Höhenmesser (welchen Druck Sensor)

Hallo miteinaner,

ich habe mal wider eine Verrückte Idee, zwar immer noch keine Zeit, doch etwas einlesen in die Thematik sollte schon machbar sein ;-).

ich möchte einen Höhenmesser bauen was meine Bedingungen sind.

  • Extrem geringer Energie verbrauch
  • Sehr genau (für mich ca. 10m)
  • Schnelle auslese Zeiten
  • Nullen auf Grund (Boden)
  • Höhenunterschied bis 8 km
  • Ansteuerbar und auslesbar durch ein Arduino / Attiny
  • Robust
  1. Was würdet Ihr da denn für einen Sensor empfehlen?
  2. Habt Ihr mit dem empfohlenen Sensor Erfahrungen? wenn ja Welche?

Gruß
Mücke

Der Standard Arduino Drucksensor ist der BMP180:

Daten auf Seite 2

Verstehe ich das bei dem Sensor richtig?

Wenn ich denn Sensor 1 mal in der Sekunde abfrage dann hat er einen Energie verbrauch von 5μA bei 1.8 ... 3.6V.

Ich kann denn Sensor jedoch auch Öffners abfragen, z.B. alle 0,33 Sekunden?

Der Sensor hat eine Auflösung von
0.06hPa was 0,5m entsprechen tut?

Ansteuern könnte man denn über "I2C" das der Arduino / Attiny könnten.

Einen Temperatur Sensor hat er auch mit eingebaut, da ja Die Höhenstufen sich mit der Temperatur auch wider ändern.

Der Sensor hat einen Messbereich von (300 ... 1100hPa)

1030hPa sagt man hat man wenn man gutes Wetter hat wenn das also am Boden dann 0m entsprechen würden könnte ich noch eine Höhe von (1100hPa - 1030hPa = 70hPa // 70hPa würden dann ca. 560m entsprechen) das wäre zu wenig.

Oder rechne ich gerade Falsch?
1hPa entspricht doch ca. 8m Höhe

Der Strom ändert sich auch mit der Genauigkeit des Sensors. Da gibt es verschiedene Modi (Seite 12). 5µA sind für den Standard Modus. In Ultra-High Resolution bist du bei 12µA im Durchschnitt. Wenn du öfters misst, braucht du entsprechend mehr Strom.

Laut Wikipedia:

hast du auf 8000m ca. 360hPa

Der Druck ändert sich nicht linear mit der Höhe.

ansonsten Onkel Wikipedia fragen:

die 8 m stimmen als Faustformel.
Wenn Du 1100hPa mißt bist Du ca laut Faustformel 560 m unter dem Meeresspiegel normal null.
Das Tote Meer als tiefsten punkt der Erde hat den Wasserspiegel auf -420 m Erde/Daten und Zahlen – Wikipedia

Grüße Uwe

Der Strom ändert sich auch mit der Genauigkeit des Sensors.

Ich komme bei der Tabelle nicht so ganz mit wie schnell und genau ist das bei "ultra high resolution"

-- habe mal nachgerechnet ich habe ca. 240 km/h "Standart" kann auch mehr sein
dann lege ich pro Sekunde ca. 67m zurück das ist schon recht viel.
Wenn ich also 3 mal pro Sekunde messe dann würde ich bei jeder Messung ca. 22m zurück legen
Das wäre dann in einem guten Bereich.

Laut Wikipedia:

Öm ja du hast recht, je höher ich komme um so niedriger wird der Druck.
Bei guten bis Sau gutem Wetter haben wir auf Grund (Boden) ca. 1030 - 1040hPa
somit habe ich dann also noch einen Messbereich von ca. (1040 - 300 = 740hPa) 740hPa entsprechen dann
740hPa * 8m = 5920m
hmm, eigentlich noch zu wenig, jedoch könnte ich damit erst mal leben.

hast du auf 8000m ca. 360hPa

die 8.000m sind von Meers Höhe gerechnet und auch nur als Druckunterschied gemeint?

uwefed:
Der Druck ändert sich nicht linear mit der Höhe.

ansonsten Onkel Wikipedia fragen:
Barometrische Höhenformel – Wikipedia

Das habe ich auf Wiki auch gerade gelesen, ... Wie machen das dann die Digitalen Höhenmesser messen die immer die Umgebungstemperatur und rechnen dann nach einer Hinterlegten Formel das um?

