Sonnenscheindauer Sensor selber bauen Eigenbau ATmega Assembler

[Bernhard S. (bernhard)]

Eine handelsübliche, gelbe und diffuse LED mit einem 100k 
Shuntwiderstand in der Sonne plaziert und schon liefert die LED, für 
wenige Cent, eine auswertbare Spannung im mV-Bereich.

Der Versuchsaufbau "B1.jpg" ist mir leider letzte Nacht, bei Regen, 
abgesoffen ^^

Warum eine gelbe LED?
Ich vermute, sie ist von allen Farben die UV-Strahlung beständigste, bin 
mir aber nicht ganz sicher.

Warum diffus?
Relativ unabhägige Ausgangsspannung vom Sonneneinstrahlwinkel
(Azimuth, Zenit) und geringe Belastung des Halbleiters, kein Brennpunkt, 
lange Lebensdauer.


Inspiriert hat mich der Beitrag vom Gerhard, toll!
>Hier stelle ich meinen Sonnenscheindauer Sensor vor
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2)"

Mindestens 2 grundsätzliche Varianten stünden zur Auswahl:

Variante 1: Es wird der Schattenwurf untersucht. Ein Sensor direkt in 
der Sonne, der andere im Schatten, s. Variante 3+4+8 Sensoren.

Bei Bewölkung entsteht wenig Schatten, der Sensor, der sich direkt in 
der Sonne befindet, liefert nahezu den gleichen Wert wie der 
beschattete.

Bei klarem Himmel entsteht ein großer Unterschied in der Helligkeit 
zwischen beschatteten und unbeschatteten Sensor.

Vorteil: Unbedeckter Himel wird sofort erkannt

Nachteil: kompizierter mechanischer Aufbau, mehr Hardware erforderlich


Variante 2: Ein einzelner Sensor

Vorteil: einfacher Aufbau

Nachteil: Bewölkung / unbedeckter Himel wird erst nach längerer Messzeit 
errechnet.

Im Bild "B2.jpg" Spannungsverlauf eines sonnigen und leicht bewölkten 
Himmels.

Bild "B2a.jpg" zeigt einen leicht bewölkten Sonnenaufgang.

Mir schwebt momentan eine Bargraph- , oder eine graphische 
Anzeigemethode vor. Den Assemblercode und den Schaltplan stelle ich Euch 
noch zur Vefügung.

Bernhard

[Elektrofurz (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Schaltplan stelle ich Euch noch zur Vefügung.

Ja, sieht professionell aus. ?
Mich würde die Operationsverstärkerschaltung interessieren, um die 
Spannung der LED brauchbar zu verstärken?

[HildeK (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Eine handelsübliche, gelbe und diffuse LED mit einem 100k
> Shuntwiderstand in der Sonne plaziert und schon liefert die LED, für
> wenige Cent, eine auswertbare Spannung im mV-Bereich.

Angeregt durch deinen Beitrag hab ich mal in der Grabbelkiste nach ein 
paar uralten 5mm LEDs gesucht und gefunden.
Am Spannungsmesser (1 MegΩ Ri) lese ich allerdings mit oder ohne 100k 
Parallelwiderstand bei voller Einstrahlung bis zu 1.4V Spannung ab, 
jetzt kurz nach 16:00 Uhr. Gut, mit dem 100k ist es ca. 10%-20% weniger. 
Gelb und Orange hatten etwa das selbe Ergebnis, eine rote war ein wenig 
geringer in der Spannung, aber noch immer über 1V.
Bei dir sehe ich nur ein paar hundert mV? Wie kommt das?

[HildeK (Gast)]

Nachtrag:
Ein grüne 3mm bringt am Messgerät (1MegΩ) noch mehr, über 1.6V.
Da kann man sich zum Auswerten jeglichen zusätzlichen Verstärker sparen 
und direkt auf einen ADC eines µC gehen. Das ist auch gleichzeitig die 
Antwort auf die Frage von 'Elektrofurz'.

[Bernhard S. (bernhard)]

Problem, die Kosinuskorrektur des Sensors, Gerhard gab mir diesen Tipp.

Ausgangsspannung in Abhängigkeit des Licht-Einfallwinkels.

Vorüberlegung:
Höchster Sonnenstand Sommersonnenwende Insel Poel(Ostsee) 54.Breitengrad
90+23-54= 59 Grad (90+Erdachse-Breitengrad)

Das bedeutet unser Sensor wird im Winkel von 0° bis 59 ° besonnt.

