Drone barometer, højdemåler

Hvad er et Drone Barometer

Bjoern Drone Guides, Drone Teknik Efterlad kommentar

7 min læsetid

Dronebarometer måler luftens tryk, og luftens tryk ændre sig jo højere op man bevæger fra jordens overflade. Denne ændring i luftens tryk kan et barometer opfange/læse og derved angive hvor højt op dronen er. Det er simpelt og nemt og forhold sig til, men hvis du vil vide hvorfor luftens tryk ændre sig, hvordan barometeret virker, kende dens funktion og plads i dronen, så skal du læse lidt mere end de første tre linjer 😉

Viden om luft

Før vi forklare om barometeret, dens opbygning og et drone barometer, så bliver vi nød til at forklare hvorfor luft ændre sig. Hvis du ikke har forståelse for det, så bliver det sværer og forstå hvordan et barometeret virker. Derfor graver vi os lige lidt ned i luften og får en forståelse hvorfor der er forskel på den usynlige masse. De fleste mennesker er klar over at luften bliver tyndere jo højere op vi kommer og derfor er der mindre ilt. Det er derfor sportsudøvere træner i højere luftlag, for at få bedre kondi, men hvorfor er det sådan? Der er flere forskellige faktorer der spiller ind i hvorfor luften er “tyndere” i højere luft lag.

Temperatur

Det første er at temperaturen skifter konstant her på jorden hvilket resultere i at luften flytter rundt på sig. Luften bliver ikke opvarmet af solens stråler, men af den varme jorden afgiver når den bliver varmet op. Luft er nemlig transparent og det gælder også for sollyset, så det fare lige igennem luftmolekylerne. Når luft bliver varmt, bevæger luftmolekylerne sig mere større kræfter og skal derfor bruge mere plads. Derfor udvider luften sig, og densitet bliver mindre, dette resultere i at varmt luft stiger op. Dette er grundprincippet i en luftballon.

Drone barometer, varm luft, luftballon

Når den varme luft stiger op så synker den kolde luft ned. Den kolde luft kan komme ind fra nabolandet af, for at udfylde det hul, den varme luft efterlod, og det skaber vind. På den måde bytter luften plads hele tiden.

Tyngdekraften – Luftens vægt

Varm luft stiger altså op og koldere luft synker ned, det vil sige at kold luft vejer mere end varm luft. Ja fordi den kolde luft er mere kompakt, der kan altså være flere luftmolekyler på det samme område. Billedet neden for illustrere. Læg mærke til der væsentlig flere luftmolekyler i den blå(kolde) kasse end i den røde.

Dette som vægten illustrere er præcis det der forgår omkring os hele tiden. Tyngdekraften har størst indvirkning på den luft med højst densitet, og det er derfor varm luft stiger op. Det luft med højst densitet vil altid være tættest på jorden, indtil den bliver varmet nok op, mister sin densitet, stiger til vejrs igen og bytter plads med ny kold luft med højere densitet. Temperaturen og tyngdekraften får altså luften til at bevæge sig, men der er en faktor mere der gør sig gældende.

Luft på luft giver tryk

Det næste er at den luft der er tættest på jorden, skal bære den luft oven over sig. Lidt ligesom flyttekasser oven på hinanden, den nederste bliver udsat for mest tryk og sådan er det også med luft. Dette er altså en medvirkende faktor for at lufteens densitet er større .

Her bliver det trukket ned af tyngdekraften, og samtidige bliver det presset af luften oven over. Lig mærke til hvor sammentrykket luften tættest på overfalden er i forhold til det højer oppe. Her er det nemt og forstå hvorfor der er mere ilt tilgængeligt tæt på overfladen, da der er flere luftmolekyler på samme sted.

Overordnet

Der er altså tre overordnet faktorer.

  • Temperatur
  • Tyngdekraft
  • Luftens vægt på sig selv

Disse tre faktor er alle med til at påvirke luftens tryk som vores barometeret måler. Dvs at hvis et barometer er nede på jorden i stuen, så vil den her kunne måle om trykket i luften ændre sig der. Den kan altså kun måle det luft barometeret selv befinder sig i, i den højde barometeret befinder sig. Nu ved vi hvad det er barometeret måler, nemlig luftens tryk, men hvordan virker det egentlig og hvordan startede det-

Barometer Historie

Første barometer blev opfundet af Evangelista Torricelli som var en stor beundre og elev af Galileo Galilei. Torricelli fyldte et kar med mercury(kviksølv) og sat et fyldt reagensglas med kviksølv ned i, ligesom på billedet neden for.

Barometers historie i drone barometeres

Her undrede han sig over at kviksølvet ikke løb ud i karet, og at der blev skabt vakuum i toppen af reagensglasset. Dette var første gang nogensinde at der blev skabt vakuum i et laboratorier år 1643. Ud fra denne opstilling kan man konstatere at luften trykker ned på kviksølvet i karet og skubber det op i reagensglasset. Dvs at man kan måle det tryk kviksølvet i karet bliver udsat for via indkatorne på reagensglasset. Når kviksølvet er 760mm oppe i reagensglasset svare det til 1 atmosfære tryk, som svare til det tryk der findes ved havoverfladen. Hvis du taget dette apparat med op på toppen af “Mount everrest” så vil kviksølvet kun nå 1/3 del op i reagensglasse ca 253mm som svare til 0,33 atm.

