Schlagschatten oder diffuses Licht???

[Gast#649237]

Ich wollte fragen, ob mir jemand sagen kann, wie ich am besten zwischen hartem Licht (klare Schattenkonturen) und diffusem Licht (unscharfe Schattenkonturen) unterscheiden kann.

Ich weiß nicht, ob ich das schon anhand der Lichtstärke erkennen kann,
da ich bei "hartem" Licht nur Energie aus einer Richtung zugeführt bekomme und bei "weichem" Licht aus mehreren Richtungen Licht einfange.

Ich wollte fragen, ob mir jemand sagen kann, wie ich am besten zwischen hartem Licht (klare Schattenkonturen) und diffusem Licht (unscharfe Schattenkonturen) unterscheiden kann

Unter welchen Bedingungen?
Schatten unterscheiden - auf einer Schneefläche gar nicht.
(Nach vieviel Bier?)
Grey

[PicNick]

Mit welchem Gerät (Sensor) willst du denn gucken ? mfg robert

[m.artmann]

Hallo Gast,

brauchst Du da einen Sensor für die Wohnung oder für's Freie?
Erzähl mal ein wenig mehr darüber
Weil für drinnen dürfte es wegen mehrerer Leuchtkörper ein wenig schwieriger werden.
Für Outdoor, wo meist ja nur die Sonne scheint oder auch nicht,
könntest Du einige Fotowiderstände oder Fotodioden verwenden.
Diese dann so ausrichten dass jeweils einer in jede Himmeslrichtung
und dann noch um 30-45 Grad nach ober zeigt. Dann noch gegeneinander
abschatten/abschirmen sodass bei klarem Sonnenschein im besten Fall nur einer bis höchstens
zwei direkt angestrahlt werden, die anderen 2-3 liegen dann durch die Abschirmung im Schatten.
Dadurch dass dann bei klarem Sonnenschein eine so hohe Differenz des Widerstandes zwischen
den 4 Sensoren kann man ziemlich genau feststellen ob Sonne scheint oder nicht.

Wenn nur diffuses Licht da ist haben alle Fotowiderstände den gleichen Widerstand.
OK nicht ganz, der nach Norden zeigende Widerstand wird immer größer sein als alle anderen,
egal ob Sonnenschein oder Diffus.
umindest kann man die in dem Fall noch vorhandene Differenz mit einem Poti oder per Software ausgleichen.

Im Bereich Nutzungsdauer von Solaranlagen bzw. der Aufzeichnung der Sonnenscheindauer
gibt es solche Sensoren. In diesen sind dann allerdings noch mehr Fotowiderstände
( N,O,S,W,NO,NW,SO,SW, dann noch in verschiedenen Winkeln zum Boden und minestens einer direkt nach oben).

Vorher wurde die Sonnenscheindauer mit einer Glaskugel und einem speziell beschichtetem Papierstreifen auf dem eine Skala aufgedruck war gemessen.
Der Papierstreifen wurde dabei von einer Führung genau im Brennpunkt der Glaskugel fixiert und umschloß diese dann halb.
Wenn nun die Sonne schien brannte der Brennpunkt der Glaskugel ein Loch in den Streifen und war es gerade bewölkt dann war da eben kein Loch...

Gruß
m.artmann

[Gast#649237]

Hallo,

ich brauche den Sensor für draußen.
Als Controller benutze ich einen T89C51CC01. Da könnte ich ja schon ein paar Photowiderstände oder -dioden anschließen, aber gibt es da nicht schon fertige Module???

Sonst bau ich mir das eben selber.

[Gast#649237]

Ich habe mir das jetzt erstmal so überlegt:

Auf eine Scheibe baue ich 4 Sensoren, die durch Wände in Form eines Kreuzes getrennt sind.

Dann überprüfe ich, ob die Differenz der Sensoren groß ist oder nicht.

Hier gibt es allerdings wieder ein Problem:
Wenn die Sonne über dem Modul steht, werden alle Sensoren gleichstark beleuchtet, obwohl es Schlagschatten gibt.

[m.artmann]

Hallo,

Stimmt, wenn die Sonne genau drüber steht hat mal ein Problem.
Das könnte man aber mit einem fünften Sensor der genau nach oben zeigt
und durch eine Lochmaske schaut beseitigen.
Dieser Sensor hat dann nur am Mittag den geringsten Widerstand.
Sobald die Sonne weiterwandert bekommt er von der Lochmaske
wieder Schatten gespendet. Mit der Größe der Maske mußt Du vermutlich
ein wenig experimentieren.
Wie gesagt je mehr Sensoren Du da einsetzt desto genauer kannst Du dann unterscheiden.