Schaut man sich die Diagramme genau an... oh Schreck,
der Messfehler ist bei der diffusen LED noch ziemlich hoch.

Der Diffuser müsste besser sein.
Mit Sandpapier aufrauhen, Kuppe schwärzen?^^

Im Bild "LED1" und "LED2" ist auch deutlich ein Helligkeitsunterschied 
zu erkennen.


> Ein grüne 3mm bringt am Messgerät (1MegΩ) noch mehr, über 1.6V.
Sie sollte nicht im Sättigungsbereich betrieben werden, ggf. Shunt 
verringern

> Bei dir sehe ich nur ein paar hundert mV? Wie kommt das?
Verwendet hatte ich eine 2mA low current LED
Leerlaufspannung:1,4V
Kurzschlussstrom: 1µA

Ergibt einen Innenwiderstand von 1,4MOhm.
Bin dann auch auf einen Shuntwiderstand von 1MOhm umgestiegen.

[Larry (Gast)]

Ganz schlau wird es, eine zweite LED gleichen Typs als Spannungsquelle
fuer den Refetenzeingang des ADs zu benutzen.
Dazu muss natuerlich bereitgestellter Strom durch diese LED fliessen.
So kompensiert man dann auch gleich den TK weg.

[Wolfgang (Gast)]

HildeK schrieb:
> Ein grüne 3mm bringt am Messgerät (1MegΩ) noch mehr, über 1.6V.

Diese Spannung sagt aber nicht sonderlich viel über die 
Bestrahlungsstärke, sondern geht schnell in die Sättigung.

Die LED arbeitet als Photodiode. Um die Einstrahlung damit quantitativ 
zu messen, muss man im Kurzschlussbetrieb den Strom messen (-> TIA).
Die Spannung ist kein lineares Maß.

Bernhard S. schrieb:
> Bin dann auch auf einen Shuntwiderstand von 1MOhm umgestiegen.
Genau so ein großer Shunt macht das Problem, weil der Spannungsabfall am 
Shunt schnell in die Größenordnung der Leerlaufspannung kommt.

[HildeK (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Diese Spannung sagt aber nicht sonderlich viel über die
> Bestrahlungsstärke, sondern geht schnell in die Sättigung.

Mag sein. Hier ging es aber um die Unterscheidung zwischen sonnig und 
bewölkt. Lass doch die LED in die Sättigung mit anderthalb Volt gehen, 
wenn sie im Schatten nur wenige 100mV liefert reicht das prima zur 
Unterscheidung, ganz ohne zusätzlichen Verstärker.

[Bernhard S. (bernhard)]

Ein kleines Tool, welches gleichzeitig die Photospannung von 3 LEDs 
anzeigen kann, im Bereich bis 1000mV.

Nach einem Programmstart wird für kurze Zeit die Betriebsspannung 
angezeigt, nützlich für Batteriebetrieb^^

Und anschließend fragt der 1MHz getaktete ATmega8 seine 3 ADC-Eingänge 
ab und zeigt das Ergebnis an.

BP6 + BP7 steht für einen 32kHz Quarz und einer Low Current Version noch 
zur Verfügung.

Bei Überschreitung der 1V Eingangsspannung leuchten alle Balken, bei 
Überschreitung der Referenzspannung, ca. 2,6V, leuchtet die rote LED.

Die Bargraph-Pins lassen sich im Assemblercode problemlos 
umprogrammieren.

[Tim . (cpldcpu)]

Dumme frage, warum nutzt Du nicht einfach eine LED mit lamberscher 
Abstrahlung um das Problem der Richtungsabhängigkeit zu vermeiden? z.B. 
eine einfache SMD-LED oder eine im Topled-Gehäuse.

Oder einfach eine Photodiode nutzen ? :)

[Tim . (cpldcpu)]

Ich habe vor einer Weile ein ähnliches Projekt gebastelt. Anbei ein Plot 
einer Messung über einen Tag.

Die X-Achse ist auf lux normiert. Es werden Messungen von 
unterschiedlichen LEDs gezeigt. Die Abweichungen ergeben sich durch 
Unterschiede der Spektralen Empfindlichkeit. "Luxn" ist ein 
Handelsüblicher ambient-Light Sensor als Referenz.

Die LEDs sind ohne weitere Bauteile direkt an einen ATtiny 841 
angeschlossen.

[Route_66 H. (route_66)]

Tim  . schrieb:
> Die X-Achse ist auf lux normiert.

Es sieht mir eher wie eine Zeitachse aus!?

