Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Höhenmesser für Wetterballon


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von Oli1995 (Gast)


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Hallo,

ich bin neu hier und bin auf der suche nach einem Höhenmesser.
Zu meinem Anliegen: Ich möchte mit einem Freund einen Wetterballon in 
die Stratosphäre schicken. Wir haben es schon einmal gemacht, doch 
dieses mal möchten wir auch Dinge wie Höhe, Temperatur, 
Luftfeuchtigkeit, etc. messen und abspeichern. Ich habe schon 
verschiedene Module gefunden, doch oft gehen die Höhenmesser nur bis 
eine Höhe von ca. 9000m, unser Wetterballon erreicht aber vermutlich 
eine Höhe von ca. 30000m.

Daher meine Frage:
Hat hier irgendjemand Erfahrungen in diesem Bereich, bzw. kann mir ein 
passendes Modul zu unserem Vorhaben empfehlen.

Gruß
Oli

von Jan H. (jan_h565)


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Ist da ein GPS modul nicht besser um auch die Hohe zu vermessen ? Ich 
glaube das ueber die Luftdruck die Genauigkeit relatif schlecht ist. 
Gute Erfahrungen habe ich mit einen Ublox M8N GPS module.
MFG, RP6Conrad

von il Conte (Gast)


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Oli1995 schrieb:
> Ich möchte mit einem Freund einen Wetterballon in
> die Stratosphäre schicken.

Sagt dir das Wort 'Aufstiegsgenehmigung' was?  :(
Habt ihr die schon?

von Oli1995 (Gast)


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Ja sagt mir was, haben die letztes mal aber ohne Probleme bekommen 
wieso?

von Dampf T. (ouuneii)


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Man sollte nicht Hoehenmesser gegen GPS ausspielen wollen. Zum einen 
kann man die beiden vergleichen, und ein Druck gegen Hoehe Profil 
erstellen, zum anderen hat das GPS eine Hoehenbeschraenkung, da sonst 
jeder eine Interkontinentalrakete bauen koennte.

von Hah (Gast)


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Ja das habe ich auch zu spät bemerkt, als ich meine 
Interkontinentalrakete schon fertig hatte.

von THOR (Gast)


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Du könntest das hier nachbauen:
https://www.sparkfun.com/products/retired/9944

Der BMP085 geht auch nur bis 9000m.

von THOR (Gast)


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Hah schrieb:
> Ja das habe ich auch zu spät bemerkt, als ich meine
> Interkontinentalrakete schon fertig hatte.

Du lachst, die Beschränkung gibts wirklich.

von Oli1995 (Gast)


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Danke für die schnellen Antworten.
GPS würden wir nicht nehmen, da es nur bis in eine Höhe von 18km 
funktioniert.

von Stephan (Gast)


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THOR schrieb:
> Du lachst, die Beschränkung gibts wirklich.

ist ja allg. bekannt.

von Pete K. (pete77)


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von Schreiber (Gast)


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Oli1995 schrieb:
> GPS würden wir nicht nehmen, da es nur bis in eine Höhe von 18km
> funktioniert.

Nö, das funktioniert schon. Eine allgemeine Höhenbeschränkung gibts bei 
GPS-Empfängern nicht.

Es gibt nur eine Höhenbeschränkung bei hohen Geschwindigkeiten. Das 
Problem ist nur, dass manche Hersteller das nicht sauber implementieren, 
weil das ja kein normaler Mensch braucht. Dummerweise kann man das nicht 
mit Hobbymitteln testen.


Als Problemlösung für hartnäckige Fälle gibt es noch die Möglichkeit 
einen normalen SDR und Matlab als GPS-Empfänger zu verwenden. Dann ohne 
alle Beschränkungen. Gibt sogar passende Literatur dazu in der 
Buchhandlung...

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Schreiber schrieb:
> Oli1995 schrieb:
>> GPS würden wir nicht nehmen, da es nur bis in eine Höhe von 18km
>> funktioniert.
> Als Problemlösung für hartnäckige Fälle gibt es noch die Möglichkeit
> einen normalen SDR und Matlab als GPS-Empfänger zu verwenden. Dann ohne
> alle Beschränkungen. Gibt sogar passende Literatur dazu in der
> Buchhandlung...

