Bau eines WOLKENSENSORS Projekt für Computerorientierte Physik Zur Verfügung gestellt vom Institut für Astrophysik am Lustbühel Gruppenmitglieder: Alex, Christof, Hajreta, Gernot, Paul

Dieses besonders lichtstarke Teleskop soll in Zukunft automatisiert arbeiten Unsere Aufgabe war, einen Sensor zu entwickeln, der den Bewölkungsgrad in der Nacht angibt Mit diesen Werten kann ein Steuerrechner - je nach Wetterlage - das Teleskop selbstständig an- und abschalten, sowie die Kuppel bei Schlechtwetter schließen

Bauteile Hauptbestandteil der Konstruktion ist ein Peltier-Element zur Messung der Infrarotstrahlung Zur Datenübermittlung verwenden wir diesen Analog/Digital – Wandler (Modell LTC 1090 von Linear Technology)

Theoretische Grundlagen Das Peltier-Element wandelt Temperaturdifferenzen in ein Spannungssignal. Die Erde gibt in der Nacht die von der Sonne am Tag erhaltene Wärme kontinuierlich durch die Atmosphäre ab; die tatsächlich in den Weltraum abgegebene Strahlung ist abhängig von der Wolkendichte. Das Element ist horizontal zum Erdboden ausgerichtet, wobei die einfallende Infrarotstrahlung an der Oberseite abhängig von der Reflexion an der Wolkenschicht ist. Wobei anzumerken ist, dass der Relflexionsgrad umso größer ist, je dichter die Bewölkung. Die Strahlung an der Unterseite ist von der Wetterlage unabhängig. Somit ergibt sich bei der Messung eine zum Bewölkungsgrad kohärente Spannungsvariation.

Messvorgang Da die Spannungswerte im Bereich von einigen wenigen Millivolt liegen, ist eine Verstärkung notwendig, um die Signale auf den Messbereich des A/D-Wandlers von 0-5 Volt abzustimmen. Aus praktikablen Gründen wurde ein Verstärkungsfaktor von ca. 2000 gewählt, wobei noch zusätzliche Kanäle des Wandlers für andere Faktoren verwendet werden können Der Wandler gibt einen Wert zwischen 0 und 1023 aus, was einer Auflösung von 10 Bit entspricht Das von uns geschriebene Programm gibt die Messwerte aus, wobei folgende Teilschritte durchgeführt werden: 1. Einlesen der Messwerte 2. Umrechnung auf den tatsächlichen Messwert in mV 3. Bildung eines statistischen Mittelwertes über jeweils 60 Sekunden 4. Ausgabe in einem speziellen Dateiformat Am Observatorium werden die Daten über LAN weitergeleitet und verarbeitet

Anhang:

Messung von 0 bis 24 Uhr (Nacht ohne Bewölkung) Man sieht, dass ohne Bewölkung der Messwert über 5 Volt liegt, während tagsüber die Wärme von oben kommt und nichts gemessen wird. Bei Bewölkung liegen die Werte im Messbereich…