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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sonnenfolger Heliostat


Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Zusammen,
zur „Ausleuchtung“ eines nach Norden zeigenden Zimmers mit Sonnenlicht, 
möchte ich einen Heliostaten bauen.

Da der Spiegel im Gegensatz zur Ausrichtung von Solarzellen auf die 
Winkelhalbierende zwischen Sonne und Ziel zeigen muss, ist eine 
Erkennung mittels LDR oder ähnlichem schwierig, da diese immer den 
doppelten Winkel wie der Spiegel zurücklegen müssen.
Die hierzu benötigte Mechanik möchte ich vermeiden. Google bringt leider 
nur Schaltpläne bei denen die Sonne direkt angepeilt wird.

Hier in Forum habe ich eine Lösungsvorschlag mittels DCF77 Uhr und 
Potentiometerrückführung der beiden Achsen gefunden.

Nun zu meinen Fragen:
Wird die Winkelerfassung mittels normalem Poti genau genug sein?
Da das Gehäuse mit den Motoren und dem Potis irgend wo offen sein wird, 
sind diese ausreichend Wetterfest?

Oder hat jemand eine wesendlich einfachere Idee?
Gibt es schon realisierte Projekte?

Grüße
Axel

: Gesperrt durch Moderator
Autor: ... (Gast)
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Eine loesung mit einer Uhr ist doch einfach genug... die Mechanik dazu 
ist genugend aufwendig.

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Bei einer Uhr laufen die Zeiger aber nur in einer Ebene.

Hier muss die Mechanik für den Höhenwinkel zuerst in der Ebene gedreht 
werden und das Ganze muss von Spiegelantrieb bewegt werden.

Hast Du einen Plan für dieses Getriebe?


Axel

Autor: Carsten (Gast)
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Ihr habt doch alle eine "Energiemacke"

:)))) Carsten

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Axel Jeromin (axel_jeromin)

>Wird die Winkelerfassung mittels normalem Poti genau genug sein?

Mach doch mal ne Abschätzung. Schuss ins Blaue: Eine genauigkeit von 3 
Grad reicht.

>Da das Gehäuse mit den Motoren und dem Potis irgend wo offen sein wird,
>sind diese ausreichend Wetterfest?

Kaum.

>Oder hat jemand eine wesendlich einfachere Idee?

Wintergarten bauen ;-)

>Gibt es schon realisierte Projekte?

Sicher.

http://www.stadtwerke-juelich.de/swj-t/html/solark...

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Axel Jeromin (axel_jeromin)

>Hier muss die Mechanik für den Höhenwinkel zuerst in der Ebene gedreht
>werden und das Ganze muss von Spiegelantrieb bewegt werden.

Er meinte, dass du nur eine Echtzeituhr brauchst, und daruas den 
Sonnenstand berechnen kannst. Keine Notwendigkeit der MESSUNG des 
Sonnenstandes!

>Hast Du einen Plan für dieses Getriebe?

Fang mal mit Scheibenwischermotoren an. Die sind einfach, robust und 
haben Dampf.

MFG
Falk

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Frank,
ich dachte eher an etwas kleinere Projekte im Low Budget Bereich.

Bei dem Getriebe meinte ich die Verbindung zwischen Spiegelantrieb und 
den LDR´s


Axel

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Ich würde auch sagen, dass die Informationen:
-Standort
-Uhrzeit
-Datum

Ausreichen um den Winkel zu errechnen.

Die Frage ist nur, ob dein Spiegel nur in der Z-Achse gedreht werden 
muss oder auch gekippt werden können muss (Im Winter hat die Sonne eine 
niedrigere Bahn als im Sommer).

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> eines nach Norden zeigenden Zimmers mit Sonnenlicht...
Wie wärs damit:
Ein Zimmer im Süden anbauen? Auf die Dauer rechnet sich das ;-)

> kleinere Projekte im Low Budget Bereich...
Eine grobe Abschätzung zur Lebensdauer des Gerätes deutet hier auf ca. 1 
Jahr.

> Potentiometerrückführung der beiden Achsen...
Drei Achsen, sonst mach das keinen Sinn. Es sei denn, du wohnst irgendwo 
am Äquator  :-)

Autor: J. K. (rooot)
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>Drei Achsen, sonst mach das keinen Sinn. Es sei denn, du wohnst irgendwo
>am Äquator  :-)

??
wie möchtest du die 3. Achse anordnen? was soll die bewegen?

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Der benötigte Höhenwinkel und der Drehwinkel lässt sich mit dre DCF77 
Uhrzeit bestimmen. Aber woher weiss ich die aktuelle Position des 
Spiegels?

Poti Rückführung ist nicht Wetterfest.

Da die Steuerung aus einer Solarzelle ohne Akkupufferung betrieben 
werden soll, kann es schon mal zu "Stromausfällen" kommen, bei 
Verwendung von Schrittmotoren müsste man dann eine Referenzfahrt machen. 
Auch nicht optimal.