Du meinst jetzt für die Interkontinental-Rakete oder den Wetterballon?

Früher(tm) haben die Wettersonden Barometerdosen benutzt, eine 
mechanische Übersetzung auf einen Schleifer. Der lief über eine Bahn, wo 
alle paar Millimeter ein Kupferstreifen war. Die waren miteinander 
verbunden.

Am Boden wurde die Nullstellung eingestellt, war der Kontakt auf einer 
Leuterbahn wurde der Heißleiter zur Temperaurmessung überbrückt und 
somit der Referenzwert der Temperatur übermittellt. Dazwischen gab es 
den Heußleiterwert. So konnte die Abkühlung der Schaltung per Diagramm 
rausgerechnet werden. Der Luftdruck wurde anhand der Anzahl 
Überbrückungen festgestellt. Da die Sonder per Radar verfolgt wurde 
hatte man auch Schrägentfernung und Geschwindigkeit und damit die Höhe.

Naha, war russische Armeetechnik um 1970. Die Wettersonden waren aber 
Standard damals. Versorgung waren Luft-Sauerstoffbatterien.
Höher als 35000m ist der Trupp bei uns leider nie gekommen...

Gruß aus Berlin
Michael

von jemand (Gast)


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Oli1995 schrieb:
> Wir haben es schon einmal gemacht, doch
> dieses mal möchten wir auch Dinge wie Höhe, Temperatur,
> Luftfeuchtigkeit, etc. messen und abspeichern.

Was habt ihr denn mit dem Wetterballon gemacht wenn er keine Wetterdaten 
sammelt?

Du könntest ja mal bei einer Universität mit meteorologischem 
Fachbereich nachfragen, die machen sowas vermutlich häufiger.

von Schreiber (Gast)


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Michael U. schrieb:
> Schreiber schrieb:
>> Oli1995 schrieb:
>>> GPS würden wir nicht nehmen, da es nur bis in eine Höhe von 18km
>>> funktioniert.
>> Als Problemlösung für hartnäckige Fälle gibt es noch die Möglichkeit
>> einen normalen SDR und Matlab als GPS-Empfänger zu verwenden. Dann ohne
>> alle Beschränkungen. Gibt sogar passende Literatur dazu in der
>> Buchhandlung...
>
> Du meinst jetzt für die Interkontinental-Rakete oder den Wetterballon?

Für beides.

Bei einem Wetterballon reicht aber ein normaler GPS-Empfänger, sofern 
der Chipsatzhersteller bei der Implementierung der Höhenbeschränkung 
nicht gepfuscht hat. Die Höhenbeschränkung gilt nämlich nur bei einer 
hohen (=Rakete, Militärflugzeug) Geschwindigkeit. Bei einer geringen 
Geschwindigkeit (=Wetterballon) gibt es keine Höhenbeschränkung.

Das einzige Problem ist, dass manche Chipsatzhersteller hier pfuschen 
oder diesen unüblichen Betriebszustand nicht ausreichend testen.

von Mikrowilli (Gast)


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Die aktuellen Radiosondenmodelle sowohl von Vaisala als auch von Graw 
verwenden zur Höhenbestimmung keinen Druckensor mehr, sondern nutzen die 
GPS-Positionsinformation dafür. Wenn man also einen GPS-Empfänger 
benötigt, der mit Sicherheit auch oberhalb von 18000m Höhe funktioniert, 
sollte man sich nach einer gebrauchten Radiosonde DFM-06 umsehen. 
Aktuell gibt es hier eine: 
Ebay-Artikel Nr. 291938898990

von Alexander (Gast)


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Kann man nicht einfach eine Schnur an den Ballon hängen und gucken, wie 
viel schon abgerollt wurde.

Ne Schnur aus Stahl am besten.

von THOR (Gast)


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Alexander schrieb:
> Kann man nicht einfach eine Schnur an den Ballon hängen und
> gucken, wie
> viel schon abgerollt wurde.
>
> Ne Schnur aus Stahl am besten.

