Aus http://www.inf.fu-berlin.de/inst/ag-ki/rojas_home/documents/Betreute_Arbeiten/Diplomarbeit_Seifert.pdf D. Seifert: Automatische Farbkalibrierung fußballspielender Roboter (Diplomarbeit)
Für s = 1 passiert garnichts. Für s > 1 wird der Mittelwert der R G B Komponenten von den einzelnen Farbkanälen abgezogen. Aber bei s = 0 wird es interessant. Dann kommt als Ergebnis einfach ein Graubild raus. Klar. Wenn die Farbsättigung weg ist, bleibt nur die Helligkeit =)
Die Darmstädter Dribblers [1] benutzen für ihren humanoiden Roboter ein Layout wie es in dem Bild zu sehen ist. Das sieht für mich ganz toll aus. Man könnte es anpassen für einen fahrenden Roboter der farbige Objekte sucht :)
Bild aus der Team Beschreibung der Dribblers http://www.sim.informatik.tu-darmstadt.de/publ/download/2010-tdp-hum.pdf
Hab mir ein Peltier Halter aus zwei Aluplatten gebaut. Die Platten werden durch vier Federn an den Enden aneinander gedrückt. Ich habe Plastikschrauben benutzt, damit nicht so viel Wärme durch die Schrauben übertragen wird.
Durch die Federn kann ich ein gleichmäßigen Druck auf das Element erzeugen. "Handwarm" anziehen der Schrauben ist so ne undefinierte Sache. Bei den Federn kann ich aber sehr leicht nachmessen wie weit sie sich zusammen drücken. Und mit der Federkonstante die sich auch leicht ermitteln lässt, kann ich den Anpressdruck bestimmen. Nicht zuwenig, sonst wird die Wärme schlechter übertragen. Nicht zuviel, sonst geht das Peltier kaputt. Der Herstellen gibt da genaue Angaben.
Hält man die Konstruktion gegen das Licht und schaut hindurch, kann man die Unebenheiten entdecken. Bei mir sind die Peltier Elemente ganz schön verzogen. Die Aluplatten selbst sind aber schon recht plan. Zumindest fällt es mir schwer Stellen zu entdecken wo das Licht dennoch durch kann.
Noch ein paar Worte zur Wärmeleitpaste. Ja, man MUSS sie wirklich SEHR DÜNN auftragen. Im Micrometer Bereich. Hab mir mal ein App. Note vom Hersteller gesucht [1]. Da haben dich Schichtdicken so um die 50µm.
[1] http://www.google.de/search?sclient=psy&hl=de&source=hp&q=inurl%3Asemikron.com+thermal+paste+application+de&btnG=Suche Thermal paste application - semikron.com
Der Woog in Darmstadt ist recht grün, nicht nur die Bäume. Manche ekeln sich regelrecht vor dem Wasser. Aber warum nur? Das ist doch alles Natur ^^
Mit einem Aquarium Wassertest Set gehe ich der Sache auf den Grund. Getestet wurden der pH Wert, gH (Wasserhärte), Karbonathärte und Nitrit Gehalt.
Der pH-Wert ist ein Maß für die saure oder alkalische Reaktion einer wässrigen Lösung. Er lag bei 8.0. Also leicht basisch. 7 ist neutral.
Regel löst Erdalkalimetalle aus der Erde und härtet so das Wasser auf. Es wurde eine deutsche gesamt Härte von 10°dGH gemessen. Das ist weiches Wasser. Das Wasser aus der Leitung hat 12°dGH in Pfungstadt, und 21°dGH in Darmstadt. Regenwasser hat übrigends die Härte 0. Wo sollen sich in den Wolken auch Gestein im Wasser lösen. Ausser bei dem sogenannten saueren Regen. Hier ist aber Luftverschmutzung als Grund zu nennen.
Die Karbonathärte dient der Stabilisierung des ph-Wertes. Sie fängt Schwankungen ab, die z.B. durch die biologische Abbauprozesse im Aquarium und Gartenteich und den Kohlendioxidverbrauch der Pfanzen verursacht werden. Eine u niedrige Karbonathärte (unter 5°dKH) ist die Ursache für starke pH-Schwankungen (Säuresturz). KH-Werte zwischen 5 und 10°dKH schaffen stabile pH-Werte.
