Solar-Igel
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    Tag der offenen Tür am 25.11. von 9 bis 13 Uhr +++ Typisierungsaktion für die DKMS vom 4. bis zum 8. Dezember +++ Das Richard-von-Weizsäcker-Berufskolleg ist Projektpartner Schaufenster 4.0

     Messtechnisches Prinzip des Solar-Igels

    Das Messprinzip des Solarstrahlungssensors Solar-Igel basiert auf der partiellen örtlichen Erfassung der Einstrahlung in festen Himmelsbereichen. Auf einer Halbkugeloberfläche sind dazu radial 135 Bereichssensoren positioniert. Die scharfe Abgrenzung des Erfassungsbereiches des einzelnen Bereichssensors wird durch eine rotationssymmetrische Tubusoptik erreicht. Das Bild stellt eine vereinfachte Projektion der Erfassungsbereiche der einzelnen Tubusoptiken auf eine frei definierte Schnittkugel dar.

    Schnittdarstellung des Messsystems

    Die Positionen der einzelnen Bereichssensoren auf der Trägerhalbkugel des Solarstahlungssensors sind zur Erfassung des Himmelsbereiches optimiert. Etwaige Reflexionen innerhalb der Tubusotik werden durch die spezielle Geometrie der Innenoberfläche unterdrückt. Am Fußende der Tubusoptik befindet sich jeweils ein Messwandler auf Halbleiterbasis. Dieser wandelt die durch den Bereichssensor unter seinem festen Raumwinkel erfasste Bestrahlungsstärke in ein proportionales elektrisches Signal um. Bei der Bestimmung der Global-, Diffus- und Direktstrahlung aus den einzelnen Messwerten der 135 Bereichssensoren kann es durch doppelt und nicht erfasste Himmelsbereiche zu Fehlinterpretationen kommen. Zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten wird ein Sensor im Zenit der Halbkugel eingesetzt. Dieser besitzt keine Tubusoptik, sondern eine Lochblende mit einer sphärischen Linse, wodurch ein Erfassungsbereich von annähernd 180° erreicht wird. Zu den Messdaten.

    Die Technik des Solar-Igels

     Im Rahmen von Analysen über eine großflächige Einbindung von solaren Energiewandlersystemen (Photovoltaik und solarthermische Kollektoren) in kommunale Energieversorgungsstrukturen hat sich gezeigt, dass zur Abschätzung und Vorhersage von Fluktuationen eine möglichst exakte Kenntnis der solaren Einstrahlungsverteilung notwendig ist. Da hierzu keine geeignete Messtechnik zur Verfügung steht, wurde am Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung ein neuartiger Strahlungssensor entwickelt.

     

    Der Solar-Igel setzt sich aus einem optischen System zur richtungsaufgelösten Erfassung der solaren Einstrahlung und einer Messelektronik zur Aufbereitung der elektrischen Signale der einzelnen Messwandler zusammen. Die Messelektronik besteht aus mehreren Verstärkerstufen, einem Analog-Digitalumsetzer (ADU), einem Multiplexer und einem Mikrocontroller. Der Mikrocontroller steuert den Messbetrieb des Solarstrahlungssensors und stellt die Messdaten dem Steuerrechner zur Verfügung.

    Die Schnittstellenbox

    Die Schnittstellenbox wird zwischen Steuerrechner und Solar-Igel geschaltet und erfordert einen 230 V Netzanschluss. Sie ist für eine angepasste Spannungsversorgung des Solar-Igels notwendig und dient gleichzeitig als Zwischenstation für die vom Solar-Igel aufgenommenen solaren Strahlungsdaten (Datentelegramme) an den Steuerrechner.

    DCF 77-Funkuhr

    Die Funkuhr dient zur Synchronisation des Mikrocontrollers und des Steuerrechners auf das Zeitsignal und ist ebenfalls an der Schnittstellenbox angeschlossen.