Wie sieht es mit einem Computermaus Drehgeber aus?


Axel

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Axel Jeromin (axel_jeromin)

>Der benötigte Höhenwinkel und der Drehwinkel lässt sich mit dre DCF77
>Uhrzeit bestimmen. Aber woher weiss ich die aktuelle Position des
>Spiegels?

Google Earth.

>Poti Rückführung ist nicht Wetterfest.

Wer sagt des? Ein Wald und Wiesenpoti nicht, spezielle Typen schon.

>Da die Steuerung aus einer Solarzelle ohne Akkupufferung betrieben

Warum? Nicht soo sinnvoll.

>Verwendung von Schrittmotoren müsste man dann eine Referenzfahrt machen.
>Auch nicht optimal.

Was ist das schon. Wenn es technisch optimal ist, dann wirdr wegen des 
Preises gejammert. Ein Teufelskreis.

>Wie sieht es mit einem Computermaus Drehgeber aus?

Das sind klassiche Drehgeber, die brauchen auch eine Referenzfahrt.

MFg
Falk


Axel

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Da sind der künstlerischen Freiheit keine Grenzen gesetzt ;)

-Poti in ein Gehäuse einbauen (evtl über gestänge)
-Optische encoder wie du angesprochen hast benötigen auch eine 
referenzfahrt
-Fertige Servos verwenden (je nach spiegelgröße vielleicht sogar 
modellbauservos)

Du musst halt zwischen Absolutwertgebern und Relativwertgebern 
unterscheiden, Potis sind absolut, fast der ganze rest relativ. Aber 
auch relative geber lassen sich relativ gut verwalten (EEPROM letzten 
wert speichern bei stromausfall etc.)

Autor: Roland Praml (pram)
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Verwende evtl. Schrittmotoren oder zähl die Umdrehungen des Motors (vor 
dem Getriebe) mit einer Lichtschranke.

Bei beiden musst du halt bevor die Sonne aufgeht, mal auf 0 fahren.

Letzteres sollte man ausreichend wetterfest bekommen.

Gruß
Roland

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Roland Praml (pram)

>Verwende evtl. Schrittmotoren oder zähl die Umdrehungen des Motors (vor
>dem Getriebe) mit einer Lichtschranke.

Schön und gut, aber Schrittmotoren haben nur ein schwaches Rastmoment 
ohne Strom. Da sind Schneckengetriebe und Scheibenwischermotoren besser, 
die halten auch ohne Strom am Motor die Position.

MfG
Falk

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Falk Brunner wrote:
> @ Roland Praml (pram)
>
>>Verwende evtl. Schrittmotoren oder zähl die Umdrehungen des Motors (vor
>>dem Getriebe) mit einer Lichtschranke.
>
> Schön und gut, aber Schrittmotoren haben nur ein schwaches Rastmoment
> ohne Strom. Da sind Schneckengetriebe und Scheibenwischermotoren besser,
> die halten auch ohne Strom am Motor die Position.

Vielleicht sollte man auch mal wissen, welche Dimensionen das ganze Ding 
annehmen soll. Zwischen Modellbauservos und Scheibenwischermotoren gibt 
es ja doch einen nicht unwesentlichen Unterschied was Drehmoment und 
Leistung (und Grösse/Gewicht) angeht. Bei richtig dicken Motoren wird 
man mit einer handlichen Solarzelle auch nicht so weit kommen, da 
braucht's dann schon wieder ein ganz ordentliches Teil.

Zur Wegmessung sollte eigentlich eine relative Messung ausreichen, denn 
wenn der Strom weg ist, wird sich der Spiegel auch nicht bewegen 
(Selbsthemmung der Mechanik vorausgesetzt).

Autor: Roland Praml (pram)
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Evtl wäre auch eine SAT-Drehanlage eine alternative.

Man hätte einen ausreichend starken Motor (mit Impulsgeber) und eine 
stabile Mechanik. Nachteil: nur in einer Dimension drehbar.

Den Neigungswinkel könnte man evtl zur Not auch noch per Hand 
verstellen.

Gruß
Roland

Autor: Markus (Gast)
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Wie viel m² hat denn der Spiegel? Nur so am Rande sollte auch der Wind 
berücksichtigt werden...

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Der Spiegel soll kleiner 1m² sein.

Vieleicht werde ich die Mechanik vom Papiereinzug von alten Druckern mit 
Schrittmotoren nehmen und dann eine Referenzfahrt machen.


Danke an Alle.

Axel

Autor: ... (Gast)
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Ein Quadratmeter mit Druckermotoren ... interessant. Ob man einen 
blockierenden oder nicht blockierenden Antrieb nimmt, haengt auch davon 
ab welche Kraefte wo wann auftreten. Bei einem Schneckenmotor kann dann 
schnell mal was kaputt gehen wenn ploetzlich, dh uber ein paar Stunden 
ein paar hundert kg Schnee drauf liegen.

