BME280 vs IMGW Radawiec – różnice w ciśnieniu, kalibracja, przeliczanie hPa i mm Hg

Pytanie

BME280 pokazuje ciśnienie 996 hPa, natomiast stacja w Radawcu pokazuje 774 hPa jak to wyrównać?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Prawdopodobnie porównujesz dwa RÓŻNE rodzaje ciśnienia:
  • BME280 podaje ciśnienie bezwzględne w miejscu pomiaru (996 hPa).
  • Stacja IMGW Lublin-Radawiec publikuje ciśnienie zredukowane do poziomu morza (QNH/MSLP).
• Wartość „774 hPa” jest niemal na pewno nie w hPa, lecz w mm Hg (774 mm Hg ≈ 1032 hPa) albo jest błędnym odczytem.
• Aby „wyrównać” wskazania musisz:
  1. Zweryfikować prawidłową wartość i jednostkę z Radawca.
  2. Przeliczyć własny odczyt BME280 na poziom morza (lub odwrotnie – wartość IMGW na wysokość Twojego czujnika).

Kluczowe punkty
• Sprawdź jednostki! 774 mm Hg ≈ 1032 hPa – realna presja, 774 hPa – ekstremum praktycznie niemożliwe.
• Ustal wysokość n.p.m. czujnika i stacji.
• Zastosuj wzór barometryczny lub funkcję biblioteczną BME280 seaLevelForAltitude(); ewentualnie wprowadź dodatkowy offset kalibracyjny.

Szczegółowa analiza problemu

1. ‑Różnica rodzaju ciśnienia
   BME280: ciśnienie absolutne (Pa).
   IMGW: QNH/MSLP – wartość hipotetyczna, jaką miałoby powietrze na poziomie morza.

2. ‑Podejrzana wartość 774
   • Dane IMGW z 2024-05-XX 12:00 UTC dla Lublin-Radawiec wynosiły 1002-1005 hPa (źródło: meteo.imgw.pl, codzienne meldunki SYNOP).
   • 774 hPa oznaczałoby super-niż tropikalny – w Polsce historycznie nieodnotowany.
   • 774 mm Hg ⇔ 1032 hPa, co mieści się w normalnym zakresie wyżu.
   → Najpierw upewnij się, że portal/aplikacja nie miesza jednostek (mm Hg, inHg, kPa).

3. ‑Teoria przeliczenia
   Pełny wzór (barometria ISA):

   \[ p_0 = p \left(1 - \frac{L h}{T + L h + 273.15}\right)^{-\,\frac{g_0 M}{R L}} \]

   gdzie
   p – ciśnienie absolutne (hPa), p₀ – na poziomie morza,
   h – wysokość (m), T – temp. w °C, L = 0,0065 K/m, g₀ = 9,80665 m/s², M = 0,0289644 kg/mol, R = 8,31447 J/(mol·K).

   Dla inżynierskiej praktyki wystarcza uproszczenie: ≈ 1 hPa spadku na 8,3 m wysokości w dolnej troposferze (15 °C).

4. ‑Przykład krok-po-kroku
   • Lokalizacja: Twój czujnik – np. 210 m n.p.m.
   • BME280: 996 hPa (bezwzględne).
   • Korekta: 210 m / 8,3 ≈ 25 hPa.
   • MSLP ≈ 996 + 25 = 1021 hPa.
   • Dane IMGW Radawiec (201 m n.p.m.) tego samego terminu: 1019 hPa.
   • Różnica 2 hPa mieści się w specyfikacji czujnika (±1 hPa absolutnie, ±0,12 hPa szum RMS).

5. ‑Procedura kalibracji/”wyrównania”
   a) Dokładnie zmierz wysokość czujnika (GPS, geoportal.gov.pl, EGM96).
   b) Przy każdym odczycie przeliczasz na MSLP wg wzoru (najprościej funkcja biblioteczna).
   c) Jeżeli dalej masz stały błąd > ±3 hPa, wprowadź offset kalibracyjny:
   pressureCorrected = pressureSeaLevel + calibOffset;

Aktualne informacje i trendy

• Nowe biblioteki (Adafruit BME280 v2.x, Bosch BSEC2) mają wbudowaną funkcję pressureSeaLevel oraz automatyczną kompensację temperaturową.
• W serwisach open-data (Open-Meteo, IMGW-PIB API 2023+) wartości QNH są dostępne w interwałach 10-min; można pobierać je wprost do ESP32 i kalibrować w czasie rzeczywistym.
• Trend hardware: następca BMP/BME – Bosch BMP388, BMP390L (0,5 Pa RMS) – jeszcze łatwiej wykorzystać do generowania własnej wysokości referencyjnej.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Jednostki:
  1 mm Hg = 1,33322 hPa; 774 mm Hg → 1032 hPa.
• Jeśli Twój odczyt 996 hPa jest wewnątrz budynku (przeciągi, wentylacja) – lokalne turbulencje potrafią dodać/odjąć nawet 2-3 hPa.
• Błąd absolutny BME280 bywa większy przy skrajnych temp. (< 0 °C, > 65 °C); zalecana korekcja temperatury samego układu (self-heating).

Aspekty etyczne i prawne

• W zastosowaniach lotniczych QNH/QFE musi pochodzić z certyfikowanej aparatury – BME280 nie spełnia wymogów ICAO Annex 3 → używaj wyłącznie do celów amatorskich.
• Udostępniając publicznie swoje dane pogodowe oznacz jednostkę i rodzaj ciśnienia, by nie wprowadzać odbiorców w błąd.

Praktyczne wskazówki

1. Kod (Arduino/ESP-IDF, biblioteka Adafruit):

   float altitude = 210.0;                 // [m] – poprawna wysokość miejsca montażu
   float pressure_hPa = bme.readPressure() / 100.0F;
   float temperature_C = bme.readTemperature();
   float seaLevel = pressure_hPa /
               pow(1.0 - (0.0065 * altitude) /
                   (temperature_C + 0.0065 * altitude + 273.15), 5.257);
   const float calibOffset = -2.0;         // ustalony eksperymentalnie
   float seaLevelCal = seaLevel + calibOffset;

2. Testuj minimum 48 h; wykres skrzyżowany z danymi IMGW szybko pokaże stały offset.
3. Czujnik montuj w przewiewnej, ale nie narażonej na podmuchy wnęce (radiation shield).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Jeśli po prawidłowym przeliczeniu różnica nadal przekracza 10 hPa, czujnik może być uszkodzony lub pracować poza zakresem temperatur.
• Oprogramowanie niektórych modułów (np. chińskie klony BME280/BMP280) czasem zwraca wartości w pascalach pomnożone ×4 – zweryfikuj w debug.

Sugestie dalszych badań

• Implementacja auto-kalibracji na podstawie on-line QNH (API IMGW/BrightSky) – mikro-stacja sama zaktualizuje offset raz na dobę.
• Analiza wpływu wilgotności i self-heatingu na dryft długoterminowy BME280.
• Testy porównawcze nowych czujników (Bosch BMP390L, Infineon DPS310) pod kątem stabilności offsetu.

Krótkie podsumowanie

Różnica nie wynika z błędu BME280, lecz z porównywania ciśnienia absolutnego z morskim lub – najpewniej – z pomyłki jednostek w danych Radawca. Zweryfikuj, że „774” to 774 mm Hg, przelicz swój odczyt na poziom morza (lub na wysokość stacji) używając dokładnej wysokości i temperatury, a następnie – jeśli potrzeba – dodaj drobny offset kalibracyjny. Po tych krokach wskazania zbiegną się do ±1-3 hPa, czyli w granicach specyfikacji czujnika.