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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Programm für Sonnenstandsfolger


Autor: Klaus Von andern (klaus2302)
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Hallo,
ich muss ein Programm für einen Basic Stamp 1 programieren welches 
mithilfe von einer Sonnenstandstabelle der Sonne folgt. Ich brauch 
dieses Programm für eine Solarzelle die sich immer der Sonne zuwendet.
Ich habe leider sehr wenig bis gar keine Ahnung vom Programieren,
trotzdem wurde mir das Thema im Rahmen unserer Facharbeit in NWT 
zugeteilt.
Ich wäre sehr dankbar für ein paar Tipps.
Danke schonmal im Vorraus!!
Klaus

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Klaus Von andern schrieb:

> Ich wäre sehr dankbar für ein paar Tipps.

Erst mal genauer überlegen, welche Informationen da noch fehlen.


dann:
Was steht in deiner Tabelle drinnen?
Und bitte keine nichtssagenden Wörter benutzen, sondern konkret: Welche 
Zahlenwerte, was bedeuten sie?

Du musst also etwas nachführen. Wie machst du das? Zum nachführen 
braucht es ja einen Motor. Was hast du für einen Motor? Wie wird der 
angesteuert? Woher weißt du, wie das Paneel zur Zeit ausgerichtet ist? 
Die Sonne beschreibt ja einen Bogen, der jeden Tag ein wenig anders ist. 
Musst du das berücksichtigen? Bedeutet nachführen daher: nur in einer 
Achse nachführen oder in 2 Achsen.
Wenn du eine Tabelle benutzt, dann wird die wahrscheinlich 
tageszeitabhängig sein. Um aus der Tabelle den momentan relevanten Wert 
auslesen zu können, muss dein Programm wissen, wie spät es ist. Wo 
nimmst du die Uhrzeit her?

Kurz und gut:
Wenn du diese Aufgabe händisch lösen müsstest: Du sitzt in einer dunklen 
Kabine und musst den Motor drehen indem du auf einen von mehreren 
Knöpfen drückst. Um die Aufgabe zu lösen: was brauchst du alles und wie 
gehst du vor?
Ein Programm kann man erst dann schreiben, wenn man genau dieselbe 
Aufgabe auch tatsächlich selbst mit der Hand lösen könnte.


> Ich habe leider sehr wenig bis gar keine Ahnung vom Programieren,
> trotzdem wurde mir das Thema im Rahmen unserer Facharbeit in NWT
> zugeteilt.

Das passt nicht zusammen. Entweder hast du einen Sadisten als Betreuer 
oder die Tatsache, dass du von Programmieren keine Ahnung hast hat einen 
ganz bestimmten Grund, den ich jetzt lieber nicht ausspreche und für den 
du jetzt bezahlen musst.

Autor: Düsendieb (Gast)
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Da arbeite ich auch gerade drann.


1) Programmteil für DCF 77 Uhrenempfang
2) Programmteil für Berechung von Azimut und Elevation
3) Programmteil zur Ansteuerung der Schrittmotore
4) ggf LCD


ich kann Dir heute Nachmittag mal meinen aktuellen Programmstand posten 
der ist aber noch nicht fertig.


Axel

Autor: Düsendieb (Gast)
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Schau mal in Wikipedia nach "Sonnenstandsberechnung"

Die Berechnung ist wirklich nicht ohne. Mein Mega88 braucht 150mS für 
einen Programmdurchlauf mit jeder Menge Sinuns, Tangens etc.

Das Programm ist in C geschrieben.


Axel

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Düsendieb schrieb:
> Schau mal in Wikipedia nach "Sonnenstandsberechnung"
>
> Die Berechnung ist wirklich nicht ohne.
> [...]

Ich nehme an, dass er die Ergebnisse bereits im Look-Up-Table hat und 
nicht mehr rechnen muss.


Karl heinz Buchegger schrieb:
> Ein Programm kann man erst dann schreiben, wenn man genau dieselbe
> Aufgabe auch tatsächlich selbst mit der Hand lösen könnte.

Gilt das auch fuer die 4KHz-PWM, die ich gerade programmiert habe? ;)


Volker

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Volker Schulz schrieb:

> Karl heinz Buchegger schrieb:
>> Ein Programm kann man erst dann schreiben, wenn man genau dieselbe
>> Aufgabe auch tatsächlich selbst mit der Hand lösen könnte.
>
> Gilt das auch fuer die 4KHz-PWM, die ich gerade programmiert habe? ;)

Mit einem flinken Finger und einem guten Taster ist das doch kein 
Problem :-)

Autor: Düsendieb (Gast)
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Hallo Klaus,
soll nur der Sonnenlauf von Ost nach West nachgeführt werden, oder auch 
die Sonnenhöhe?
Wird die Ungenauigkeit die sich aus dem Analemna der Sonne ergibt 
vernachlässigt?

