Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Höhenmeter Berechnen (hPa, °C, %RH)


von Stefan A. (ripper121)


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Gibt es eine Formel mit welcher ich aus Druck (hPa), Temperatur (°C) und 
Relative Luftfeuchte (%RH) die Höhenmeter (NN) berechnen kann?

Habe folgende Sensoren:
-BMP085
-DHT22

Habe gelesen wenn man die Luftfeuchte mit einbezieht dann wird die 
angabe in Metern genauer aber leider keine Formel dazu gefunden.

von Frank (Gast)


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Wo hast Du das denn gelesen?

Ich kann mir nicht vorstellen, daß die Luftfeuchte und die Temperatur 
sinnvoll zur Höhenmessung beitragen können.

Klar fällt die Temperatur mit steigender Höhe, aber spätestens bei einer 
Inversionswetterlage stimmt das schon nicht mehr.

von Udo S. (urschmitt)


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von Cyblord -. (cyblord)


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Frank schrieb:
> Wo hast Du das denn gelesen?
Steht überall, weil es nunmal stimmt.

> Ich kann mir nicht vorstellen, daß die Luftfeuchte und die Temperatur
> sinnvoll zur Höhenmessung beitragen können.

Aber natürlich. Jeder Drucksensor rechnet in den Luftdruck die 
Temperatur mit ein, da dieser stark von der Temperatur abhängig ist und 
damit natürlich auch die gemessene Höhe.

von Frank W. (wesoft) Benutzerseite


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cyblord ---- schrieb:
>> Wo hast Du das denn gelesen?
> Steht überall, weil es nunmal stimmt.

Super Argument und super Antwort!

>> Ich kann mir nicht vorstellen, daß die Luftfeuchte und die Temperatur
>> sinnvoll zur Höhenmessung beitragen können.
>
> Aber natürlich. Jeder Drucksensor rechnet in den Luftdruck die
> Temperatur mit ein, da dieser stark von der Temperatur abhängig ist und
> damit natürlich auch die gemessene Höhe.

Das glaube ich aber weniger. Die Tempearturkompensation in einem 
Drucksensor hat wohl eher mit der (dem Hersteller bekannten) 
Temperaturabhängigkeit des Messverfahrens zu tun. Das hat mit der von TO 
angefragten temperaturabhängigen Höhenermittlung nix zu tun.

Frank

von Stefan A. (ripper121)


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Wie berechne ich denn nun die genaue höhe?

von Udo S. (urschmitt)


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Stefan Anderson schrieb:
> Wie berechne ich denn nun die genaue höhe?

Wa ist jetzt das Problem mit dem Wikipedia Link?

Die genaue Höhe kannst du nicht berechnen, denn die Formeln sind immer 
nur eine Näherung und gehen von bestimmten Temperatur und 
Feuchtigkeitsgradienten aus. Da der tatsächliche Temperatur und 
Feuchteverlauf aber stark von der aktuellen Wetterlage abhängt, die sich 
auch noch beständig ändert kannst du nur eine Näherung berechnen.

Steht aber auch in dem Wiki Artikel.

von Dennis S. (eltio)


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von Cyblord -. (cyblord)


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Frank Werner schrieb:
> cyblord ---- schrieb:
>>> Wo hast Du das denn gelesen?
>> Steht überall, weil es nunmal stimmt.
>
> Super Argument und super Antwort!
>
>>> Ich kann mir nicht vorstellen, daß die Luftfeuchte und die Temperatur
>>> sinnvoll zur Höhenmessung beitragen können.
>>
>> Aber natürlich. Jeder Drucksensor rechnet in den Luftdruck die
>> Temperatur mit ein, da dieser stark von der Temperatur abhängig ist und
>> damit natürlich auch die gemessene Höhe.
>
> Das glaube ich aber weniger.

Kannst du glauben. Mit der Temperatur ändern sich ja auch die Dichte der 
Luft, auf der der Luftdruck im Endeffekt ja basiert.

Auszug aus Wikipedia:

"Der Luftdruck ist einer täglich wiederkehrenden Periodik unterworfen, 
die zwei Maximalwerte und zwei Minimalwerte pro Tag aufweist. Er folgt 
dabei den Schwankungen der Lufttemperatur, wodurch sich ein stärkerer 
12-Stunden-Rhythmus (als semicircadian bezeichnet) und ein schwächerer 
24-Stunden-Rhythmus (circadian) zeigen."

http://de.wikipedia.org/wiki/Luftdruck

Allerdings hast du in soweit recht, als das bei Drucksensoren die 
Temperatur auch zum ausgleichen der Sensorabweichungen benutzt wird.

Denn in der int. Höhenformel geht man sowieso von einer konstanten 
Temperatur aus. Und das reicht meist auch einfach aus.

gruß cyblord

von Privatpilot (Gast)


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Die genaue Höhe lässt sich aufgrund der Unregelmäßigkeiten in der 
Atmosphäre aus Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit kaum 
bestimmen.
Wofür brauchst du die denn?
Als Faustformel aus der Luftfahrt gilt, dass der Druck in Bodennähe um 
1hPa / 27ft abnimmt; 1m Höhenunterschied entspricht also ca. 12Pa 
Druckänderung. Für die absolute Höhe braucht man dann natürlich die Höhe 
auf Meeresniveau.