Autor: crazy horse (Gast)
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da kann man mal wieder schön sehen, was CO2-Hysterie und verfehlte 
Energiepolitik alles so auslösen können.
Ich hau mich weg.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> wie möchtest du die 3. Achse anordnen? was soll die bewegen?
Wenn du schon so eine "Spielerei" machst, dann doch gleich so, dass du 
die Höhe deiner "Kunstsonne" auch noch auswählen und ändern kannst.

> Der Spiegel soll kleiner 1m² sein.
Das ist wesentlich größer als die "alten" Sat-Schüsseln. Und die 
brachten eine extreme Windlast auf den Mast. Viel Spass.

Wären da eigentlich nicht Lightpipes sinnvoller? Oder einfach das 
Nachbarhaus weiß anmalen? Oder mit Silberfarbe?
So ein grell leuchtender Fleck vor dem Zimmerfenster kann einem ganz 
schnell mal auf den Senkel gehen... :-)

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
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also Spiegeldurchmesser ca. 1 Meter.

naja, dei Idee mit den Stellmotoren frü Schüsseln ist doch schon ganz 
verwendbar. Sie sind mechanisch sehr robust, und können elektrisch 
bequem (über disecq) angesteuert werden.

Wenn halt die eine Geometrieebene fahlt, dann bau dir halt 2 von den 
Dingern an den Mast

Die Idee mit dem "Errechnen" der Sonnenposition (als Quelle der größten 
Helligkeit) scheint mir auch sinnvoller als das echte "ausmessen" der 
größten Helligkeit. Ich denke da an wolkenverdeckten Himmel, wo sich das 
Teil wahrscheinlich schwindlig suchen und dauern positionieren würde, 
weil es den hellsten Punkt am Himmel nicht orten kann

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Das Ganze ist wohl mehr in Bereich Kunst als echte Energeinutzung zu 
sehen.
Von dem verbauten Geld, kann man sicherlich eine Weile eine 
Energiesparfunzel betreiben.

Mir gefällt der Gedanke, einmal hingebaut und der Sonnenfleck ist immer 
an der gleichen Stelle.
Wenn es mal bei extremen Wind oder Schnee nicht funktioniert, kein 
Problem. Der dann geringe Strom der Solarzelle wird auch festgefahrenen 
Motoren nicht weh tun.


Axel

PS. Ja. ich habe eine Energiemacke.

Autor: Frank (Gast)
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Wie wäre es mit einer Art "Riesen"-DLP? Lauter kleine Spiegel, z.B. 5 x 
5 Zentimeter, die beweglich (elastisch?) gelagert sind und gemeinsam in 
jede Richtung geneigt werden können?
Das erfordert ziemlich feingliedrige Mechanik - bräuchte aber keine 
großen Motoren. Und es hätte den Vorteil, dass man mit einer Einheit 
beginnen und testent könnte; wenn es funktioniert muss man das einfach 
nur genügend oft wiederholen ...

Frank

Autor: Gerard Choinka (gerardchoinka)
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Ich habe mal ein skitzten Plan für die Mechanik angehängt, es ist zwar 
keine Antwort auf deine Frage, aber was solls :)

Autor: Gerard Choinka (gerardchoinka)
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Bild Nr 2.

Autor: Gerard Choinka (gerardchoinka)
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Bild Nr 3.

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Gerard,
die Joghurtbecherabdichtung ist eine gute Idee,
ich möchte den Antrieb besser komplett schützen.

Anbei eine Skizze für die Verstellung des Höhenwinkels. Da sich die 
Sonne in dieswer Richtung weniger als 90 Grad bewegt, muss der Spiegel 
nur 45Grad machen.

Das Gehäuse muss dann noch gedreht werden, für die Verstellung in der 
Ebene. In dieser Richtung muss sich der Spiegel 90Grad drehen.


Axel

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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wie wärs wenn du dein Sensorkonzept überdenkst und eine andere 
Perspektive einnimmst? Wäre es nicht denkbar den Sensor am Nordfenster 
zu platzieren? Wenn der Lichtfleck einmal auf den Sensor/Fenster 
"eingerastet" ist, kann man entsprechend nachführen lassen. Wenn man per 
Hand den Spiegel nachführen würde, würde man schließlich auch auf das 
Fenster schauen. Genau dies könntest du nachahmen. Der Vorteil besteht 
auch darin, dass du den Spiegel im Ort variieren kannst, ohne dass es zu 
Fehlern kommt.

Ich würde das so machen: Links, Rechts, Oben und Unten am Fenster einen 
kleinen Sensor.

Linker Sensor weniger Licht als rechter Sensor --> Spiegel nach links


Rechter Sensor weniger Licht als linker Sensor --> Spiegel nach rechts


Oberer Sensor weniger Licht als unterer Sensor --> Spiegel nach oben


Oberer Sensor mehr Licht als unterer Sensor --> Spiegel nach unten

Resultat: Ohne das du dich um aufwändige Winkelberechnungen oder sonst 
was kümmern musst, bleibt der Fleck immer am rechten Ort. Einziger 
Nachteil: Von den Sensoren am Fenster muss zum Spiegel eine Verbindung 
hergestellt werden.