Probiers doch bitte aus.

von Alexander (Gast)


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Ok. Ich warte aufs nächste Gewitter. Wegen dem Nervenkitzel.

von Christopher B. (chrimbo) Benutzerseite


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Oli1995 schrieb:
> unser Wetterballon erreicht aber vermutlich
> eine Höhe von ca. 30000m.

Alexander schrieb:
> Kann man nicht einfach eine Schnur an den Ballon hängen und gucken, wie
> viel schon abgerollt wurde.

Wo bekommt man eine Schnur mit 30km Lauflänge?

von THOR (Gast)


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Christopher B. schrieb:
> Oli1995 schrieb:
>> unser Wetterballon erreicht aber vermutlich
>> eine Höhe von ca. 30000m.
>
> Alexander schrieb:
>> Kann man nicht einfach eine Schnur an den Ballon hängen und gucken, wie
>> viel schon abgerollt wurde.
>
> Wo bekommt man eine Schnur mit 30km Lauflänge?

Häng ne Spinne in den Ballon und fütter die gut ;)

von Jan W. (jannyboy)


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il Conte schrieb:
> Sagt dir das Wort 'Aufstiegsgenehmigung' was?  :(
> Habt ihr die schon?

Da braucht es keine.
Man muss bei Ballons ab 500 Gramm 2 Wochen in voraus den Start der DFS 
mitteilen und bekommt dann ein Zeitfenster für den Start zugeteilt.
Formloses Schreiben oder eMail reicht.

Hochgenaue GPS-Empfänger (<50cm) ohne Höhenbeschränkung fallen jeden Tag 
zu Hauf von Himmel. Einfach mal auf 400-408 MHz hören und eine 
DFM06/DFM09 einsammeln. Dann hat man das was man braucht.

: Bearbeitet durch User
von Tobias (Gast)


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Wir haben für einen Wetterballon mal dieses Gerät genutzt:
https://www.stratoflights.com/shop/datenlogger/

von Michael (Gast)


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Wir hatten den Sensor ms5607-02ba03 eingesetzt.
Googeln und das Datenblatt kommt.
Hat zwar funktioniert, aber der Luftdruck wird doch arg dünn, so dass 
man nicht mehr so genau weiß wie hoch man tatsächlich ist. (Die 
Barometrische Höhenformel gilt ja z.B. nur bis unter 10.000m) Würde 
daher heute auch auf GPs setzen.
Wir hatten auch noch Feuchte und Temperatur gemessen. Aber wenn du mal 
den Temperaturumkehrpunkt (ab der Höhe wo es wieder wärmer wird) hinter 
dir hast, waren die Feuchtewerte bei 0%rF. Wenn man im weiteren 
Flugverlauf aussagekräftige Werte haben will braucht man eine viel 
genauere Messtechnik als wir sie hatten.
Hier unser Projekt, das jetzt aber auch schon wieder einige Jahre 
zurückliegt.

https://www.youtube.com/watch?v=q18B3dJlmM8
(Zur Orientierung: Vor dem Platzen des Ballon sieht man den Bodensee)

Kleine Anmerkung zur genannten 'Aufstiegsgenehmigung'.
--> klar die braucht man, man braucht aber auch unbedingt eine 
Versicherung (die übliche Haftpflicht greift hier nicht)

Viel Spaß und Erfolg.

von Chr. M. (snowfly)


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Jan H. schrieb:
> Ich glaube das ueber die Luftdruck die Genauigkeit relatif schlecht ist.

Wer verbreitet eigentlich immer dieses Gerücht?
Ich kann versichern dass zwischen 0m und ca.4500m
(da war ich selbst dabei:))
die Messungen von GPS und Drucksensor fast deckungsgleich sind.
Das Datenblatt besagt dass es noch weit höher geht.


