Hallo die Damen und Herren!
Hab grade bei meinem Balkonheliostatprojekt, wo ich das Sonnenlicht in
die Küche aktiv nachgeführt spiegeln will, eine kleine Frage:
Ich kenne meine Zeit, und meinen Aufstellungsort. Daraus ergibt sich die
Sonnenposition (SonneAlt und SonneAzim).
Ich weiß wo ich mein Ziel habe (TargetAlt und TargetAzim).
Hab da auf
http://www.cerebralmeltdown.com/arduino-sun-tracking-heliostat-program-download-page/
folgendes gefunden, was mir weiterhelfen kann, die Spiegelausrichtung zu
berechnen:
Scheint auch mathematisch verständlich zu sein.
Jetzt meine Frage:
Da die sin und cos Berechnungen lange dauern, warum nicht einfach so
berechnen:
1
MaschineAlt = (SonneAlt + TargetAlt) / 2
2
MaschineAzim = (SonneAzim + TargetAzim) / 2
Also Spiegel soll sich auf halben Winkel zw. Ziel und Sonne stellen.
Wo ist mein Denkfehler?
Oder wär das sogar korrekt, und könnte mir den ganzen Spaß mit den sin
cos sparen?
Martin G. schrieb:> Da die sin und cos Berechnungen lange dauern, warum nicht einfach so> berechnen:
Was denkst du, wie lange eine Berechnung dauert und wie schnell sich im
Vergleich dazu die Erde dreht?
Martin G. schrieb:> Oder wär das sogar korrekt, und könnte mir den ganzen Spaß mit den sin> cos sparen?
Guck dir dir mal die Berechnung des Sonnenstandes an. Da kommt es auf
die paar zusätzlichen sin() und cos() Aufrufe für die Spiegelstellung
auch nicht mehr drauf an.
Die ganze Berechnung findet in Kugelkoordinaten statt. Da funktioniert
das mit einfachem Winkelhalbieren nur für kleine Winkel halbwegs genau.
Martin G. schrieb:> Oder wär das sogar korrekt, und könnte mir den ganzen Spaß mit den sin> cos sparen?
Kannst du natürlich.
Jedenfalls, so lange du alle drei Winkel in beiden Dimensionen im
Bereich zwischen 0 und Pi halten kannst, wird es problemlos
funktionieren...
Martin G. schrieb:> Da die sin und cos Berechnungen lange dauern, warum nicht einfach so> berechnen:>> MaschineAlt = (SonneAlt + TargetAlt) / 2> MaschineAzim = (SonneAzim + TargetAzim) / 2
Einfaches Gegenbeispiel:
1
SonneAlt = 0°
2
SonneAzim = 0°
3
TargetAlt = 90°
4
TargetAzim = 90°
Nach deiner Berechnung käme
1
MaschineAlt = 45°
2
MaschineAzim = 45°
heraus. Richtig wäre aber
1
MaschineAlt = 45°
2
MaschineAzim = 0°
Das ist jetzt zwar ein Beispiel, das in der Praxis wahrscheinlich nicht
vorkommen wird. Der Fehler tritt aber auch bei anderen Winkeln auf, nur
ist er dort nicht so offensichtlich.
> Ich kenne meine Zeit, und meinen Aufstellungsort. Daraus ergibt sich die> Sonnenposition (SonneAlt und SonneAzim).
Wenn du die Exzentrizität der Erdbahn berücksichtigst, ist diese
Berechnung noch viel komplizierter als die der Spiegelorientierung. Da
kommt es auf die paar Sinusse und Cosinusse mehr doch auch nicht mehr
an (s. Kommentar von Wolfgang).
Oder liest du die Sonnenposition aus einer Tabelle? Dann kannst du ja
gleich eine Tabelle für die Spiegelorientierung in Abhängigkeit von der
Zeit anlegen, und der µC muss fast überhaupt nichts mehr rechnen.
Da das Target kein Punkt, sondern eine ganze Küche ist, muss die
Berechnung wahrscheinlich nicht sehr genau sein. Vielleicht ist deine
vereinfachte Formel diesbezüglich genau genug. Du könntest für die
konkrete Targetposition und alle real vorkommenden Sonnenpositionen den
maximalen Fehler ermitteln und dann entscheiden, ob die Genauigkeit
ausreichend ist.
Dazu hab ich tatsächlich ne Frage!
Warum wird in Hannover nicht deutsch gesprochen?!? Weil man Englisch kann und auf 'ner Hochschule ist? Für mich völlig unverständlich. Wenn man untereinander in dieser Mundart kommuniziert, um irgendwie auf einen Nenner zu kommen, so kann ich das aus praktischen Gründen nachvollziehen. Man hat sogar die Chance, sich etwas von den native Speakern abzuschauen und/oder die Möglichkeit, sich deren Dialekt anzunehmen. Offensichtlich wird dort aber nur deutsches Englisch gesprochen. Für ein Youtube-Video ist das für den Zuhörer einfach nur anstrengend.
Aber schön, unter allen "Heliotstat-Artikeln" hier im Forum den Link zu platzieren, egal, wie alt die Beiträge sind.