Gruß
m.artmann

[Dirk]

Hallo Gast#649237,

ausreichend z.B. zur Nachführung eines Solarpanels sind ein senkrechter und ein waagerechter Schlitz, von der Seite gesehen in Form eines Dreiecks, wobei an der Basis je ein LDR o.ä. Lichtsensor sitzt.
Die "Schlitze" kann man z.B. aus schwarzer Pappe ausschneiden (4 Dreiecke) und dann je 2 Dreiecke mit 2 mm Abstand an 2 Seiten zusammenkleben. In der Ecke der zusammengeklebten Seiten wird der LDR mit eingeklebt.
In die offene Dreieckseite kann dann das Licht einfallen.
In wieweit diese Konstruktion auf diffuses Licht oder eine punktuelle Lichtquelle reagiert, ist teilweise durch den Schwellenwert der Sensoren einstellbar. Eine Programmlogik muss mit der Suche nach einer Lichtquelle aufhören, wenn der Schwellenwert der Sensoren nicht erreicht werden kann. Ist EIN Schwellenwert erreicht, muss über die andere Achse nach optimaler Ausrichtung gesucht werden.

Gruß Dirk

[Gast#649237]

Hallo,

es geht nicht um ein Solarmodul, sondern ich habe ein Problem mit Schatten.
Und wenn ich keinen Schlagschatten habe, brauche ich mich logischerweise nicht weiter mit diesem Problem beschäftigen. (Danach folgt eine ziemlich komplizierte Vektorrechnung)

[Dirk]

Hallo Gast#649237,


es geht nicht um ein Solarmodul, sondern ich habe ein Problem mit Schatten.
Und wenn ich keinen Schlagschatten habe, brauche ich mich logischerweise nicht weiter mit diesem Problem beschäftigen.

... naja, immerhin ging es bei einer Deiner Antworten auch um "Sonne", insofern hätte es sich ja um ein Solarpanel handeln können.

Aber auch wenn nicht, löst mein Vorschlag das Problem mit dem Schatten, wenn es um die Aufgabe einer XY-Nachführung geht.
Du solltest vielleicht noch schreiben, was du eigentlich baust.

Gruß Dirk

[Gast#649237]

Hier mal das Projekt:

Wenn der Schatten von Windkraftanlagen auf Gebäude fällt, muss die WKA abgeschaltet werden, da der rotierende Schatten störend sein kann.

Deswegen berechne ich mit einem MC (T89C51CC01), ob Schatten auf das Haus fällt. In dieser Berechnung kann ich aber nicht beachten, ob die Sonne gerade stark scheint, oder ob es bewölkt ist.

Um diesen Fall zu unterscheiden brauche ich den Sensor.

[Dirk]

Hallo Gast#649237,


Wenn der Schatten von Windkraftanlagen auf Gebäude fällt, muss die WKA abgeschaltet werden, da der rotierende Schatten störend sein kann. ... In dieser Berechnung kann ich aber nicht beachten, ob die Sonne gerade stark scheint, oder ob es bewölkt ist.

Das ist nicht in erster Linie ein Problem des [highlight=red:95a8117338]Sensors[/highlight:95a8117338], sondern der Auswertung.
Da ein Schlagschatten eines Rotors auf einem Gebäude eine unterschiedliche Lichtintensität je nach Sonnenschein haben wird, kann der Sensor allein nicht unterscheiden, ob diffuses Licht oder Schlagschatten vorliegt.
Man wird mit [highlight=red:95a8117338]Helligkeitsunterschieden[/highlight:95a8117338] arbeiten müssen, d.h. wenn ein rascher, rhythmischer Wechsel von Helligkeitswerten auffällt, wird das eher ein Rotorschatten als eine Bewölkungsänderung sein.
Leider wird EIN Sensor auf der Hauswand das Problem nicht generell für alle Sonnenstände lösen. Evtl. braucht man je einen Sensor am linken Anfang der der WKA zugewandten Hausfront in Höhe jedes Fensterbandes (bzw. jeder Etage), wobei dann die Abschaltung für die Dauer des über die Front wandernden Schattens berechenbar ist.

