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Sonnenstand und Intensität... How to...
02.08.2020, 10:40
Beitrag #1
Sonnenstand und Intensität... How to...
Hallo zusammen,

ich arbeite schon seit längerem an einem Projekt, dass immer über längere Phasen einwandfrei funktioniert, ich dann aber immer wieder Probleme mit den Bauteilen bekomme.

Es geht dabei um die Ermittlung des Sonnenstandes und der Wonnenintensität.

Die Schaltung sollte extrem Stromsparend sein und an einem Solarmodul betrieben werden. Zum einen soll der Sonnenstand ermittelt werden, um keine Uhr verbauen zu müssen. Deshalb entschied ich mich 5 Fotowiderstände in einem Halbrund zu positionieren.

Dabei trat schnell das nächste Problem auf. Fotowiderstände haben extreme Fertigungstolleranzen. Da ich die ermittelten Werte alle zueinander vergleichen muss, sollten diese auch halbwegs identische werte liefern.

Aus 40 Widerständen habe ich mit Mühe und Not 5 Widerstände mit halbwegs identsichen Werten zusammensuchen können.
Die damit aufgebaute Schaltung lief dann einwandfrei.

Leider musste ich in den vergangenen Wochen feststellen, das die Lebensdauer dieser Fotowiderstände (zumindest bei mir) extrem kurz ist. Alle 3-4 Wochen steigt ein Widerstand aus. Und das bei einem Vorwiederstand von 5,6k und einem max Strom von 2-4mA.

Also versuchte ich die Fotowiderstände durch Fototransistoren zu ersetzen. Hier sind die Tolleranzen deutlich geringe, aber dafür arbeiten die Bauteile in einem wesentlich schmaleren Winkel. Meine 5 Messpunkte würden nicht mehr reichen um den gesamten Radius abzudecken.

Auch die Sonnenverfolgung mittels Servo habe ich in Erwägung gezogen und getestet. Hier ist aber der Stromverbrauch viel zu hoch.

Vielleicht hat von euch noch eine Idee zur Realisierung, oder eine Idee warum die Bauteilsterblichkeit so hoch ist...

Über entsprechende Hilfe Ideen und Anregungen würde ich mich sehr freuen...

PS: Fotowiderstände waren GL5549
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02.08.2020, 10:50 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 02.08.2020 10:52 von Tommy56.)
Beitrag #2
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
Irgendwie verstehe ich Dein Komplettanliegen nicht.
Du betreibst den ganzen Aufwand um eine RTC einzusparen?

Gruß Tommy

Edit: Ich betreibe einen Fotowiderstand seit 3 Jahren jeweils für 6 Wochen um die Weihnachtszeit zur Steuerung eines Weihnachtssterns und habe bisher keine Probleme festgestellt.

"Wer den schnellen Erfolg sucht, sollte nicht programmieren, sondern Holz hacken." (Quelle unbekannt)
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02.08.2020, 11:27
Beitrag #3
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
Hi,

ich kann das Construct in Bezug auf eine RTC auch nicht nachvollziehen ...
Aber ich habe auch etwas erhellendes zu Fotowiderständen gefunden, lt. Professor Plate (Netzmafia.de) :

"Noch stärker stört die Tatsache, dass die elektrischen Eigenschaften zeitlich nicht konstant sind, sondern in gewissem Maße von der Vorgeschichte bezüglich vorangegangener Beleuchtung und elektrischer Belastung abhängen. Nach langer Lagerung in Dunkelheit ist der anfängliche Hellstrom überhöht, erst nach einigen Stunden stellt er sich auf seinen endgültigen Wert ein. Bei Änderungen der Beleuchtungsstärke tritt ebenfalls ein Überschwingen auf. Derartige Effekte machen den Fotowiderstand als Sensor für Präzisionsmessungen schlecht geeignet; er eignet sich aber z. B. gut für Dämmerungsschalter oder elektronisches Spielzeug."

In Wikipedia ist auch erwähnt, daß CDS, also Cadmiumsulfid unter Lichteinfluss zu Sulfat abgebaut wird.
https://de.wikipedia.org/wiki/Cadmiumsulfid#Abbau

Ich gehe mal davon aus, daß die Fotowiderstände unter den bei Dir verbauten Bedingungen besonders schnell altern, was bei dem sonst üblichen Verwendungszweck nicht in so schnellem Maße passiert ...

Hat Dein Construct noch einen anderen, nicht erwähnten Zweck? Evtl. können wir da weiterhelfen?

Gruß André
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02.08.2020, 11:39
Beitrag #4
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
Ok, war wohl etwas Missverständlich.