Tipp: kleines Funkmodul nehmen.

Autor: Axel (Gast)
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Wie findet man dann das Ziel am Morgen oder wenn die Sonne erst am 
Mittag hinter den Wolken zu sehen ist.


Für eine Feinjustierung sind die Sensoren am Ziel natürlich besser.

Axel

Autor: pg (Gast)
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Hallo,

Wie wäre es mit einem Laserpointer vom Fenster aus zurück zu schießen. 
Auf dem Spiegel befinden sich je Freiheitsgrad 2 Fotowiderstände (oder 
ähnliches) Rücken an Rücken (bzw. 180° gedreht), senkrecht zum Spiegel, 
und 'quer' zum Freiheitsgrad. Der eine wird vom Laserpointer getroffen, 
der andere von der Sonne.

Angenommen man skaliert die resultierenden Signale so dass bei korrekt 
ausgerichtetem Spiegel das Signal des Laserpointers gleich dem des 
Sonnenlichtes ist, so muss man zum Verfolgen des Sonnenstandes lediglich 
die Differenz zwischen den beiden Signalen eines Freiheitsgrades zu 0 
regeln.

Vorteile bei diesem Prinzip sind:
- Es wird keine Positionserfassung des Spiegels benötigt, bestenfalls 
Endabschalter damit sich der Spiegel bei Bewölkung nicht verfährt.
- wenige Mechanische Komponenten.
- einfache, dezentrale Regelung
- der Spiegel richtet sich jederzeit selbstständig aus, unabhängig vom 
Sonnenstand (robust).


Nachteile:
- Offen ist was durch das Streulicht das auf den Fotowiderstand des 
Laserpointers fällt passiert. Ob es einfach möglich und ausreichend ist 
einen Filter vor die Fotozelle zu kleben weiß ich nicht.
- Ausserdem liegt die Annahme zu Grunde dass die Sonneneinstrahlung 
senkrecht zum Einfallswinkel über den Tag und das Jahr konstant ist. 
Wenn dies nicht so ist müßte man noch einmal überlegen wie sich dieses 
kompensieren läßt.

Mir gefällt das Prinzip erstmal ganz gut.

Schöne Grüße,
pg

Autor: Carsten (Gast)
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hab da mal was für Dich

wahr glaube ich im gleichem Forum
suche mal nach Solarpanel Nachführung oder so.

Autor: Berthold Sommer (b-sommer)
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Die Ideen von Jonny Obivan und pg finde ich gut gut. Der Hinweis von 
Carsten müsste reichen.
Zu dem Mechanikproblem: Bei Pollin gibt´s für kleines Geld 
Gleichstrommotoren mit Schneckengetriebe, wahrscheinlich 
Scheibenwischermotoren o.ä. Wir haben mal versucht so einen Motor 
festzuhalten und kläglich versagt. Das Dreh- und Haltemoment müsste 
locker reichen. Auch brauchen Schneckengetriebe keine Energie für das 
Halten der Position, andere Motoren meist schon.
Gruß Berthold

Autor: Berthold Sommer (b-sommer)
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P.S.: Wir haben z. Zt. Ein ähnliches Problem (x,y,z, Verschiebeeinheit), 
habe mir sagen lassen müssen, das ein Verstellen mit normalen 
Gewindestangen wohl funktionieren wird. Die Standfestigkeit  und die 
Führungsgenauigkeit aber doch zu wünschen übrig lassen. Für so etwas 
solle man besser spezielle Gewindespindeln mit den entsprechenden 
Muttern verwenden. Das kosten dann aber gleich wieder speziell. :-(
Hat jemand evtl. Erfahrungen mit Gewindestangen oder Gewindespindeln?? 
Da muss ich mich noch mal schlau machen.
Grüße Berthold

Autor: Berthold Sommer (b-sommer)
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Die Spindeln heißen Kugelrollspindel. ...Hört sich auf jeden fall cool 
an.
Grüß Berthold

Autor: Thilo M. (Gast)
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>Hat jemand evtl. Erfahrungen mit Gewindestangen oder Gewindespindeln??

Du könntest dich mal bei U-Boot-Modellbauern erkundigen, die verbauen 
sowas in ihren Tauchtanks um statisch tauchen zu können.

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Hallo Zusammen,
nochmal Danke für die Antworten.

Bei http://www.heliostat.us  habe ich eine gute Lösung gefunden.

Vor dem Spiegel befindet sich ein kleiner Empfänger ähnlich wie bei der 
Satelitenschüssel. Dort muss das Licht senkrecht in beiden Achsen 
drauffallen. Sehr simpel.


