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1 Bradtmöller Excel-Workshop Im Rahmen der fakultativen Kurse zur Projektarbeit Christian Bradtmöller Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik.

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Präsentation zum Thema: "1 Bradtmöller Excel-Workshop Im Rahmen der fakultativen Kurse zur Projektarbeit Christian Bradtmöller Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik."—  Präsentation transkript:

1 1 Bradtmöller Excel-Workshop Im Rahmen der fakultativen Kurse zur Projektarbeit Christian Bradtmöller Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik TU Braunschweig Langer Kamp Braunschweig Wintersemester 2010/11

2 2 Bradtmöller Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Funktionen und Rechnen in Excel Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Funktionen in Excel Erstellung und Formatierung von Diagrammen Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik Makros in VBA und wie man sie macht Einstellungen in Excel Erstellung eines Makros Wichtige Befehle Schaltflächen einfügen Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten Übersicht

3 3 Bradtmöller In jede Zelle kann nach Doppelklick eine Formel eingegeben werden z.B. für B1: =A1*1,5 -> liefert für B1 das 1,5 fache des Wertes von A1 Weiterführen einer Reihe: In die erste Zelle 1 eingeben, in die darunter 2. Beide Zellen markieren und das kleine schwarze Quadrat in der unteren rechten Ecke so viele Zellen nach unten ziehen wie gewünscht Zeilen und Spalten feststellen: Durch das $ Zeichen vor dem festzustellenden Element wird dieses festgehalten Automatisches Ergänzen: Durch Doppelklick auf die Ecke unten rechts wird die Beziehung in den folgenden Zellen ergänzt Funktionen und Rechnen in Excel

4 4 Bradtmöller Andere Tabellenblätter (sheets) und Dokumente referenzieren Syntax: ='C:\Dokumente und Einstellungen\Christian\Desktop\[Mappe2.xls]Tabelle1'!$K$36 Dateiname in [ ] Name des Sheets gefolgt von ! Bezeichnung der Zelle Pfad mit am Anfang und Ende Wenn etwas in einer Zelle angezeigt werden soll, das das Ergebnis einer Formel ist und in einer anderen Zelle noch einmal dargestellt werden soll, kann man die Zelle nicht einfach kopieren und einfügen. Vorgehen: Zu kopierende Zelle markieren und kopieren Rechtsklick auf Zielzelle, Inhalte einfügen Im Popup Verknüpfen auswählen Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern

5 5 Bradtmöller Beschriftungen sind wichtig, wenn jemand anderes mit den Daten arbeiten können soll Ein Dokument repräsentiert auch eine Dokumentation der Arbeit und sollte auch nach einem Jahr noch leicht zugänglich sein -> Zellen markieren + Rechtsklick + Zellen formatieren Rahmen erleichtern anderen das Verständnis der Tabelle Kommentare erlauben Erklärungen bereitzustellen - > Rechtsklick / Kommentar einfügen Rahmen und Beschriftungen

6 6 Bradtmöller Den Überblick behalten: Gruppieren Zelle markieren, die ausgeblendet werden sollen Daten, Gliederung, Gruppieren wählen Gruppen lassen sich schließen und öffnen auch verschachteln

7 7 Bradtmöller Funktionen beginnen immer mit = Hat man den Namen der Funktion eingegeben, wird der Syntax für die Variablen angezeigt =pi() liefert die Zahl Pi =cos(Bogenmass(60)) liefert den Kosinus von 60°, Alternativ: 60*pi()/180 =Mittelwert(A1:A3;B1:B3) liefert den Mittelwert der sechs Zellen =Stabw(A1:A3;B1:B3) liefert die Standardabweichung vom Mittelwert =abs(A1) Absolutwert des Wertes der Zelle A1 =Summe(A1:A3) Summe alle Zellen =exp(A1) Eulerzahl hoch A1 =log(A1) dekadischer Logarithmus von A1 =ln(A1) Logarithmus naturalis von A1 =Steigung(B1:B3;A1:A3) Steigung einer linearen Regression der Spalten A (x-Achse) und B (y-Achse) =Achsenabsc hnitt(y;x) y-Achsenabschnitt der Regression Wichtige Funktionen

8 8 Bradtmöller Einfügen / Diagramme Diagrammtyp wählen ( Punkt (X/Y) ) Diagrammuntertyp wählen Diagramme erstellen