Wie genau soll das Ganze werden?


Axel

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Düsendieb schrieb:

> Wird die Ungenauigkeit die sich aus dem Analemna der Sonne ergibt
                                          ********

Überschütte ihn doch nicht mit Fremdwörtern.
Es reicht doch schon, wenn er sich den Motortyp merken muss.
(Und ja, ich weiß was eine Analemna ist. Auch ohne in wikipedia 
nachsehen zu müsen)

Ausserdem hat er ja eine Tabelle. Ich gehe davon aus, dass da schon 
alles eingerechnet wurde.

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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So ,
nun das Programm:

Der DCF77 Teil ist von Uli Rading
Die Sonnenstandsberechnung auch hier aus dem Forum

Das bisschen Rest ist dann von mir dazugekommen und noch nicht 
fertig!!!!!
Bitte keine Kritik wegen der miserablen Doku!


Auch wenn das Programm vieleicht nur eine Tabelle auslesen soll, sollten 
in der Facharbeit die Wörter: Azimut , Elevation und Analemna vorkommen 
und erklärt werden. Und wenn auch nur geschrieben wird, dass dies 
vernachlässigt wird.


Axel

Autor: Klaus Von andern (klaus2302)
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Vielen Dank für die schnellen Antworten!
Ihr habt mir wirklich schon sehr geholfen.
Ich hatte eigentlich erstmal vor die Solarzelle nur nach Ost-West 
nachführen zu lassen. Und eine Tabelle habe ich nicht. Ist es sinnvoller 
erst die Tabelle zu erstellen oder sollte ich es besser mit einer Formel 
machen?
Ist es überhaupt möglich dass ich das ganze mit einem Basic Stamp 1 
mache oder brauche ich dafür etwas besseres?
Grüße Klaus

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Klaus,
bei der Nachführung einer Solarzelle kommt es auf ein paar Grad 
Fehlstellung nicht an, da ist nur die Leistungsausbeute etwas geringer.

Die Basic Stamp hat nur einen recht kleinen Speicher, da wird die ganze 
Mathematik nicht reinpassen.

Also such dir ein Sonnenstandsdiagramm für deinen Standort und schreib 
die Sollwerte in einen Array, den du dann über eine dezimal umgesetzte 
Uhrzeit ausliest.
 6:00 Uhr ist 0; 6:10Uhr ist 1 6:20Uhr ist 2 usw...... Die Sonnestellung 
wird entsprechend in den Array eingetragen.

Aber irgend wie muss auch die Uhrzeit in die Basic Stamp reinkommen und 
dann müssen auch noch der Schrittmotor angesteuert werden.

Vieleich ist es für den Anfang einfacher eine analoge Lösung mit LDR 
Widerständen aufzubauen.

Schreibt die Aufgabenstellung unbedingt eine Tabelle vor?


Axel

Autor: Klaus Von andern (klaus2302)
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Hallo Axel,
Danke für die Tipps. Nein ich muss es nicht zwingend mit einer Tabelle 
machen. Ich hatte mir das nur so überlegt da es mit LDR warscheinlich 
eher zu Fehlern im Sinne von Ungenauigkeit kommt.
Grüße Klaus

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Klaus,
ich würde Dir doch zu der Lösung mit zwei LDR und einem 5cm hohem Blech 
dazwischen raten. Ist das Solarpanel nicht gut ausgerichtet fällt ein 
Schatten auf einen LDR und schon gibt es einen Unterschied in der 
Analogmessung.

Das sollte dem Rahmen einer Facharbeit genügen.

Die Sonnenstandstabelle bedingt eine genaue Uhrzeit mittel eines DCF77 
Moduls und die Ansteuerung von Schrittmotoren, da Du schließlich den 
Iststand des Panels wissen must.

Ist auf jeden Fall auch machbar, aber doch schon etwas für 
Fortgeschittene.


Axel

PS Sende mir dann mal das fertige Werk, bin gespannt was Du geschrieben 
hast.