Zum einen benutze ich dieses Konstrukt um immer den richtigen Winkel zu haben und die max. Sonnenintensität messen zu können.
Zum anderen möchte ich gerne die nachfolgende Schaltung direkt an den jeweiligen Fotowiderstand koppeln.

Also...

Wenn Wert R2 > 800 dann...
Wenn Wert R4 > 800 dann...

Andernfalls müsste ich noch eine Uhr verbauen.

Wenn R > 800 und RTC > 10:00 und RTC < 12:00 dann...

Genau das wollte ich nicht.
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02.08.2020, 11:43
Beitrag #5
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
Die Morgensonne ist natürlich nicht so stark wie die Mittagssonne.
Zudem sind die gemessenen Werte um einiges niedriger als in der
Mittagssonne allein schon durch den veränderten einfallwinkel.

Nichts desto trotz soll die Rolläde bei Sonne herunterfahren.


Das Problem ist, das sich das gesamt Gefüge ändert, wenn ich nun einen Widerstand aufgrund eines defekts austauschen muss. Ich müsste jedes mal alle 5 Widerstände neu vermessen.
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02.08.2020, 12:31
Beitrag #6
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
Hi,

wir reden also über ein Rolladensteuerung ;-)
Bei mir müsste die auch die Uhrzeit, Tag und die Temperatur kennen, ...aber jeder wie er mag, dafür basteln wir ja selber!
Kennst Du diesen Sensor: https://cdn-reichelt.de/documents/datenb...C-L378.pdf
Ich fürchte nur, daß der nicht für pralle Sonne ist, käme aber auf einen Versuch an.
Ansonsten fällt mir noch die BPW34 ein, quasi eine Mini-Solarzelle, wenn man will.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenb...PW34-1.pdf

Gruß André
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02.08.2020, 12:40
Beitrag #7
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
Oder man könnte auch den TSL2561 (Helligkeit und UV über I2C) nehmen und in Verbindung mit einer RTC (DS3231 - Achtung mit LIR2032 oder bei CD2032 die Ladeschaltung kappen) betreiben.
Ich halte den Weg über die 5 Fotowiderstände für eine Sackgasse.

Gruß Tommy

"Wer den schnellen Erfolg sucht, sollte nicht programmieren, sondern Holz hacken." (Quelle unbekannt)
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03.08.2020, 07:34
Beitrag #8
RE: Sonnenstand und Intensität... How to...
(02.08.2020 12:31)SpaghettiCode schrieb:  Bei mir müsste die auch die Uhrzeit, Tag und die Temperatur kennen,

Hallo Andre, wie du schon schreibst: das ist Geschmackssache

Uns geht es in erster Linie darum, die Inneneinrichtung vor vergilben/ausbleichen durch UV-Strahlen zu schützen. Die Berücksichtigung der Wärmeentwicklung ist daher sekundär.

(02.08.2020 12:40)Tommy56 schrieb:  Ich halte den Weg über die 5 Fotowiderstände für eine Sackgasse.

Ob Sackgasse weiß ich noch nicht. Ich denke nicht.
Die Schaltung und die Programmierung funktionieren ja einwandfrei.
Es liegt ja "nur" an der Lebensdauer der Fotowiderstände.
Warum auch immer nippeln die nach nur 3-4 Wochen ab.
DAS muss sich ändern.

Unser Haus steht wirklich so, das wir in den Sommermonaten von 6:00 bis 22:00 Sonneneinfall haben. Das konnte ich anhand der Schaltung bereits so aufzeichnen.

Ich KANN NICHT mit nur einem Sensor arbeiten.
Wenn ich diesen nach Süden ausrichte bekommt er die Morgen- und Abendsonne im Winkel von über 90 Grad mit. Selbst bei 45 Grad ergeben sich schon erhebliche Messunterschiede. So stark, das ich nicht mehr unterscheiden kann ob die Sonnen nun scheint oder nicht.
Ich sehe es ja anhand der Messwerte für Osten und Süden. Nur mit dem südlichen Sensor wäre eine eindeutige Aussage gar nicht zu treffen. In den Sommermonaten nicht, geschweige in den Wintermonaten.

Nein, ich denke die "5-Punkt-Messung" ist der richtige Weg. Ich brauche einfach etwas zuverlässigeres als diese GL5549.


(02.08.2020 12:40)Tommy56 schrieb:  Oder man könnte auch den TSL2561 (Helligkeit und UV über I2C) nehmen...

Da habe ich auch schon dran gedacht. Hatte schon mal den SL1145 ins Auge gefasst. Vielleicht kann mir mal jemand zeigen, wie ich mehrere identische I2C Bauteile addressiere und abfrage, da tue ich mich noch ein wenig schwer...
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