Und wie machen das Analoge Höhenmesser?

Jedes Flugzeug hat doch so ein Teil auch verbaut.
Und je nachdem wo ich messe ist es ja auch unterschiedlich warm doch der Druck ändert sich doch nicht so extrem dann? wie die Temperatur, ...

[EDIT]
Interessanter weise gibt es auch verschiedene Hersteller von Digitale Höhenmesser, und die zeigen exakt die Selbe Höhe an auf den Meter genau.

Die müssten ja dann alle die Selbe Formel hinterlegt haben.
und die teile werden an der Hand getragen die Hand Strahlt ja auch Wärme ab.
... hmm, ...
Doch wieder etwas Komplexer das Thema, ... Arrr...

Die Temperatur wird bei der Adafruit Lib anscheinend nicht berücksichtigt. Es gibt eine Funktion die eine Temperatur als Parameter hat, aber die wird nicht verarbeitet und ist anscheinend nur aus Kompatibilitätsgründen drin.

Was du für die korrekte Höhe aber brauchst ist der aktuelle Druck auf Meereshöhe. Oder man nimmt den mittleren Standardwert an.

Serenifly:
Die Temperatur wird bei der Adafruit Lib anscheinend nicht berücksichtigt. Es gibt eine Funktion die eine Temperatur als Parameter hat, aber die wird nicht verarbeitet und ist anscheinend nur aus Kompatibilitätsgründen drin.

Ah ok.

Serenifly:
Was du für die korrekte Höhe aber brauchst ist der aktuelle Druck auf Meereshöhe. Oder man nimmt den mittleren Standardwert an.

ich dachte eigentlich das ich den Druck am Boden messe und dann meinem Arduino sage das ist jetzt 0 m Höhe !!! und dann kann ich durch die Druck Veränderung doch die Höhe über meinem eigenen geätzten 0Punkt messen. oder habe ich einen Denkfehler?

denn ich möchte die Höhe über meinem 0Punkt haben und nicht die Höhe von Meeresspiegel.
(Höhe über Grund)

Also ich bin mit dem MS5611 und den Nachfolgern/Geschwistern sehr zufrieden. Ein Temperatur Sensor ist gleich mit drin, den brauchst du auch definitiv, sonst ist es alles für die Katz.
Der kann, wenn du eine ordentliches Layout und Software dazu designst auf ca. 10cm auflösen. Das ist an der freien Umgebung zwar durch Luftdruckschwankungen (Wind) ehe nicht zu bewerkstelligen, aber gut vielleicht will man ja wissen wie viele Treppen man gestiegen ist am Tag XD.

Das Interface ist i²c oder SPI, was mit dem Atiny zwar geht, aber Software mäßig nicht das eleganteste ist.
Die Routine intern im Sensor ist nicht die schlauste Lösung, aber wenn nicht zu viele anderen zeitkritischen Aufgaben mit dem µC gemacht werden, überhaupt kein Problem.

Einzig auf Infrarote-Strahlung reagieren die Kunststoff-Case-Varianten sehr empfindlich habe ich bemerkt, da brauch man noch ein Case, aber das sollte machbar ein.

Muecke:
Ah ok.

Das gilt ist nur für deren fertige Höhenformel

Du kannst natürlich den rohen Druck nehmen und die Temperatur und selbst damit rechnen wenn du eine Formel hast

ich dachte eigentlich das ich den Druck am Boden messe und dann meinem Arduino sage das ist jetzt 0 m Höhe !!!

Es ist noch eine Methode dabei um den Meereshöhendruck vom aktuellen Druck und der aktuellen Höhe zu berechnen.

Aber sowie es aussieht braucht man mit der Lib entweder die aktuelle Höhe oder den aktuellen Druck auf Meereshöhe.

denn ich möchte die Höhe über meinem 0Punkt haben und nicht die Höhe von Meeresspiegel.
(Höhe über Grund)

Das ist ja kein Problem. Aber du braucht da den Druck auf Meereshöhe um aus dem Rohwert den du vom Sensor bekommst die Höhe zu berechnen.

Es gibt noch eine Library von Sparkfun. Aber die funktioniert an der Stelle auch nicht anders. Allerdings wird da die Temperatur mit einbezogen (das ist vielleicht interessant):

Außerdem rechnet die wohl in milliBar

Für den BMP180 gibt es inzwischen einen Nachfolger. Den BMP280. Oder als BME280 misst er auch noch die rel. Luftfeuchte. :sunglasses:

Grüßli
Peter

@Dshing: habe den Eindruck das du da schon das ein oder andere Experiment mit gemacht hast.

