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Hallo,

ich würde gerne eine optische Solarnachführung bauen. Mir geht es in erster Linie um den Sensor. Ich habe schon einiges gefunden, würde es aber gerne mit einem Micro Controller machen.
Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.
Kann mir hier eventuell jemand helfen?


LG

» Hallo,
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» ich würde gerne eine optische Solarnachführung bauen. Mir geht es in
» erster Linie um den Sensor. Ich habe schon einiges gefunden, würde es aber
» gerne mit einem Micro Controller machen.
» Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
» Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.
» Kann mir hier eventuell jemand helfen?
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< 0,25°? wofür das?
Ich denke die effizenteste Strategie ist, die beiden Sensoren hinter lange Schwarze Rohre zu setzen. Die müssen dann aber PERFEKT paralell sein. Sonst kannst du deine 0,25° vergessen.

»
» LG

» Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
» Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.

DIESE Genauigkeit und DIESE Kenntnisse? Das passt nicht zusammen!

LDR's, Fotodioden .. etc könnte man nehmen. Der Trick liegt aber in der Mechanik und der Programmierung des µC.

Welchen µC kennst du denn und in welcher Sprache kannst du den programmieren?

hws

» Hallo,
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» ich würde gerne eine optische Solarnachführung bauen. Mir geht es in
» erster Linie um den Sensor. Ich habe schon einiges gefunden, würde es aber
» gerne mit einem Micro Controller machen.
» Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
» Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.
» Kann mir hier eventuell jemand helfen?
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» LG



Hallo,


da ich ir AVR Studio 4 gezogen habe, und schonmal C hatte, habe ich mich auch dafür entschieden.
Das mit der Genauigkeit macht mir noch etwas Kopfzerbrechen.
Ich habe einen ATmega32.
Der hat einen 10 Bit AD-Wandler, das sind 1024 Werte, das sollte doch für eine hohe Genauigkeit reichen, oder?


LG

» Mir geht es in erster Linie um den Sensor. Ich habe schon einiges gefunden, würde es aber
» gerne mit einem Micro Controller machen.

µC als Sensor. Interessanter Ansatz. Dafür müsste es dann aber wohl ein µC mit integriertem EPROM und Quarzglasfenster werden. Die Erkennung der Sonnenposition ist damit sehr einfach: Je schneller das Programm gelöscht wird, desto besser ist die Ausrichtung. Aber ob das für 0,25° reicht?

Also, worum geht es Dir jetzt? Um den Sensor oder um die Signalverarbeitung?

» Ich habe einen ATmega32.
» Der hat einen 10 Bit AD-Wandler, das sind 1024 Werte, das sollte doch für eine hohe Genauigkeit reichen, oder?

Wenn Du mit den 10 Bit 360° abbilden willst, hast Du eine Winkelauflösung von ca. 0,35°. Damit +-0,25° zu erreichen, dürfte schwierig werden. Dafür wären wenigstens 12 Bit erforderlich. Statt des Vollkreises nur einen Teilkreis zu parametrisieren, wird vermutlich ebenfalls nicht ganz reichen, obwohl wir ja alle Wissen, dass die Sonne nie im Norden steht.

Je nach Verfahren ist es aber vermutlich nicht erforderlich, den absoluten Winkel zu verwenden. Vermutlich reicht es Dir, rel. Unterschiede zwischen zwei (oder mehr) Sensoren zu erfassen. Dazu reichen 10 Bit selbstverständlich aus, wenn Du vorher z.B. einen OPAMP als Subtrahierer schaltest und das so erhaltene Differenzsignal auf ein brauchbares Maß verstärkst.

» Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.

Wofür?

» Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.

Das Bauelement selbst wird lange nicht so wichtig sein, wie eine gute Justierung und eine gute Optik.

Gruß
Torsten

» » Hallo,
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» » ich würde gerne eine optische Solarnachführung bauen. Mir geht es in
» » erster Linie um den Sensor. Ich habe schon einiges gefunden, würde es
» aber
» » gerne mit einem Micro Controller machen.
» » Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
» » Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.
» » Kann mir hier eventuell jemand helfen?
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» Hallo,
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» da ich ir AVR Studio 4 gezogen habe, und schonmal C hatte, habe ich mich
» auch dafür entschieden.
» Das mit der Genauigkeit macht mir noch etwas Kopfzerbrechen.
» Ich habe einen ATmega32.
» Der hat einen 10 Bit AD-Wandler, das sind 1024 Werte, das sollte doch für
» eine hohe Genauigkeit reichen, oder?
»
Sollte.