Gruß Dirk

[Quietschente]

Willst du darauf achten, dass neu gebaute WKA keine Gebäude "beschatten" oder willst du den Betrieb einer vorhandenen WKA einschränken?

[Gast#649237]

@Quietschente:
Der Betrieb einer bereits bestehenden WKA soll eingeschränkt werden, aber die andere Variante würde ich eher auf dem PC lösen (auch interessant)

@Dirk:
Ich habe nicht vor Sensoren an dem Haus anzubringen, sondern ich gebe die Koordinaten des Hauses, die Höhe der WKA usw. an. Dann berechne ich mit Vektormathematik, ob Schatten auf das Gebäude fallen würde, wenn die Sonne scheint. Aber ich muss die WKA ja nicht ausschalten, wenn keine Sonne scheint. Deswegen muss ich zusätzlich prüfen, ob es einen Schlagschatten gibt.

[Dirk]

Hallo Gast#649237,

ein Schatten läßt sich ja nur auf irgendeinem Hintergrund, auf den er fällt, detektieren. Wenn das nicht das Haus neben der WKA ist, dann müßte man um die WKA herum kreisförmig Lichtsensoren anbringen, von denen dann einer oder 2 einen Helligkeitsunterschied feststellen, wenn der Schatten des WKA-Masts darauf fällt. Gibt es keinen Unterschied zwischen den Sensoren, dann gibt es keinen Schlagschatten.
Für diesen Zweck könnte man besser auch einen kleineren eigenen Sensor bauen: In der Mitte ein Stab, darum herum im Kreis mehrere Lichtsensoren, die den Schatten durch Helligkeitsabweichung erkennen können.
Ich glaube nicht, dass man nur anhand von einem "Helligkeits-Schwellenwert" sicher die Frage klären kann, ob Schatten entstehen können oder nicht. Die alte Glaskugel für die Sonnenscheindauer funktionierte zwar auch durch einen Schwellenwert (nur direkte Sonne kann ein Loch in Papier brennen), aber Schatten sind auch ohne direkte Sonne möglich.

Gruß Dirk

[Gast#649237]

Ich habe mir auch schon folgendes überlegt:

Ich benutze einen Photowiderstand und lass eine Mask über diesem rotieren. Wenn ich daraus einen pulsierenden Schatten erhalte, herrscht wahrscheinlich eine starke Sonneneinstrahlung, die auch einen scharfen Schatten erzeugen kann.

[ThunderD]

kannst du die aufgabenstellung für nen begriffsstutzigen auch erklären?
irgendwie versteh ich die aufgabe wirklich nicht so ganz.

ne windkraftanlage soll in der arbeit eingeschränkrwerden,wegen schattenwurf auf ein haus? was machts für nen unterschied ob sich das windrad dreht oder nicht?

da muss ich einfach was falsch sehn

[Gast#649237]

Also für Begriffsstutzige:

gegeben sei
- ein Haus
- eine Windkraftanlage
- ein definierter Horizontwinkel}
- ein definierter Azimut } Hierdurch wird die Richtung der Sonne angegeben

Aus diesen Werten berechne ich, ob Schatten auf das Gebäude fällt. In diese Rechnung kann man aber nicht einbeziehen, ob gerade Sonne scheint, oder es bewölkt ist, d.h. es keinen Schatten gibt.

Folgendes Problem:

Der rotierende Schatten der Windkraftanlage darf nicht auf ein Gebäude fallen, da die Bewohner sonst aufgrund des pulsierenden Schattens den Verstand verlieren. Deswegen muss in der Zeit, in der Schatten auf das Haus fällt, die WKA abgeschaltet werden.

[ThunderD]

achso ja hab nicht bedacht das sich eine wka nicht mit dem speed eines emotors dreht. weil dann merkt ma den schatten nicht :)

hm okey nehmen wir mal an du wüsstest wo sich die flügel gerade befinden. dann könnte man ja mit 2 sensoren messsen ob der schatten ein problem ist oder nicht.

wenn man weiß wo das rotorblatt ist, weiß man wo sich der schatten befinden sollte. bringt man jetzt auf der wka 2 sensoren an die sich jeweils links und rechts vom schatten des rotorblattes liegen sollten kann man aus der differenz sehr einfach beurteilen ob esein problem ist oder nicht. gibts keinen großen unteschied in der helligkeit dann scheint keine sonne. wenn doch dann sollte man vor vor oder nachmittag die anlage abdrehn. kommt halt auf diesonne an.

ich hoffe man versteht wie ich mir das vorstelle

[Dirk]

Hallo Gast#649237,


Ich benutze einen Photowiderstand und lass eine Mask über diesem rotieren. Wenn ich daraus einen pulsierenden Schatten erhalte, herrscht wahrscheinlich eine starke Sonneneinstrahlung, die auch einen scharfen Schatten erzeugen kann.