Angenommen ich habe den Sensor + Atiny + Display am Handgelenk.

Die Umgebungstemperatur ist 0 °C meine Hand Strahlt jedoch Wärme aus.
Verfälscht dann die Wärmestrahlung meiner Hand nicht das Messergebnis?
Oder ist das so gering das es vernachlässigbar ist?

Ich gehe immer davon aus das kein Wind auf den Sensor kommen kann.
Da das Gehäuse verschachtelt ist so das Druckausgleich geschehen kann
jedoch kein Wind an den Sensor kommt.
Was dann den Nachteil auch wider hat das es am Sensor immer etwas Wärmer
bzw. kälter ist als die Umgebungstemperatur.

Oder ändert sich der Druck geringfügig um meine Hand herum? da diese etwas
Wärmer / Kälter ist als die Umgebungstemperatur?

Es ist noch eine Methode dabei um den Meereshöhendruck vom aktuellen Druck und der aktuellen Höhe zu berechnen.

ich komme da nicht ganz mit, warum benötige ich die Daten von Meereshöhe?
Ich möchte doch nicht die Absolute Höhe angezeigt bekommen, sondern die Höhe über Grund.

Angenommen ich Starte auf meinem Flugplatz dann Null ich das Teil auf dem Startflugplatz dann Setze ich mich in den Flieger der Bringt mich dann auf 4.000 m Höhe über Umwege :wink: und ich bin wider über meinem Start Flugplatz wenn das GPS vom Flieger richtig geht.

Dann Winke ich dem Piloten zu und mache die Türe auf und lasse ich raus Fallen.

Für mich ist die Höhe über Grund (Boden) wichtig denn ich muss wissen wann ich meinen Faltschirm auslösen muss und das ist deutlich einfacher wenn ich die Höhe über Grund habe. (Dann muss ich nicht so viel mit denken, und kann immer bei 1.000m meinen Fallschirm auslösen.

[EDIT] ich habe mal meinen Alten Höhenmesser zerlegt (ist kaputt gegangen :frowning: nach 17 Jahren)


Groß.jpg


klein.jpg

Die Digitalen die meine Kollegen am Handgelenk tragen zeigen das Selbe wie meiner an wobei ich hier natürlich nicht wie bei den Digitalen auf einen Meter genau ablesen kann. :wink:

jedoch zeigen die Digitalen alle das selbe an, das finde ich erstaunlich das die alle exakt gleich gehen obwohl das unterschiedliche Hersteller sind.

Und bevor die Frage kommt, NEIN ich möchte nicht so ein Teil nachbauen nur Digital dafür sind die einfach zu günstig.

Ich möchte mir ein HWS bauen (Höhen Waren System)
das soll mir in Bestimmten Höhen eine LED Blinken oder Leuchten lassen.

Seltsam, beim Abschicken meiner Antwort bin ich plötzlich in "Start new topic" gelandet, also nochmal.

Der Luftdruck richtet sich wohl nach der Außentemperatur, nicht nach der des Handgelenks. Dummerweise kann aber die Fallgeschwindigkeit die Messung des Drucks (und der Temperatur?) beeinflussen, zumindest bei ungünstigem Aufbau. Ich würde da vorsichtshalber in einem Avionik-Forum nachfragen.

Zusätzlich würde ich einen Abstandswarner einbauen, so lange der Code und Aufbau nicht ausreichend getestet ist :wink:

Der Luftdruck richtet sich wohl nach der Außentemperatur, nicht nach der des Handgelenks.

ich denke bei so was immer an ein "Barometer" das ich draußen (im Schatten) aufstelle oder im Haus, zeigen die mir dann den selben Druck an?
Angenommen im Haus sind es 10 °C weniger als Draußen

von der Theorie würde ich sagen der Druck im Haus und Draußen auf dem Balkon (im Schatten) müsste der selbe sein.

