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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sonne scheint oder Wolken ermitteln


Autor: Lothar Sammel (magic33)
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Servus leute hat jemand einen TIP
wie ich bei meiner drehbaren solaranlage  feststelle ob die Sonne 
wirklich scheint oder ob da wolken sind

AT Mega im Einsatz !

Autor: Gast123 (Gast)
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Über die abgegebene Leistung sollte man das doch herausbekommen können. 
Mit kurzer Verzögerung bei solar-elektrischen Anlagen und einiger 
Verzögerung bei solar-thermischen Anlagen..

Oder liegt das Problem an anderer Stelle.. ?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>drehbaren solaranlage...
Geht es um die Nachführung? Was anderes kann da kaum interessant sein.
Ich würde die über die Uhrzeit nachführen.
Die Formeln zur Berechnung des Sonnenstandes (Azimut und Winkel) sind 
seit etlichen Jahrzehnten bekannt. Und weil die Sonnenposition sich 
relativ langsam ändert, kann einfach z.B. alle 10 min. die neue Position 
ausgerechnet und die Anlage nachgefahren werden.

>Oder liegt das Problem an anderer Stelle.. ?

Autor: Thilo M. (Gast)
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>Verzögerung bei solar-thermischen Anlagen..

Hab' ich noch keine Nachgeführte gesehen! ;)
Bischen kritisch, wegen der Rohrleitungen.
Da reicht's die Kollektortemperatur auszuwerten.
Oder gibt's schon Röhrenkollektoren, bei denen die Röhren elektrisch 
gedreht werden können? Wäre interessant!

Autor: Wolf (Gast)
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> Röhrenkollektoren

Die rundum offenen Röhrenkollektoren brauchen kaum eine Nachführung, es 
sei denn, sie sind ungünstig aufgestellt.
auroTHERM von Vaillant: bei schrägem Lichteinfall ist der Wirkungsgrad 
größer als bei einer senkrechten Sonneneinstrahlung.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Da gibt's verschiedene Techniken, schon richtig.
Es gibt die, die man einstellen kann, mit Reflektor und (z.B. Fa. AMK in 
der Schweiz) mit Rundum-Reflektor, da isses wurscht.
Bei den Röhren ist ja grade der Vorteil, dass sie bei diffusem Licht 
noch was bringen, unabhängig von der Einstrahlung.
Der Nachteil ist, dass Reif (gefrorenener Nebel) nicht von alleine 
verschwindet und von Hand enfernt werden muss, da durch das Vakuum keine 
Wärmestrahlung von innen nach aussen dringen kann. Solange kommen dann 
auch keine Erträge.

Aber zum Thema:
@ Lothar Sammel:
Ich würde auch (wie Lothar Miller schrieb) nach der Uhrzeit nachführen, 
über die Leistung die kommt kannste evtl. noch fein abstimmen.

Autor: Alain F. (fox82)
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Wäre es nicht möglich, mit einem TSL230R PROGRAMMABLE LIGHT TO FREQUENCY 
CONVERTERS, welcher 360° rotiert, zu ermitteln, wo die 
Sonneneinstrahlung am grössten ist. Danach nur noch mittels eines 
Signals den Motor korrekt stellen. Einfach mal so spontan eine Idee.

Oder halt ohne Rotierung einfach fix. Für Sonne oder keine Sonne :-) 
Oder auch Möglich wären z.B. 8 Stück fix. so könnte man in festen 
Winkeln und bei Übergängen nachstellen.

Gruss Alain

Autor: crazy horse (Gast)
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"da durch das Vakuum keine Wärmestrahlung von innen nach aussen dringen 
kann." - da muss irgendwas falsch dran sein :-)

Autor: Lothar Sammel (magic33)
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Danke für die Antworten

das mit der Uhrzeit nachführung ist sicherlich das Gescheiteste mitels 
DS1307 und i2C

jedoch ist bei wolkenvewrhangenenm himmel eine nachführung nicht 
erwünscht auch bei temperaturen unter -5 grad(motor KTY10)  wird die 
Anlage nicht gedreht.
Windmesser > 25m/s dreht die anlage auch aus dem wind

funktioniert alles nur halt ob die sonne scheint oder nur hell ist ist 
nicht einfach Herauszubekommen
das Solarmodul oben welches die 12V für den betrieb liefert 
BatterieGepuffert
läuft auch bei völlig wolkenverhangenem Himmel wenn die Luftfeuchtigkeit 
ausen grösser innen
ist der Lüfter 12V ausgeschaltet dann baut sich spannung auf da keine 
abnahme und somit meint die anlage es sei sonnig und Dreht
eine Zelle aus einem Solarrechner ist undenkbar da sie auf sehr geringe 
Photoneneinsterahlung reagiert

FOTO anbei!

