La valeur exacte de pression atmosphérique n'est pas recherché ici; nous nous concentrerons plutôt sur la visualisation de l'évolution de cette quantité, en la comparant à un index mobile, un peu comme l'aiguille de référence que l'on trouve sur un baromètre mécanique dans un salon.
Pression atmosphérique
Le concept de pression atmosphérique est essentiel dans les prévisions météorologiques. Bien que difficilement tangible, cette grandeur physique est simple à démontrer.
Au niveau de la mer, la pression atmosphérique est suffisamment forte pour soulever une colonne d'eau à une hauteur d'environ 10 mètres, ou une colonne de mercure, nettement plus lourde, à seulement 76 centimètres pour une surface de 1 centimètre carré.
Par conséquent, un baromètre à mercure n'est rien de plus qu'un tube de verre courbé, ouvert à une extrémité et rempli de mercure.
Il est calibré en millimètres, qui représentent le poids (c'est-à-dire la pression) plus ou moins exercé sur la surface de la Terre.
Cet appareil porte encore le nom de son inventeur, Torricelli (1608-1647), disciple du célèbre Galilée.
La pression atmosphérique peut augmenter ou diminuer. Il convient de noter que la valeur de la pression atmosphérique fournit également une bonne indication de l'altitude.
Essentiellement, un altimètre est un type de baromètre calibré en kilomètres.
Il est regrettable que la température affecte également cette mesure car l'air plus froid, étant plus lourd, a tendance à descendre, tandis que l'air chaud se dilate et monte, étant plus léger.
On peut s'attendre à une diminution d'environ 1 millibar pour chaque augmentation de 8 mètres d'altitude.
Dans le Système international d'unités (SI), l'unité de pression est le pascal (Pa), qui représente une force de 1 newton par mètre carré (environ 102 grammes).
Cependant, cette valeur n'est pas couramment utilisée et est souvent remplacée par la barre, qui est égale à 100 000 pascals.
La pression atmosphérique standard est une valeur moyenne, environ 1,013 bars ou 1 013 millibars.
Cette unité est souvent affichée sur les baromètres domestiques, accompagnée de la valeur 76, représentant la hauteur en centimètres de la colonne de mercure au niveau de la mer.
Mais ce n'est pas tout! Le millibar a été remplacé par l'hectopascal (hPa), peut-être en l'honneur de la mémoire du grand physicien Blaise Pascal.
Sur le marché, on trouve des baromètres métalliques ou baromètres anéroïdes, qui fonctionnent en fonction de l'élasticité des métaux.
Une enceinte métallique, dépourvue d'air, est soumise à la pression atmosphérique à mesurer. À l'aide d'un levier, il déplace une petite aiguille sur un cadran calibré.
Un curseur mobile permet de 'mémoriser' une pression donnée et de vérifier ultérieurement si elle diminue ou augmente. Sur la base de ces observations, nous proposons de construire notre indicateur barométrique.
Le capteur de pression atmosphérique électronique
De nos jours, pour mesurer la pression atmosphérique de manière entièrement électronique, il suffit de 'peser' le poids de la colonne d'air exerçant une pression sur la surface sensible d'un capteur, en exploitant les propriétés piézorésistives d'une minuscule plaquette de silicium.
Il s'apparente à une jauge de contrainte miniature capable de détecter d'infimes variations de masse sur sa surface active.
Motorola propose depuis plusieurs années au grand public un composant très intéressant, compensé en température et précisément calibré en usine grâce à un faisceau laser.
Ce composant est le capteur de pression absolue de référence MPX 2200AP.
Un modèle spécial à deux entrées mesure la pression différentielle pour, par exemple, estimer le niveau d'eau dans un réservoir. La sensibilité typique du capteur est de 0,2 mV par kilopascal de pression.
Ainsi, à la pression exacte de 1 bar = 1000 hPa, la tension de sortie du composant mesure précisément 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Comment fonctionne le circuit
Le circuit indicateur de pression atmosphérique est présenté dans son intégralité sur la figure suivante et se compose de trois parties distinctes : l'alimentation régulée, la partie mesure et amplification, et enfin le dispositif d'affichage et le curseur mémoire.
L'alimentation intermittente de cet appareil permet l'utilisation d'une pile rectangulaire 9V.
Pour éliminer les éventuelles variations de tension dues à l'usure de la batterie, nous disposons d'un dispositif de régulation de tension constitué du transistor ballast T1 et de la diode zener Z1 de valeur nominale 6,2V. La diode de commutation D1, connectée en série, compense précisément la chute de tension aux bornes de la jonction PN du transistor.
Le condensateur électrolytique de grande valeur C1 stabilise également cette tension continue à 6,2V.
La borne positive de cette source d'alimentation passe par le bouton TEST, qui n'alimente le dispositif d'affichage que sur demande, contribuant à une prolongation significative de la durée de vie de la batterie.