Dummerweise kann aber die Fallgeschwindigkeit die Messung des Drucks (und der Temperatur?) beeinflussen, zumindest bei ungünstigem Aufbau. Ich würde da vorsichtshalber in einem Avionik-Forum nachfragen.

das ist richtig, ich habe wenn ich auf dem Bauch liege (Bauch und Brust Richtung Erde) am bauch Brust einen anderen Druck als auf dem Rücken, denn auf dem Rücken habe ich dann ein Leehang somit unterschiedliche Drücke das kann bei den Digitalen Systemen schon mal 30m unterschied ergeben.

Wenn das System sonst richtig messen tut soll das nicht das Problem sein.

Zusätzlich würde ich einen Abstandswarner einbauen, so lange der Code und Aufbau nicht ausreichend getestet ist :wink:

Nette Idee doch wie stellst du dir das denn vor?
das Teil was ich mir da machen möchte soll nur eine unterstützende Funktion bekommen niemals eine Absolute Relevante Funktion !!!!!

Ich möchte das wenn es denn mal dann tut in meinem Helm einbauen und die LED die dann Blinken soll (2 Sekunden lang) bei 1.500 M Höhe ist in meinem Sichtfeld

bei 1.000M Höhe soll die LED Durchgängig 2 Sekunden leuchten.

Das soll nur zur Unterstützung für mich sein, ich verlasse mich nur auf meinen Richtigen Höhenmesser denn ich am Handgelenk trage und auf mein Augenmaß (andere Springer und wie Groß die Armeisen am Boden sind)

Ich werde einen Teufel tun und mich auf so einen Schnikschnak denn ich selber gebaut habe zu 100% zu verlassen.

jedoch werde ich das System erst mal testen wenn es denn mal gebaut ist, in dem es im Flieger mit Fliegen darf und daneben ein Höhenmesser (Analog) und ein Höhenmesser (Digital) sich befindet und ich das dann mit einer Kamera aufnehmen lasse, das darf es dann erst mal ein paar Tage lang machen und muss sich bewahren, wenn das klappt überlege ich mir ob ich mir das an mein Handgelenk mache und im Freien Fall testen kann. und auch nur dann wenn es dann geklappt hat in allen erdenklichen lagen und Situationen erst dann baue ich mir das in meinen Helm ein.
In meinem Sport gehe ich auf nummre sicher, gestern habe ich eine Auswertung gemacht anhand eines Videos von mir das ich mit 240 km/h Richtung Boden donnere, ... ich glaube da muss ich behutsam mit umgehen. :wink:

Nette Idee doch wie stellst du dir das denn vor?
das Teil was ich mir da machen möchte soll nur eine unterstützende Funktion bekommen niemals eine Absolute Relevante Funktion !!!!!

Das ist keine unterstützende Funktion mehr da Du Dich aufs Blinken verläßt. Wenn es mal nicht blinkt oder zu spät blinkt dann merkst Du es zu spät und kontrollierst erst dann den Höhenmesser.

Die Dichte der Luft ist Temperaturabhängig. Wenn ich geschichtete Luft habe, mal warme mal kalte ecc. ist der Druckverlauf nicht expotential wie mit einer gleichmäßigen Temperatur und darum die Höhe stimmt nicht nicht genau. Da ist es egal ob um den Drucksensor eine höhere Temperatur herrscht als in der Luft.

Die Digitalen die meine Kollegen am Handgelenk tragen zeigen das Selbe wie meiner an wobei ich hier natürlich nicht wie bei den Digitalen auf einen Meter genau ablesen kann. :wink:

jedoch zeigen die Digitalen alle das selbe an, das finde ich erstaunlich das die alle exakt gleich gehen obwohl das unterschiedliche Hersteller sind.

Ich habe den Verdacht daß alle die gleiche Formel benutzen und darum die gleiche Höhe anzeigen.

Ich verstehe nicht, wieso Du eine so genaue Messung haben willst.

Grüße Uwe

Muecke:
ich denke bei so was immer an ein "Barometer" das ich draußen (im Schatten) aufstelle oder im Haus, zeigen die mir dann den selben Druck an?
Angenommen im Haus sind es 10 °C weniger als Draußen

von der Theorie würde ich sagen der Druck im Haus und Draußen auf dem Balkon (im Schatten) müsste der selbe sein.

ja, der Druck ist natürlich der gleiche.
nur würde im Winter der Druck (rechnerich) eine andere Höhe ergeben als im Sommer.