[Tim . (cpldcpu)]

Route_66 H. schrieb:
> Tim  . schrieb:
>> Die X-Achse ist auf lux normiert.
>
> Es sieht mir eher wie eine Zeitachse aus!?

Ups - die Y-Achse war gemeint.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Falls von Interesse ist im Anhang ein Beispiel der aufgezeichneten Daten 
vom 6.Juli 2020 hier in Edmonton. Die Daten sind von dem gezeigten 
Sensor im verlinkten Kunstwerke Thread.

https://www.mikrocontroller.net/topic/goto_post/2209638

Rot kennzeichnet die Sonneneinstrahlung in W/m^2
Blau kennzeichnet den erfassten Kontrastwert 0-99%
SunFlag kennzeichnet gültigen Sonnenschein

Am Abend gab es ein kurzes Gewitter.

An dem Tag wurden 362 Sonnenminuten gezählt, also 6 Stunden.

Nachtrag: Das zweite Bild zeigt noch eine vierte Kurve die den Minimum 
Einstrahlungswert als Sonnenschein Flag kennzeichnet. Sunshine ist 
gültig wenn der hellblaue Wert "1" ist (25%). Sonnenschein wenn die 
Kurve "0" ist, wird als ungültig bewertet.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Auf dem Diagramm (V3) ist jetzt auch noch die gemessene Tagestemperatur 
mit aufgezeichnet. Der Kontrast wird relativ unabhängig von der 
Beleuchtungsstärke errechnet.

[Heinrich (Gast)]

Hallo Gerhard,

welches HW-Settig hattest Du für das Projekt resp. könntest Du Dir auch 
einen Aufbau vorstellen, denn du dann gegen Kostenerstattung 
weitergibst?
Die Sonnenscheindauer wäre der Wert, der mich persönlich an meiner 
Solaranlge interessieren würde

Danke

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hallo Heinrich,


Heinrich schrieb:
> Hallo Gerhard,
>
> welches HW-Settig hattest Du für das Projekt resp. könntest Du Dir auch
> einen Aufbau vorstellen, denn du dann gegen Kostenerstattung
> weitergibst?
Um Ein zweites Gerät zu bauen habe ich im Augenblick aus Berufsgründen 
leider wirklich keine Zeit da ich die nächsten sechs Monate mit 
Entwicklung extrem ausgelastet bin.

Ich könnte Dir allerdings die Gerber Files und Schaltbildunterlagen und 
ggf. die FW zukommen lassen und Du baust Dir die Elektronik selber. Die 
drei Leiterplatten lassen sich in China oder Aisler recht billig 
herstellen. Im Meßkopf ist eine kleine runde LP mit den 8 Photodioden 
und Heizungswiderständen(Gegen Frost) Im Deckel ist wie im Link gezeigt 
die Transimpedanverstärker LP die mit einem Flachbandkabel mit der 
PIC18F452 uC LP verbunden ist. Datenkommunikation ist über RS485 und 
Teil meines Wetterstation Datenbus. Die Sensoren meiner WS werden einmal 
pro Sekunde abgefragt und in bestimmten Zeitintervallen gelogged.

Das wirkliche Problem ist der Aufbau des Meßkopfes. Da braucht man bei 
meiner damaligen Bauweise eine Drehbank. Die weissen Einpressteile sind 
6mm dicke und 3mm lange PTFE Scheibchen aus 6mm PTFE abgedreht. Die 
haben den Zweck das Licht zu diffundieren und abzuschwächen da die 
vorhandenen Photodioden sonst überlastet würden und wolte auch einen 
gewissen Schutz gegen UV haben. Zusätzlich verbessert diese 
Lichtverteilung auch das Kosinuslichtverhalten um einigermassen genaue 
Lichterfassung bei geringen Sonnenwinkeln zu gewährleisten. Das ist mir 
nicht ganz so gut gelungen wie ich wollte.

Es könnte aber alternativ auch ohne Drehbank gehen wenn Du LEDs als 
Detektoren verwendest und sie in einer Plastik oder Aluscheibe einbaust. 
Dann brauchst Du auch die PTFE Scheiben nicht, obwohl das 
Kosinusverhalten untersucht werden müsste obwohl mir das nicht so extrem 
wichtig ist. Den Schattenstab kann man aus 10mm Alu oder Holz, Plastik 
herstellen.

Die Glasvitrine habe ich irgendwo im Internet bestellt. Die gibt es 
leicht als Displayvitrinen im Fachhandel und sind billig. Wenn es nicht 
gerade ein schweres Hagelstück trifft und zerschmettert, sollte es 
beständig genug sein. Hat aber schon über 10 Jahre gehalten.

