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Zeile 1: − + − Mit dem Programm Sonnenstandsberechner kann der jeweilige + − Sonnenstand (Azimut und Höhe) aus aktuellem Datum, Zeit und+ − [http://de.wikipedia.org/wiki/Geographische_Koordinaten geographischen Koordinaten] berechnet werden. + − Es befindet sich hier im wiki zum Download,+ − benötigt Java 6, und läuft unter Windows, Linux und Mac.+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + − + − + − der Formeln, wenn man ein sun-tracker device bauen will − (zum Beispiel einen Heliostat oder einen Fresnelreflektor) − Der Sourcecode und Versionsgeschichte steht auch auf − http://code.google.com/p/solar-position zur Verfügung. − − Die Grundlage für die Algorithmen sind die − Formeln aus http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstand. − Zeile 22:
Zeile 72: − Der Formelautor der Sonnenstand-Page sagt, dass es sich teils um+ − Näherungen handelt, die aber trotzdem fast immer eine Genauigkeit von − 0.01° erreichen (für Zeitraum 1950 bis 2050); also für die meisten praktischen − Zwecke ausreichend. Der Autor weist auch auf genauere − (aber wesentlich kompliziertere) Berechnungen hin und zwar − mit [http://de.wikipedia.org/wiki/VSOP87 Planetentheorie VSOP87].
Sonnenstandsberechner (für sun tracker devices) (Quelltext anzeigen)
Version vom 9. März 2015, 15:03 Uhr
, 15:03, 9. Mär. 2015→Wikipedia Sonnenstand
[[Image:SonnenstandberechnerGUI.png|thumb|GUI zur Sonnenstandberechnung]]
For the english version go to [[solar Arduino tracker]]
=Allgemeines=
Für die Bestimmung des Sonnenstandes auf einem (ortsfesten) Microcontroller
müssen vor allem zwei Probleme gelöst werden:
Der Microcontroller muss die Zeit batteriegepuffert bestimmen können,
und er muss mit einem hinreichend einfachen Algorithmus aus Datum, Zeit und
Ort daraus den Sonnenstand berechnen können.
Der Algorithmus muss ggf. noch auf die Einschränkungen des verwendeten
Microcontrollers Rücksicht nehmen und entsprechend adaptiert werden.
Bei Arduino gibt es beispielsweise das Problem, dass der Datentyp double
in Wirklichkeit nur mit Präzision float rechnet (also 23 Bit Mantisse).
==Die Zeit==
[[Image:Arduino_DS1307_FritzingExport.jpg|thumb|Zeitgeberbaustein DS1307 mit Arduino]]
Die Zeit (Greenwich Time aka UT) bestimme ich mit den DS1307 Baustein.
Nach der Beschreibung von http://www.glacialwanderer.com/hobbyrobotics/?p=12
hat das auf Anhieb funktioniert. Ich hatte keine 2.2K Widerstände, mit
4.7K war es auch kein Problem.
==Berechnung von Azimut und Elevation==
Zur exakten Berechnung von Azimut und Elevation braucht man
relativ komplizierte Formeln, für praktische Zwecke
wie sun tracking eines Heliostaten genügen aber
auch einfachere.
Für Solaranlagen hat sich der
[http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(00)00156-0 PSA-Algorithmus]
vermutlich am besten bewährt. Er wird von der ''Plataforma Solar de Almeria'' (Spanien)
[http://www.psa.es/sdg/sunpos.htm hier] als C++ Code zur Verfügung gestellt.
Für Arduino sind allerdings Anpassungen notwendig. Insbesondere müssen die Formeln
zur Berechnung des
[http://de.wikipedia.org/wiki/Julianisches_Datum Julianischen Datums] modifiziert werden, damit
dieser Tag trotz ''Arduinopräzision'' richtig heraus kommt.
Für ältere Arduino IDE (0023 und früher) sollte folgendes Programm plus Libraries verwendet werden:
{{zip|SolarTracker4Arduino.zip|14KB|Version from 09.03.2011}}
Für neuere Arduino IDE (1.0.1 und höher) dagegen folgendes Package:
{{zip|SolarTracker4Arduino1.0.1.zip|17KB|Version from 16.01.2015}}
Sobald man das alles zum Laufen gebracht hat, sollte man verifizieren,
dass die Berechnungen stimmen, zum Beispiel
mit dem [http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php solar position calculator] von
sun earth tools. (Achtung: SolarTracker4Arduino berücksichtigt keine Sommerzeit, UT muss eingestellt
sein (beim Einstellen des Timer chips), als ob es sie nicht gäbe. Anderseits kann bei sun earth tools Sommerzeit
berücksichtigt werden (Option DST ist defaultmäßig ausgewählt).
==Alternative Sonnenstandsberechnungen==
===SPA Algorithmus===
Ein wesentlich genauerer aber auch entsprechend komplizierterer Algorithmus
ist die Methode nach Reda, I.; Andreas, A. (2003):
''Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications. NREL Report No. TP-560-34302,
''Revised January 2008. The algorithm is supposed to work for the years -2000 to 6000,
''with uncertainties of +/-0.0003 degrees.''
Ich habe Referenzen und Code bei [http://klaus.e175.net/solarpositioning Klaus Brunner] gefunden.
Dank dieser Sourcen bin ich auch auf PSA aufmerksam geworden.
===Wikipedia Sonnenstand===
Die Berechnung nach den Formeln im Wikipediaartikel [http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstand Sonnenstand]
konnte ich nicht verifizieren. (Stand Februar 2011).
Ich habe die Formeln im hier vorliegenden Javaprogramm nachvollzogen, alle Zwischenergebnisse
und auch das Endergebnis des Wikiartikels kommt richtig raus; allerdings eben nur für das eine
angegebene Beispiel, bei anderem Datum, Tageszeit oder Ort kommen Werte raus, die
nicht mehr mit [http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=de sunearthtools]
zusammen stimmen.
Zur Kontrolle belasse ich das Programm online.
{{zip|Sonnenstandsberechner.zip|27KB|Version vom 06.02.2011}}
{{zip|Sonnenstandsberechner.zip|27KB|Version vom 06.02.2011}}
Sourcecode inkludiert, der wichtige Kern ist die Java-Klasse
Sourcecode inkludiert, der Kern ist die Java-Klasse
SunCalculations, nützlich als Library beziehungsweise zum Nachschlagen
SunCalculations. Die (ebenfalls inkludierten) Junit-Tests sind mit den Beispieldaten
Die (ebenfalls inkludierten) Junit-Tests sind mit den Beispieldaten
ausgearbeitet die auf dieser Page angegeben sind, Gleitkomma-Berechnungen
ausgearbeitet die auf dieser Page angegeben sind, Gleitkomma-Berechnungen
sind generell mit double implementiert.
sind generell mit double implementiert.
nehme ich den Algorithmus aus http://en.wikipedia.org/wiki/Julian_day.
nehme ich den Algorithmus aus http://en.wikipedia.org/wiki/Julian_day.
[[Category:Projekte]]