Autor: Klaus Von andern (klaus2302)
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Hallo Axel,
Ich denke ich werde mich für die Lösung mit den LDRs entscheiden werde, 
da ich bei versuchen so auch auf Strahler zurückgreifen kann falls das 
Wetter mal nicht mitspielt. Mich würde noch interessieren wie genau das 
mit dem Blech gemeint ist.
Die Facharbeit schicke ich dann übrigens gerne wenn ich fertig bin.
Grüße Klaus

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Klaus Von andern schrieb:
> Mich würde noch interessieren wie genau das
> mit dem Blech gemeint ist.


POS_A         POS_B         POS_C


                |
                |
                |
                |
                |
                |
                |
      LDR_1     |      LDR_2
----------------------------------

So, wuerde ich meinen. Steht die Sonne auf POS_A, dann ist LDR_2 im 
Schatten (also links Richtung POS_A drehen), ist die Sonne auf POS_C, 
dann ist LDR_1 im Schatten (also rechts Richtung POS_C drehen), ist die 
Sonne auf POS_B, sind beide LDRs gleich stark beleuchtet (also alles 
paletti, stehenbleiben).

Ist die Sonne weg, haste eh keinen Strom zum drehen. ;)

Volker

Autor: Düsendieb (Gast)
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genau so hatte ich es auch gedacht.

Da hast Du noch genug Probleme zu lösen, wenn sich mal Wolken vor die 
Sonne schieben oder diese erst am späten Nachmittag hinter den Wolken 
herauskommt damit es Programmtechnisch intressant bleibt und einer 
Facharbeit genügt.

Wie sieht es mit der Hardware aus, ich meine den Leistungskreis, den 
Getriebemotor und die Mechanik.


Axel

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Düsendieb schrieb:
> genau so hatte ich es auch gedacht.
>
> Da hast Du noch genug Probleme zu lösen, wenn sich mal Wolken vor die
> Sonne schieben oder diese erst am späten Nachmittag hinter den Wolken
> herauskommt damit es Programmtechnisch intressant bleibt und einer
> Facharbeit genügt.

Wenn es etwas Vernünftiges sein soll (also nicht nur eine Spielerei, die 
in der Schublade verschwindet, wenn die Arbeit abgeschlossen ist), dann 
sollte man sich auch darüber Gedanken machen, was passiert wenn zb Sturm 
aufzieht. Ein senkrecht stehendes Panel könnte sich dann als schlecht 
für die Montierung herausstellen.
Was ist nachts? Schafft es die Regelung morgens aus der Abendposition 
den Sonnenaufgang zu finden? Kann sie das auch im Sommer, wenn die Sonne 
de facto in ihrem Rücken aufgeht?

Auch nicht ganz uninteressant:
Eine Solarzelle liefert ja auch dann Strom, wenn sie nicht exakt auf die 
Sonne ausgerichtet ist. Nur halt etwas weniger.
Wie ist das? Sorgt die Regelung dafür, dass die Ausbeute genügend 
ansteigt, so dass dieser Zuwachs nicht wieder vom der Regelung und vom 
Motor geschluckt wird? In diesem Sinne ist es dann nämlich auch oft 
kontraproduktiv, wenn der Motor wie ein Wilder die Sonnenposition 
ständig exakt anfährt, dabei aber Unmengen an Energie verbraucht :-)

Autor: Düsendieb (Gast)
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da gibt es auch einen Schaltplan:

http://www.dl3jin.de/solarnachfuehrung-data/solarn...

Axel

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Wenn es etwas Vernünftiges sein soll (also nicht nur eine Spielerei, die
> in der Schublade verschwindet, wenn die Arbeit abgeschlossen ist), dann
> sollte man sich auch darüber Gedanken machen, was passiert wenn zb Sturm
> aufzieht. [...]

Fuer so eine Facharbeit bastelt man ja dann doch eher ein kleines Modell 
und stellt sich nicht gleich eine 10KW-Anlage mit 5qm-Zellen in den 
Garten... ;)


> Auch nicht ganz uninteressant:
> Eine Solarzelle liefert ja auch dann Strom, wenn sie nicht exakt auf die
> Sonne ausgerichtet ist. Nur halt etwas weniger.
> Wie ist das? Sorgt die Regelung dafür, dass die Ausbeute genügend
> ansteigt, so dass dieser Zuwachs nicht wieder vom der Regelung und vom
> Motor geschluckt wird? In diesem Sinne ist es dann nämlich auch oft
> kontraproduktiv, wenn der Motor wie ein Wilder die Sonnenposition
> ständig exakt anfährt, dabei aber Unmengen an Energie verbraucht :-)

Da waeren genaue Zahlen wirklich interessant... Um wieviel Prozent 
steigt die Ausbeute nach Abzug der Neuausrichtung. Wild rumrudern lassen 
wuerde ich die Solarzelle jetzt auch nicht, da bedarf es schon noch 
einer gewissen Intelligenz in der Schaltung.

