Hallo zusammen, für eine genaue Winkelbestimmung der Sonne (wolkenloser Himmel) bin ich auf der Suche nach einer geeigneten Messschaltung. Das Ganze soll bis auf 0,3 Grad genau sein. Im ersten Ansatz habe ich mal mit einem Fototransistor BPW40 und einem Spannungsteiler experimentiert. Die Messspannung habe ich dann mit einem ADC an meinem Controller ausgewertet. Das erste Ergebnis war sehr ernüchternd. Die Messwerte schwanken extrem stark und die Winkelgenauigkeit ist ebenfalls suboptimal. Hat jemand einen Tipp mit welchen Mitteln (Sensor Elementen) und in welcher Anordnung (OPV's ??) eine solche Messschaltung eine entsprechend hohe Genauigkeit bekommt? Die Geschwindigkeit spielt hier logischerweise keine bedeutende Rolle. Herzlichen Dank Sven
Für ein wirkliche Messung sollte man lieber Fotodioden statt Fototransistoren nehmen, wegen der besserwen Linearität. Genug intensität hat man mit der Sonne ja. Als optischer Aufbau sollte so eine Art großer Lochkamera ausreichen. Ggf. noch ein 2 ter Sensor für das grobe.
>für eine genaue Winkelbestimmung der Sonne (wolkenloser Himmel) bin ich >auf der Suche nach einer geeigneten Messschaltung. Warum nimmst Du keinen Uhrenbaustein? Die Tageszeit gibt Dir den horizontalen und das Datum den vertikalen Winkel.
Hallo, dazu brauche ich aber dann auch noch die genaue Position an der ich mich befinde. Ich möchte ein System, welches sich ausschließlich am hellsten Punkt am Himmel orientiert und diesen selbstständig erfasst. Grüße
>welches sich ausschließlich am hellsten Punkt am Himmel orientiert
Der hellste Punkt muss aber nicht zwingend auch die Position der Sonne
sein!
Es reicht schon eine ungünstige Wolkenformation und deine "Sonne" ist
plötzlich ganz woanders.
Die Position erfasst gegenueber ? Was ist denn die Referenz ? Norden, auf 0.3 Grad ? Die Horizontale, auf 0.3 Grad ?
Das stimmt, aber das wäre prinzipiell egal. Ich möchte eine optische Sonnenachführung bauen, welche das Sonnenlicht auf einen Brennpunkt lenkt. Somit ist es mir prinzipiell egal ob die größte Energieqelle am Himmel die Sonne, ne Wolke oder ein Ufo ist. Zudem werde ich den Regler wohl so auslegen, dass alles was eine Winkelgeschwindigkeit oberhal von 7,27e-5 rad/s (also die Sonne) hat, ignoriert wird. Eine Referenz will ich eben vermeiden. Es geht um einen Regler vollkommen unabhängig, der mit vier Sensoren arbeitet und sich schlicht auf den hellsten Punkt am Himmel ausrichtet. Warscheinlich sind Photodioden an einem OPV mal ein erster Ansatz den ich testen werde.
Die Genauigkeit ist eher eine Frage der Mechanik des Sensorbaus, da spielt Spiegelung und Dreck eine wichtige Rolle. Im Prinzip tun es je 2 Photodioden, die genau gleich beleuchtet werden, wenn sie genau zum Licht stehen. Das kann durch winkeligee Bauweise oder ein Abschattungsblech zwischen beiden erreicht werden. Aber jeglicher Krampf in der Richtung ist sinnlos, wir wissen seit tausenden Jahren, wo die Sonne steht, das kann man nämlich ausrechnen. Dann funktioniert die Schaltung auch.