Axel

Autor: Peter (Gast)
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Hallo zusammen,

ich  bin auch an so einem Thema dran und habe "helioflex" aus Berlin 
gefunden.
Die Seiten sind 10 Jahre alt und ich versuche gerade mit dem Verfasser 
Kontakt aufzunehmen.
Ansonsten kling das sehr plausibel.
Mir geht es um Wärme und Licht für den Winterbetrieb in unserem 
Passivhaus.
Die mögliche Wärmeausbeute wird gerade errechnet.
Von den zwischenzeitlichen anti Ökospinnern auf der Seite sollte man 
sich nicht irre machen lassen die Idee ist gut

Gruß Peter

Autor: Axel (Gast)
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Hallo Peter,
rechnen für den Geldbeutel wird es sich sichelich nur bei einem 
Selbstbau.
Die Steuerung mit der Elektronik vor dem Spiegel ist wirklich simpel.
Melde Dich wie es weiter geht.

Hast Du schon was von einem Solar-Luft Kollektor gehört?
Axel

Autor: Peter (Gast)
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Hallo Axel,

ich bin noch an etwas Anderem dran.
Zwei mit Gas gefüllte Röhren von der Sonne selbst gesteuert:
Sie richten sich so aus, dass zu jeder Tageszeit die Druckdifferenz in 
den beiden Absorptionsröhren den hydrostatischen Stellzylinder 
betätigen, der den Spiegel oder auch Zellen nachführt.
Ohne Strom, Stellmotoren Rechner etc. nur Hydraulik.
Klingt genial nur die Komponenten das könnte schwierig werden.

Gruß Peter

Autor: Peter (Gast)
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Hallo Axel,

den Solarkollektor kannte ich nicht.

Gruß Peter

Autor: Frank B. (frankman)
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Ich würde einen ganz "normalen" Sonnenfolger bauen. An den Motor dann 
noch eine Getriebe 2:1 und schon passt es wieder!


Das heisst: Der Motor dreht die LDR´s so, das sie der Sonne folgen.
Der Spiegel selbst dreht sich dank Getriebe nur halb so weit.

Ein Getriebe wirst du warscheinlich sowieso brauchen....

Autor: Hannes Hassler (Gast)
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Also bei Heliostaten im Selberbau würde ich von Schrittmotoren
eher abraten. Sie sind teuer, schwer und brauchen zusätzliche
Mechanik (Untersetzungsgetriebe).

Bessere Erfahrung habe ich mit gewöhnlichen RC-Servos gemacht.
Das Getriebe ist schon integriert und man kann auch schon
bei einem 10 Euro Servo sehr gute Winkelgenauigkeit erreichen.
(mit Arduino Microcontroller plus Pololu Servocontroller habe
ich eine Genauigkeit von weniger als 1/10° Grad erreicht)

Die Zielausrichtung des Heliostaten ist ein schwierigeres Problem.
Der Ansatz, der mir zur Zeit am besten gefällt, ist einen Fotosensor
im Bereich des Zieles anzubringen (also bei der Originalfrage
irgendwo außen am Fensterrahmen des "Nord-Fensters")
und danach zu scannen. Anschließend eine kleine Zielkorrektur, damit
das Licht schön ins Nord-Fenster rein fällt. Und dann natürlich
immer wieder mal eine kleine Nachkorrektur.
Da kommt man ohne Uhr und ohne geographische Position und komplizierte
Formeln aus.

Ich möchte bei Gelegenheit die DIY-Konstruktion meines Heliostaten
ins Netz stellen, ist aber doch mehr Arbeit als zuerst gedacht.
Falls ich mal damit fertig bin, dann sollte es hier zu finden sein:
www.solbot.at

Autor: Peter (Gast)
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Und der amerikanische Steuerzahler hat Euch ein bisschen Arbeit 
abgenommen:
http://rredc.nrel.gov/solar/codesandalgorithms/spa/ ist sogar 
C-Quellcode dabei
   Peter

Autor: tobias (Gast)
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Hoi ich wollt fragen ob jemand von euch schon erste Ergebnisse
und diese ggf. bereit stellen könnte.

Ich denke ein kleines Modell mit Servos wäre wohl der richtige Einstieg 
für so ein Projekt ...

für alles weitere sollten die Getriebe motoren von Pollin ihren dienst 
tun ...

Eine normale Gewindestange (wenn man nicht grad den Billigsten Mist 
kauft) sollte meiner Meinung nach für das erste auch reichen ...
Die Anforderungen an die Wartungsfreiheit der Anlage sollten ja nicht 
all zu hoch sein ... schließlich wohnt der Chefentwickler gleich neben 
an ... vor dem Hintergrund sollte es auch verschmerzbar sein die 
Gewindestange alle 2 bis 4 Jahre zu tauschen ...

Die Idee mit den Fotowiederständen auf 
http://www.heliostat.us/howitworks.htm finde ich sehr praktisch ...

Eine Berechnung hätte hingegen den Vorteil dass man die Spiegel schnell 
von einem Zimmer auf das nächste um schwenken könnte ... sie Verteilen 
oder Bündeln ...