Im Prinzip könnte man übrigens auch die Elektronik auf Arduinobasis 
bauen. Ein NANO oder Pro-Mini hat 8 Analogeingänge. Die TIA Verstärker 
kann man auf Lochplattenraster aufbauen. Die runde Meßkopf LP brauchst 
Du mit der LED Version auch nicht wirklich. Eine Portierung der FW von 
PIC auf GCC wäre auch ziemlich einfach. Ich kompilierte die FW unter CCS 
PIC C.

An sich könntest Du Dir einen Sensor mit gewöhnlichen Mitteln durchaus 
selber herstellen und solange eine Ständerbohrmaschine vorhanden ist, 
auch leicht selber herzustellen. Nur bei der Verbindung Glasvitrine und 
Gehäuse muß man sehr aufpassen. Beim ersten Sommerregen ist mir damals 
mein SDS beim ersten Gewitter durch ein Haarleck in der Verklebung 
abgesoffen. Das mußte ich auseinandernehmen und neu kleben. Ich testete 
dann aus Mißtrauen gegen meine eigene Arbeit dann das Gehäuse unter 
Wasser und Luftdruck um irgendwelche Lecks auf diese Weise ausfindig 
machen zu können. Ich verwendete dazu ein Dow Corning RTV der nicht auf 
Acetic Acid Basis ist.

Auch wenn ich Dir zur Zeit nicht mit einem Nachbau helfen kann, hoffe 
ich, daß das obige Dich eventuell zu einen Eigenbau ermuntern könnte. 
Ich bin schon der Meinung, daß es aich ohne Mechanikwerkstatt möglich 
ist. Der Meßkopf funktioniert ja einfach auf Abschattung von einem oder 
zweier Photodioden aus dem 8-köpfigen PD Ensemble.

Es ist wichtig den Photodiodenstrom zu messen und mit dem Opamp 
Transimpedanzverstärkerprinzip in Spannung umzuwandeln. Der TIA Feedback 
Widerstand muß individuell so bemessen werden, daß alle Dioden bei 
voller Einstrahlung etwa den gleichen Strom liefern bzw Ausgangsspannung 
am OPV erzeugen und nicht in Sättigung geraten. Von Null bis zum Maximum 
muß die Ausgangsspannung also linear verlaufen. Das ist ganz wichtig.

Die FW mißt die acht Dioden regelmäßig und errechnet vom Maximal und 
Minimalwert einer Diode den Himmelskontrast und vergleicht dann den 
errechneten Wert mit einem Wert der etwa 25% vom Maximalkontrastwert 
entspricht. Dem entspricht die Sonnenschein Flag SS. Der Kontrastwert 
ist in weiten Grenzen von der Sonnenintensität einigermassen unabhängig. 
Da ich versucht habe auch die Sonnenintensität in kW/m^2 zu erfassen, 
wird auch der 125W/m^2 als Schwellenwert verglichen und steuert die 
Sunshineflag SF. Da mir kein kalibriertes Pyranometer zur Verfügung 
steht verglich ich damals meine Werte mit der nur 8 Km entfernten Online 
Wetterstation der in Edmonton ansässigen Firma Campbell Scientific und 
kalibrierte meine Werte gegen ihren online Daten. Mehr war mir nicht 
möglich.

Dem Design stand der ehemalige schon lange nicht mehr gefertigte 
Aanderaa 3160 zum Paten und inspirierte mich damals zum Eigenbau.

> Die Sonnenscheindauer wäre der Wert, der mich persönlich an meiner
> Solaranlge interessieren würde
>
> Danke
Ich hoffe meine Ausführungen werden Dir ein bischen nützlich sein. Wie 
schon erwähnt bin ich gerne bereit die Schaltbildunterlagen und LP 
Herstellungsdaten zu veröffentlichen. Inwieweit Dir die FW nützt ist ein 
anderes Thema weil ich es strikt für mich gebaut hatte. Aber das könnte 
man ja auch ganz anders machen.

Gerhard

[Gerhard O. (gerhard_)]

Anbei sind noch ein paar alte SDS Konstruktionsphotografien aus der 
Klamottenkiste vom Jahre 2006. Die Bildqualitaet ist nicht besonders gut 
weil ich sie nur nebenbei beim Bau machte. Leider sind keine mechanische 
Skizzen zur Zeit auffindbar. Wie gesagt, das Design richtete sich nach 
dem Datenblatt des Aanderaa-3160-SDS.