Autor: Marvin M. (Gast)
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"das Solarmodul oben welches die 12V für den betrieb liefert
BatterieGepuffert
läuft auch bei völlig wolkenverhangenem Himmel wenn die Luftfeuchtigkeit
ausen grösser innen
ist der Lüfter 12V ausgeschaltet dann baut sich spannung auf da keine
abnahme und somit meint die anlage es sei sonnig und Dreht
eine Zelle aus einem Solarrechner ist undenkbar da sie auf sehr geringe
Photoneneinsterahlung reagiert"

Kann mir bitte mal jemand übersetzen, was damit gemeint ist?

Ich möchte auch anzweifeln, dass es Sinn macht, eine thermische 
Solaranlage in Röhrenbauweise nachzuführen. Die Dinger sind dafür 
gebaut, das Maximum aus der Sonnenstrahlung herauszuholen - auch bei 
indirekter Sonneneinstrahlung.
Bei Flachkollektoren sieht es da etwas anders aus.

Autor: Lothar Sammel (magic33)
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mein 1000liter speicher wird so von einer nur 680Euro Anlage 
betrieben(gefüllt)

der Nachbar mit seiner 15000Euro Flächenkolektor anlage kommt nicht über 
50Grad bei mir sind 80Plus drinn wenn minimum 2Tage die Sonne knallt

Vorlauf über 100Grad !
Speichermedium 1000 Liter Puffergel (bin ich sehr günstig drangekommen)
mitels Wärmetauscher wird das Brauchwasser erwärmt
Max Speichertemperatur Sommer 2003 165Grad vorlauf 206Grad

ich binn noch am optimieren wie man unschwer erkennen kann !
von analog zu µC gesteuert

Autor: Mikrofun R. (mikrofun)
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Marvin, mit dem Satz hatte ich auch Schwierigkeiten. Allerdings frage 
ich mich, warum nicht folgende einfache Lösung benutzt wird:

Messung des Stroms einer horizontal aufgestellten kleinen 
Photovoltaik-Zelle.

Strommessung per ADC als Spannungsabfall über einem Widerstand, je nach 
Zell-Größe ggf. noch mit OP als Verstärker. Der Messwert sollte sich um 
ein Vielfaches unterscheiden, je nachdem ob eine Wolke vor der Sonne ist 
oder nicht.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>über die Leistung die kommt kannste evtl. noch fein abstimmen.
Unnötig: Licht kennt nur den geraden Weg, da hilft es nichts an einer 
Wolke vorbeiblinzeln zu wollen ;-)

Autor: Wolf (Gast)
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> Marvin,
> Kann mir bitte mal jemand übersetzen, was damit gemeint ist?

Das ist oft ein Problem, wenn keine gescheite Ausdrucksweise bekannt 
ist.

Autor: Anonymous (Gast)
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> Max Speichertemperatur Sommer 2003 165Grad

Speichertemperatur 165 Grad Celsius?

http://www.pbase.com/bigpaul/image/71512896
http://afu.com/steam/L7.jpg
http://dlw-sussexbranch.com/Images/Waterloo/LRRNWN...

Autor: Axel (Gast)
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Hallo Lothar,
wo hast Du den Röhrenkollektor für 680Euro herbekommen?

Der Preis macht des Ganze intressant.


Axel

Autor: Klaus (Gast)
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Mir erscheint auch der Ansatz von  (mikrofun)  der geeigneste.

Allerdings würde ich gleich meherere kleine Solarzellen auswerten, 
jeweils fix ausgerichtet. Eine in Südostrichtung, eine nach Süden, die 
dritte nach Südwesten.
Auswahl nach Maximumleistung oder per Uhrzeit.
Dann jeweils Strommessung (Leistungsmessung).
Es ist erheblicher Unterschied zwischen direktem Sonnenschein und "nur 
hell".

Solche einfachen Module gibt's im Baumarkt, in den "Solarleuchten".
Stückpreis ca. 6-10 Euro, lassen sich leicht ausbauen.