Wer eine Reihe von kleinspiegeln über Servo Steuerung hat könnte diese 
eventuell auch am an Anfang des Winters oder gegen Ende (wenn es nicht 
so kalt ist) zum enteisen von Solarmodulen oder ähnlichem nutzen.

Ein weiter Vorteil dessen wäre dass man den den Lichtfleck im Zimmer 
klein halten und von dort aus über einen Matten Spiegel oder ähnliches 
verteilen könnte ...

Was die Grünheit angeht so sehe ich das nicht sooo eng ... und das wird 
hier wohl keiner tun ... es handelt sich in meinen Augen eindeutig um 
eine Spielerei mit Positivem Nebendefekt ...

und wenn man mal nichts zu tun hat kann man mit so einem Spiegel auch 
sicher die Nachbarn ein bisschen ärgern ....
:-)

Autor: Hermann E. (hermann_e)
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Hm, arbeite schon seit geraumer Zeit an diesem Problem.
Da der Beitrag schon ziemlich alt ist weis ich ja nicht ob's noch 
jemanden interessiert, daher nur kurz:

Insgesamt will ich über mehrere Heliostaten verteilt ziemlich 
grössenwahnsinnige 30-40m2 aufstellen.
Die Position soll über billige Schieblehren ausgelesen werden, Software 
zum Berechnen des Sonnenstandes gibt's auf dem Internet (siehe Beitrag 
von Peter oben). Wen's interessiert kann ich auch meine Pläne zur 
Mechanik und Verankerung erklären. Hab schon ein Stück Land gekauft wo 
ich die Teile aufstellen will. Morgen früh treff' ich mich mit dem 
Baggerfahrer der Anfang nächstes Jahres kommen will um mir das Gelände 
vorzubereiten (kein Witz).

Gruss:  Hermann

Autor: Walter (Gast)
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und wo willst du mit den Spiegeln hinleuchten?

Autor: Erich (Gast)
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Vielleicht arbeitet  Hermann E. (hermann_e)  an einem ähnlichen Projekt 
wie die Spiegel in Viganella.

http://de.wikipedia.org/wiki/Viganella
Allgemeine GOOGLE Suche:  Viganella Spiegel

Autor: Hermann E. (hermann_e)
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Nö, das Projekt in Viganella find ich zwar ganz witzig, der Spiegel
ist aber viel zu klein bzw zu weit weg als das er das Gefühl von Wärme 
geben könnte (hell isser aber schon).
Ich selbst hock im Tal und hab im Winter wenig Sonne, da will ich's mir 
ein wenig ins Haus reinbrutzeln lassen.

Autor: Düsendieb (Gast)
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Hallo Hermann,
bin schon an den Plänen intressiert.

Habe die Erfahrung gemacht, dass die vielen Sonnenstandsberechnungen 
alle +-0,5 Grad unterschiedlich rechnen.

Autor: Hermann E. (hermann_e)
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Wichtiger Tip !
Habe die Berechnungsprogramme noch nicht in der Praxis getestet.
Ist die Abweichung konstant oder ändert Sie sich über's Jahr bzw
sogar über einen Tag ?
Die Frage wäre wie schwierig es ist diese Abweichungen zu "kalibrieren"
bzw kompensieren! Der Sonnenstand folgt ja an sich sehr präzisen Sinus 
bzw Kosinusfunktionen. Eine mögliche Fehlerquelle ist die Brechung in 
der Erdatmosphäre, es gibt aber auch Programme die auch für die 
Lichtbrechung in Funktion des Sonnenstandes kompensieren.
Da ich gerade in der Arbeit bin mehr später (heut' Abend oder morgen).
Hermann

Autor: Düsendieb (Gast)
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Hallo Hermann,
habe schon einige Test mit meinem Heliostaten gemacht (als es noch mehr 
Sonne als in dieser düsteren Jahreszeit gab)

Durch ein paar Probleme mit der Mechanik (die senkrechte Drehachse war 
nicht gut ausgerichtet) hatte ich zwischenzeitlich die Berechnung 
angezweifelt. Daher hatte ich dann verschiedene Internetseiten mit 
Sonnenstandsberechnungen befragt und überall kam ein leicht 
unterschiedlicher Wert raus.


Zum Anderen wird bei der Berechnung mit ziemlich langen Gleitkommazahlen 
hantiert. Da bin ich noch nicht so sicher, was der AVR schlabbert.


Mein Programm ist unter:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Sonnenfolg...

abgelegt.


Grüße
Axel

Autor: Hermann (Gast)
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Danke fuer den Link, werd' mir das heut' Abend mal geben.