9 9 Bradtmöller Daten auswählen Entwurf / Daten auswählen Hinzufügen Diagramme erstellen

10 10 Bradtmöller Daten auswählen Namen für die Reihe eingeben X-Werte auswählen Y-Werte auswählen Diagramme erstellen

11 11 Bradtmöller Reihen anordnen Position in Legende und Reihenfolge in Diagramm tauschen Bearbeiten für Änderungen Diagramme erstellen

12 12 Bradtmöller Datenreihen Formatieren Format + Schaltfläche oder Rechtklick Datenreihen formatieren Reihe in Diagramm wählen oder in Dropdownmenü Reihe einer Sekundärachse zuweisen Diagramme erstellen

13 13 Bradtmöller Datenreihen Formatieren Symbol und Größe wählen Farbe und Aussehen von Symbol und Verbindungslinie wählen Diagramme erstellen

14 14 Bradtmöller Datenreihen Formatieren Achsentitel hinzufügen (Verständnis des Diagramms) Gitternetzlinien wenn sinnvoll Achsen skalieren und formatieren Trendlinie wenn sinnvoll Fehlerindikatoren, wenn etwa Standardabweichung bekannt Diagramme erstellen

15 15 Bradtmöller Fertiges Diagramm Keine unnötigen Kommastellen Unterscheidbare Symbole und Farben (auch in schwarz/weiß-Kopie) Sinnvolle Regressionen Legende Skalierung (Bereich, logarithmisch, Sekundärachse) Außerdem: Diagramm erleichtert Auswertung und Argumentation sinnvolle Zusammenstellungen von Daten verschiedene Auftragungen zeigen Abhängigkeiten

16 16 Bradtmöller Vorsicht bei interpolierten Linien, es werden Optima dargestellt, die nicht an dieser Stelle liegen müssen Farben wählen, die gut zu unterscheiden sind Auf einheitliches Erscheinungsbild der Grafiken achten. (Dieselbe Farbe für gleiche Stoffe) Excel hat Grenzen! Andere Programme wie Origin und Sigmaplot bieten Möglichkeiten wie Dreieckdiagramme, Integrieren und sehr vielseitige Regressionen Allgemein

17 17 Bradtmöller Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik Bei einer neuen Synthese wurde die Konzentration eines Eduktes gemessen. Nun soll geklärt werden, ob es sich um eine Reaktion 1. Grades handelt. 1.: Prüfen Sie, ob es sich um eine Reaktion erster Ordnung handelt 2.: Bestimmen Sie den Durchschnittswert des Geschwindigkeitskoeffizienten mit Hilfe linearer Regressionen Für eine Reaktion 1. Ordnung würde gelten: ln(c 0 / c) = k 1 * t => ln(c) = - k 1 * t + ln(c 0 ) mit: c 0 Startkonzentration k 1 Geschwindigkeitskoeffizient t Reaktionslaufzeit c Konzentration zur Zeit t

18 18 Bradtmöller Öffne die Datei Kinetik_Vorlage.xls Öffne das Blatt Versuchsergebnisse. Hier stehen die zu den jeweiligen Zeitpunkten gemessenen Konzentrationen Wie müssen die Konzentrationen aufgetragen werden, damit (Wenn es sich wirklich um eine Reaktion 1. Ordnung handelt) sich eine Gerade ergibt, deren Steigung der Geschwindigkeitskonstante entspricht? Forme die Werte entsprechend um und erstelle ein Diagramm, um zu überprüfen, ob eine lineare Regression die Daten sinnvoll beschreibt. Benutze die Funktion =Steigung(x-Werte;y-Werte) und =Achsenabschnitt(x-Werte;y-Werte) und k 1 und c 0 zu bestimmen Bilde die Durchschnittswerte und berechne deren Standardabweichung Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik

19 19 Bradtmöller Das Ergebnis der Auswertung der Versuchsdaten soll die Bestimmung des Geschwindigkeitskoeffizienten k 1 sein. Hier ist z.B. folgende Auftragung möglich: Des Weiteren soll der Mittelwert der aus den einzelnen Versuchen bestimmten k1 Werte berechnet werden Eine fertige Auswertung ist in der Datei Kinetik_Ergebnis zu finden Die kommentierten Zellen enthalten Tipps welche Formeln / Beziehungen einzufügen sind Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik

20 20 Bradtmöller Ergebnis Die Versuchsergebnisse lassen sich durch Reaktion 1. Ordnung beschreiben Die Geschwindigkeitskonstanten variieren leicht, liegen aber bis auf Versuch 5 innerhalb der Standardabweichung um den Mittelwert (hier 6)

21 21 Bradtmöller Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Funktionen und Rechnen in Excel Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Funktionen in Excel Erstellung und Formatierung von Diagrammen Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik Makros in VBA und wie man sie machen Einstellungen in Excel Erstellung eines Makros Wichtige Befehle Schaltflächen einfügen Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten Übersicht

22 22 Bradtmöller Ein Makro in Excel ist ein kleines Programm, das der Exceldatei angehängt ist und Dinge für einen erledigt, die viele Wiederholungen beinhalten bzw. von Hand sehr viel Zeit kosten Möglichkeit 1: Makro aufnehmen Aufnahme starten Beziehungen eingeben, Zellen formatieren, Diagramme erzeugen Excel erzeugt aus Aktionen Quellcode Aufnahme beenden Makro auf leeres Dokument anwenden (mit anderen Startwerten) Möglichkeit 2: selber programmieren In VBA selbst das Programm schreiben Das Makro auf beliebige Dokumente anwenden Was ist ein Makro und was kann es für mich tun?

23 23 Bradtmöller Makros sind standardmäßig nicht zugelassen und die Registerkarte Entwicklertools deaktiviert Einstellungen in Excel Excel Optionen Checkbox aktivieren

24 24 Bradtmöller Einstellungen in Excel Entwicklertools / Code / Makrosicherheit auswählen Unter Einstellungen für Makros Alle Makros aktivieren wählen oder für jede Exceldatei einzeln Makros erlauben Um ein Makro speichern zu können, muss die Datei als *.xlsm gespeichert werden

25 25 Bradtmöller In der Registerkarte Entwicklertools / Makro aufzeichnen wählen, Namen angeben Die zu wiederholenden Operationen ausführen Aufzeichnung beenden Auf Makros klicken und das gewünschte Makro ausführen lassen Ein Makro aufnehmen

26 26 Bradtmöller Unter Entwicklertools die Schaltfläche Visual Basic betätigen Ein neues Fenster öffnet sich mit dem VBA-Editor Ein Makro programmieren

27 27 Bradtmöller Zu Excel wechseln Auf Tabelle 1 klicken Code ausführen (Debugger) Feld zur Eingabe des Quellcode

28 28 Bradtmöller Funktionsrumpf Sub Name() End Sub Variablendeklaration Dim Variable1, Variable2 As Integer For-Schleife For i=1 to 100 Next Wichtige Befehle Do While-Schleife Do While x<20 Loop Einlesen von Werten x=Cells(Zeile,Spalte) x=Sheets(Blattname).Cells(Zeile,Spalte) Ausgeben von Werten Cells(Zeile,Spalte)=x Sheets(Blattname).Cells(Zeile,Spalte)=x

29 29 Bradtmöller Unter Einfügen / Schaltfläche wählen Einen Schalter einfügen Mit der Maus ein Feld ziehen Der Schaltfläche ein bestehendes Makro zuweisen und Namen eingeben

30 30 Bradtmöller Öffnen Sie die Datei Makro_Vorlage.xlsm und versuchen Sie das dargestellte Ergebnis zu erzielen Wechsel Sie hierzu zu Visual Basic und programmieren ein Makro Füllen Sie 100 Zeilen mit y-Werten Fügen Sie auch eine Schaltfläche ein Funktionen y1=a1*x+b1 (ungerade Zeilen) y2=a2*x+b2 (gerade Zeilen) Mögliche Schleifen: For i = 1 To 50 j = 2 * i - 1 x = Cells(j, 1) y1 = a1 * x + b1 Cells(j, 2) = y1 Next For i = 1 To 50 j = 2 * i x = Cells(j, 1) y1 = a2 * x + b2 Cells(j, 2) = y1 Next Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten

31 31 Bradtmöller Sub fuellen() 'Dieses Makro schreibt die y-Werte y1 und y2 abwechelnd in Spalte B 'Hierzu wird x aus der Spalte A eingelesen und die Parameter der Funktionen ausgelesen 'Variablendeklaration Dim a1, a2, b1, b2, i, j As Integer Dim x, y1, y2 As Double 'Einlesen der Parameter a1 = Cells(3, 6) b1 = Cells(3, 8) a2 = Cells(4, 6) b2 = Cells(4, 8) 'Ausgabe der Funktionswerte For i = 1 To 50 j = 2 * i - 1 x = Cells(j, 1) y1 = a1 * x + b1 Cells(j, 2) = y1 Next For i = 1 To 50 j = 2 * i x = Cells(j, 1) y1 = a2 * x + b2 Cells(j, 2) = y1 Next 'Programmende End Sub Möglicher Quellcode für Makro

