Im Rahmen der fakultativen Kurse zur Projektarbeit Excel-Workshop Im Rahmen der fakultativen Kurse zur Projektarbeit Christian Bradtmöller Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik TU Braunschweig Langer Kamp 7 38106 Braunschweig c.bradtmoeller@tu-braunschweig.de Wintersemester 2010/11

Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Übersicht 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

Funktionen und Rechnen in Excel 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

Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Andere Tabellenblätter (sheets) und Dokumente referenzieren Syntax: ='C:\Dokumente und Einstellungen\Christian\Desktop\[Mappe2.xls]Tabelle1'!$K$36 Pfad mit „ ‘ “ am Anfang und Ende Dateiname in „[ ]“ Bezeichnung der Zelle Name des Sheets gefolgt von „!“ 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

Rahmen und Beschriftungen 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

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

Wichtige Funktionen 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) =Achsenabschnitt(y;x) y-Achsenabschnitt der Regression

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

Diagramme erstellen Daten auswählen Entwurf / Daten auswählen Hinzufügen

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

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

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

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

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

Fertiges Diagramm Außerdem: 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

Allgemein 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

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(c0 / c) = k1 * t => ln(c) = - k1 * t + ln(c0) mit: c0 Startkonzentration k1 Geschwindigkeitskoeffizient t Reaktionslaufzeit c Konzentration zur Zeit t

Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik 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 k1 und c0 zu bestimmen Bilde die Durchschnittswerte und berechne deren Standardabweichung

Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik Das Ergebnis der Auswertung der Versuchsdaten soll die Bestimmung des Geschwindigkeitskoeffizienten k1 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

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)

Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Übersicht 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

Was ist ein Makro und was kann es für mich tun? 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

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

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

Ein Makro aufnehmen 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 programmieren Unter Entwicklertools die Schaltfläche „Visual Basic“ betätigen Ein neues Fenster öffnet sich mit dem VBA-Editor

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

Wichtige Befehle Funktionsrumpf Do While-Schleife Sub Name() End Sub Variablendeklaration Dim Variable1, Variable2 As Integer For-Schleife For i=1 to 100 Next 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

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

Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten 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 j = 2 * i y1 = a2 * x + b2

Möglicher Quellcode für Makro 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 j = 2 * i y1 = a2 * x + b2 'Programmende End Sub

Ergebnis

Fazit 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

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und viel Spaß beim Ausprobieren!

Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Übersicht 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?

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

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

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

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

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

Origin: Statistik 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: Box / Wiskerplots 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: Weitere Funktionen 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“

Den Überblick behalten: Fenster fixieren

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

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

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