Das Problem mit den Gleitkommas hab' ich auch schon identifiziert, ich 
will das von vorne rein umgehen indem ich einen Zentralcompi (XP) der 
Zuhause steht(und dort auch seinen Saft bezieht) verwende welcher die 
Berechnungen ausfuehrt und die gewuenschte Position eines Heliostaten 
(in Encodereinheiten = integer) ausrechnet. Diese Info soll dann per 
Funkchip an einen Zentral-Atmel geschickt werden der nur zum Empfamg und 
Weiterleitung (RS232) an die entsprechenden Kontroll -CPUs  dienen soll 
(1 Heliostat = 1 Control CPU). Ich will auf zwei verschiedenen Gelaenden 
Heliostaten aufstellen. Deshalb soll der Compi die jeweilige Info 
abwechselnd an zwei verschiedene Stellen schicken. Die Kontroll CPU's 
messen staendig die Encoderposition (hor/vert) und erhalten vom 
Zentralchip alle 10-20sec zwei neue Encoderwerte (Hor/vert) die er dann 
anfahren soll.

Mehr spaeter:  Hermann

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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bei den kleineren Leistungen, die ich anstrebe, wollte ich keinen ganzen 
PC in Betrieb halten. Der frisst mich dann wieder arm an 
Energieverbrauch.

Daher suche ich nach einer Referenz-Sonnenstandsberechnung, um 
abzuschätzen wie gut die Berechnung mit dem AT Mega168 ist. Da reicht 
dann ein kleines Netzteil.


Axel

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Mein Gefühl sagt mir, dass ein AVR solche Berechnungen problemlos 
meistern kann und das ein AVR seltener "abstürzt" als ein Rechner mit 
Windows XP.

Autor: Hermann (Gast)
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Schon klar,

aber die Vorteile eines Zentralcompis liegen in meinen Augen auf der 
Hand:
- Der Compi hat seine eigene Zeitbasis, sonst muesste ich fuer jeden 
Heliostaten eine eigene Zeitbasis schaffen
- Kein rumwurschteln mit Gleitkomma (bin dazu zu faul bzw incompetent)
- Fernbedienung moeglich, Das Eingeben eines vektoriellen 
Differenzwertes
  lenkt mir den Heliostaten auf ein anderes Target
- Der Energieverbrauch liegt bei einem EEPC bei um die 10W (Dazu kann 
ich noch den Schirm abschalten). Nachts bzw bei Schlechtwetter kann der 
sich automatisch runterfahren und kann auch sonst noch Kontrollaufgaben 
im Haus uebernehmen (Heizung zb). Ermoeglicht mir auch auf Daten Zuhause 
zuzugreifen wenn ich weg bin.
Wenn ichs wirklich oekologisch machen will dann krieg ich auch die 10W 
durch ein kleines Solarpanel gebacken. Ausserdem will ich die Verbindung 
mit dem Kommunikations-chip  bzw den Heliostaten bi-direktionell 
gestalten, der Compi soll auch als Daten/Fehler bzw Kalibrierungs- 
logger dienen, was auch bei der Analyse hilft.

Hermann

Autor: Hermann (Gast)
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Ach ja hab' ja ganz vergessen:
Die Kontroller CPU's sind ja auch schon mit dem Auslesen der Sensoren, 
dem Ansteueren der Schrittmotoren, Ueberwachung (Sonnenintensitaet, 
Windstaerke, Batterieladezustand etc), der Kommunikation und last not 
least mit Fehlermeldungen beschaeftigt. Ich will da nicht zu viel 
reinpacken sonst wird's unuebersichtlich.
Gut, s'wird Zeit das ich mich aus der Arbeit verdruecke ..

alla prossima volta: Hermann

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Hermann schrieb:
> - Der Compi hat seine eigene Zeitbasis, sonst muesste ich fuer jeden
> Heliostaten eine eigene Zeitbasis schaffen

Ein Quarz für 0,15€ geht pro Jahr ca. 5 Minuten falsch und ein DCF77 
Emfänger kostet auch nur 10€.

> - Der Energieverbrauch liegt bei einem EEPC bei um die 10W
> Die Kontroller CPU's sind ja auch schon mit [...] beschaeftigt.

Glaub mir, das schafft so ein Mikrocontroller mit links.

Aber wenn du gut auf dem PC programmieren kannst, ist das ein echtes 
Argument dort so viel wie möglich zu machen und nur den kleinsten Teil 
mit dem µC zu machen.

Hast schon einen Prototyp gebaut mit dem du die Sache testen willst oder 
baust du alle auf einmal. Falls ersteres könntest du mal ein paar Fotos 
zeigen.

Autor: Hermann E. (hermann_e)
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Aaalso, Axel, erst mal nochmals Danke für den Link, hab' den soeben 
studiert und dabei noch einiges gelernt, die Analemma-Figur habe ich 
vorher nicht gekannt.

