ATMOSPHERIC

ATMOSPHERIC De lucht om ons heen tot 15 km. Waar ook het weer zich afspeelt.

2. Pressure - meet de druk van gas en vloeistof

In de natuurkunde bedoelt men met het begrip druk de drukkracht per oppervlakte-eenheid. Druk is een vorm van mechanische spanning die het tegengestelde is van rekspanning. De SI-eenheid van druk is de pascal (Pa), maar ook de bar en de atmosfeer worden soms gebruikt. Anders dan rekspanning is druk ook van toepassing op een medium als gas of een vloeistof; deze wordt uitgeoefend op de wanden van het vat waarin het medium zich bevindt, of op het oppervlak van een object dat zich in het medium bevindt. De druk is ook in vaste materialen altijd in alle richtingen gelijk: het is het gemiddelde van de drie axiale spanningen. De relatie tussen druk, temperatuur, volume en aantal moleculen in een gas wordt beschreven door de algemene gaswet. In een vloeistof neemt de druk onder invloed van de zwaartekracht evenredig toe met de diepte en met de dichtheid van de vloeistof. Bijvoorbeeld in water neemt de druk toe met ongeveer 1 atmosfeer voor elke 10 meter diepte.

Druk door een vaste stof kan worden berekend aan de hand van volgende formule:

p=FA

Hierin staat het symbool p voor druk (van het Engelse woord "pressure" of het Franse "pression"). Het symbool F is de standaardafkorting voor kracht (van het Engelse woord "force"). Het symbool A staat voor oppervlakte (van het Engelse woord "area") van de vaste stof.

/absolute pressure sensor

deze sensor meet de druk gerelateerd tot vacuum en dichtheid.

/gauge pressure sensor

deze sensor meet de druk gerelateerd tot atmosferische druk. voorbeeld: als het 0 meet, dan is de druk die gemeten wordt gelijk aan de omringende druk.

/vacuüm pressure sensor

een vacuüm sensor wordt gebruikt voor drukmetingen onder atmosferische druk. de sensor meet niet alleen het vacuum maar ook positieve druk.

/differential pressure sensor

deze sensor meet de verschillende druk, gemeten aan beide kanten van de sensor. de sensor kan verschillende druk meten, zoals olie, lucht, vloeibare levels e.d.

/sealed preassure sensor

de sealed pressure sensor is vergelijkbaar met de gauge pressure sensor, alleen meet het de druk, gerelateerd aan de atmosferische druk.

/ iPhone + barometer Veel smartphones zijn tegenwoordig uitgerust met een barometer (drukmeter). Dit wordt ondersteund door een a8 chip. Het heeft een sensor wat op het moment dat je de app activeert de druk meet en dit weergeeft in een grafiek. Als de druk daalt betekend het dat er slecht weer op komst is. Stijgt de druk, dan wordt het beter weer. Druk is de beste oppervlakte observator: het reflecteerd de diepe structuren van de atmosfeer, duidelijker dan bij het meten van temperatuur of wind. Druk kan gemeten worden binnen of buiten gebouwen, vanuit je tas of je hand.

/luchtdruk

Binnen de meteorologie kennen we de weerballon. Het is een met helium gevulde latexballon met daaraan een kastje waarin meteorologische instrumenten zitten zoals de thermometer, een vochtigheidsmeter en een barometer. Iedere 24, 12 of 6 uur worden dergelijke ballonnen opgelaten vanaf een waarneemstation. In Nederland gebeurt dit in De Bilt en Den Helder.

Terwijl de ballon naar boven stijgt worden de gegevens van de instrumenten naar beneden geseind. Ook wordt aan de hand van de positie de windkracht en windrichting bepaald. Gemiddeld stijgt een ballon tot zo’n 20 of 30 km. Dan knapt hij en valt hij aan een parachute terug naar de aarde. De data die een ballonoplating oplevert (door meteorologen een temp of een sounding genoemd), is zeer belangrijk om een indruk te krijgen van hoe de atmosfeer is opgebouwd. Ook geeft het inzicht in de bewolking. De dikte en hoogte van de wolken zijn goed te herleiden.

Op de afbeelding is de data van een weerballon geplot in een diagram. De onderkant van de grafiek is het aardoppervlak. De rode lijn is de temperatuur, de blauwe lijn het dauwpunt. Liggen rood en blauw op elkaar dan is er op dat niveau bewolking. Ook zijn de windkracht en richting geplot aan de rechterkant. Deze temp is van De Bilt en toont een temperatuur van -8 aan het aardoppervlak om 13 uur vanmiddag. De temperatuur lees je af met behulp van de schuine lichtblauwe lijnen.

3. Temprature - meet temperatuur

What we measure as the temperature is always related to the average speed of the molecules in a system. So in a cold object the molecules move slowly and in a hot object the molecules move faster. And when two objects are in contact, thermal equilibrium is reached when all the molecules of both objects have the same average molecular motion. Which means the same speed. Warmte ontstaat dus door het bewegen van moleculen, bij 0 graden staan alle moleculen dan ook helemaal stil. Dit verklaart het vriezen van water. (Wanneer moleculen stil staan, staat de tijd dan ook stil?) Many methods have been developed for measuring temperature. Most of these rely on measuring some physical property of a working material that varies with temperature. One of the most common devices for measuring temperature is the glass thermometer. This consists of a glass tube filled with mercury or some other liquid, which acts as the working fluid. Temperature increase causes the fluid to expand, so the temperature can be determined by measuring the volume of the fluid.