... ja, das klingt gut, hat allerdings bewegliche Teile. Man muss ja auch nichts Bewegtes nehmen, sondern 2 Lichtsensoren, von denen einer hinter einer Abschattung sitzt, der andere nicht. Sind die Messwerte beider Sensoren nicht wesentlich abweichend, liegt eher diffuses Licht vor.

Gruß Dirk

[Gast#649237]

Aber ich weiß ja nicht genau, aus welcher Richtung die Sonne kommt. Deswegen kann ich ja keine Maske fest aufstellen.

[ThunderD]

Uhrzeit + jahreszeit sollten eine grobe bestimmung der richtung erlauben.

außerdem wenn der sensor regelmäßig eine große helligkeits änderung richtung haus erfasst,kanns dir doch egal sein wo die sonne steht. du weißt dann das der schatten in richtung haus zeigt, was du ja nicht willst.

[Gast#649237]

Uhrzeit und Jahreszeit lassen eine Berechnung bis auf ein Bruchteil von einem Grad zu, aber das ist ja jetzt nicht so wichtig.

Der Sensor soll auf der WKA und NICHT am Haus angebracht werden.

[ThunderD]

wenn man den winkel so genau ausrechnen kann, für was braucht man dann noch nen sensor. außerdem ging meine idee von nem sensor an der wka aus.

[Dirk]

Hallo Gast#649237,

ich würde rings um den einen Sensor herum (z.B. in 5 cm Abstand) eine lichtdichte Abschattung anbringen, wobei Umgebungslicht von oben und unten frei einfallen kann. Der andere Sensor hat keine solche seitliche Abschattung und kann auch sonst nicht von anderen Masten o.ä. beschattet werden (muß also oben auf der WKA sitzen).
Ein Sensor bekommt also NIE direktes Sonnenlicht, der andere IMMER, wenn sie denn scheint.

Gruß Dirk

[Gast#649237]

@ThunderD:
Ich möchte wissen, ob die Sonne scheint, oder ob es bewölkt ist. Das kann ich nicht berechnen.

[ThunderD]

Ja stimmt auch sry.

ich weiß nicht wie es bei euch aussieht, aber wenn die wka das windrad so wie auf meiner zeichnung hat, würde schon 1 sensor reichen.

[Manf]

Wir hatten doch jetzt schon verschiedene Ansätze die auch technischer Sicht recht zielführend sind, die aber wohl aus praktischen Randbedingungen nicht einsetzbar sind.
1)Sensor am zu schützenden Haus (Haus ist nicht zugrifbar?)
2)rotiernde Maske über Lichtsensor ( Sonnenstand verändert sich)

Allgemein kommen folgende Lösungen in Betracht:
1) Es wird ein Modell von WKA und Haus aufgebaut an dem der Sensor angebracht wird
2) Es wird eine rotiernde Maske so angebracht, daß sie aus Sicht des Sensors die Sonnenbahn überstreicht.
3) Ohne bewegte Teile: Es werden zwei Sensoren aufgestellt, einer mit Abschattung auf der Sonnenbahn, einer ohne Abschattung auf der Sonnenbahn.
4) Allgemeine Lösung ohne Sonnenstand: Aufnahme eine Bildes, Bildung der Norm aller (oder vieler ) Differenzwerte von benachbarten Pixeln des Bildes.

Was käme davon in Frage?
Manfred

[Gast#649237]

Hallo,

es kommt noch was dazu:

Ein Freund von mir meinte, dass man einen Zeilensensor 1x128 Pixel verwenden könnte über den ein Bügel gespannt ist. Wenn der Schatten dieses Bügels eine Kante auf dem "Bild" des Sensors hervorruft, herrscht hartes Licht. Ich denke ich werde diese Variante benutzen.

Aber trotzdem vielen Dank für die vielen anderen Lösungsansätze