[Bernhard S. (bernhard)]

Version-1, mit einem Sensor:

Alle 4 Minuten wird die Spannung des Lichtsensors gemessen und im 
Diagramm angezeigt.

Insgesamt kann der AVR 7 Tage, also 1 Woche speichern, bis die Messwerte 
durch neue überschrieben werden, mehr gibt der SRAM des µC nicht her.

Im EEPROM werden natürlich täglich, zum Tageswechsel, die Messwerte 
gesichert.

Die Sonnenstunden (ab 25%) und die Energie (Leistung x Zeit ) sind 
im Diagramm oben rechts ablesbar.

Der Energiewert ist in dieser Version noch ein unkalibrierter Wert, aber 
trotzdem könnte er interessant sein.

Auf den RTC DS1307 kann verzichtet werden, alledings wird bei 
Prorammstart dieses bemerkt und auch angemeckert^^

Eventuell schwebt mir noch eine TWI/i2C EEPROM Lösung vor den Augen, um 
ganze Monate bzw. 1 Jahr abzuspeichern
(360Bytes/Tag x 365Tage =131kBytes).

Nicht wundern, die Kurven knicken momentan ab 14 Uhr ab, der Sensor wird 
dann durch das Dach des Hauses unschön beschattet.

Der Donnerstag, ein sonniger Tag, nur Mittags mal kurzzeitig bewölkt, 
dann aber wieder klar, Nachts Komet Neowise sichtbar.

Der Freitag... bewölkt, kurzzeitige Auflockerungen.

Ein leicht übertakteter 22MHz ATmega1284p generiert ein FBAS(BAS) 
Videobild.

Stromaufnahme:
 40mA Monitor Standbye, LEDs kurzzeitig on
150mA Monitor on

[Gerhard O. (gerhard_)]

Bernhard S. schrieb:
> Version-1, mit einem Sensor:

Hallo Bernhard,

habe gerade Deinen neuen Beitrag gesehen. Sieht schon mal sehr gut aus.
Ich nehme an, dass es wegen der fehlenden Kontrasterfassung nicht nur 
bei einem Sensor bleiben wird. Licht-mäßig sehen die erfassten Werte 
aber sehr ähnlich wie bei mir aus.

Ich habe mich schon gefragt ob man zufriedenstellende Ergebnisse mit 
einem zweiten Detektor, der in einem matten schwarzen (Russ) 3cm langen 
Röhrchen (10-15mm Dia.) steckt, den Kontrast gut erfassen könnte. 
Einfach aus dem Grund, dass bei strahlenden Sonnenschein der 
abgeschirmte Sensor dann recht abgeschattet ist und viel weniger Ausgang 
liefert als derjenige, welcher der Sonne direkt ausgeliefert ist. In 
deinen Breitengraden dürfte das noch gut funktionieren. Nur muss das 
Röhrchen gestreutes Licht so gut wie möglich schlucken. Am besten 
beschichtest Du das Röhrchen mit Kerzenruss. Bei Bewölkung würden dann 
beide Detektoren sehr viel ähnlichere Werte ausgeben die man dann für 
eine Sonnenscheinflagge ausnützen könnte. Wäre interessant wenn Du das 
mal ergründen könntest. Viel Aufwand macht der zweite Sensor und der 
Rohraufsatz ja nicht.

Gruß,
Gerhard

[Christoph M. (mchris)]

>Eine handelsübliche, gelbe und diffuse LED mit einem 100k
>Shuntwiderstand in der Sonne plaziert und schon liefert die LED, für
>wenige Cent, eine auswertbare Spannung im mV-Bereich.

Nachdem ich vor einiger Zeit ziemlich viele LEDs durchgetestet habe, 
hier ein kleiner Tipp: Die ultrahellen orangen LEDs sind am 
empfindlichsten auf Lichteinstrahlung. Danach kommen die ultrahellen 
roten LEDs. Die grünen funktionieren fast gar nicht.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Christoph M. schrieb:
>>Eine handelsübliche, gelbe und diffuse LED mit einem 100k
>>Shuntwiderstand in der Sonne plaziert und schon liefert die LED, für
>>wenige Cent, eine auswertbare Spannung im mV-Bereich.
>
> Nachdem ich vor einiger Zeit ziemlich viele LEDs durchgetestet habe,
> hier ein kleiner Tipp: Die ultrahellen orangen LEDs sind am
> empfindlichsten auf Lichteinstrahlung. Danach kommen die ultrahellen
> roten LEDs. Die grünen funktionieren fast gar nicht.