What is a temperature sensor?

An analog temperature sensor is pretty easy to explain, it's a chip that tells you what the ambient temperature is!

These sensors use a solid-state technique to determine the temperature. That is to say, they don't use mercury (like old thermometers), bimetallic strips (like in some home thermometers or stoves), nor do they use thermistors (temperature sensitive resistors). Instead, they use the fact as temperature increases, the voltage across a diode increases at a known rate. (Technically, this is actually the voltage drop between the base and emitter - the Vbe - of a transistor. By precisely amplifying the voltage change, it is easy to generate an analog signal that is directly proportional to temperature. There have been some improvements on the technique but, essentially that is how temperature is measured.

Because these sensors have no moving parts, they are precise, never wear out, don't need calibration, work under many environmental conditions, and are consistent between sensors and readings. Moreover they are very inexpensive and quite easy to use.

american artist john grade‘s ‘capacitor’ is a kinetic sculptural installation that moves in response to weather data collected from the roof of its home at john michael kohler arts center, wisconsin. the artwork — whose coil configuration is influenced by organic and geometric forms found in nature — physically behaves according to accumulated statistics from a mechanized controller, amassing both current outdoor conditions and weather patterns from the past one hundred years. sending the information about change in wind intensity and temperature directly to the sculpture, the interactive art piece moves and changes in luminosity. ‘the whole of the sculpture will appear to be very slowly breathing’, describes john grade. one hundred separate structural components, which make up ‘capacitor’, change in light level, illuminating and dimming when there is a fluctuation in temperature. shifts in the wind are marked by motion as the massive spiral compresses and releases.

Hoe werken thermometers?

Een vloeistofthermometer bestaat uit een reservoir en een

stijgbuis. Het reservoir en een deel van de stijgbuis zijn gevuld

met een vloeistof. Als de temperatuur stijgt, dan zet de vloeistof

uit. Het peil in de stijgbuis stijgt. Als de temperatuur daalt, dan

krimpt de vloeistof en daalt het niveau in de stijgbuis.

Een bimetaalthermometer bestaat uit

twee verschillende soorten metaal. De

metalen zijn als dunne strips op elkaar geperst. Het

ene metaal zet bij verwarming meer uit dan het

andere. Daardoor trekt de strip bij

verwarming krom. Met een wijzer

wordt de temperatuur aangewezen.

Een elektrische thermometer werkt met een NTC. Een

NTC is een weerstand die meer stroom doorlaat als de

temperatuur stijgt. Door de stroom te meten die een NTC

doorlaat, kun je de temperatuur meten.

4. Light - detecteert schaduw & licht

Meten van licht snelheid Mechanische methoden Galileo Galileo Galilei stelde voor de lichtsnelheid te meten door met lantaarns tussen bergtoppen te seinen. Een persoon geeft met de lantaarn een lichtsignaal en iemand op een andere bergtop straalt direct terug zodra hij het licht ziet. Het is niet bekend of Galileo deze proef werkelijk uitgevoerd heeft. Doordat de lichtsnelheid zo hoog is, zou de methode tot mislukken gedoemd zijn. Fizeau Hippolyte Fizeau liet in 1849 een lichtstraal tussen de tanden van een tandwiel doorschijnen. Een op een afstand van 8 km geplaatste spiegel weerkaatste de lichtstraal terug door dezelfde opening. Het tandwiel bestond uit meer dan honderd tanden en roteerde met een snelheid van ruim honderd omwentelingen per seconde. Fizeau kon de snelheid van draaien van het wiel variëren. Zo kon hij de snelheid van draaien zodanig instellen dat het licht net niet meer door hetzelfde gat viel. Omdat de afstand die het licht had afgelegd bekend was (16 km) en de snelheid van draaien van het tandwiel eveneens bekend was kon hij de snelheid van het licht bepalen op 313 000 km/s. Er moest exact bepaald worden wat de afstand was die de lichtstraal had afgelegd, evenals de exacte omwentelingssnelheid van het tandwiel. Fizeau mat ook de snelheid van het licht in stromend water en bevestigde de voorspelling van Augustin-Jean Fresnel. Dit resultaat wordt nu gezien als een bevestiging van de speciale relativiteitstheorie.

Een lichtsensor is hoofdzakelijk gebaseerd op een elektronisch circuit dat een LDR (Light Dependent Resistor = licht afhankelijke weerstand) bevat. De electrische weerstand neemt af bij meer ligt inval en die weerstands verandering word gemeten en bepaald wanneer het element een externe lichtbron moet in- of uitschakelen. De toepassingen zijn legio, van het automatisch inschakelen van de autoverlichting tot het aanschakelen van bv. de straatverlichting. Er bestaan ook nog lichtsensoren waarvan het circuit nog andere elementen bevat waarbij men beweging en temperatuur ook nog gaat koppelen, dit is bv van toepassing om niet enkel lichtafhankelijk te schakelen maar ook nog eens gecombineerd met beweging van een (warm = mens of dier) voorwerp. Toepassingen hiervan zijn ook bekend als inschakelen van buitenverlichting bij duisternis EN beweging van een persoon.

