Barometer

Daar alle meteorologische parameters als elektrisch signaal verwerkt werden, moest de luchtdruk omgezet worden in een elektrisch signaal. In de jaren ’70 waren elektronische druksensoren niet of nauwelijks beschikbaar en dan alleen tegen extreem hoge prijzen.
Gekozen werd om met behulp van een drukdoos uit een radiosonde (MD-210/AM-4B) de luchtdruk te gaan meten. De grootte van de drukdoos en het aantal dozen bepalen de gevoeligheid bij drukveranderingen. Helaas was er maar één drukdoos beschikbaar, maar gelukkig met een vrij groot oppervlak.

Om de uitzetten of indrukken van de doos te bepalen werd er besloten om dit met behulp van rekstrookjes te doen. Een rekstrookje is een strookje harspapier folie waarop een dun weerstandsdraadje is aangebracht. Door buiging van het strookje wordt het draadje iets uitgerekt waardoor het wat dunner wordt en dus de weerstand iets toeneemt. Vergelijk het met het dunner worden van een elastiekje als men er aan trekt. Deze weerstandsverandering kan gemeten worden. Als met twee rekstrookjes onder en twee rekstrookjes boven de “meetlineaal” plakt kan men een Brug van Wheatstone maken. Het voordeel van de Brug van Wheatstone is dat het uitgangsignaal vier maal zo groot is als bij het gebruik van één rekstrookje; immers er worden vier rekstrookjes gebogen die steeds tegenover elkaar geplakt zitten en tegenover elkaar in de brug zitten.
Bij druk veranderingen wordt de brug verder uit evenwicht gebracht doordat de “meetlineaal” buigt.

Om de invloed van de veranderingen in de omgevingstemperatuur te beperken moet de uitzettingscoëfficiënt van de “meetlineaal” gelijk zijn aan die van het dunne draadje waarmee het rekstrookje is gemaakt. Bij de keuze van het rekstrookje is rekening gehouden dat deze op een stripje fosforbrons werden geplakt.

De weerstandsveranderingen zijn zeer gering, zodat men een hoge spanning op de brug zou moeten toevoeren om voldoende uitgangsignaal te krijgen. Dit heeft weer een groot nadeel dat de stroom de rekstrookjes verwarmt met het gevolg dat de weerstand waarde gaat veranderen net zo als bij een platina weerstandsthermometer gebeurt.

De brug wordt gevoed met een 5 volt wisselspanning met een frequentie van 170 Hz. Deze frequentie is gekozen omdat de 50 Hz omgevingstoring hier geen invloed op uitoefent (170 is niet deelbaar door 50). Als oscillator werd een Wien Bridge oscillator gebruikt met twee diodes als extra voorziening om de amplitude veranderingen tot een minimum te beperken. Amplitude veranderingen hebben direct invloed op het uitgangsignaal en dus de drukmeting.
Vervolgens werd het uitgangsignaal van de Wheatstone brug versterkt door een tweetal versterkers waarvan er een smalle band van 40 Hz doorlaat rond die 170 Hz. Hiermee werd storing van de 50 Hz omgevingsbrom bij de versterking verder onderdrukt. De totale versterking was ongeveer 9000 keer.

Na de versterker werd het signaal gelijkgericht en de gelijkspanning nog een keer eenvouding gefilterd. Met een aparte instelweerstand kon er nog een kleine verandering in versterking worden aangebracht voor de afregeling. Tot slot werd er de mogelijkheid gecreëerd om een offset aan het gelijkgerichte signaal toe te voegen om zo de begin range netjes te kunnen aangeven.
Het eindresultaat was een zeer gevoelige barometer met een meetrange van 960 – 1060 mBar bij een uitgangsspanning van 0 – 100 mVolt, welke direct geschikt was voor de Philips PR-3500, een 12 kanaals puntschrijver waarop alle waarnemingen werden vastgelegd. Hierover elders meer.

Schema van de gehele druk opnemer schakeling.