Danke für die Hinweise. Das kann ich aus früheren Versuchen vor vielen 
Jahren auch bestätigen. Weisse LEDs funktionierten übrigens als 
Detektoren überhaupt nicht.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hier wird ein besonders interessanter SDS beschrieben:

https://www.delta-t.co.uk/wp-content/uploads/2016/11/BF3-User-Manual.pdf

http://dynamax.com/images/uploads/papers/BF5-DS-2_LR.pdf

Das hier ist auch ein für einen freien Nachbau ein interessantes 
Konzept:

https://www.kippzonen.com/Download/90/CSD-1-Manual

Ein Klassiker:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Campbell–Stokes_recorder

[Gerhard O. (gerhard_)]

Falls von Interesse ist im Anhang die Aufzeichnung von gestern, einem 
fast wolkenfreien warmen Sommertag.

[Bernhard S. (bernhard)]

Der Stift einer Klebepistole / Klebesticks eigen sich erstaunlicherweise 
ziemlich gut als Diffuser^^

Doch wie sieht die UV-Bestänigkeit des Klebepistolenklebers aus?

> Ich habe mich schon gefragt ob man zufriedenstellende Ergebnisse mit
> einem zweiten Detektor, der in einem matten schwarzen (Russ) 3cm langen
> Röhrchen (10-15mm Dia.) steckt, den Kontrast gut erfassen könnte

Der Versuch dazu ist gerade aufgebaut, nun müssen wir uns nur noch etwas 
in Geduld üben, bis die Messergebnisse vorliegen.

@alle

Eine Grundlegende Frage:

Würde man einen Sensor mit der Sonne mitführen, wie sieht dann die 
ideale Kurve aus?

[Tim . (cpldcpu)]

Man könnte auch eine LED in so einem Gehäuse probieren. Im Gegensatz zu 
den radialen Bauteilen mit Lense, haben diese eine annähernd lambertsche 
Absatrahcharakteristik. Dieses sollte umgekehrt auch für die Detektion 
gelten.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Gestern hatten wir einen heißen wolkenlosen Sommertag. Im Anhang ist die 
Aufzeichnung davon.

Ich habe dieses mal zum Vergleich noch eine errechnete Cosinuskurve 
eingeblendet . Die Sonnenminutenwerte der vorhergehenden Graphiken waren 
übrigens durch einen Rechenfehler im Spreadsheet um den Faktor 2 zu 
klein geraten und müssen mit 2 multipliziert werden. Also sind es um 
800+ Minuten herum weil die Samplewerte in 2 Min Intervallen gespeichert 
werden.

Wie man sieht gibt es Abweichungen von der idealen Cosinuserfassung der 
Photodetektoren und. Die Abflachung am Mittag kann ich mir im Augenblick 
noch nicht ganz erklären.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Tim  . schrieb:
> Man könnte auch eine LED in so einem Gehäuse probieren. Im
> Gegensatz zu
> den radialen Bauteilen mit Lense, haben diese eine annähernd lambertsche
> Abstrahlcharakteristik. Dieses sollte umgekehrt auch für die Detektion
> gelten.

Das könnte den Bau sehr vereinfachen. Auch wären solche Komponenten auch 
viel billiger. Danke für den Vorschlag.

[Bernhard S. (bernhard)]

Warum ist der Sensor eines Light Meter LX-1108 eine Halbkugel,

dazu noch diffus und keine diffuse Fläche?

[Gerhard O. (gerhard_)]

Bernhard S. schrieb:
> Warum ist der Sensor eines Light Meter LX-1108 eine Halbkugel,
>
> dazu noch diffus und keine diffuse Fläche?

Vermutlich, so dass der Sensor die Cosinus Spezifikation dem Standard 
nach einhält:

https://manualzz.com/doc/6825251/lx-1108-user-manual

Falls es Dich noch interessiert, habe ich im Anhang versucht die 
Cosinuskurve etwas besser auf den Maximalwert der Sonneneinstrahlung 
anzupassen. Die Abweichungen von der Idealform sind beim SDS von mir 
ersichtlich. Aber das ist allerdings nicht primär wichtig. Die ungefähre 
Erfassung der Sonnenstrahlung war ja nur ein Bonus im Design. Inwieweit 
der Glasdom der Vitrine Fehler verursacht müsste man mal auch irgendwann 
untersuchen.

[KPW (Gast)]

Ich würde den DS1307 durch einen RTC DS3231 AT24C32 erstzen, dann sind 
auch 32K Speicherkapazität dabei.