Es wurde ein KH Wert von 7°dKH gemessen.
Zuletzt der Nirtit Test. Nitrit entsteht im Aquarium und Gartenteich als Zwischenprodukte beim Abbau der Ausscheidungen der Fische. Ein zu hoher Nitritgehalt gefährdet die Fische. Nitrit entsteht aus Ammonium und wird durch die Bakterien im Filter zu Nitrat abgebaut.
Im Woog herrscht ein Nitrit Gehalt von 0.0mg/l, das ist gut, unbedenklich. Ab 0.5mg/l ist es noch unbedenklich. Ab 1.0mg/l schädlich. Ab 2.0mg/l gefährlich und ab 5mg/l schwimmen alle Fische oben :D
Hab mal eine Zeichnung des Aufbaus gemacht. Vllt. wird es deutlicher wie ich mir das alles so gedacht habe.
Aber der erste Testlauf war recht enttäuschend. 80°C maximal. Auch nicht mehr als beim Probeaufbau. Hatte wirklich mehr erwartet. Schwarzer Kühlkörper. Mehr Styropor. Doppel Verglasung. ABER: weniger Absorptionsfläche.
Werd das mal genauer rechnen. Aber allmählich bekomme ich ein Gefühl dafür, wieviel Energie in Form von Wärme durch ein Stück Styropor fließt.
Der Kühlkörper ist 200mm lang und 80mm breit. Hat also eine Fläche von 0.016m^2
Man nimm in etwa an, dass pro Quadratmeter Fläche 1000W an Strahlung die Erdoberfläche erreicht.
1m^2 = 1000W
0.1m^2 = 100W
0.01m^2 = 10W
0.001m^2 = 1W
0.016m^2 = 16W
Der Kühlkörper würde also 16W an Solarstrahlung abbekommen, wenn da nicht die Verluste wären. Erstmal natürlich 4% Reflektion an jeder Glasscheibe. Absorption im Plexiglas soll vernachlässigbar klein sein.
Der Kühlkörper selbst soll 90% Absorption haben. Es bleiben 13W.
Nehmen wir an, der Kühlkörper heizt sich auf 80°C bei einer Umgebungstemperatur von 30°C auf. Also so wie ich das heute mittag gegessem hatte.
Dann fließt die Wärme durch das Styropor wieder ab. Styropor oder Polystyrol (PS) hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0.08W/(mK) laut Wikipedia. Manchmal sind auch 0.04W/(mK) angegeben. Damit kann man nun den Wärmeleitwert ausrechnen:
Wärmeleitwert = Wärmeleitfähigkeit × Fläche / Dicke
Betrachten wir nur mal die Fläche der Seitenwände. (2*0.21 + 2*0.09)m * 0.03m = 0.018m^2
Die Dicke beträgt 2cm. Das ergibt ein Wärmeleitwert von 0.072W/K. Bei 50K Temperaturunterschied fließen also 3.6W an Wärme durch die Seitenflächen ab.
Bei einer gesammt Einstrahlung von 13W beliben noch 9.4W übrig.
Was durch den Boden fließt erscheint mir etwas komplizierter zu berechnen, da ja noch die Alu Stange durch den Boden geht. Ich berechne sie einfach einzeln. Die Rechnung ist eh nur eine Schätzung :)
Der Boden hat eine Fläche von 0.21m*0.09m = 0.019m^2. Minus der Grundfläche der Alustange, sind gleich 0.018m^2. Bei einer Dicke von 0.06m komm ich auf einen Wärmeleitwert von 0.024W/K. Macht ein Leistungsverlust von 1.2W. Es bleiben 8.2W
Die Alu Stange hat eine Mantelfläche von M = 2PI*r*h = 2PI * 0.0175m*0.06m = 6.60*10^-3 m^2 Die Dicke der Isolierung ist nun in jeder Richtung anders und schwankt von 5cm bis 11cm. Ich nehm einfach den Mittelwert von 8cm. Also nocheinmal Wärmeleitwert ausrechnen: G = 0.08W/(Km) * 6.60*10^-3 m^2 / 0.08m = 6.6*10^-3W/K Lustigerweise kürzen sich hier Wärmeleitfähigkeit und Dicke weg.
Das ergibt einen Leistungsverlust von 0.33W. Es bleiben PI mal Daumen 8W.
