Wolkensensor

Bau eines
WOLKENSENSORS
Projekt für Computerorientierte Physik
Zur Verfügung gestellt vom Institut für Astrophysik am
Lustbühel
 Dieses besonders lichtstarke
Teleskop soll in Zukunft
automatisiert arbeiten
 Unsere Aufgabe war, einen
Sensor zu entwickeln, der den
Bewölkungsgrad in der Nacht
angibt
 Mit diesen Werten kann ein
Steuerrechner - je nach
Wetterlage - das Teleskop
selbstständig an- und
abschalten, sowie die Kuppel
bei Schlechtwetter schließen
Bauteile
 Hauptbestandteil der
Konstruktion ist ein PeltierElement zur Messung der
Infrarotstrahlung
 Zur Datenübermittlung
verwenden wir diesen
Analog/Digital – Wandler
(Modell LTC 1090 von Linear
Technology)
Theoretische Grundlagen
Das Peltier-Element wandelt Temperaturdifferenzen in ein
Spannungssignal. Die Erde gibt in der Nacht die von der Sonne
am Tag erhaltene Wärme kontinuierlich durch die Atmosphäre ab;
die tatsächlich in den Weltraum abgegebene Strahlung ist
abhängig von der Wolkendichte.
Das Element ist horizontal zum Erdboden ausgerichtet, wobei die
einfallende Infrarotstrahlung an der Oberseite abhängig von der
Reflexion an der Wolkenschicht ist. Wobei anzumerken ist, dass
der Relflexionsgrad umso größer ist, je dichter die Bewölkung. Die
Strahlung an der Unterseite ist von der Wetterlage unabhängig.
Somit ergibt sich bei der Messung eine zum Bewölkungsgrad
kohärente Spannungsvariation.
Messvorgang
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Da die Spannungswerte im Bereich von einigen wenigen Millivolt liegen, ist
eine Verstärkung notwendig, um die Signale auf den Messbereich des A/DWandlers von 0-5 Volt abzustimmen. Aus praktikablen Gründen wurde ein
Verstärkungsfaktor von ca. 2000 gewählt, wobei noch zusätzliche Kanäle
des Wandlers für andere Faktoren verwendet werden können
Der Wandler gibt einen Wert zwischen 0 und 1023 aus, was einer
Auflösung von 10 Bit entspricht
Das von uns geschriebene Programm gibt die Messwerte aus, wobei
folgende Teilschritte durchgeführt werden:
1. Einlesen der Messwerte
2. Umrechnung auf den tatsächlichen Messwert in mV
3. Bildung eines statistischen Mittelwertes über jeweils 60
Sekunden
4. Ausgabe in einem speziellen Dateiformat
Am Observatorium werden die Daten über LAN weitergeleitet und
verarbeitet
Anhang:
Messung von 0 bis 24 Uhr (Nacht ohne Bewölkung)
Man sieht, dass
ohne Bewölkung der
Messwert über 5
Volt liegt, während
tagsüber die Wärme
von oben kommt
und nichts
gemessen wird.
Bei Bewölkung
liegen die Werte im
Messbereich…