[Bernhard S. (bernhard)]

Gerhard O. schrieb:
> Ich habe mich schon gefragt ob man zufriedenstellende Ergebnisse mit
> einem zweiten Detektor, der in einem matten schwarzen (Russ) 3cm langen
> Röhrchen (10-15mm Dia.) steckt, den Kontrast gut erfassen könnte.

Zwei Chinch-Buchsen-Abdeckungen, miteinander verkebt, passten perfekt 
auf den LED-Sensor. Nun schaut er durch ein Röhrchen direkt in den 
Himmel.

Ergebnis:
bewölkter Tag    --> größere Sensorspannung
unbewölkter Tag  --> niedrige Sonnenspannung

KPW schrieb:
> Ich würde den DS1307 durch einen RTC DS3231 AT24C32 erstzen, dann sind
> auch 32K Speicherkapazität dabei.

Hab der Schaltung einen AT24C512 (65k EEPROM) am TWI/I2C Bus spendiert. 
Somit könnte 1 Monat lang die Sonnendaten gespeichert werden.

31 Tage x 360 Datensätzen pro Tag x 5 Bytes pro Datensätz = 55.800 Bytes

Gerhard O. schrieb:
> Falls es Dich noch interessiert, habe ich im Anhang versucht die
> Cosinuskurve etwas besser auf den Maximalwert der Sonneneinstrahlung
> anzupassen.

Danke für die Zuarbeit, eine sehr interessante Kurve, vermutlich 
bestehen die Lichtmasten aus mehreren Verstrebungen, womit die Sonne 
kurzzeitig verdunkelt wird.

Gerhard O. schrieb:
> Die Abweichungen von der Idealform sind beim SDS von mir
> ersichtlich. Aber das ist allerdings nicht primär wichtig. Die ungefähre
> Erfassung der Sonnenstrahlung war ja nur ein Bonus im Design. Inwieweit
> der Glasdom der Vitrine Fehler verursacht müsste man mal auch irgendwann
> untersuchen.

Könnte es sein, daß die Vitrine, eine schöne Formulierung, einen 
Linseneffekt zur Mittagszeit zeigt?

[Bernhard S. (bernhard)]

Der Spannungsverlauf an einem Klebestift-Diffuser, mittags zeitweise 
leicht bewökt.

Dieser Sensor besitzt keinerlei Kosinuskorrektur, der Sensorwert ist 
unabhängig vom Bestrahlungswinkel, es wird sozusagen die Helligkeit der 
Licht-Quelle ermittelt.

[Max (Gast)]

Hallo zusammen!

sehr interessanter Thread. Ich habe früher auch schonmal eine LED als 
Sensor verwendet. Gibt es (außer aus rein akademischem Interesse) 
irgendeinen Grund hier eine LED zu verwenden? Hat die irgendeinen 
Vorteil gegenüber einem Fototransistor oder einem anderen Lichtsensor?

Viele Grüße!
Max

[Holger D. (hodoe)]

Hier ist ab Kapitel 14, speziell 14.3.2, erklärt, wie der DWD direkt 
misst

https://www.dwd.de/DE/leistungen/pbfb_verlag_leitfaeden/pdf_einzelbaende/leitfaden6_pdf.pdf?__blob=publicationFile&v=3

Vielleicht eine Anregung. Den Hersteller gibt es nicht mehr.

Insgesamt ist das Thema Messung lang- und kurzwelliger Strahlung nicht 
trivial.

[Bernhard S. (bernhard)]

Sensor Typ-A, ein Reagenzglas, 18mm Innendurchmesserer,

ein Fischbüchsenblech als Schattenspender...

der Prototyp riecht jetzt noch etwas nach Fisch^^

[Bernhard S. (bernhard)]

Typ-B, eine Teflonscheibe und ein Sensor,

nur die Messwerte sind nicht brauchbar,

die LED als Sensor lieferte zu wenig Spannung.

Werde ev. diesen Versuch mit einem Fototransistor wiederholen.

[Bernhard S. (bernhard)]

Typ-C, 3-Kammer-System,

auf dem 51.Breitengrad wird immer ein Sensor beschattet.

Eine CNC-Fräsmaschine vom Typ CNC-3018pro half bei der Herstellung der

einzelnen Bauteile aus doppelseitig kupferkaschierten Basismaterial.

Nun ware ich auf einen schönen sonnigen Tag, um die Qulität des

Prototyps zu testen.

[Bernhard S. (bernhard)]

Ein 65k TWI/i2c EEPROM speichert die Messwerte

von 5 ADC-Kanälen 31 Tage lang.