Du hast mich ja gefragt wie ich die Teile aufbauen will, daher erst mal 
zur Mechanik:
A) Verankerung:
Pro Heliostat soll's 4m2 sein. Daraus ergibt sich bei 150km/h maximal 
Windgeschwindigkeit ein Luftwiderstand entsprechend 700kg (eigentlich 
700kp soll jetzt aber Wurscht sein). Das heißt das Teil soll gut 
verankert sein. Dazu will ich 5-6 verzinkte Stahlrohre wie Spinnenbeine 
ca. 1.5m tief in den Boden rammen und dann über einen stahlarmierten 
Betonsockel verbinden in den auch 24-er Gewindestangen eingebacken 
werden.
Darauf kommt die Stahlgrundplatte mit ca. 60x70 cm auf welche ich zwei 
2.5m lange U-Träger vertikal aufschweißen will (Schweißrippen am Fuß zur 
Vertärkung). Zwischen den nach innen offenen U-Trägern bleibt ca 20-25 
cm Abstand, so daß das Getriebe für die Horizontaldrehung darin Platz 
hat. Die Träger werden aber untereinander mit mit Flacheisen verbunden 
und versteift.

B) Nun zur Horizontaldrehung:
Das Drehlager kommt vom Autoschrottplatz, ist nämlich 'ne vordere 
Federbeinaufhängung (mit Antriebswelle). Geschmiedete Radlagerbuchsen 
sind schweißbar und sollen dann auf eine Metallplatte aufgeschweisst 
werden die dann ihrerseits oben auf meine zwei vertikalen U-Träger 
gesetzt wird.
Die Getriebe hab ich bei uns aus dem Müll gezogen, die sind buchstäblich 
für mehrere kNm ausgelegt (Hohlachsdurchmesser ca 60 mm.) Kriegste aber 
auch als Schneckenantriebe auf ebay.
Das Getriebe soll dann über selbige Antriebswelle (Kardan) mit dem 
aufgeschweißten Radlager verbunden werden. Praktischerweise haben 
Radlager gleich noch 'nen Flansch (für die Bremsscheibe) wo dann ein 
Querträger aufgesetz werden soll. Der ist aber wiederum nichts anderes 
als die Hinterachse eines Autos, mit Radlager links und rechts. Du 
(schw-)ahnt es schon: Diese sind für C) Die Horizontalachse. Wiederum 
sind praktischerweiße die Flansche schon da (fürs Rad) um einen Rahmen 
daran zu befestigen. Auf diesen Rahmen setze ich dann ein Hochprofil zur 
Versteifung und als flächige Unterlage um die Spiegel zu befestigen.
Als Spiegel nehme ich BadezimmerSpiegelkacheln (30x30) in 3-Punkt 
Aufhängung zur individuellen Justierung (leider weis ich noch nicht 
genau mit was für Klammern ich die Spiegel halten will).
Eine Alternative währen Aluspiegel von Alusingen, sind aber weniger 
steif dafür aber grossflächiger.
Der Antrieb für die vertikale Winkelverstellung soll über fette 
Trapezgewindestangen (gibts günstig auf ebay) erfolgen.
Dazu parallel eine Schieblehre zum Auslesen der Position per AVR.
Für die Horizontaldrehung wird der Winkel ebenfalls über eine billige 
Schieblehre ermittelt, die Umsetzung erfolgt ähnlich wie eine 
Kurbelwelle die per Pleuel die Dreh in eine Linearbewegung umsetzt.

Ouf mir tun schon die Finger weh, falls du noch mehr Info's willst (zb 
zur Steuerung oder Justierung/Kalibrierung) rück
ich  meine Ideen gerne raus.

Soweit mal guats Nächtle:  Hermann

Autor: Hermann E. (hermann_e)
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In der Tat (Alexander/Esko), mein Problem ist das ich im AVR 
programmieren keine grosse Leuchte bin (das meinte ich mit 
faul/inkompetent).
Na ja, immerhin schaff ich's schon mit meinen Chips zu kommunizieren und 
die Sensoren auszulesen.
Zwar bin ich auch kein super C-programmierer kenn mich aber doch 
einigermaßen mit Visualstudio aus und hab' das auch auf meiner Kiste.

Bedenke aber dass aber auch 5min schon viel sind:
Meine Gelände sind 200 bzw 400 m vom Haus weg (!!)
Die Sonne macht 360° in 24h also 0.25° in der Minute. Da Einfallswinkel 
= Ausfallswinkel ergiebt dies einen Hebel äquivalent zu 0.5° für eine 
Minute Zeitfehler dh. ein Positionsfehler von ca 4m (über 400m) dh da 
treff ich schon nicht mehr das Fenster. Bei 5 min gar zap ich glatt den 
Nachbarn aus den Pantoffeln !
Natürlich würde eine DCF 77 Zeitbasis diese Problem lösen, bleiben aber 
immer noch die anderen Argumente dass ich beim PC zuhause alles auch von 
dort auch steuern (und registrieren kann) ohne täglich zu meinen 
Heliostaten hinlaufen zu müssen (so hoffe ich zumindest)
Hermann

Autor: rene (Gast)
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und gibt es neues?

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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rene schrieb:
> und gibt es neues?

Nein, nur daß so ein Depp einen 2 Jahre alten Thread aus dem Grab geholt 
hat...

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