@TO: schau dir mal den MS5611 an.
Ob dir 10mbar und -40°C reichen musst du mal ausrechnen.
http://www.amsys.de/products/ms5611.htm

Empfindlichkeit ist auch Jenseits von allem Nötigen.
https://www.youtube.com/watch?v=i5qiqXCGg2w

von THOR (Gast)


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Chr. M. schrieb:
> Jan H. schrieb:
>> Ich glaube das ueber die Luftdruck die Genauigkeit relatif schlecht ist.
>
> Wer verbreitet eigentlich immer dieses Gerücht?
> Ich kann versichern dass zwischen 0m und ca.4500m
> (da war ich selbst dabei:))
> die Messungen von GPS und Drucksensor fast deckungsgleich sind.
> Das Datenblatt besagt dass es noch weit höher geht.

Bei 30km ist der Druckabfall pro Meter deutlich geringer als bei 4500m, 
daher ist die Genauigkeit in diesem Höhenbereich wirklich nicht sehr 
gut. Siehe Barometrische Höhenformel.

von Chr. M. (snowfly)


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> daher ist die Genauigkeit in diesem Höhenbereich wirklich nicht sehr
> gut.

Ja, glaube ich.
Die Frage ist: Wie genau soll es sein?
Für ein Hobbyprojekt reichen vielleicht einige 10m Auflösung.

Mir ist es nur aufgestossen weil letzten schonmal einer das gleiche
behauptet hat(in dem Wurfkamerathread)

von Chr. M. (snowfly)


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Nochmal ich... ;)

habe gerade gesehen dass der U-Blox GPS Empfänger bis 50.000m
im Datenblatt spezifiziert ist.
https://www.u-blox.com/sites/default/files/NEO-M8_DataSheet_(UBX-13003366).pdf
also einfach beides einbauen...

von (prx) A. K. (prx)


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Chr. M. schrieb:
> habe gerade gesehen dass der U-Blox GPS Empfänger bis 50.000m
> im Datenblatt spezifiziert ist.

Dessen Mindesttemperatur von -40°C könnte zum Problem werden. Und heizen 
wird man im Wetterballon nicht wollen.

von Marc H. (marchorby)


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A. K. schrieb:
> Chr. M. schrieb:
>> habe gerade gesehen dass der U-Blox GPS Empfänger bis 50.000m
>> im Datenblatt spezifiziert ist.
>
> Dessen Mindesttemperatur von -40°C könnte zum Problem werden. Und heizen
> wird man im Wetterballon nicht wollen.

Du glaubst gar nicht wie gut Styropor isoliert und wie ausreichend 
Eigenwärme dort ist!

von Walter S. (avatar)


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A. K. schrieb:
> Dessen Mindesttemperatur von -40°C könnte zum Problem werden.

weniger als -50 Grad wirds meist nicht, wenn man sich warm anzieht geht 
das schon, der Flug dauert ja nicht ewig

von Bernhard D. (pc1401)


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A. K. schrieb:
> Chr. M. schrieb:
>> habe gerade gesehen dass der U-Blox GPS Empfänger bis 50.000m
>> im Datenblatt spezifiziert ist.
>
> Dessen Mindesttemperatur von -40°C könnte zum Problem werden. Und heizen
> wird man im Wetterballon nicht wollen.

Das nicht, aber in der Regel sind die Gehäuse von Radiosonden aus 
Styropor gefertigt, und so schon  mal einigermaßen wärmeisoliert.
Man kann in noch als "Heizung" in Beutel eingeschweißtes Wasser 
dazupacken. Die Gefrierwärme des Wassers wirkt der Abkühlung deutlich 
entgegen.
Dieses Verfahren wird tatsächlich in den schweizerischen 
Meteolabor-Radiosonden zur Verbesserung der Messgenaugigkeit angewandt, 
es existiert darüber ein Paper des Herstellers.

von martin (Gast)


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Jan W. schrieb:
> Da braucht es keine.
> Man muss bei Ballons ab 500 Gramm 2 Wochen in voraus den Start der DFS
> mitteilen und bekommt dann ein Zeitfenster für den Start zugeteilt.
> Formloses Schreiben oder eMail reicht.
>
> Hochgenaue GPS-Empfänger (<50cm) ohne Höhenbeschränkung fallen jeden Tag
> zu Hauf von Himmel. Einfach mal auf 400-408 MHz hören und eine
> DFM06/DFM09 einsammeln. Dann hat man das was man braucht.

