Sensori di pressione per il monitoraggio ambientale e la previsione del tempo
26 Settembre 2023Nel settore del monitoraggio ambientale, i sensori di pressione rivestono un ruolo sempre più importante. Si tratta di dispositivi all’avanguardia grazie a cui si può effettuare la raccolta di informazioni in tempo reale: i dati così ottenuti vengono utilizzati per monitorare la pressione atmosferica e, più in generale, per elaborare le informazioni meteorologiche. I sensori di pressione, pertanto, trovano grande diffusione nel settore del controllo ambientale e della previsione del tempo; inoltre, sono utili nel campo della ricerca scientifica, contribuendo a garantire una comprensione sempre più efficace dei cambiamenti climatici. Insomma, stiamo parlando di strumenti di eccezionale importanza a maggior ragione nel contesto odierno, caratterizzato da un’attenzione sempre più elevata nei confronti dei cambiamenti climatici. In un’epoca in cui le stagioni non vengono più “rispettate” e il meteo cambia in maniera repentina da un momento all’altro, i sensori di pressione si rivelano degli alleati tecnologici da cui non si può prescindere.
Scorciatoie
Che cos’è e come è fatto un sensore di pressione
Ma quali sono le caratteristiche principali dei sensori di pressione? Questi componenti elettronici hanno il compito di convertire la pressione, che è una grandezza fisica, in un segnale elettrico. Quasi tutti i sensori sono dotati di una membrana, il cui livello di rigidità è variabile, che si deforma nel momento in cui viene sottoposta a pressione. Tale deformazione viene poi convertita in segnale elettrico tramite una piezoresistenza. La membrana di un sensore di pressione è sottoposta a una deformazione che è proporzionale alla differenza tra la pressione su una faccia della membrana e la pressione sull’altra faccia. La pressione che deve essere misurata spinge una delle due facce, mentre l’altra faccia è sottoposta alla pressione atmosferica nel caso di un sensore di pressione relativo o a un altro tipo di pressione se si tratta di un sensore di pressione differenziale.
Le previsioni del tempo e i sensori di pressione
Le stazioni meteorologiche professionali si servono di sistemi e sensori per la pressione atmosferica e barometrica. Non bisogna sottovalutare l’importanza delle condizioni meteo anche per i processi produttivi e industriali, oltre che per le coltivazioni e le attività dei laboratori. I sensori meteo servono, appunto, a verificare le condizioni ambientali. La pressione atmosferica viene utilizzata da numerose stazioni meteorologiche per stabilire le previsioni del tempo. Si possono usare sia sensori standard che sensori elettronici, che garantiscono la massima precisione e standard di risoluzione particolarmente elevati.
L’importanza della pressione atmosferica
Il valore della pressione atmosferica, di norma, corrisponde alla pressione idrostatica che viene esercitata dal peso dell’aria situata sopra il punto in cui viene effettuata la misurazione. Di conseguenza, un valore di pressione basso equivale a una massa atmosferica minore sul punto di misura; al contrario un valore di pressione alto indica una massa atmosferica maggiore. È per questo che, in ambito meteorologico, i concetti di bassa pressione e di alta pressione sono associati rispettivamente a previsioni di cattivo tempo e di bel tempo. Occorre poi tenere conto del fatto che a mano a mano che cresce l’altitudine si riduce il valore della pressione.
La pressione atmosferica e la temperatura
La pressione atmosferica cambia anche in base alla temperatura: aumenta quando la temperatura diminuisce, e si riduce quando la temperatura cresce. Un altro valore correlato è quello dell’umidità, che corrisponde alla quantità di vapore acqueo che è presente nell’atmosfera: quando l’umidità dell’aria cresce, la pressione si riduce; quando l’umidità dell’aria decresce, la pressione aumenta. Il barometro è lo strumento che viene impiegato per la misurazione della pressione.
I sensori di pressione
Indicati anche con il nome di trasmettitori di pressione, i sensori di pressione sono disponibili in diverse configurazioni a seconda del tipo di applicazione a cui sono destinati, ma hanno tutti in comune la capacità di trasformare la pressione in un segnale standard. I sensori si distinguono nella maggior parte dei casi per la connessione elettrica, per il segnale di uscita, per la filettatura dell’attacco di pressione e per i campi di misura. Il sensore, attraverso l’elettronica, fa sì che il segnale venga convertito in uno scalare, che poi attraverso un cavo standardizzato o un connettore può essere trasmesso. Il mercato propone tre principali modalità di misurazione della pressione: i sensori di pressione piezoresistivi, i sensori a film spesso e i sensori a film sottile.
Il meccanismo di funzionamento
In un sensore di pressione piezoresistivo è presente una membrana a base di silicio, che è un materiale semiconduttore la cui resistenza elettrica varia per effetto della compressione o della tensione. I sensori di questo tipo offrono diversi vantaggi, non solo dal punto di vista prettamente pratico (vantano una notevole sensibilità), ma anche perché possono essere prodotti a costi ridotti su larga scala. I sensori piezoresistivi vengono usati nei trasduttori di pressione proprio alla luce di queste caratteristiche, oltre che per le loro dimensioni contenute.