Alle 4 Minuten werden die Daten im EEPROM abgelegt.

Bitte im Menue "Anzahl der Sensoren" die korrekte Anzahl einstellen,

sonnst könnte die AUswertung ggf. nicht korrekt sein.

[Wolfgang (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> die LED als Sensor lieferte zu wenig Spannung.

Und wenn die "Photodiode" eine Spannung liefert, wird sie im selben Maß 
nichtlinear.
Der Photostrom ist über weite Bereiche proportional zum Lichteinfall, 
d.h. da muss ein TIA hinter, so dass die Diode immer im 
Kurzschlussbetrieb arbeitet.

[Bernhard S. (bernhard)]

Wolfgang schrieb:
> ...da muss ein TIA hinter...

Ich möchte den Hardwareaufwand im Sensormodul so gering wie möglich 
halten,
werde aber dieses näher untersuchen, einen Sensor mit und einen Sensor 
ohne OPV gleichzeitig betreibem, mal sehen, wie die Messwerte aussehen.

Bei meinem Assembler-Programm lassen sich die ADC-Känäle einzeln 
untersuchen^^

[Bernhard S. (bernhard)]

Messung an einer LED als Lichtsensor ---> Strom- und Spannungsverhalten.

Mich überraschte das Ergebnis dieses Versuchs, ich erwartete ein ganz 
anderes.

Der Photostrom bei RL=0 Ohm und die Photospannung bei RL=1MOhm verhalten 
sich in diesem Bereich linear.

Fazit: auf einen OPV, welcher den Photostrom ermittelt und in eine 
Spannung umwandelt, kann verzichtet werden.

Im Versuchsaufbau verwendete ich als Leuchtmittel eine 6V "Fahrradbirne" 
im Bereich von 2 bis 8V ^^


Wolfgang schrieb:
> Der Photostrom ist über weite Bereiche proportional zum Lichteinfall,
> d.h. da muss ein TIA hinter, so dass die Diode immer im
> Kurzschlussbetrieb arbeitet.

Ich denke, die Antwort darauf ist hinreichend begründet.

[LED (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Mich überraschte das Ergebnis dieses Versuchs, ich erwartete ein ganz
> anderes.

Ich würde erwarten, dass das Verhalten mit dem Parallel geschalteten 
Widerstand dann nichtlinear wird, wenn die Spannung über der Junction 
der LED so hoch wird, dass ein nennenswerter Strom über die Junction 
abfliesst.

Da LEDs relativ hohe Vorwartsspannungen haben (~1.5-3V, je nach 
Wellenlänge), passiert das erst relativ spät.

[Bernhard S. (bernhard)]

Eine kleine Schaltung, wie der Schattenwurf eines Wolkensensors 
ermittelt werden kann. Ich denke, der Messfehler durch die Schottky 
Dioden ist verschmerzbar.

Vorteil:
Nur vier Adern eines Kabels werden benötigt.
(GND, +5V, MIN, MAX)


Nachteil:
Der Strom eines Phototransistors PT 334-6C EVL kann ohne weiteres 20mA 
betragen, bei 4 Phototransistoren sind das schon mal 80mA :-(

Max schrieb:
> Hat die irgendeinen Vorteil gegenüber einem Fototransistor oder einem
> anderen Lichtsensor?

Die LEDs benötigen keine Hilfsenergie.

[Tim . (cpldcpu)]

Bernhard S. schrieb:
> Eine kleine Schaltung, wie der Schattenwurf eines Wolkensensors
> ermittelt werden kann. Ich denke, der Messfehler durch die Schottky
> Dioden ist verschmerzbar.

Naja, die Phototransistoren werden durch Mismatch und Nichtlinearität 
schon genug Messfehler erzeugen. Warum nicht Photodioden nutzen?

[Bernhard S. (bernhard)]

Prinzipvariante Sensoren im Multiplexbetrieb mit µC.

Vorteil:
- geringe Stromaufnahme
- 1wire Lösung möglich, dadurch werden nur 2 Adern eines Kabels benötigt


Nachteil:
- mehr Hardwareaufwand im Sensormodul.

Tim  . schrieb:
> Warum nicht Photodioden nutzen?

Eine gute Idee, lt. Datenblatt einer BPW34 stünden zwar nur wenige µA 
zur Verfügung, dafür gäbe es auch eine Lösung.

https://www.reichelt.de/silizium-pin-fotodiode-50-a-430-1100nm-bpw-34-p5804.html?&trstct=pol_16&nbc=1