Beleuchtungsstärke messen mit Solarzelle

Soli Gast 19.04.2018 13:51 #5395330

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Hallo ihr,

für eine kleine Poolanalage möchte ich eine einfachen Beleuchtungssensor 
bauen. Dieser soll die Pumpe für eine Solarheizung steuern.

Der Kurzschlussstrom einer Solarzelle ist ja weitgehend linear zur 
Beleuchtungsstärke. Da ich ein paar kleine Zellen für den Außeneinsatz 
habe, würde ich dies gerne nutzen. Mit der kleinen Schaltung im Anhang 
sollte sollte ich ein zur Beleuchtungsstärke proportionales Signal 
erhalten, dass ich mit einem µC auswerten kann. Dabei werden der Gain 
(R1/R2) und die endgültige Größe des Shunts (R3) an die Solarzelle 
angepasst, da ich diese noch nicht vermessen habe.

Habe ich etwas vergessen oder kann man etwas besser machen?

-Soli

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beleuchtungsstaerke_analog_out.PNG (8 KB)

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Ach Du grüne Neune Gast 19.04.2018 14:17 #5395370

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Statt Solarzellen, könntest Du auch eine Photodiode nehmen, dann 
bräuchtest Du nur eine 5mm Bohrung in Dein wetterfestes Sensorgehäuse 
bohren. Wie linear die Schaltung mit Photodiode ist, kann ich nicht 
sagen.

Die Elkos dienen nur zur Unterdrückung von 50 Hz flackern von der 
Straßenbeleuchtung und falls mal ein- oder mehrere Vögel vor dem Sensor 
her flattern.

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DSCF4573.JPG (100 KB)

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Michael B. (laberkopp) 19.04.2018 16:29 #5395561

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Soli schrieb:
> Habe ich etwas vergessen

Zu erklären, warum du die Sonnenlichtintensität analog messen musst.

Reicht nicht eine Photodiode an einem uC-Eingnag und ein Poti zum 
Einstellen der Schaltschwelle ?


+5V
 |
Photodiode
 |
 +--- uC-Eingang, digital mit Schmitt.Trigger,
 |    Analogkomparator oder Analogeingang auf Schwellwert ausgewertet
 |
Poti
 |
GND

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Jobst Q. (joquis) 19.04.2018 16:55 #5395591

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Je nachdem, wie du die Messwerte verwenden willst, wäre eine 
logarithmische Auswertung vielleicht sinnvoller. Linear hast du nur 
einen winzigen Unterschied zwischen bewölkt und dunkel.

Wenn du nach Logarithmierer gurgelst, findest du reichlich Schaltungen. 
Die einfachste ist eine Diode in der Gegenkopplung eines OpAmps, ist 
allerdings etwas temperaturabhängig.

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Werner H. (werner45) 19.04.2018 16:56 #5395593

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Da gabs doch mal Foto-ICs im TO92-Gehäuse.
Ein Typ lieferte eine analoge Ausgangspannung, der benachbarte Typ eine 
beleuchtungsabhängige Frequenz. Genau der wäre doch für den µP geeignet.
Die Bezeichnung fällt mir gerade nicht ein.

Gruß   -   Werner

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Wolfgang Gast 19.04.2018 21:06 #5395803

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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Wie linear die Schaltung mit Photodiode ist, kann ich nicht
> sagen.

Im Kurzschlussbetrieb sind PD meist über mehrere Zehnerpotenzen linear - 
steht zumindest in vernünftigen Datenblättern (z.B. bei der BPW34).
Wo hast du bei der Schaltung Bedenken?

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Soli Gast 20.04.2018 14:09 #5396548

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Michael B. schrieb:
> Zu erklären, warum du die Sonnenlichtintensität analog messen musst.

Nun, einen analogen Messwert brauch ich nicht unbedingt. Bei einem 
Schwellwert zu schalten reicht mir eigentlich schon. Aber mit der 
analogen Auswertung kann ich die gemessene Beleuchtungsstärke nach einer 
Weile Laufzeit (2 Wochen Betrieb) mir der Vor- und Rücklauftemperatur 
des Wassers vergleichen (wird alles geloggt) und dann einen geeignete 
Schwellwert bestimmen, ab welchem ich das Wasser noch effektiv heizen 
kann. Wobei dieser dann auch von der Außentemperatur, der aktuellen 
Wassertemperatur, meiner eingestellten Hysterese, ... abhängt.

Wahrscheinlich schalte ich die Pumpe dann einfach bei einem Schwellwert 
ein und regel dann über die Temperatur. Das wird wohl das effektivste 
sein.

Jobst Q. schrieb:
> Je nachdem, wie du die Messwerte verwenden willst, wäre eine
> logarithmische Auswertung vielleicht sinnvoller. Linear hast du nur
> einen winzigen Unterschied zwischen bewölkt und dunkel.

Ich mess mal den Kurzschlussstrom der Zelle über den Tag und 
verschiedene Bewölkungen hinweg und schau ob es mit einer linearen 
Auswertung klappt.


Für die Schaltung habe ich einfach das verwendet was sowieso schon da 
ist. Deshalb die Solarzelle und nicht die Photodiode. Und ich muss mir 
keine Gedanken wegen dem Gehäuse machen, wenn die Solarzelle schon 
wetterfest ist.  Aber ich denke für diese Aufgabe wäre beides OK.

-Soli

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