STEP #06 - Il simbolo

 

Non abbiamo molte fonti riguardo l'iconologia antica di questo strumento, essendo stato inventato in epoca abbastanza recente (1924). Comunque il simbolo generale riportato in figura rappresenta una freccia diretta verso l'alto a significare metaforicamente l'altitudine.

                                                     https://it.cleanpng.com/cleanpng-cvang8/

STEP #05 - Il principio fisico

Questo post si basa sull’application note AN4528 [1] di NXP, nel quale si fa riferimento a un modello specifico di sensore barometrico (Xtrinsic MPL3115A2). I concetti esposti, tuttavia, hanno validità generale e sono pertanto applicabili ad altri tipi di sensori.

La pressione atmosferica diminuisce con il crescere dell’elevazione, e aumenta con il diminuire dell’elevazione. Per calcolare la pressione atmosferica P (espressa in Pa) a una differente altitudine h (in metri, inferiore a 11 km), si utilizza l’Equazione (1): 

Inserendo questi parametri nell’Equazione (1), otteniamo l’Equazione semplicata (2), che permette il calcolo della pressione atmosferica nota l’altitudine: 

L’Equazione (3) può invece essere utilizzata per calcolare l’altitudine, una volta nota la pressione atmosferica, e deriva da una trasformazione dell’Equazione (2):

FUNZIONAMENTO DEL SENSORE

I moderni sensori di pressione elettronici, noti anche con il termine di trasduttori di pressione, o IPS (acronimo di Integrated Pressure Sensor) misurano lo sforzo a cui è sottoposta una sottile striscia di metallo la quale, da un lato ha un riferimento statico di pressione (tipicamente rappresentato dal vuoto assoluto), mentre all’altro lato è applicata la pressione atmosferica (variabile) associata alla posizione corrente del sensore. All’interno del sensore di pressione (Figura 1) è presente un diaframma realizzato con una sottile striscia di metallo; viene utilizzato il metallo perchè lo sforzo che subisce a seguito delle variazioni di pressione è ripetibile, praticamente si comporta in modo deterministico. Su un lato del diaframma è posta una camera in cui è applicato il vuoto assoluto, e questa rappresenta il riferimento assoluto di pressione, corrispondente a zero psi. Ogni sforzo o variazione subita dal diaframma risulta di conseguenza funzione della pressione ambientale. Sul diaframma è posto un misuratore di sforzo (o tensione) detto strain gauge, rappresentato da un filo immerso in un supporto planare. Le deformazioni subite dallo strain gauge ne modificano la resistenza elettrica, ed è proprio questa variazione che traduce il movimento meccanico del diaframma in segnale elettrico. 

Le variazioni di resistenza vengono poi misurate tramite un classico ponte di Wheatstone, il quale genera in uscita una tensione proporzionale alla variazione di resistenza subita dallo strain gauge, che è appunto un segnale elettrico che farà muovere le lancette, tramite un sensore tarato, sulla corretta misura di altitudine segnata sul quadrante (altimetro barometrico analogico).

Quindi l'altimetro in realtà è un barometro con una scala di riferimento in metri.

Lezione spiegativa https://youtu.be/Rc1e4t7U5lg.

Fonti: https://it.emcelettronica.com/altimetro-barometrico-fondamenti-di-progettazione

STEP #04 - La scienza

 Senza dubbio il settore interessato da questo strumento è quello dell'aviazione, che sia aeronautica, civile o altro. L’altimetro è stato il primo strumento montato a bordo degli aerei assieme alla bussola ed all’anemometro. Nella forma più semplice, l’altimetro era conosciuto ed usato dagli alpinisti già nel diciannovesimo secolo (link documento)

Lloyd Espenschied ha inventato il primo radio altimetro nel 1924. Lo strumento diventò parte integrante della struttura di offesa americana, infatti  l'altimetro di alta precisione fù impiegato non tanto per conoscere la quota a cui si trovava l'aereoplano ma per le missioni di bombardamento ad alta quota. Storicamente, gli altimetri sono stati ampiamente utilizzati in aviazione (come strumento di ausilio alla navigazione, soprattutto in condizioni di scarsa visibilità, nel volo notturno o ad alta quota), e per i rilevamenti di tipo geografico e topografico. 

Anche le bomba sono dotate di un altimetro; L'altimetro, per una bomba atomica, è fondamentale poiché è in base ai dati che riceve esso che l'ordigno esploderà ad una certa quota creando un certo numero di danni. Di solito un normale altimetro d'aereo usa un tipo di barometro che misura i cambiamenti della pressione d'aria a differenti altitudini. 

Fonti: http://malignani.ud.it/clil/clil/aerotecnica/the_altimeter.pdf

STEP #03 - Un glossario

 Facendo riferimento ad un classico altimetro barometrico avremo:

-lancette;

-cassa aneroide: contiene una capsula metallica nella quale viene prodotto un vuoto parziale;

-sistema Pitot-statico: è un sistema di strumenti sensibili alla pressione esterna all'aeroplano che trasmettono questa informazione agli strumenti di bordo (tra cui l'altimetro);

-quadrante: pannello attrezzato per evidenziare la lettura dell'altitudine;

-die: è la sottile piastrina di materiale conduttore sulla quale è stato realizzato il circuito elettronico del circuito integrato;

-terminali elettrici;

Fonti: Wikipedia, https://it.emcelettronica.com/altimetro-barometrico-fondamenti-di-progettazione

Step #02 Immagine

                         https://www.antik.it/Barometri-antichi/4499-Altimetro-barometrico/

                                                          urly.it/39t4-

Dal libro "Elementi di orientamento e topografia per escursioni, alpinismo, trekking, survival e corsa d'orientamento" di Enrico Maddalena

Step #01- I nomi della cosa

Altìmetro – Strumento, di tipo e dimensioni diverse, che serve a determinare l’altezza di un punto rispetto a una superficie di riferimento; tra i più noti, gli a. barometrici, nei quali tale determinazione avviene indirettamente mediante la misurazione della pressione atmosferica; e, importanti per la navigazione aerea, l’a. acustico (poco usato), che si fonda sulla misurazione del tempo di andata e di ritorno di un’onda sonora inviata dall’aereo verso il suolo, l’a. telemetrico, o altitelemetro, fondato sul principio del telemetro ottico, e l’a. radioelettrico, il più usato, realizzato nei due tipi denominati radioaltimetro e radaraltimetro, ambedue fondati sulla tecnica radar e quindi sulla misurazione del tempo impiegato da un radiosegnale a percorrere la distanza fra aeromobile e suolo e viceversa.

Nel mondo:

Francese:  Altimètre;

Inglese: Altimeter, orometer;

(from oro-1 (mountain, altitude) + -meter)

Spagnolo: Altìmetro;

Tedesco: Hoehenmesser, höhenmesser;

Cinese: 测高仪;

La parte visibile dello strumento, è un quadrante con numeri da 0 a 9 e lancette. Tra ogni numero ci sono 4 tacche, ognuna misura 20 piedi (ft). Le lancette sono 3: la prima, piccola, indica 1000 ft o metri, la seconda lunga e stretta, indica 100 ft o metri e la terza (non sempre presente) a forma di freccia rovesciata, indica 10 000 ft o metri.

                                                                                     fonti: Treccani, Collinsdictionary, Wikipedia