Aber wenn du Dich bei der Ausrichtung der Sensoren um 1° vertust (und 1° ist garnichts)?

Klar kannst Du programmseitig ausgleichen, dann verlierst Du aber wieder ein paar der Werte.
Ausserdem sind Lichtsensoren meines wissens nach nicht Linear...

Dann brauchst du eine extrem gute Übersetzung für einen Motor, dass der auf 0,1° genau drehen kann usw...

Sag mal wofür man eine so hohe Genauigkeit brauchst.
Vllt gibt es ja noch eine andere Lösung, wo die Genauigkeit nicht sooo hoch sein muss.
»
» LG

» Ausserdem sind Lichtsensoren meines wissens nach nicht Linear...

Das ist nicht so schlimm, da er vermutlich nur Differenzen auswerten muss. Bei Drei Sensoren z.B. so, dass der mittlere Sensor stets das stärkste Signal hat.
Die Optik macht mir da deutlich mehr Sorgen.

» Dann brauchst du eine extrem gute Übersetzung für einen Motor, dass der
» auf 0,1° genau drehen kann usw...

Schrittmotor mit Mikroschrittansteuerung. Typisch 200 Schritte / Umdrehung bei Vollschritt. Bei Viertelschrittansteuerung ergeben sich bereits 800 Schritte, was 0,45° entspricht. Bei der Untersetzung (nicht Übersetzung ) ist darauf zu achten, dass diese Spielarm ist, falls der Schrittmotor mal einen Schritt zu weit dreht und die Steuerung gegensteuert. Außerdem könnte bei einer spielbehafteten mechanischen Ausführung eine Windböhe das Gerät verdrehen.
Spielarme Untersetzungen sind vermutlich einfacher mit Riemen zu erreichen als mit Zahnrädern. Da ich keine Ahnung habe, worum es eigentlich geht, aber 0,25° nach präzise und teuer klingen, empfehle ich einfach mal HDT Riemen.
(Und unter den spielarmen Lösungen ist das noch eine günstige Variante, wenn man das mal mit Harmonic Drives vergleicht. )

Ansonsten kann man auch direkt eine etwas bessere Mikroschrittansteuerung verwenden. Dann sind zum Teil Positioniergenauigkeiten unter 0,1° direkt zu erreichen.

Gruß
Torsten

» Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.

Wenn man bedenkt, dass die Sonne ja einen scheinbaren Durchmesser von 0,5° hat, dann läuft das auf eine Kamera und entsprechende Software raus.

» » Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
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» Wenn man bedenkt, dass die Sonne ja einen scheinbaren Durchmesser von 0,5°
» hat, dann läuft das auf eine Kamera und entsprechende Software raus.


Hallo,

der Satz ist:

Die Regelungsgenauigkeit für die Übereinstimmung der Solarflächennormalen mit der Einstrahlrichtung soll bei 0,25° oder darunter liegen.

Das ist meine Aufgabe, da gibt es nichts dran zu rütteln.
Könnt Ihr mir da helfen?


LG

» Ausserdem sind Lichtsensoren meines wissens nach nicht Linear...

üblicherweise geht es doch nur um Relativwerte. Ob der linke oder der rechte Sensor heller beleuchtet ist, die Sonne also mehr links oder rechts steht.

hws

» Das ist meine Aufgabe, da gibt es nichts dran zu rütteln.
» Könnt Ihr mir da helfen?
sehr genaue mechanische Ausführung des Sensors.
Üblicherweise macht man das mit einer Differenz zwischen 2 Sensoren, siehe meinen Beitrag von vor 5 Minuten.

Wo speziell brauchst du denn Hilfe?

hws

» » Das ist meine Aufgabe, da gibt es nichts dran zu rütteln.
» » Könnt Ihr mir da helfen?
» sehr genaue mechanische Ausführung des Sensors.
» Üblicherweise macht man das mit einer Differenz zwischen 2 Sensoren, siehe
» meinen Beitrag von vor 5 Minuten.
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» Wo speziell brauchst du denn Hilfe?
»
» hws

Ich habe schon einige Sensoren im I-Net gefunden. Einige machen es mit LED´s, andere mit LDR´s, andere mit kleinen Solarmodulen usw.
Ich weis nicht was genau ich verwenden soll, Vor- bzw. Nachteile. Ich würde 4 Sensoren nehmen, die gegenüberliegen. Und die Spannung von beiden mit dem internen Komperator des ATmegas vergleichen. So habe ich es mir vorgestellt.

