Messung der Beleuchtungsstärke

[bernhard8]

Ich suche nach einem Messgerät welches die Beleuchtungsstärke misst. Ich brauche das um die Beleuchtungsstärke zu kennen wenn ich eine Solarzelle (Photovoltaik) vermesse.

Ich weiss noch nicht in welcher Einheit ich die Beleuchtungsstärke überhaupt messen soll. Messgeräte zeigen offenbar gerne Lux an. Für mich sinnvoller erscheint mir aber die Lichtleistung in Watt pro Quadratmeter.

Bei eBay hab ich zB die Artikelnummer 190444477722 gesehen (Anzeige in Lux). Der Verkäufer gibt einen Umrechnungsfaktor an:
100 Lux entsprechen 1 W/m²

Maximal sind ja gut 1000 W/m² auf der Erde zu erwarten (Solarkonstante 1367W/m²). Das Messgerät sollte somit wohl bis maximal 150000 Lux messen können.

Ich würde auch mehr Geld ausgeben falls das Messgerät über eine Schnittstelle für den PC verfügt (zum automatisierten Auslesen).

Ausserdem brauche ich später noch einen Sensor mit dem ich die Beleuchtungsstärke dann selbst elektrisch messen kann und mit einem Mikrocontroller verarbeiten kann (durch Vergleiche mit dem Messgerät kann ich dann meinen Sensor selbst "eichen").

Hat jemand passende Geräte oder Ideen parat?

[miniwindi]

Hallo Bernhard,

was ist denn für Deine Anwendung "Licht"?
Da gibt es ja ein Spektrum mit verschiedenen Wellenlängen. Somit stellt sich auch gleich die nächste Frage:
Auf welcher Wellenlänge soll denn der Sensor messen?
http://www.chemie-im-alltag.de/articles ... ektrum.JPG
http://www.nivitech.com/EM-Spektrum.jpg

W/m² ist die Bestrahlungsstärke:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bestrahlungsst%C3%A4rke

Vielleicht schaust Du Dir dann noch mal 220674770459 bei eb.y an...

Gruß Herbert

[miniwindi]

Hier war ich mal zu einer Besichtigung:
http://www.isfh.de/institut_solarforsch ... traege.php
Vielleicht telefonierst Du Dich da mal durch.
Die müssen genau wissen, wie man das macht.

Gruß Herbert

[miniwindi]

http://www.isfh.de/institut_solarforsch ... .php?log=1

[bernhard8]

Naja, vom Spektrum weiss ich dzt nichts. Vermutlich hat es aber mehr mit der Gesamtenergie im Spektrum zu tun als mit dem sichtbaren Bereich. Jedenfalls ist die Lichtquelle die Sonne und ich will Vergleichswerte Bestrahlungsstärke <-> Leistungsausbeute (elektrisch: P, U, I)

Danke für den Hinweis mit der Bestrahlungsstärke. Ich denke das ist der zu messende Wert.

[bernhard8]

kleines Update. Ich habe mir eine 5x5cm Solarzelle gekauft. Die liefert maximal 5V und 70mA.

Bei einer Solarzelle sollte der Photostrom direkt linear mit der Bestrahlungsstärke (Beleuchtungsstärke) zusammenhängen. Also
I = k * E

Kennline:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?tit ... 0126104221

Ich habe deshalb vor einen Lastwiderstand an die Zelle zu hängen und die Spannung die daran abfällt zu messen. Das ganze möchte ich an einem Punkt mit einem Messgerät (bekannter Wert) kalibrieren (Bestimmen vom Faktor k).

Wenn ich das richtig verstanden habe dann muss ich in der Kennline im linearen Bereich bleiben. Also muss mein Lastwiderstand an der Zelle kleiner sein als Leerlaufspannung / Kurzschlussstrom .

Wenn ich also 50 Ohm dranhänge dann sollte die abfallende Spannung URL=IRL*RL linear mit der Bestrahlungsstärke zusammenhängen.
Somit kann ich die Bestrahlungsstärke E durch Messung von URL bestimmen:

Beleuchtungsstärke E = k * URL

Irgendwelche Fehler im Ansatz? (10-20% Genauigkeit reicht mir)

[andreas]

Hallo Bernhard,

warum nicht direkt den Strom messen? Die Linearität gilt doch nur für den Kurzschlußbetrieb. Hänge ein Strommeßgerät direkt an die Zelle, das düfte die beste Lösung sein.

MfG. Andreas

[miniwindi]

Hallo Bernhard,
mein Vorschlag:
An der Solarzelle einen Spannungsteiler: 100 R + 100 R (das einfach im Kopf mitzurechen).
Das dürfte dann ja an einem 100R max. 2,5 Volt sein - evt. ist es aber auch leicht darüber.
Um mal Bezug zum AVR zu nehmen:
AREF würde ich trotzdem auf 5 Volt programmieren. Somit könntest Du auch Werte mit 5,1V und 5,2V usw. erfassen.
U nimmst Du dann wieder *2 (1 x SHL) dann paßt das wieder für die Formel.
Ich denke die A/D im AVR reichen für die Genauigkeit.
Erst mal würde ich diese Rohwerte aufzeichen (SD-Card oder RS232), bis Du was zum Kalibrieren findest.
Auf ähnliche Weise habe ich mich an die diversen "k" für meine Heizungsregelung herangetastet.
Vieleicht reichen Dir ja auch die nicht mit "k" umgerechneten Werte - ich weiß ja nicht was Du vor hast.
Viele Grüße und einen schönen ersten Advent wünscht Dir
Herbert

[bernhard8]

Der Grund ist genau der dass ich mit einem Mikrocontroller (AVR) im Endeffekt die Spannung messen will. Deshalb kann der Widerstand nicht zu klein ausfallen. Ich mache also bei der Messung einen Fehler, der wie gesagt nur im Rahmen bleiben soll.

Wenn ich von max. 5V am AVR ausgehe habe ich an etwa RL= 50 Ohm gedacht. Am Widerstand wird auch schon max. 0.25W umgesetzt. Da muss ich schon nen Leistungswiderstand nehmen damit er nicht zu warm wird.

Ich will das ganze erst im Sommer angehen und mich bis dahin theoretisch vorbereiten. Was ich vorhabe:

2 Stk. 200W Panele der Sonne nachführen. Die Sonnenposition möchte ich errechnen damit ich mir die Sensorik erspare. Das ganze gesteuert mit einem AVR. Die Energie will ich mit einem GTI 600W (oder vermutlich besser 2 mit 300W) ins Netz einspeisen.

Insgesamt hätte ich dann 400Wp Solar und mehrere hundert Wp Windleistung als Hybridsystem. Dann möchte ich einen langfrist Vergleich der beiden Techniken machen.

Ausserdem möchte ich die Nachführung selbst testen (Gewinn gegenüber fixer Montage soll bei 30-50% liegen).

[Daniel]

Hallo Bernhard,

die Geschichte mit der Kollektor-Nachführung hört sich spannend an. Möchtest Du die Nachführung einachsig (Himmelsrichtung) oder zweiachsig (Himmelsrichtung (Azimut)+ Neigung (Elevation)) ausführen?

Ich hatte mir zur Kollektornachführung auch vor langer Zeit schon mal einige Gedanken gemacht ... bei den Gedanken ist es dann aber leider auch geblieben.

Grüsse - Daniel