Hallo, warum rechnest Du Dir den Sonnenstand nicht einfach aus ? Ist bestimmt genauer als eine "Messung". Jogibär
Versuch es mal damit. http://www.avrfreaks.net/index.php?module=Freaks%20Academy&func=viewItem&item_id=588&item_type=project
Sven schrieb: > Das stimmt, aber das wäre prinzipiell egal. Ich möchte eine optische > Sonnenachführung bauen, welche das Sonnenlicht auf einen Brennpunkt > lenkt. OK. Das heißt der Zahlenwert interessiert in Wirklichkeit gar nicht. Damit sind wir bei den hundertausend Lösungen, die eine Sonnennachführung mittels 4 lichtempfindlichen Elementen machen. Das kann jetzt zb bedeuten, dass man zwischen die 4 Elemente einen Schattenspender einbaut, der bei nicht korrekter Ausrichtung ein oder mehrere Elemente beschattet und so das Signal zur Nachführung auslöst. Das kann auch sein, dass die 4 Elemente möglichst dicht am Brennpunkt angeordnet werden und vom Lichtfleck der Sonne beschienen werden, wenn sie vom angestrebten Brennpunkt auswandert.
Hallo, ich habe vor kurzem eine Photovoltaik-Nachführanlage gebaut. Diese stellt die Mechanik in einem einstellbarem Zeitintervall senkrecht zur Sonne. Ich habe dafür einen DCF77-Sender zur genauen Zeitbestimmung implementiert und die Umrechnung der Zeit in Azimut und Elevation mit eingebaut, Funktioniert einwandfrei. Für diesen zweck das perfekte System. Per Software lässt sich die Position eingeben damit die Berechnug auch stimmt. Eine Genauigkeit von 2 Grad ist für mich absolut ausreichend. Die Zeit wird absolut präzise errechnet (da DCF77). Für die Umrechnung der Zeit in die Sonnenstandswinkel (Aizmut und Elevation) gibt es verschiedene Ansätze. Je nach gewähltem Anstz unterscheiden sich die Winkel. Sie unterschieden sich allerdings um mehr als 0,3 Grad...je nach Berechnungsverfahren. Hier zu testen: http://www.volker-quaschning.de/datserv/sunpos/index.php Deshalb muss erst geprüft werden ob bei einer Berechnung der Sonnenstandsdaten die Genauigkeit so angepasst werden kann dass es für dich ausreicht.
hier ein interessanter Artikel der die Problematik aufgreift und die Berechnung sogar vorgibt. Damit ist eine angebliche eine Genauigkeit von einer Winkelminute erreichbar! http://www.succidia.de/downloads/get.html?file=/archiv/suc_1465.pdf&name=ETA0308_Strelow%2CO._Dem_Lauf_der_Sonne_folgen.pdf
Hallo, gibt es Bilder zu der Photovoltaik-Nachführanlage, eventuell einen Bauplan?, würde ebenfalls gerne eine bauen doch es hapert noch an der Technik (Nachführung). Gruß, wborck
Hi, MaWin, > Im Prinzip tun es je 2 Photodioden, die genau gleich beleuchtet werden, > wenn sie genau zum Licht stehen. Das kann durch winkeligee Bauweise oder > ein Abschattungsblech zwischen beiden erreicht werden. ähnliche Aufgaben wie in der Funkpeilung. Ich vermute, Du willst einen Sensorkopf motorisch nach dem Sonnenstand nachsteuern. Für eine Präzision von 0,5 auf 360° braucht es a) eine Duo-Photodiode mit zwei Dioden auf demselben Substrat - oder eine fortlaufende Kalibrierung. b) Ausblendung aller fremden Einstrahlungen. Zu kalibrieren sind die Unterschiede im Offset und in der Empfindlichkeit. Möglichkeiten: 1. Ein Lüfterflügel vor dem Sensor. Moduliert das einfallende Licht der Sonne. So genau Du die Winkelstellung des Lüfters messen kannst und vergleichen mit den Schwankungen des Sensorsignals, so genau kannst Du sogar die Ränder der Sonne peilen. 2. Abtastung: Nimm nur einen Verstärker, schalte ihn abwechselnd an die beiden Systeme der Duo-Photodiode. Das elimiert dessen Fehler. 3. Periodische Kalibrierung - Kimme und Korn auf dem Sensorkopf, Abweichungen ausmessen und in die Berechnung einbeziehen. Ausblendung: Tubus am Sensorkopf. Viel Spaß! Wolfgang Horn
Ich habe das auch mit einer Lochkamera (Kollimator) gebaut. einfach ein langes Rohr mit einem Deckel mit Loch und am anderen Ende 4x BPW34 als 4-Quadranten-Fotodiode. Die 4 Analogwerte immer schön auf gleichen Pegel nachführen.