Hallo, im DFM-06 ist laut Recherche ein Telit JN3 - GPS-Modul eingebaut.
Meine Frage: Auf ebay gibt es ja günstige Neo-M8N - GPS-Module, die auf 
den ersten Blick von den Specs her ähnlich aussehen.
Ich will so ein Ding in ein Flugzeug einbauen.

Aber wie kommst du auf hochgenauer Empfänger (<50 cm)?
aus dem Datenblatt: Horizontal Position Accuracy typisch < 2,5 m !?

Kann vielleicht jemand dazu eine Stellungnahme angeben?

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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> Jan W. schrieb:
>> Da braucht es keine.
>> Man muss bei Ballons ab 500 Gramm 2 Wochen in voraus den Start der DFS
>> mitteilen und bekommt dann ein Zeitfenster für den Start zugeteilt.
>> Formloses Schreiben oder eMail reicht.
Das kommt wohl sehr auf den Startort an. Mir wird bei dem Gedanken 
schlecht, dass mir "nur 500g" auf die Frontscheibe klopfen könnten.
Ich habe einmal einen Flug mit kaputter Frontscheibe erlebt, das war 
einmal mehr, als nötig.
Hier wäre die entsprechende Einstiegsinfo von der DFS.
https://www.dfs.de/dfs_homepage/de/Services/Luftsport%20&%20Freizeit/Sonstige%20Aktivit%C3%A4ten/


martin schrieb:
> Ich will so ein Ding in ein Flugzeug einbauen.
Was meinst Du mit "Flugzeug"?

: Bearbeitet durch User
von Werner M. (Gast)


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Bernhard D. schrieb:
> Man kann in noch als "Heizung" in Beutel eingeschweißtes Wasser
> dazupacken. Die Gefrierwärme des Wassers wirkt der Abkühlung deutlich
> entgegen.

Der Heliumballon hat ja auch nichts besseres zu tun, als Wasser durch 
die Gegend zu schleppen ;-)

Da müsste man anhand typischer Flugprofile mit Temperaturdaten über die 
Zeit nachrechnen, wie sich Heizung durch Verlustleistung 
(Batteriegewicht), kompakterer Aufbau (geringe Oberfläche), thermische 
Isolation und Temperaturstabilisierung durch Phasenübergang auf das 
Gewicht Nutzlast auswirken.

von Bernhard D. (pc1401)


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Werner M. schrieb:
> Bernhard D. schrieb:
>> Man kann in noch als "Heizung" in Beutel eingeschweißtes Wasser
>> dazupacken. Die Gefrierwärme des Wassers wirkt der Abkühlung deutlich
>> entgegen.
>
> Der Heliumballon hat ja auch nichts besseres zu tun, als Wasser durch
> die Gegend zu schleppen ;-)

Es muss ja kein 10 l Eimer sein ;-)

> Da müsste man anhand typischer Flugprofile mit Temperaturdaten über die
> Zeit nachrechnen, wie sich Heizung durch Verlustleistung
> (Batteriegewicht), kompakterer Aufbau (geringe Oberfläche), thermische
> Isolation und Temperaturstabilisierung durch Phasenübergang auf das
> Gewicht Nutzlast auswirken.

Bitte sehr (siehe Anhang).
Drei solcher Beutel "liefern" eine Gefrierwärme von 13200 Ws. Damit kann 
man eine Stunde mit 3.67 W "heizen" bei ca. 50 g zusätzlicher Masse. 
Nicht schlecht, finde ich.

von Werner M. (Gast)


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Bernhard D. schrieb:
> Bitte sehr (siehe Anhang).

Vielen Dank.

Leider verraten sie dort nichts über die Effektivität im Vergleich zu 
anderen Maßnahmen. Da wird es ein Effizienzoptimum zwischen Isolation 
und Wärmepuffer geben.

von Arno H. (arno_h)


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Was sind denn 'swiss euro'?

Arno

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