Volker

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Volker Schulz schrieb:
> Karl heinz Buchegger schrieb:
>> Wenn es etwas Vernünftiges sein soll (also nicht nur eine Spielerei, die
>> in der Schublade verschwindet, wenn die Arbeit abgeschlossen ist), dann
>> sollte man sich auch darüber Gedanken machen, was passiert wenn zb Sturm
>> aufzieht. [...]
>
> Fuer so eine Facharbeit bastelt man ja dann doch eher ein kleines Modell
> und stellt sich nicht gleich eine 10KW-Anlage mit 5qm-Zellen in den
> Garten... ;)

:-)

Schon klar.
Aber auch bei einem Modell könnte man Sturm mit einem kleinen Ventilator 
simulieren. Wenn man ihn einschaltet merkt das ein kleines Windsensor 
und dreht das Modell in 'Abwarteposition'.

Aber anscheinend stelle ich mir unter "Facharbeit" etwas zu viel vor :-)
Der Name suggeriert für mich, dass man damit Wissen bzw. Können in einem 
Fach demonstriert. Wofür steht eigentlich 'NTW'?

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
[...]
> Aber anscheinend stelle ich mir unter "Facharbeit" etwas zu viel vor :-)
> Der Name suggeriert für mich, dass man damit Wissen bzw. Können in einem
> Fach demonstriert. Wofür steht eigentlich 'NTW'?

Hab mal "NaTurWissenschaften" angenommen, gerne auch "NaWi" genannt. Und 
bei Facharbeiten muss mal halt immer sehen, wie eng das Thema gefasst 
ist. Auf "Spielereien" drumherum reagieren dann manche Profs / Lehrer 
allergisch.

Volker

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Volker Schulz schrieb:

> Hab mal "NaTurWissenschaften" angenommen, gerne auch "NaWi" genannt.

Ah. Sowas gibts meines Wissens in A nicht (also ein Fach 
"Naturwissenschaften". Physik, Chemie, Biologie wird natürlich 
unterrichtet)

> Und
> bei Facharbeiten

Muss man sich das so vorstellen, wie die NaWi-Arbeiten in den 
amerikanischen SitComs, bei denen 10-jährige einen Vulkan bauen oder 
angemalte Styroporkugeln als 'Modell des Sonnensystems' verkaufen. In 
dem Schwierigkeitsgrad?
OK, dann ist seine Lösung natürlich angemessen (und das meine ich 
keineswegs ironisch). In der beigelegten Doku kann man diese 
Problemkreise natürlich dann immer noch ansprechen.

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Volker Schulz schrieb:
>
>> Hab mal "NaTurWissenschaften" angenommen, gerne auch "NaWi" genannt.
>
> Ah. Sowas gibts meines Wissens in A nicht (also ein Fach
> "Naturwissenschaften". Physik, Chemie, Biologie wird natürlich
> unterrichtet)

Das wird auch dauernd wieder an- und abgeschafft. Und ist auch definitiv 
nicht laenderuebergreifend geregelt.

>
>> Und
>> bei Facharbeiten
>
> Muss man sich das so vorstellen, wie die NaWi-Arbeiten in den
> amerikanischen SitComs, bei denen 10-jährige einen Vulkan bauen oder
> angemalte Styroporkugeln als 'Modell des Sonnensystems' verkaufen. In
> dem Schwierigkeitsgrad?
> OK, dann ist seine Lösung natürlich angemessen (und das meine ich
> keineswegs ironisch). In der beigelegten Doku kann man diese
> Problemkreise natürlich dann immer noch ansprechen.

Hehe... Meines Wissens nach gibt es "Naturwissenschaften" als Fach nur 
in Grundschulen und einigen Fachoberschulen, eben dort, wo Physik, 
Chemie und Biologie nicht einzeln unterrichtet werden koennen oder 
muessen. Und auch an den Unis kann man naturwissenschaftliche Seminare 
besuchen, die eben alles und dafuer nur ein bisschen machen. ;)

Volker

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