Für die Berechnung der Höhe aus dem Druck ist die aktuelle Umgebungstemperatur unwichtig. Interessant wäre die Temperatur der Luftsäule über dir und ebenso die Luftfeuchte (Wasser wiegt schwer!).
Ich bin kein Experte, aber wenn ich die Artikel richtig deute, dann wird üblicherweise die "internationale Standardatmoshäre" zugrundegelegt. Was anderes ist bei den mechanischen Höhenmesser mit Druckdose auch nicht möglich.

Da beim Fallschirmspringen zwischen Kalibrierung auf Bodenhöhe und Absprung meist wenig Zeit vergeht und sich der Ort ja auch nicht ändert, sollte das hinreichend genau sein.

Das ist keine unterstützende Funktion mehr da Du Dich aufs Blinken verläßt. Wenn es mal nicht blinkt oder zu spät blinkt dann merkst Du es zu spät und kontrollierst erst dann den Höhenmesser.

:slight_smile: netter versuch ich habe auch einen Piepser der am Ohr sitzt (tut nur unheimlich schmerzen finde ich) und dennoch schaue ich ca. alle 4 Sekunden auf den Höhenmesser. Das ist irgend wie so drin, das mache ich unbewusst und tatsächlich kann ich dir dann auch nicht sagen wie hoch ich bin, denn ich richte mich nur nach der Zeiger Stellung. Das Piepsen im Ohr oder das Visuelle dann soll nur unterstützend sein Falls man mal vergisst zu schauen, worauf ich auch wert lege das man schaut.

(ich ermahne auch Springer die das beim Springen mit mir nicht machen nach dem Sprung das sie so was machen müssen und sich nicht auf die Kollegen verlassen dürfen die mitspringen !!, ich hänge irgend wie an meinem Leben.)

Die Dichte der Luft ist Temperaturabhängig. Wenn ich geschichtete Luft habe, mal warme mal kalte ecc. ist der Druckverlauf nicht expotential wie mit einer gleichmäßigen Temperatur und darum die Höhe stimmt nicht nicht genau. Da ist es egal ob um den Drucksensor eine höhere Temperatur herrscht als in der Luft.

Das leuchtet mir schon ein, die Frage die sich mir stellt ist die, die Höhe ändert sich nicht ob ich vor dem verschlossenen Forste bei 30°C stehe oder im Frostes bei sagen wir 0°C, jedoch ändert sich der Druck dann im Frostes? da es ja deutlich kellert ist, da ich jedoch beim Sensor den Druck und die Temperatur habe kann ich das wider heraus rechnen?
habe ich das so richtig verstanden?

Ich habe den Verdacht daß alle die gleiche Formel benutzen und darum die gleiche Höhe anzeigen.

he he, das habe ich mir auch schon gedacht die Frage ist nur wie ich an die Formel ran komme, naja erst mal ein Paar Tests machen udn dann sehen wir weiter.

Ich verstehe nicht, wieso Du eine so genaue Messung haben willst.

was meinst du damit genau die ca. 10M aus Post #1?
das war nur mal eine Angabe von mir, 50M wären auch OK. :wink:

Muecke:
he he, das habe ich mir auch schon gedacht die Frage ist nur wie ich an die Formel ran komme, naja erst mal ein Paar Tests machen udn dann sehen wir weiter.

Kuckst du:
Wikipedia: Internationale Höhenformel .

:o Gunther :o

Wenn ich jetzt noch was von Mathematik verstehen würde ... :confused:

Das ist die Formel von WIKI:

p(h) = ist meine errechnete Höhe?
1013,25 = mein Aktueller Luftdruck ? denn ich vom Sensor bekomme

Demnach habe ich dann also die Formal:

Errechnete Höhe

po = der Druck denn der Sensor abgibt??
To = ??
h = ??

Jedoch ist das gerade etwas viel denn ich habe ja noch gar keinen Sensor.
Mir ging es eigentlich darum welchen Sensor ich am besten verwenden kann.

Wenn ich das Richtig verstanden habe sind die Sensoren zur Auswahl:

  1. BMP180
  2. MS5611
  3. Nachfolger vom BMP180 der BME280

1 ist raus wenden der Nachfolger

  1. Verbindung über i²c oder SPI
  • integrierte Temperatur Sensor
  1. Verbindung über: TWI / I2C
  • integrierte Digitale Luftfeuchtigkeit-, Druck- und Temperatursensor

Welchen sollte ich mir nun zulegen?
Kosten tun die beide das ungefähr das selbe.