Bau einesBau eines

WOLKENSENSORSWOLKENSENSORS

Projekt für Computerorientierte PhysikProjekt für Computerorientierte Physik

Zur Verfügung gestellt vom Institut für Astrophysik am Zur Verfügung gestellt vom Institut für Astrophysik am LustbühelLustbühel

Gruppenmitglieder: Alex, Christof, Hajreta, Gernot, PaulGruppenmitglieder: Alex, Christof, Hajreta, Gernot, Paul

Dieses besonders lichtstarke Dieses besonders lichtstarke Teleskop soll in Zukunft Teleskop soll in Zukunft automatisiert arbeitenautomatisiert arbeiten

Unsere Aufgabe war, einen Unsere Aufgabe war, einen Sensor zu entwickeln, der den Sensor zu entwickeln, der den Bewölkungsgrad in der Nacht Bewölkungsgrad in der Nacht angibtangibt

Mit diesen Werten kann ein Mit diesen Werten kann ein Steuerrechner - je nach Steuerrechner - je nach Wetterlage - das Teleskop Wetterlage - das Teleskop selbstständig an- und selbstständig an- und abschalten, sowie die Kuppel abschalten, sowie die Kuppel bei Schlechtwetter schließenbei Schlechtwetter schließen

BauteileBauteile

Hauptbestandteil der Hauptbestandteil der Konstruktion ist ein Konstruktion ist ein Peltier-Peltier-ElementElement zur Messung der zur Messung der InfrarotstrahlungInfrarotstrahlung

Zur Datenübermittlung Zur Datenübermittlung verwenden wir diesen verwenden wir diesen Analog/Digital – WandlerAnalog/Digital – Wandler (Modell (Modell LTC 1090LTC 1090 von von Linear Linear TechnologyTechnology))

Theoretische GrundlagenTheoretische Grundlagen

Das Peltier-Element wandelt Temperaturdifferenzen in ein Das Peltier-Element wandelt Temperaturdifferenzen in ein Spannungssignal. Die Erde gibt in der Nacht die von der Sonne Spannungssignal. Die Erde gibt in der Nacht die von der Sonne am Tag erhaltene Wärme kontinuierlich durch die Atmosphäre ab; am Tag erhaltene Wärme kontinuierlich durch die Atmosphäre ab; die tatsächlich in den Weltraum abgegebene Strahlung ist die tatsächlich in den Weltraum abgegebene Strahlung ist abhängig von der Wolkendichte. abhängig von der Wolkendichte.

Das Element ist horizontal zum Erdboden ausgerichtet, wobei die Das Element ist horizontal zum Erdboden ausgerichtet, wobei die einfallende Infrarotstrahlung an der Oberseite abhängig von der einfallende Infrarotstrahlung an der Oberseite abhängig von der Reflexion an der Wolkenschicht ist. Wobei anzumerken ist, dass Reflexion an der Wolkenschicht ist. Wobei anzumerken ist, dass der Relflexionsgrad umso größer ist, je dichter die Bewölkung. Die der Relflexionsgrad umso größer ist, je dichter die Bewölkung. Die Strahlung an der Unterseite ist von der Wetterlage unabhängig. Strahlung an der Unterseite ist von der Wetterlage unabhängig. Somit ergibt sich bei der Messung eine zum Bewölkungsgrad Somit ergibt sich bei der Messung eine zum Bewölkungsgrad kohärente Spannungsvariation.kohärente Spannungsvariation.

MessvorgangMessvorgang Da die Spannungswerte im Bereich von einigen wenigen Millivolt liegen, ist Da die Spannungswerte im Bereich von einigen wenigen Millivolt liegen, ist

eine Verstärkung notwendig, um die Signale auf den Messbereich des A/D-eine Verstärkung notwendig, um die Signale auf den Messbereich des A/D-Wandlers von 0-5 Volt abzustimmen. Aus praktikablen Gründen wurde ein Wandlers von 0-5 Volt abzustimmen. Aus praktikablen Gründen wurde ein Verstärkungsfaktor von ca. 2000 gewählt, wobei noch zusätzliche Kanäle Verstärkungsfaktor von ca. 2000 gewählt, wobei noch zusätzliche Kanäle des Wandlers für andere Faktoren verwendet werden könnendes Wandlers für andere Faktoren verwendet werden können

Der Wandler gibt einen Wert zwischen 0 und 1023 aus, was einer Der Wandler gibt einen Wert zwischen 0 und 1023 aus, was einer Auflösung von 10 Bit entsprichtAuflösung von 10 Bit entspricht

Das von uns geschriebene Programm gibt die Messwerte aus, wobei Das von uns geschriebene Programm gibt die Messwerte aus, wobei folgende Teilschritte durchgeführt werden: folgende Teilschritte durchgeführt werden: 1. 1. Einlesen der Messwerte Einlesen der Messwerte 2. 2. Umrechnung auf den tatsächlichen Messwert in mV Umrechnung auf den tatsächlichen Messwert in mV 3. 3. Bildung eines statistischen Mittelwertes über jeweils 60 Bildung eines statistischen Mittelwertes über jeweils 60

Sekunden Sekunden 4. Ausgabe in einem speziellen Dateiformat4. Ausgabe in einem speziellen Dateiformat

Am Observatorium werden die Daten über LAN weitergeleitet und Am Observatorium werden die Daten über LAN weitergeleitet und verarbeitetverarbeitet

Anhang:Anhang:

Messung von 0 bis 24 Uhr (Nacht ohne Bewölkung)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…