Klaus

Autor: Lothar Sammel (magic33)
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Danke

Der Kolektor ist von vissmann Vitosol300 4m²
netto 680.- über einen kollegen

das mit der Photozelle aus der Solarleuchte ist ein riesen Aufwand
es sind  zwar 10 Photozellen in jeder Leuchte Parallel

jedoch ist bei einzelanordnung auf die 200 Grad also 20 Grad auch 10 
verbraucher nötig die die leistung je zelle wegnehmen um überhaupt eine 
messung zu machen
eine parallel schaltung mit einzel messung ergibt keine sicheren Werte

ich bastel noch !

Autor: Sebastian E. (der_andere_sebastian)
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Es gibt sogenannte segmentierte Photodioden, deren große 
lichtempfindliche Fläche in meistens vier Teile unterteilt ist. Diode so 
montieren, daß irgendein Teil einen Schatten darauf wirft und Differenz 
der vier Felder auswerten. Große Differenz bei klarem Himmel, kleine bei 
Wolkendecke.

Autor: Rainer (Gast)
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Vielleicht anstelle der Zellen Fotodioden nehmen.
Über einen Halbkreis verteilt.

Je aufwändiger die Software umso besser kannst Du das sicher regeln.

Wolken kann man ermitteln, wenn der Meßwert nicht gleichmäßig ist, 
sondern wenn vorher eine erheblich größere Sonnenintensität war und 
diese dann nachgelassen hat.

Ich würde da 1. einen maximal vorhersehbaren Wert (Maximal mögliche 
Sonneneinstrahlung an dem entsprechenden Datum zur entsprechenden Zeit) 
nehmen. Über eine (mehrere) Konstantentabelle(n) (und deren 
Verknüpfung).

Diesen maximal möglichen Wert würde ich dann mit der tatsächlichen 
Sonneneinstrahlung vergleichen.

Ist die tatsächliche Sonneneinstrahlung erheblich kleiner sind Wolken 
da. Schwankt die Sonneneinstrahlung sind auch Wolken da.

Autor: Wolf (Gast)
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> Ich würde da 1. einen maximal vorhersehbaren Wert...

  Wer traut sich denn so etwas zu?

> Konstantentabelle
  Der Wetterdienst wäre darauf scharf.

Autor: Mikrofun R. (mikrofun)
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Diese Dinger aus dem Baumarkt liefern extrem wenig Strom (Signal). Die 
Fläche ist vielfach einfach nur geschwärzt und nur kleine Anteile mit 
Solarzellen belegt.

Eine simple Solarzelle mit 156 cm2 Fläche liefert jedoch normalerweise 
mehr als 4.5 A Kurzschlussstrom bei direkter Einstrahlung und kostet in 
der Größenordung von 10 Euro. Allerdings ist zum Verkapseln vielleicht 
noch etwas Basteln nötig. Und wenn man will kann man auch drei kleinere 
Zellen parallel schalten, wie von Klaus vorgeschlagen. Damit wird der 
Einfluss des Sonnenstandes noch kleiner.

>eine parallel schaltung mit einzel messung ergibt keine sicheren Werte

Warum? Es soll doch nur zwischen Wolke und Nicht-Wolke unterschieden 
werden.

Soll jetzt doch die Richtung der Sonne gemessen werden?
In diesem Fall könnte man zwei Zellen unter verschiedenem Winkel direkt 
auf dem (beweglichen) Sonnenkollektor anbringen. Aus dem 
Stromunterschied lässt sich die Drehrichtung errechnen. Das ist jedoch 
meiner Meinung nach unsicherer als die simple Uhr-Variante.

Autor: Jürgen A. (jaja)
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Hi,
hier wird beschrieben, wie man die Sonnenscheindauer ermitteln kann:
http://www.pc-wetterstation.de/wetter/solarsensor.html
Vielleicht hilft dir das weiter!

Grüße,
Jürgen

Autor: zweifel (Gast)
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Echt? Eine simple Solarzelle mit 156 cm2 Fläche liefert jedoch 
normalerweise mehr als 4.5 A Kurzschlussstrom ? Bei welcher Spannung?

Autor: Mikrofun R. (mikrofun)
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> Bei welcher Spannung?