32 32 Bradtmöller Ergebnis

33 33 Bradtmöller Lösen von Aufgaben, für die es keinen Funktionen gibt Automatisieren wiederkehrender Operationen Auslagerung komplexer Berechnungen in modulare Funktionen Einsatz des Solvers auch über VBA für rekursive Fragestellungen Fazit

34 34 Bradtmöller Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und viel Spaß beim Ausprobieren!

35 35 Bradtmöller Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Funktionen und Rechnen in Excel Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Funktionen in Excel Erstellung und Formatierung von Diagrammen Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik Makros in VBA und wie man sie macht Einstellungen in Excel Erstellung eines Makros Wichtige Befehle Schaltflächen einfügen Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten Was tun, wenn man mit Excel nicht mehr weiterkommt? Übersicht

36 36 Bradtmöller Was tun wenn man mit Excel nicht mehr weiterkommt? z.B. Origin, Sigmaplot, … Diverse gut anpassbare Möglichkeiten Daten zu plotten (3D, Ternäre Systeme, …) Sich wiederholende Darstellungen durch Templates einfach zu erstellen Statistik Viele vorgefertigte Regressionen, aber auch individuell anpassbar

37 37 Bradtmöller Origin Pro 8 kann ist über das Rechenzentrum verfügbar https://www.tu-braunschweig.de/it/service-interaktiv/software/liste

38 38 Bradtmöller Origin Plots erstellen Analyse der Plots mit Regressionen etc. Ordnerstruktur im Projekt Statistische Auswertung z.B. Medianwert von Spalte Worksheets und Darstellungen Plots erstellen Spalten hinzufügen

39 39 Bradtmöller Origin: Regressionen wählen und selbst anpassen Beispielkurve Formel schrittweises Konvergieren Auswahl aus vorhandenen Funktionen

40 40 Bradtmöller Datenbereich setzen: Button drücken Mit Maus schwarze Begrenzungen fassen und verschieben Mit Enter bestätigen Origin: Regressionen wählen und selbst anpassen

41 41 Bradtmöller Statistische Informationen zu Spalten und Zeilen Medianwert, Mittelwert Varianz, Standardabweichung Quartile bzw. frei wählbare Quantile Spalte markieren Statistik, Deskriptive Statistik, Spatenstatistik Im Popup Spaltenstatistik gewünschte Optionen auswählen Mit OK bestätigen Ergebnisse stehen in neuem Sheet Origin: Statistik

42 42 Bradtmöller Oder: Was tun wenn ein Experiment streuende Messwerte ergibt? Alle realen Systeme sind Schwankungen unterworfen. Es können systematische oder stochastisch Fehler auftreten. Frage: Was ist ein Ausreißer ? Objektive und systematische Beurteilung mit Boxplots mit Wiskers Box Wisker Origin: Box / Wiskerplots

43 43 Bradtmöller Darstellung ternärer Systeme Einfachere Erstellung von 3D Darstellungen als in Excel Bei Erstellung sich wiederholender Diagramme ist Template nutzbar Durch Ordner und Sheets können Informationen übersichtlicher zusammengefasst werden Schnellerer Import aus Textfiles mit Mehrfachimport Origin: Weitere Funktionen

44 44 Bradtmöller Den Überblick behalten: Fenster fixieren

45 45 Bradtmöller Den Überblick behalten: Fenster fixieren Zelle markieren, oberhalb und links derer fixiert werden soll Ansicht, Fenster, Fenster fixieren wählen

46 46 Bradtmöller Der Solver kann eine Zelle so variieren, dass eine andere Zelle eine bestimmte Bedingung erfüllt Es können auch Nebenbedingungen gestellt werden Der Solver Unter Add-Inns / Gehe zu … den Solver aktivieren

47 47 Bradtmöller Zielzelle eingeben Der Solver Unter Optionen u.A. Anzahl der Iterationen und Genauigkeit angeben Zielwert eingeben Nebenbedingungen eingeben Unter Daten / Analyse auf Solver klicken


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