Angehängte Dateien:
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Sonnensensor.png
33 KB
....hier noch ein Bild zur besseren Vorstellung. Lochgröße und Länge muß experimentell ermittelt werden. Für den groben Bereich bzw. wenn man mal das Zentrum verlässt, können noch mehr Dioden eingebaut werden.
So, weil ich gerade dabei bin hab ich noch schnell eine geeignete Rohrlänge berechnet. Das Sonnendurchmesser/Abstands-Verhältnis ist 1,4/150 (D=1,4E6 km; Abstand=150E6 km) Für 4x BPW34 im Quadrat angeordnet halte ich eine Sonnenabbildung von 5mm für sinnvoll. Dadurch ergibt sich: Abbildung/Rohrlänge=Sonnendurchmesser/Sonnenabstand Ergebnis: 535mm Ein kürzeres Rohr verkleinert das Sonnenabbild.
ein billiges Kameramodul mit einem relativ dunklem Filter. Im dem FBAS Signal die Zeilen zählen und die Zeit vom Strahlrücklauf mitstoppen. Die Synchronimpulse (Horizontal und Vertikal) kann man mit integrierten Bauteilen herausfiltern. dann noch einen Komparator für die Sonne. Damit deckst du einen großen Bereich des Himmels ab.
Kameramodul mit Filter funktioniert sehr gut, hab' ich auch schon gebaut (Die Kamera war aber gleichzeitig die im Teleskop eingebaute Beobachtingskamera). Bedenke bitte, die Sonne hat am Himmel einen Durchmesser von 31,6 Bogenminuten oder ~ 0.5°. Da mit du auf 0.3° kommst, brauchst du eine grobe Nachführung, um mal überhaupt die Sonne zu finden, und eine Kamera mit mindestens 10 Pixel/°.
Angehängte Dateien:
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DSC00018_small.JPG
150 KB
Das nennt sich dann wohl camera obscura. Ein mögliches Ergebnis mal im Anhang ;-)
Jetzt frag ich doch mal ganz dumm: Die jahreszeitliche Kompassabweichung beträgt max 3,75 Grad, Ist das für die Energieausbeute relevant? ( Wenn der Kollektor jeden Tag zur gleichen Zeit den gleichen Stand hat, die Drehachse muss natürlich im Verhältniss zum Aufstellungsort gekippt sein ) Wichtig wäre dann ein Kippen in der Höhe ( Datumsabhängig ), aber das könnte ja leicht über eine hinterlegte Liste geschehen. Ein Messen des Sonnenstandes wäre dann überhaupt nicht nötig.
Schaut doch mal In Wikipedia nach: http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensensor Für eine Solaranlage ist eine Genauigkeit von plusminus fünf Grad voll ausreichend. Die Intensität nimmt dann nicht einmal um ein halbes Prozent ab (cos(5°) = 0,996).
Wie wäre es ein rohr mit einem diogonalen schlitz zu versehen und es Rotieren zu lassen. Sensor 1-2 Photodioden. Über die winkelinformation des rohrs (Schrittmotor/anschlag) und die licht information müsste der sonnenstand in wenigen sekunden zu ermitteln sein. Oder hab ich grade nen denkfehler? Gruß Torsten
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