại nhà máy bằng cách sử dụng chùm tia laze.
Thành phần này là cảm biến áp suất tuyệt đối với tham chiếu MPX 2200AP.
Một mô hình đặc biệt có hai đầu vào đo áp suất chênh lệch, ví dụ, để ước tính mực nước trong bể. Độ nhạy điển hình của cảm biến là 0,2 mV trên mỗi kilopascal áp suất.
Như vậy, ở áp suất chính xác 1 bar = 1000 hPa, điện áp đầu ra của linh kiện đo chính xác là 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Cách thức hoạt động của mạch
Mạch chỉ báo áp suất khí quyển được trình bày toàn bộ trong hình dưới đây và bao gồm ba phần riêng biệt: nguồn điện điều chỉnh, phần đo lường và khuếch đại, cuối cùng là thiết bị hiển thị và con trỏ bộ nhớ.
Nguồn điện không liên tục của thiết bị này cho phép sử dụng pin hình chữ nhật 9V.
Để loại bỏ bất kỳ sự thay đổi điện áp nào do hao mòn pin, chúng tôi có một thiết bị điều chỉnh điện áp bao gồm bóng bán dẫn chấn lưu T1 và điốt zener Z1 với giá trị danh nghĩa là 6,2V. Đi-ốt chuyển mạch D1, được mắc nối tiếp, sẽ bù chính xác cho sự sụt giảm điện áp trên đường giao nhau PN của bóng bán dẫn.
Tụ điện C1 trị số lớn cũng giúp ổn định điện áp liên tục này ở mức 6,2V.
Cực dương của nguồn điện này đi qua nút KIỂM TRA, nút này chỉ cấp nguồn cho thiết bị hiển thị theo yêu cầu, góp phần kéo dài đáng kể thời lượng pin.