Was denkst du, wie lange eine Berechnung dauert und wie schnell sich im
Vergleich dazu die Erde dreht?
In der Astrophotografie, wo es ähnlich schnell aber viel genauer sein muss, stellen wir mit 100 ... 250 Berechnungen in der Sekunde nach. Das erfordert allerdings ein sehr genaues Schrittmotor-System mit langgängiger ÜBersetzung.
Hier noch ein Beispiel "in klein" mit Schrittmotoren. Als MC ein ESP32
Hübsch gemacht als Demonstrationsobjekt.
Kleine Kritik: Bei Verwendung von Schnecken an Stelle der kleinen Zahnräder wäre das Getriebe selbst hemmend und der Schrittmotoren müsste nicht dauernd ein Moment aufbringen, um den Spiegel auf Position zu halten.
In der Astrophotografie, wo es ähnlich schnell ... sein muss ...
In der Astrophotographie muss das Teleskop viel schneller bewegt werden.
Bei einem Heliostat hat der Spiegel mehrere Stunden Zeit, um vom Sonnenuntergangspunkt wieder auf den Sonnenaufgangspunkt zu fahren, während man beim Teleskop nicht stundenlang warten möchte, bis das Teleskop sich zu einem neuen Objekt bewegt hat.
Noch kritischer ist die Geschwindigkeit bei der Verfolgung von Satelliten.
Kleine Kritik: Bei Verwendung von Schnecken an Stelle der kleinen
Zahnräder wäre das Getriebe selbst hemmend und der Schrittmotoren müsste
nicht dauernd ein Moment aufbringen, um den Spiegel auf Position zu
halten.
Gute Idee. Das dürfte die Machen von "instructables.com" vielleicht sogar interessieren...
[/Offtopic]
In der Astrophotographie muss das Teleskop viel schneller bewegt werden.
Bei einem Heliostat hat der Spiegel mehrere Stunden Zeit, um vom
Sonnenuntergangspunkt wieder auf den Sonnenaufgangspunkt zu fahren,
Nein, falsch gedacht!
Die Sterne bewegen sich praktisch genau so schnell wie die Sonne, nämlich mit der Erddrehung. Das Ausgleichen der Position bei Astro muss aber so genau sein, dass der Punkt exakt im Fokus bleibt, weil sonst die Aufnahme verwackelt. Das käme einer sehr exakten Sonnenstrahljustierung bis auf wenige Bogensekunden genau gleich, die es bei der Küchenbeleuchtung sicher nicht braucht.
Die Schlussfolgerung ist also eindeutig, dass man bei Astro ein Vielfaches genauer sein muss. Da ich eingeführt hatte, dass dort eine Positionierung mit maximal 3-4x overscans erfolgt (60 fps guide Kamera -> 60 ... 240 fps) folgt daraus, dass man maximal 240 Bilder pro Sekunde verarbeiten muss und damit Neupositionen.
Die genauesten und stärksten übersetzen Getriebe mit SMs benötigen dazu aber insgesamt immer viel weniger Impulse. D.h. nicht bei jeder Berechnung wird der SM neu gesteuert. Meine ZWO z.B. liefert mir 2x60 Bilder/s und der SM tickt etwa grob gesagt, jedes zweite-dritte Bild einen Teilstep weiter. Insgesamt werden bei einer Belichtung von z.B. 100sec für ein Kamerabild immerhin 12.000 Bilder von der guide CAM gemacht und dabei rund 5000 stepper Positionen neu berechnet, um die Präzision zu erzielen.
Ein einmal gefasster Stern bleibt damit im Bereich +/- 1-2 Sensorpixel im Fokus, obwohl sich die Erde dreht!
Für die Küchenbeleuchtung braucht es sicher nur 1/1000 der Präzision, also einige wenige Positionen je Minute. Das ist ein Klacks für einen kleinen Controller.
Doch - hohe Geschwindigkeit braucht man beim Schwenken auf ein anderes Objekt oder beim Nachführen auf Satelliten (ISS).
Insgesamt werden bei einer Belichtung von z.B.
100sec für ein Kamerabild immerhin 12.000 Bilder von der guide CAM
gemacht und dabei rund 5000 stepper Positionen neu berechnet, um die
Präzision zu erzielen.
[OT]Du willst mit dem Hauptspiegel nicht das Seeing ausregeln, oder?
Zwischen zwei Bildern dreht sich die Erde um 125 mas, während das Seeing den Stern um einen Faktor 20 stärker bewegen dürfte. Da musst du kräftig filtern, bevor du damit das Teleskop steuerst oder du eierst nur im Getriebespiel rum[/OT]
Doch - hohe Geschwindigkeit braucht man beim Schwenken auf ein anderes
Objekt oder beim Nachführen auf Satelliten (ISS).
Wie ich erklärt habe, schwenkt die GOTO binnen Sekunden ausreichend schnell. Ob ich 2 oder 20 Sekunden waren muss, bis ein Bild anvisiert ist, ist ziemlich Wurscht. Die Belichtungen laufen ohnehin über Stunden!