Der Name "Kurzschlussstrom" impliziert eine Spannung von 0 V. Allerdings 
ist der Strom bei 500 mV auch nicht sehr viel niedriger.

Autor: oszi40 (Gast)
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"4.5 A Kurzschlussstrom" aber nur bei SONNE,
interessant wäre auch der Wert bei Regen (und Schnee=0,000001 ?)

Das ähnliche Thema Nachführung hatten wir doch schon vor wenigen Wochen.
Nachführung nach Uhr (wie Sonnenuhr) sollte eigentlich den wenigsten 
Aufwand machen und Fehlstellungen der Kollektoren vermeiden. Fotodioden 
und ähnliche kleine Bauelemente würde wegen der Verschmutzung 
(Blätter+Vogeldreck) nicht so gerne zur Auswerteung heranziehen.

Autor: Klaus (Gast)
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@oszi40
Jaja, immer nur kurz das untenstehende, zuletztgeschriebene lesen und 
schon den eigenen Senf dazu absetzen. Typisch!

Wie der Fragesteller selbst bereits in seiner Rückäusserung 11.08.2008 
09:11 schreibt ...

>das mit der Uhrzeit nachführung ist sicherlich das Gescheiteste mitels
DS1307 und i2C
>jedoch ist bei wolkenvewrhangenenm himmel eine nachführung nicht
erwünscht

Es geht also in den später geschriebenen Beiträgen  AUSSCHLIESSLICH  um 
die OPTIMIERUNG dieser Nachführung nach Sonnenformel.

Wie unter  http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenscheindauer  - 
Messverfahren  steht, ist die Ermittlung "Sonne" oder "hell bewölkt" gar 
nicht so einfach.

Deshalb hatte ich vorgeschlagen, 3 Stück billige Solarmodule fixiert 
(nicht drehend) ausgerichtet zu verbauen und deren Leistung als das 
ZUSATZKRITERIUM auszuwerten.
Über eine manuelle Referenzmessung sollte ermittelt werden, was das 
jeweilige Messmodul bei Sonnenschein abgibt.
Ob der Temperaturgang über einen Sensor zusätzlich erforderlich ist, 
wird der Fragesteller im Rahmen seiner Referenzmessungen feststellen; 
grundsätzlich sollte die Temperatur auch mit aufgenommen werden.

Fotozellen oder -Transistoren etc. gehen wohl auch irgendwie, brauchen 
aber sicher einen extremen Graufilter. Diese Teile sind eher ausgelegt 
um verschiedene Stufen der Dämmerung und Dunkelheit zu detektieren und 
weniger das extrem starke Sonnenlicht.
Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenscheinautograph

Autor: Chefkoch (Gast)
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2 Fotowiderstände nehmen, als Spannungsteiler geschaltet. Den einen 
Fotowiderstand so montieren, dass er immer im Schatten ist, den anderen 
direkt in Richtung Sonne. Die Spannung dann mit einem ADC abgreifen. 
Sind Wolken da, wird das Sonnenlicht diffus verteilt, somit ist der 
Widerstand bei beiden etwa gleich groß (bei Wolken gibt es keinen 
Schatten).

Autor: Carsten (Gast)
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Autor: Lothar Sammel (magic33)
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DANKE an alle sehr schöne tips

ich wer's mal mit der BPW21 versuchen scheint mir am vernünftigsten

die kann man alle parallel setzen und benötigt damit nur einen ADC

  + ------------ -------|
      |         |       |
     Rdunkel    BPW21 BPW21 usw
      |         |       |
 - ------Rhell-- -------|

Autor: Carsten (Gast)
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...  man Du brauchst aus min. vier versiedenen Himmmelsrichtungen
     ein brauchbares Mess(s)ignal! -> min 4 ADC-Kanäle (2 Achsen)
     und nicht alles auf ein ADC.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Was mich interessieren würde:
wie hast du die bewegliche Verbindung der Rohrleitungen/Schläuche (Vor- 
und Rücklauf Solar) realisiert? Sowas dauerhaft zu bewerkstelligen wäre 
interessant.
Ich baue mit einem Kollegen nebenberuflich 5..7 Solarthermische Anlagen 
im Jahr, so ein Projekt ist uns bisher nicht untergekommen.

Röhren nachzuführen ist eigentlich unsinnig (wie schon beschrieben), bei 
Flächenkollektoren kommt's eher auf den Winkel an.

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