Calcular la altura usando la presión atmosférica y la temperatura. Arduino Nano Sense.

Teniendo un sensor de presión y uno de temperatura podemos hacer el «truco» de estimar la altura de un punto. Para ello usaremos una versión de la ecuación hipsométrica . Para su mayor comprensión voy a des componerla en partes:

Tk = T + 273.15</p>
Pd = (P0 / P) ^ 1/ 5,257
h = (Pd - 1) * Tk / 0,0065

T es la temperatura medida en grados Celsius, Tk es el resultado de convertir a grados Kelvin.

P0 es la presión a nivel del mar o en el nivel que se tome como origen. Ese será el punto h = 0. La presión al nivel del mar es de 1013,25 milibares.

P es la presión en el lugar de la medición.

h es la altura en metros entre los puntos donde se han medido P0 y P.

Esta formula toma alguna simplificaciones, como que T es constante para todas las alturas, despreciar la humedad del aire o considerar la variación de la presión lineal respecto a la altura. Sin embargo suele dar buenos resultados hasta los 9000 metros.

Partiendo del código que ya vimos para leer la temperatura y presión atmosférica con un Arduino Nano Sense solo hemos de añadir los cálculos para hallar la altura:

#include <Arduino_LPS22HB.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  if (!BARO.begin()) {
    Serial.println("Failed to initialize pressure sensor!");
    while (1);
  }
}

float hmean = -1;

void loop() {
  // read the sensor value
  float p = BARO.readPressure(MILLIBAR);

  // print the sensor value
  Serial.print("Pressure = ");
  Serial.print(p);
  Serial.println(" kPa");

  float t = BARO.readTemperature();

  // print the sensor value
  Serial.print("Temperature = ");
  Serial.print(t);
  Serial.println(" C");

  float p0 = 1013.25; //milibares
  float tk = t + 273.15;
  float pd = pow((p0 / p), (1 / 5.257));
  float h = (pd - 1) * tk / 0.0065;
  if(hmean == -1){
    hmean = h;
  } else {
    hmean = (hmean + h) / 2;
  }
  Serial.print("h = ");
  Serial.print(hmean);
  Serial.println(" m");
  // print an empty line
  Serial.println();

  // wait 1 second to print again
  delay(1000);
}

La variable h tiene la altura calculada. Pero no se usa directamente, se usa la variable hmean, que calcula la media de los valores anteriores con el actual. Esto es un truco para suavizar los «saltos» que da debido al ruido de los sensores.

En este caso hemos usado P0 como el valor de la presión atmosférica a nivel del mar, sin embargo P0 puede ser medido en cualquier punto y con eso calcular la altura respecto a ese punto.