Ambient light sensor. Deze meet de hoeveelheid licht in de omgeving. Het belangrijkste gebruiksdoel van deze sensor is het aanpassen van de helderheid van het scherm. Juist tegenwoordig is dat erg belangrijk: moderne schermen kunnen véél helderder werken dan modellen van een paar jaar geleden. Zeker voor mobiele apparaten als laptops en tablets is dat ideaal: hoe helderder het scherm, hoe beter alles leesbaar is in de zon. Maar het heeft ook een nadeel: hoe helderder het scherm, hoe meer stroom het verbruikt. Juist bij diezelfde mobiele apparaten is dat weer vervelend. Een lichtsensor kan er voor zorgen dat bij een heldere omgeving ook de schermhelderheid flink wordt opgekrikt en bij een donkere omgeving juist extra gedimd. Er zijn echter meer denkbare applicaties: navigatie-apps kunnen bijvoorbeeld op basis van de lichtsensor de kleurstelling van de kaarten bepalen, kleurrijk overdag en rustig ’s nachts. Wij zouden ons zelfs nog kunnen voorstellen dat je in de toekomst je laptop zo configureert dat deze mag gaan backuppen als het donker is in de kamer.

de proximity sensor, standaard onderdeel van vrijwel iedere smartphone. Een dergelijke sensor meet de nabijheid ten opzichte van objecten. Het wordt in de praktijk gebruikt om te detecteren of je telefoon tegen je oor houdt. Zo ja, dan wordt de touchscreen bediening uitgezet (zodat je niet met je wang onbedoeld knoppen gaat indrukken) en het scherm gaat uit om stroom te besparen

For Example 3. radar/weeronline/weerballon 4. fotodecterder/lichtsensor 2. kwik

wat meet het wind . temp . dichtheid . druk. omgevingslicht

PAST TIMES

Het meten van luchtdruk en temperatuur is altijd al van belang geweest. Vroeger hadden ze daar alleen niet de sensors voor die nu steeds meer in ontwikkeling zijn, maar gebruikte ze materiaal.

Rond 1600 werden vooral donderglazen gebruikt. Deze donderglazen werken met dichtheid en druk. een bol met een constante hoeveelheid lucht en water erin. als de luchtdruk van de omgeving stijgt, stijgt de druk in de bol ook en wordt zo gelijk aan die van de omgeving. die druk duwt dan het water in de tuit omlaag en zo kon men de luchtdruk afmeten.

Maar een materiaal wat erg temperatuur afhankelijk is is; kwik is de enige metaalsoort die in ook bij kamertemperatuur vloeibaar is. het stolt pas bij -38,87 graden Celsius en veranderd dan in een witglanzend materiaal. De dichtheid is temperatuurafhankelijk. als de temperatuur hoger wordt, trillen de moleculen sterker waardoor ze meer ruimte innemen, het volume van het materiaal wordt dus groter. tot ongeveer het einde van de 20e eeuw werd kwik veel of vooral gebruikt voor elektronische toepassingen en in allerlei verbindingen. thermometers en barometers zijn 2 voorbeelden waar we kwik meestal van kennen en waar het ook het meest zichtbaar is. maar kwik werd ook gebruikt in spaarlampen/ laboratoriainstrumenten/ om goud te isoleren van gouderts / als tandvulling/ om bloeddruk te meten, dit gebeurde in mmHG, ze meten hier hoeveel kwik de bloeddruk kan ‘optillen’. veel van deze bovenstaande voorbeelden zijn nu vervangen door elektronische apparatuur. dit vooral door de giftigheid van kwik, de dampen die vrijkomen als je thermometer kapotvalt bijvoorbeeld.

EXAMPLE

500px

Shade, a new installation by Simon Heijdens commissioned by the Art Institute of Chicago launched as part of the Hyperlinks exhibition.

A responsive skin to the windows of a building that filters daylight into a moving projection of shadows that translates the ever-changing natural timeline of the outdoor to the static and perpetual indoor space.

Shade is the launch of a new, self-developed material that applies as a film to glass surfaces, which through blocking and passing daylight forms a spacial projection of shadows and sunlight. The film holds a grid of triangles that each individually fade between transparent and opaque, and hence block or pass light. The graphic shadows projected on the floor, walls and ceiling of the space reveal the geometrical wind patterns that pass the building on the other side of the glass, as choreographed by the measurements of an outdoor sensor.

As the angle of light and patterns of wind are continuously changing throughout the day and year, the perpetual character of the artificial space is reconnected with an evolving, unplanned natural timeline.

Shade is commissioned by the Art Institute Chicago, and applied to the recently opened Modern Wing of the museum as part of the Hyperlinks exhibition that runs up to July 20, 2011.