Für genauere Berechnungen hat Udo ja schon den richtigen Link genannt. 
Ist aber wie bereits erwähnt weder für lange Zeit noch für große 
Höhenunterschiede genau.

von Frank W. (wesoft) Benutzerseite


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cyblord ---- schrieb:
> Allerdings hast du in soweit recht, als das bei Drucksensoren die
> Temperatur auch zum ausgleichen der Sensorabweichungen benutzt wird.

Ersetze auch durch nur, dann passts ;-)

Auszug aus dem Wikipedia-Artikel:
'Die Temperatur T variiert in komplizierter und kaum vorhersagbarer 
Weise mit der Höhe. Es müssen daher vereinfachende Annahmen über den 
Temperaturverlauf T(h) getroffen werden.'

Die Temperatur kann also nicht sinnvoll zur Höhenermittlung herangezogen 
werden.

@ripper121: Schau Dir den Wikipedia-Artikel an, insbesondere den Teil 
über die isotherme Athmosphäre, dort steht Deine gesuchte Höhenformel. 
Und dort steht nix von Temperatur oder Luftfeuchte. Du benötigst 
lediglich den gemessenen Luftdruck und kannst daraus die relative Höhe 
bestimmen.

Frank

von Privatpilot (Gast)


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Korrektur:
Man braucht natürlich den (theoretischen) Luftdruck auf Meeresniveau 
("QNH") und nicht die Höhe 0 :)

von Cyblord -. (cyblord)


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Hier meine Berechnung zur Höhe für einen Telemetriesensor auch mit 
BMP085:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Der_Multiplex_Sensor_Bus_(MSB)#Berechnung_der_H.C3.B6he

Für kleine Werte (<1000 m Unterschied) kann man auch gut mit der 
linearen Methode leben.

gruß cyblord

von Stefan A. (ripper121)


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ok danke

von flupp (Gast)


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den druck kann man lokal kalibriern, indem man den sogenannten QNH der 
Luftfahrt verwender.

von Höhenschätzung (Gast)


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Stefan Anderson schrieb:
> Wie berechne ich denn nun die genaue höhe?


mehrere Zitate Wikipedia:
> Man spricht daher auch von einem vertikalen Druck-Gradienten, der jedoch
> aufgrund der hohen Wetterdynamik innerhalb der unteren Atmosphäre nur mit
> Näherungen auf mathematischem Wege beschrieben werden kann.
> ...
> Benötigt werden in der Regel explizite Werte für Druck und Dichte auf
> vorgegebenen Höhen.
> ...
> Die Temperatur T variiert in komplizierter und kaum vorhersagbarer Weise
> mit der Höhe.
> ...
> Der streng lineare Temperaturverlauf besteht nur in der
> idealisierten  Vorstellung einer ruhenden Atmosphäre
> ohne Konvektion ohne Ausgleich des Temperaturgefälles durch
> Wärmeleitung.

So, nachdem du dir das durchgelesen hast, kannst du anfangen, den 
Schätzwert zu berechnen. Und das auch nur, wenn du den Luftdruck, der 
zur Zeit gerade auf Meereshöhe herrscht, weißt. Das hatte schon 
Privatpilot geschrieben. Das kann allerdings eine Stunde später schon 
wieder ganz anders aussehen...
Insgesamt kannst du davon ausgehen, daß in diesen Berechnungen viele 
Unbekannte sind, die du gar nicht selbst bestimmen kannst. Du wirst also 
immer nur eine mehr oder weniger grobe Schätzung als Ergebnis haben.

von Stefan A. (ripper121)


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Ich will ein Computer für Long Range Shooting bauen und da kommt es 
nicht auf cm genaue angaben an.

von Die Partei (Gast)


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Stefan Anderson schrieb:
> Ich will ein Computer für Long Range Shooting bauen

Ach ja, sind ja wieder Wahlen.

von Frank (Gast)


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Stefan Anderson schrieb:
> Ich will ein Computer für Long Range Shooting bauen

Wofür benötigst Du da die Höhenangabe?

Frank

von Udo S. (urschmitt)


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Frank schrieb:
> Wofür benötigst Du da die Höhenangabe?

Richtig, warum?

von Reinhard Kern (Gast)


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Höhenschätzung schrieb:
> Und das auch nur, wenn du den Luftdruck, der
> zur Zeit gerade auf Meereshöhe herrscht, weißt.

In der Praxis ist es viel einfacher. Du entnimmst aus der Karte die Höhe 
deines Standpunktes und kalibrierst danach deine Höhenanzeige. Auch im 
Flugverkehr benutzt man die Höhe des Startflughafens als Ausgangspunkt. 
Das kann man zwar umrechnen auf einen virtuellen Luftdruck auf 
Meereshöhe, aber der Umweg ist überflüssig und der Wert rein 
theoretisch. Auch ein Bergwanderer stellt beim Abmarsch seinen 
Höhenmesser auf die genau bekannte Höhe der Berghütte ein, in dem Moment 
stimmt der Höhenmesser, mit jeder Stunde und jedem Schritt wird er 
ungenauer. Von GPS ist hier nicht die Rede, für die Höhe funktioniert es 
auch nicht so gut.

Gruss Reinhard

von Cyblord -. (cyblord)


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Naja im Luftverkehr stellt man den Höhenmesser auf den Luftdruck des 
jeweiligen Flughafens bei Start und Landung. Dazwischen auf 
Standard-Luftdruck und arbeitet nur nach Flugflächen.

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