LG

» Ich habe schon einige Sensoren im I-Net gefunden. Einige machen es mit
» LED´s

wirklich mit LED's? für den Zweck ungewöhnlich, kann aber mit einigen Tricks funktionieren. Für deine hochpräzise Anwendung aber eher ungeeignet.
(PS: LED's kann man sogar als Temperaturaufnehmer missbrauchen - wenn's nicht hochgenau sein muss.)

» andere mit LDR´s, andere mit kleinen Solarmodulen usw.

Fotodioden, Fototransistoren, optische 3dimensionale Bildaufnehmer (Kameramodule) hätten wir dann auch noch ..

» Ich weis nicht was genau ich verwenden soll, Vor- bzw. Nachteile.

DAS ist doch deine eigentliche Aufgabe. Eine Studienarbeit? Projektarbeit? Studentische Hilfskraft bei einem Projekt?
Die Entscheidung hängt von vielen Faktoren ab, die wir im Detail nicht wissen. Und nein, wir können nicht deine gesamte Aufgabenstellung übernehmen. Dann könnte ich deinen Job auch gleich selbst allein machen

» Ich würde 4 Sensoren nehmen, die gegenüberliegen.
Der übliche Ansatz, der auch mir zuerst eingefallen wär.

» Und die Spannung von beiden
» mit dem internen Komperator des ATmegas vergleichen.

Das geht aber nur, wenn alle Sensoren bei gleichem Licht das gleiche Ausgangssignal ausgeben. So genau sind aber nur Sensorchips, die auf demselben Substrat erzeugt worden sind. Für spezielle Zwecke wurden solche 4fach Chips gemacht, ob die im freien Handel verfügbar sind, weiss ich nicht.

Bleibt also nur, die 4 Sensoren zu messen, Signal kalibrieren / korrigieren und dann vergleichen.

Vorteile Nachteile?
Fotodioden sind schnell - was du aber nicht benötigst.
Fotodioden sind reproduzierbar.
Fototransistoren sind empfindlicher als Fotodioden.
Solarzellen sind mechanisch größer (wegen 0,5° Genauigkeit)
Solarzellensignal ist nicht so linear und reproduzierbar wie die anderen Bauteile.

Bei allen Bauteilen kommt es allerdings in erster Linie auf die restliche mechanische Konstruktion an, um die Genauigkeit zu erreichen.

Und den Rest suchst du dir mal selbst in Google zusammen.

Könnte es sein, dass du da eine elektronische Aufgabe bekommen hast, die völlig ausserhalb deiner Möglichkeiten liegt?

hws

» Hallo,
»
» ich würde gerne eine optische Solarnachführung bauen. Mir geht es in
» erster Linie um den Sensor. Ich habe schon einiges gefunden, würde es aber
» gerne mit einem Micro Controller machen.
» Die Nachführung muss aber eine Genauigkeit < 0,25° besitzen.
» Ich wies nicht welche lichtempfindlichen Bauteile ich verbauen soll.
» Kann mir hier eventuell jemand helfen?

Warum eine Regelung und nicht einfach "nur" eine Steuerung? Nach allem was wir heute wissen, ist die Position der Sonne für die nächsten Dekaden für jeden Zeitpunkt und für jeden Ort auf der Erde viel genauer berechenbar, als ein Sensor sie bei "Wind und Wetter" messen könnte. Diese Berechnungen sind nicht ganz trivial, aber auch kein Hexenwerk. Die Anlage muß dann nur einmal ausgerichtet werden und sie braucht natürlich eine genaue Uhr.

» Warum eine Regelung und nicht einfach "nur" eine Steuerung?

Weil der Lehrer / Professor / Praktikumsleiter das so verlangt - incl. Begründung für die gewählte Methode ..

hws

» optische 3dimensionale Bildaufnehmer

So stark schwankt die Entfernung Erde-Sonne dann doch nicht.