Aneroid barometers

Mennesket blev klogere og vi fandt ud af at kviksølv ikke var det sundeste materiale og arbejde i, men hvad så med barometeret. Hvis man skulle lave det med vand så skulle reagensglasset være flere meter langt fordi vand har en mindre massefylde end kvivksølv, så det ville være lidt omstændigt. I stedet fandt man ud af at hvis man har en lufttæt metal-beholder (aneroid) bliver den påvirket af luftens tryk udefra og den trækker sig enten sammen eller udvider sig alt efter hvad den bliver udsat for. Præcis om på billedet neden for.

Drone barometer, aneroid barometer

Lufttrykket atm presser ned på den aneroid beholder, (lufttæt beholder af metal) og ud fra pilen kan vi så vurdere om lufttrykket er højt eller lavt. Dette er mere eller mindre sådan de normale barometer fungere, som du garanteret kender det fra bedsteforældrenes hus.

De fleste genkender dette objekt fra væggen hos bedsteforældrene eller hjemmefra. En lille ting der er sjov ved disse barometer er at der sidder en fjeder på bagsiden og man skal faktisk slå på glasset for at aktivere barometeret. Ellers står den på den position som du aflæste sidst du slog på glasset. Vi ved det ikke, men gad vide om ideen med at slå på diverse manometere ikke kommer derfra.

Micro chip MEMS

Du har sikkert gættede det og ja du gættede rigtigt, barometeret er i dag så lille som en micro chip. Det fylder ingen ting, heldigvis for ellers tvivler vi på at der var noget der hed et drone barometer. Faktsik er det ikke helt en microchip, det bliver kaldt en MEMS som står for (Micro Electro-Mechanical Systems). Det betyder at det er en kombination af elektronik og mekanisk. Størrelsen er dog det samme, det er i mikroafdelingen. Et MEMS barometer fungere sådan at lufttrykket påvirker en membran, som afgiver elektroniske signaler og ud fra dem, kan den så bestemme luftrykket og dermed højden. Her viser Bosch, hvordan deres sensor er opbygget.

Drone barometer

Et drone barometer måler ændringerne i luftens tryk, og som vi lærte tidligere så jo højere op vi kommer, jo letter bliver trykket. Dvs at drone barometeret afmåler lufttrykket, og kan ud fra det fortælle os, at nu er dronen så højt oppe. Det virker da meget simpelt, men vi har jo også lige lært at lufttrykket ændre sig ved temperatur skift? Netop så alt efter hvilket vejr det er kan lufttrykket være forskelligt og hvordan kommer den så uden om det? Drone barometeret måler trykket nede ved jorden inden din drone letter. Den bruger så den først måling som udgangs punkt. Det udgangs punkt bruger den så til at regne forskellen ud i trykket, og derved en højde. Så selvom der er lavtryk uden for i dag, så er det forskellen i trykket fra jorden og op barometeret bruger til at udregne en højde.

Præcision

Drone barometer er ikke altid de mest præcise. For at et drone barometer kan være præcist er man nød til at inddrage mere data som temperatur og trykket over havets overflade. Et drone barometer tager som sagt udgangs punkt i der hvor du lettede fra. Dette resultere i at hvis du letter fra taget der hjemme, så ved dronen ikke at den startede 10 meter oppe. Det er altså en faktor man skal være klar over, eftersom der er regler for
hvor højt du må flyve med din drone. Dette betyder også at man ikke altid kan bruge den til at måle højder med. Teknologi udvikler sig hele tiden, og nyere droner bliver mere præcise. Lige nu er det sådan at nogen droner er udstyret med højde sensorer som kan måle mere præcist inden for de første 10meter.

Placering og kalibrering

Barometeret er oftest en del af IMU (inertial measurement unit) som er placeret i tyngdepunktet af dronen. Barometeret kan sjældent kalibreres separat og du er for det meste nød til at kalibere hele IMU. At kalibrere en IMU bør kun gøres i nødstilfælde hvis din drone beder om det. Inde i IMU sidder også Gyroskopet og accelerometeret som er følsomme og det kan træffe og ødelægge mere end det gavner.Er du nødsaget til at kalibrer din IMU så har vi lavet en udførlig guide her i indlægget “Guide til kalibrering af IMU“. Hvis din drone ikke flyver lige så start med at kalibrere dit kompas. Du kan læse om IMU i vores indlæg “Hvad er en IMU“.

Afsluttende

Det var en hel masse om barometeret og luftens påvirkning. Vi håber du er blevet klogere på hvordan et drone barometer virker, barometerets historie, og luftens tryk. Som altid hvis du har spørgsmål eller så kontakt os endelig eller smid en kommentar neden for.

Om skribenten

Bjoern

Bjørn er den primære certificeret pilot som du højst sandsynligvis vil møde når der skal løses en droneopgave. Udover dette så har han 100% styr på lovgivningen. Hvordan droner kan bruges inden for landbruget, og ikke mindst hvordan man sikre at få de lækre og professionelle luftfotos og dronevideoer i hus. Han skriver om alt under disse tre kategorier i bloggen.

Grafik: Freepik Wikipedia 

Relateret Indlæg

NDVI kamera til markanalyse NDVI kamera til markanalyse er et follow up af vores sidste blogindlæg markanalyse med drone. Vi vil dog gerne gå lidt mere i dybden med elektro...
Markanalyse med drone For at forstå hvad en markanalyse med drone, kan gøre for dig er man nød til at forstå hvordan det virker. Her på Godrone har vi taget udfordringen o...
Sikkerhedszone Når man flyver i byen kan man ikke undgå de mange mennesker, og de mange bygninger. Derfor er sikkerhedszone opfundet. Sikkerhedszonen består i bund ...
Kamerabevægelser med drone For at lave en god dronevideo kræver det gode kamerabevægelser, altså god flyvning. Det tager lang tid og få erfaringen, så man pr automatik, gø...

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *