Hallo liebe Leser/innen, ich stehe derzeit vor dem Problem, mit möglichst geringem Energieaufwand (was beheizte Systeme schon mal ausschliesst) recht sicher Schneefall erkennen zu müssen. Hintergrund ist eine Solarpanel- Nachführung, die z.B. bei Sturm in die Waagerechte fährt und bei Schneefall in die Senkrechte, damit der nicht darauf liegen bleibt. Da die ganze Nummer vom Panel selbst versorgt werden muss und vollkommen autark läuft, ist der Eigenverbrauch natürlich ein entscheidender Faktor. Daher arbeitet darin ein AVR mit 3,3V und sehr niedriger Taktfrequenz, auch deshalb, um sehr lange Sleepzeiten zu generieren (20 Minuten bubu, aufwachen, nachführen, bubu). Lediglich die Sturmwarnung und die Schneefallerkennung wecken Kollegen AVR sofort, um Schaden zu vermeiden. Die Sturmerkennung ist kein Problem und bedarf keiner Energie (PingPong- Ball Vertikalrotor, der über Wirbelstrom eine Aluscheibe gegen einen Microswitch und Federspannung mitschleppt). aBär mit dem Schnee ist mir noch nicht wirklich die zündende Idee gekommen. Nachgedacht habe ich über eine Reflex- Lichtschranke, normale Lichtschranke, kapazitive Erkennung (die leider nicht zwischen Regen und Schnee unterscheiden kann). Aber alles benötigt mir noch zu viel Energie für die LED's / Oszillatoren. Vielleicht hat ja jemand sowas schon mal erdacht und umgesetzt? Oder andere Idee'n, die einer näheren Betrachtung wert sind?
Wie wäre es mit kapazitiver Erkennung + Temperatursensor? Schnee bleibt ja im allgemeinen nur bei entsprechenden Temperaturen liegen.
Würde mehrere Eingangsdaten verwenden: Wenn Temperatur < 4°C und Betauungssensor nass und Leistung der Solarzelle deutlich weniger als erwartet dann liegt Schnee drauf. :-) Oder vielleicht eine kapazitive Messung mit 2 Elektroden?
Michael Buchholz schrieb: > Nachgedacht habe ich über eine Reflex- Lichtschranke Oder eine Leitwertmessung an einer Oberfläche. Die Sensorkontakte müssen mit Wechselspannung besaftet werden, sonst verrotten sie sehr schnell. Edelstahl oder eine Dentallegierung wie bei Finger(http://www.fingers-welt.de/gallerie/eigen/wirkung/garten/garten.htm runterscrollen bis "Lauer-Sommerabend-Detektor"). Wenn du nun zusätzlich die Temperatur des Niederschlages misst, lässt sich sogar Schnee erkennen. Der Temperatursensor und die Reflexlichtschranke müssen ja nur im "Wachzyklus" angeschaltet werden. Wenn der AVR schläft, ausmachen. Für den Temperatursensor würde sich ein 1-Wire-Sensor(z.B. DS18S20) sehr gut eignen. Wenn man den im Parasitenmodus betreibt, reicht ein einziger µC-Pin zum Schalten der Stromversorgung und Temperaturabfrage. Dass ein bisschen Schnee gleich wegschmilzt und für den Temperatursensor nicht erkennbar ist, macht auch für eingeschränkten Solarbetrieb nichts aus. Und wenn im Winter die Außentemperatur klein ist und es wird Niederschlag erkannt, kann man von Schnee ausgehen. Warum ist dein Rotorsystem nicht für Schneelast ausgelegt? Oder andersherum: Reicht es nicht, das Panel schräg zu stellen, dass bei Sonneneinfall der Schnee -auch durch die Wärme am Panel, da dunkelblau und deswegen warm- einfach abrutscht? Weil wenn du das Panel senkrecht in eine Schnee-Parkposition fährst, erntest du in dieser Zeit weniger Licht. Außerdem steht im Winter die Sonne sowieso tiefer, dass so von allein eine steilere Stellung angefahren wird. mfg mf
Es gibt Niederschlagssensoren, die auch Schneefall erkennen können. Die arbeiten meines Wissens mit Lichtschranken und erkennen Schneeflocken an der geringeren Fallgeschwindigkeit im Vergleich zu Regentropfen.
Da gibt es nur 2 wirklich gut funktionierende werte. Temperatur und Feuchtigkeit messen. Weis ich aus Professionellen Installationen für Dachrinnenheizungen etc. Eis bzw Schnee kann sich nur in einem bestimmten Temperaturbereich bilden. Als Stützspannung würde ich eventuell über einen kleinen Akku nachdenken. Der kann und wird durch das Panel selbst geladen und kann dadurch dafür sorgen das immer genug Energie vorhanden ist. Technisch würde ich als erkennung zuerst mal die Temperatur nehmen. Somit musst du den Feuchtedetektor auch erst ab +5°C oder so aktivieren und kannst nochmal Energie sparen. Feuchtigkeit ist eigentlich auch einfach. 2 Metallflächen im ZickZack Muster, die keinen Kontakt haben. Erst durch Feuchtigkeit ( Schnee / Regen / Eis) entsteht eine leitende verbindung. im 30° Winkel montiert, sorgt dann auch dafür, das vorhandene Feuchtigkeit ablaufen kann und sich bildende Feuchtigkeit auf den Kontakten schneller verteilt. Aber das sind alles mal meine Gedanken. Hab noch nicht so die Erfahrung mit der Elektronik, das ich entscheiden kann, ob das die beste lösung ist.
Was Spricht gegen eine schräg gestellte(damit Wasser ablaufen kann) Wage(zum Messen des Gewichts des Niederschlages) Regen läuft ab, Schnell bleibt liegen. Wenn du die Wage dann noch mechanisch baust, mit einem Taster- dann hast du einen Energieverbrauch von sehr sehr wenig(10k Ohm bei 3V oder so)
debugger schrieb: > Es gibt Niederschlagssensoren, die auch Schneefall erkennen können. > Die arbeiten meines Wissens mit Lichtschranken und erkennen > Schneeflocken an der geringeren Fallgeschwindigkeit im Vergleich zu > Regentropfen. Jo das nennt sich Distrometer. Da gibt's was zum Selbstbau http://dk0te.dhbw-ravensburg.de/cgi-bin/navi?m=LD
Vielleicht kann man Schneefall über einen senkrechten Ultraschalldoppler erkennen. Wie bereits erwähnt ist die Fallgeschwindigkeit charakteristisch für Schnee. Dann müsste man wohl auch noch entscheiden, was bei Schneesturm passiert. Mit einem senkrechten Fallrohr zur Schneeflocken-Gechwindigkeitsmessung sollte man eine recht gute Unterdrückung für waagrechten Wind erreichen können. Grüße, Peter
...ich finde die Idee mit der Waage schon interessant. Entweder schräg stellen, oder mit einem Edelstahl-Lochblech bauen, damit das Wasser abläuft, aber das Schneegewicht erkannt wird. Ich würde die Waage am Solarpanel anbringen, damit im Falle des Vertikalstellens, nicht nur das Panel, sondern auch die Waage vom Schnee befreit wird. Ideal wären vielleicht auch noch einige vertikale Nägel auf der Waage, damit sich keine Vögel darauf ausruhen möchten...
Mir faellt spontan noch eine Lichtreflexmessung ein: Gehaeuse mit (Acryl-)Glas-Deckel im Innern eine IR-LED (nach oben auf die Scheibe gerichtet) und eine IR-Empfangsdiode (ebenfalls nach oben gerichtet). Liegt Schnee auf dem Deckel, sollte sich das durch charakteristische Reflexion erkennen lassen. Das Signal sollte sich vom Umgebungslicht (und anderen Stoereinfluessen) unterscheiden lassen. Also RC5-Code z.B... Volker
Der Schnee bleibt aber liegen, auch wenn es schon zu schneien aufgehört hat und das Panel wieder schräg gestellt werden kann. Man braucht also keinen Schnee-Detektor, sondern einen "Es-Schneit"-Detektor.
... is ja irre, wie viele Idee'n hier innert kürzester Zeit aufgeschlagen sind! Da komme ich bei der Antwortfrequenz kaum selber zum antworten; Danke! Noch mal ein paar Dinge zum Bedenken / Umgebung. Das System selber sitzt auf einem Flachdach, welches sich auf freier Pläne in der Natur neben einem Fluss befindet. Da pustet es gelegentlich schon heftig (daher kommt da auch im nächsten Jahr noch ein Vertikalrotor mit ca. 1KW hin). Auch ist das System u.U. mal 2-3 Monate auf sich gestellt und sollte natürlich auch dann noch unter allen Umständen funktionsfähig bleiben. Im tiefen Winter kommt man da nur mir Allrad und Ketten hin, bei Hochwasser nur mit einem Boot ^^ Sturm: Man könnte nun zwar die ganze Mimik so bauen, das die sturmfest ist, aber das macht die Sache doch recht schwer und erfordert somit auch mehr Aufwand und Energie zum Drehen/Kippen. Schnee: Die Sache mit dem Abrutschen funktioniert bei grossen Flächen ganz gut, aber bei so einer kleinen Zelle (65Watt) klappt das nicht; die Fläche ist zu klein, als das die Sonne (wenn überhaupt genügend vorhanden bei Schnee) die Fläche so weit erwärmen könnte, das der Schnee anschmilzt und abrutscht. BTW: Auf die Frage eingehend, was bei Schneesturm ist... Sturm hat Vorrang, also waagerechte Ausrichtung Schneeerkennung: Die Solarzelle hat natürlich die Hauptaufgabe, einen Akkublock zu laden resp. die Ladung zu erhalten (24V/220AH). Der eingesetzte Regler beginnt bei etwa 5V Zellenspannung via StepUp zu laden. Parallel dazu ist gedacht, das etwas davon abgezweigt wird (vor dem Regler), um einen 2zelligen BleiGel zu laden, der autark die Nachführung versorgen soll, auch wenn durch ungeahnte Vorfälle die 24V ausgefallen sind / ausserdem spart es die Leitungen von den Akku's zurück als zusätzliche Fehlerquelle (Kabelbruch e.t.c.). Aus diesem Grund funktioniert der dauerhafte Einsatz von Lichtschranken nicht, da u.U. bei schlechtem "Energiewetter" die erzeugte Leistung unterhalb der Leistungsaufnahme der LED's und Umfeld ist. Auch das Einschalten nach dem Sleep alle 20 Minuten scheidet aus, da innert 20 Minuten schon mal eben 10cm oder mehr Schnee fallen kann. Wie Edi R. gerade korrekt bemerkte, muss ich schon den einsetzenden Schneefall erkennen können; wenn erst eine Schicht drauf liegt, ist es eigentlich zu spät. Daher fällt auch die coole Idee mit der Waage aus; 1-3 Schneeflocken am Gewicht zu erkennen bekomme ich ganz sicher nicht hin ;) Auch die Sache über Aussentemp. und Betauungssensor scheidet vom Prinzip her damit aus... Was mir gerade noch eingefallen ist: Vielleicht könnte man die Partikelkammer eines schnöden Brandrauchmelders dazu umbauen?! Die Dinger verbrauchen fast nix an Strom und könnten dennoch schnell genug Schnee melden und den AVR wecken... Ist nur die Frage, ob man die so umfrickeln kann, das eine saubere Unterscheidung Regen/Schnee machbar wird.
Wenn es schneit ist es meist auch stark bewölkt. Eine DCF77 Empfänger für das Datum und im Winter präventiv das Panel bei mieser Leistung senkrecht stellen. Axel
@Düsendieb: DCF und RTC ist eh drin. Ich berechne den aktuellen Sonnenstand danach und führe davon ausgehend das Panel über 4Q- Lichtsensor auf den hellsten Punkt umzu nach. Die Sache mit der Präventivaktion hat einen Haken, der auch mir bei den vorhergehenden Überlegungen erst spät aufgefallen ist: Wenn das Panel erstmal präventiv senkrecht steht, kannst du nicht mehr erkennen, wann denn wieder ausreichend Energie geliefert werden kann, weil du dazu das Panel wieder aufrichten müsstest. @Joeee: Sagte ich schon: Sturm hat Vorrang, also Panel waagerecht. Zum einen hat dann der Schnee kaum eine Change, auf dem Panel pappen zu bleiben, zum anderen ist die Wahrscheinlichkeit höher, das die ganze Mimik auch auf dem Dach bleibt ;)
Hallo Michael, könntest Du mir dein Programm und Deinen Schaltplan zusenden? Ich bin dabei einen Parabolspiegel nachzuführen. Ich habe es nur mit der Berechnung versucht und bin damit nicht so recht glücklich geworden, da das sehr hohe Anforderungen an die Mechanik stellt. Ein bisschen schief aufgestellt und die Berechnung schickt den Spiegel an die falsche Stelle. Axel
@Axel: Schaltbild gibbes noch nicht (ausser Zettelsammlung), da das alles noch auf dem Schreibtisch resp. Entwicklungsboard lüppt. Geschrieben ist das bis jetzt in Bascom, aber noch nicht wirklich fertig, da ich immer erstmal nur Teilbereiche getestet habe. Aber wenn dat alles mal spruchreif ist und auch funktioniert wie gedacht, dann stelle ich das eh für alle Interessenten offen zur Verfügung (Winterprojekt). Mechanisch werde ich wohl zwei Bühler Getriebemotoren einsetzen (6V, ca. 30U/min). Horizontal wird es wohl die 28"er Felge von einem Fahrrad, vertikal wohl zwei kleine Felgen links und rechts vom Panel... mal sehen... Sat- Nachführung aktiv? Also auf einem bewegtem Objekt (WoMo, LKW, ..)? Da hast du dir aber was vorgenommen! Das geht in dem Fall nicht ohne GPS und elektronischem Kompass, der Azimut und Elevation der Basis meldet... Lass mal hören...
Michael Buchholz schrieb: > Der eingesetzte Regler beginnt > bei etwa 5V Zellenspannung via StepUp zu laden. Wie hoch ist denn die Zellspannung deiner Panele bei voller Sonneneinstrahlung. Wenn die Zellspannung im Leerlauf wesentlich darunter liegt, kannst du kaum Nennenswerte Leistung entnehmen (-> Kennlinie Solarzelle).
... die Zelle gibt bei voller Sonnenstrahlung ca. 28V ab. Leider sind da keine Daten mehr drauf (habe ich so übernommen), lediglich die Leistung mit 65Watt ist noch lesbar. Die Zelle liegt momentan waagerecht auf dem Dach; es reicht im Moment, um die Akkus am Leben zu halten. Aber wenn ich bei derzeitigem Wedder mal ordentlich für 3-4h Lala aufdrehe (Autoradio mit 4 x 40W), kommt die nicht mehr hinterher und schafft es auch in 2-3 Tagen nicht, die Akkus wieder vollständig zu laden. Wenn ich aber die Zelle per Hand grob nachführe, dann sind die Akkus nach 48h wieder voll. Genau nachgemessen habe ich das alles noch nicht und auch den Gedankien daran, ob das bei einer so kleinen Zelle überhaupt Sinn macht, absichtlich in den Hintergrund treten lassen, da es mir vordringlich erstmal um die Machbarkeit geht.
> Genau nachgemessen habe ich das alles noch nicht und auch den Gedankien > daran, ob das bei einer so kleinen Zelle überhaupt Sinn macht, Da bin ich mir ziemlich sicher dass eine weiteres Panel billiger ist als der Aufwand für die Nachführung. Hast du mal gemessen wie viel der Autoradio braucht? Einmal hatte ich das gemacht (mit einem ziemlich alten Teil) das wesentlich mehr verbraucht hat als ein Kofferradio.
>um die Machbarkeit geht.
Ja es ist machbar. Aber bei so kleinen Leistungen würde ich einfach ein
paar Zellen zusätzlich drauf stellen, ohne Bewegung.
Der Wind bläst die immer wieder frei.
Mechanik ist immer mit Wartung und Fehlern verbunden. Kabel sind auch
nicht mehr so flexibel bei -15°C und werden spröde/Isolierung semmelt
weg.
Die Nachführung bringt zwar 30% mehr, aber ob das bei diesen kleinen
Panels nicht schon zum Großteil durch die Mechanik/Elektronik
verschluckt wird?
Bei 24V Akkus 6V Motoren? Ist auch irgendwie kontraproduktiv. Denn wenn
tatsächlich der Sturm da ist und die sollen flach liegen, dann müssen
das kräftige Motoren sein, die schon mal auch ein paar A mehr benötigen.
Michael Buchholz schrieb: > Die Sturmerkennung ist kein Problem und bedarf keiner Energie (PingPong- > > Ball Vertikalrotor, der über Wirbelstrom eine Aluscheibe gegen einen > > Microswitch und Federspannung mitschleppt). Hallo, könntest du das Zitierte mal genauer erläutern? bzw. Bilder sagen mehr als 1000 Worte :-) Gruß
@Markus Müller: Nene, nicht 6V Motoren an 24V; das hast du falsch verstanden. Die s.g. Insellösung basiert auf 24V, die Nachführung ist Autark und mit 4V Blei/Gel. Die vorgesehenen Motoren sind mehr als stark genug bei der Untersetzung; wir wollen ja kein rennen gewinnen ;) @Dennis Keipp: Da müsste ich erstmal da hin fahren; ist aber ganz simpel. Denk mal an einen Stromzähler als Gedankenstütze. Windrotor mit halbierten Tischtennisbällen dürfte klar sein. Daran hängen an jedem Arm zusätzlich je ein Magnet, darunter eine frei bewegliche Aluscheibe, die mit einem Ärmchen gegen einen µSwitch drückt. Im Grunde eine Wirbelstrombremse ... Das ist so nebenbei aus Schrott entstanden, mit Heisskleber zusammengepappt und schaltet im Moment nur ein elektromech. Zählwerk zum Testen; reicht ja, wenn es wirklich nur bei Sturm schaltet. Kommt mir gerade so... Theoretisch könnte man den Rotor auch auf einen billigen Kleinmotor stecken und mit der erzeugten Spannung stumpf ein Relais schalten. Hmmm, schön das wir drüber gesprochen haben ;) Die einfachsten Lösungen sieht man manchmal nicht...
> Nachführung, die z.B. bei Sturm in die > Waagerechte fährt und bei Schneefall in die Senkrechte Und was ist bei Sturm & Hagel? Da wäre die Waagrechte doch suboptimal. Also brauchst du noch eine Hagelerkennung ;) Ich wuerde das Panel bei Sturm senkrecht und in den Wind drehen ... selbst wenn es nicht hagelt koennten ja auch Aeste o.ae. herabfallen. PS. Schnee reflektiert 80-90% des sichtbaren Lichts, also wuerde ich da ansetzen.
UMPF... Jo, an Hagel hatte ich noch gar nicht gedacht grummel Wie erkennt man Hagel? Alten Basslautsprecher die Membran entsorgen und dafür Plasteplatte auf die Manschette kleben und so als Micro benutzen?! Könnte klappen grübel Aber ok, wenn ich Hagel mit einbeziehe, wäre es am einfachsten, bei Schnee und/oder Sturm und/oder Hagel das Dingens aufrecht in den Wind zu stellen ... Bei Schnee werde ich mal einen Brandrauchmelder opfern und damit etwas rumtüfteln; der macht ja genau das, nämlich auf die Reflektion von in die Kammer eintretender Partikel zu reagieren...
Hagel? Problem? In der Regel haben Solarzellen ein Spezialglas und sind dagegen geschützt! Oder hast Du die Panels aus aus Solarzellenbruch selbst gebastelt? Und dann stecke diesen Brandrauchmelder auch mal in die True bei -20° und beneble den für eine halbe Stunde, so dass der komplett zugefrohren ist, danach versuche Schneefall zu erkennen. Ohne Vereist-Erkennung / Auftauen wird das wohl nix.
Stimmt, Vereisung ist ein Problem. Man koennte die Pupillen der Lichtschranke beheizen. Das muss man ja nicht staendig machen sondern vielleicht alle 30 Minuten 1-2 Minuten lang und dann messen. Oder vielleicht doch kapazitiv. Idee: Kunststoffrohr, unten mit einem Lochblech verschlossen (Wasser laeuft durch, Schnee bleibt drin). Das Blech sollte mit einem Zugmagneten aufklappbar sein, so dass man das Rohr regelmaessig entleeren kann. Die Aussenseite des Rohrs mit 2 Stuecken Aluklebeband bekleben und zwischen diesen die Kapazitaet messen. Zwecks Hagel: "Wer es ganz genau wissen möchte der kann sich natürlich auch die Hageltest Kennzahlen vom Prüfzertifikat nach IEC 61215 von der TÜV Rheinland Group anschauen. Darin wird festgelegt, daß der Hageltest mit 25 mm großen Eiskugeln erfolgen muss diese werden mit einer Geschwindigkeit von 23 m/s (mehr als 80 km/h) auf 11 Stellen des Solarmoduls geschossen werden…" Das muessen die Module wohl aushalten. Ich persoenlich wuerde das Modul ja einfach fix nach Sueden ausgerichtet montieren und mich nicht um 10% Mehrleistung scheren :P
... wie gesagt: Das Panel habe ich mit dem Grundstück und allen Aufbauten übernommen. Ob das Hagel aushält, weiss ich nicht, aber man muss es ja nicht darauf anlegen. Bezüglich derd Vereisung hast du natürlich Recht, aber das betrifft ja alle Aufbauten. Meine gedachte Mechanik wird nach der von dir beschriebenen Vereisungstortur wohl auch keinen Pieps mehr machen, ebenso wie der Sturmdetektor. Aber wirklich alle denkbaren Umweltbedingungen kann man eh nicht abfangen und macht im Hobbybereich m.E. auch keinen Sinn. Und wenn kommendes Jahr Zeit und Musse da ist, den geplanten Vertikal-C-Rotor mit etwa 1kw zu bauen (http://www.daswindrad.de/forum/viewforum.php?f=2), dann ist die Nummer eh nur noch dann lebensnotwendig, wenn mal die Sturmbremse versagt und sich der Rotor in die Gegend verpieselt hat ;) @Marko: Jaja doch, würde ich ja auch so machen, aber nun hat mich der Ehrgeiz gepackt ;)
du mißt mit einer geeigneten Mechanik das Gewicht des Niederschlags der auf eine Gitterkonstruktion (Teesieb etc) fällt. das funktioniert bei mir narrensicher !!! Regen fällt durch, schnee nicht !!! darf nur kein Vogel draufscheißen, daher noch Temparatur mit einbeziehen ;-)
Die Lösungen der beiden letzten Beiträge erkennen nur, ob Schnee liegt. Das ist aber völlig uninteressant, denn im Winter gibt es oft klare, kalte Tage, an denen der Schnee liegen bleibt, obwohl die Sonne kräftig scheint. Interessant ist, ob es momentan schneit, nur dann muss er das Solarpanel "aufräumen". Danach, wenn es aufgehört hat zu schneien, kann der Schnee durchaus länger liegen bleiben, aber das Panel kann trotzdem wieder auf die Sonne ausgerichtet werden. Ich vermute mal, dass eine Reflexlichtschranke in Verbindung mit einem Thermometer die sinnvollste Lösung ergibt.
>ich stehe derzeit vor dem Problem, mit möglichst geringem Energieaufwand
(was beheizte Systeme schon mal ausschliesst) recht sicher Schneefall
erkennen zu müssen.
Beheizt heisst nicht einen Aluklotz auf Temperatur halten. Es kann aber
ein NTC sein, der mit genuegend Strom gepulst wird, sodass man die
Eigenerwaermung messen kann. Alle Minuten fuer ein paar Sekunden
bestromen sollte genuegen.
Eigentlich ist der Schnee ohnehin kaum ein Problem, denn im Winter ist die Sonne so flach, dass die Panels sowiso fast gerade stehen, da bleibt nichts liegen. Damit ist die Schneeerkennung überflüssig.
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