Es bleibt noch der Deckel aus Plexiglas. Laut Wikipedia hat Plexiglas, oder Polymethylmethacrylat (PMMA) eine Wärmeleitfähigkeit von 0.19W/(mK). Leitet die Wärme also besser als Styropor. Ich werde die beiden Plexiglasscheiben als eine Scheibe betrachten um die Rechnung zu verkürzen. Dann hätten sie eine Fläche von 0.235m*0.12m = 0.0282m^2 bei einer Dicke von 0.015m.
G = 0.19W/(Km) * 0.0282m^2 / 0.015m = 0.357W/K Ergibt ein Wärmeverlust von 17.9W.
Ups, deutlich mehr als 8W. Na, da war ich wohl zu großzügig mit meinem Schätzungen.
Aber dennoch habe ich einiges gelernt:
- als erstes habe ich Styropor in seinen Wärmedämmeigenschaften überschätzt. ODER die einfallende Leistung der Sonne unterschätzt. Ich denke beides.
- Plexiglas leitet die Wärme besser als Styropor. Aber ohne geht es nicht. Irgendwie muss das Licht ja auf den Kühlkörper treffen. Deswegen zwei Scheiben um ein Luftpolster zu schaffen. Luft hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0.026W/(Km), ist also nochmal ein Stück besser als Styropor. Aber nur wenn die Luft nicht zirkulieren kann.
- Dann sollte man überlegen verspiegeltes Glas zu nutzen, damit das innen reflektiere Licht nicht wieder entweichen kann. Ich werde mit Sprühaluminium mal ein paar Experimente machen. Vllt. ergibt sich was.
- Glas ist übrigends ein noch besserer Wärmeleiter als Plexiglas mit 0.76W/(Km)
- Man könnte natürlich auch Alufolie auf das Styropor kleben. Dann wird die Wärmestrahlung erstmal zu 90% reflektiert. Nur wie rechnet man das dann?
Statt Alufolie sollte man auch Sprühalu nehmen können. Geht schneller.
Toughts ...
und zwar ich muss die Wärmeabfuhr meines Fachkollektors regeln können. Das machen die bei den richtige großen Solaranlagen auch, in dem sie Durchflussmenge anpassen.
Weil wenn das Wasser im Kollektor sehr langsam läuft, hat es mehr Zeit sich aufzuheizen und wird heißer. Lässt man viel Wasser durchlaufen, wird es nicht so heiß. Auch wenn die Übertragene Energie vllt. mehr ist, da der Temperaturunterschied größer ist.
Nur Wasser hab ich bei meinem Aufbau keins. Die Wärmeenergie wird bei mir direkt im Aluminium übertragen,
Eigentlich muss man es bei so kleinen Energie Mengen mit de Prinzip Eneriespeicherung und impulsartiger Abnahme machen. Vorbild Natur wieder. [1]
Es gibt Insekten die sammeln erstmal ihre Kräfte bevor sie ein Schritt weiter laufen.
Das hab ich früher am Anfang mit kleine Solarzellen auch gemacht [2]. Estmal die gewonnene Energie gesammelt bis sie ausreicht um etwas damit zu tun.
Statt Strom sammel ich jetzt Wärme. D.h. ich lass aufheizen bis heiss, dann Wärme entnehmen.
Ist ne Frage der Entropie, nicht der Energie. Ansehnlich gesagt: mit 100l 30°C warmes Wasser kann ich nix anfangen. Aber mit 1l 300°C schon ehr. Nennt man auch nieder und höhrwertige Energie. Gibt Naturgesetze die sagen, dass alle Energie immer zu niederwertige Energie verwandelt wird. Und wenn man Energie nutzen willm muss man dagegen angehen.
Ist auch in der Informatik so. Statt Energie ist es Information. Das ist was ich so mag. Alles ist mit allen Verbunden wenn man nur die Brücken schlagen kann.
[1] Fred Wagenknecht - Erfolgreich experimentieren mit Nitinol-Mini-Roboter ISBN: 9 783772 345845 . Seite 69
[2] http://geeksden.sourceforge.net/index.php?site=solar&bereich=projecte Ganz unten
In einem dicken Styroporklotz befindet sich ein Kühlkörper. Darüber die erste Plexiglasplatte. Die im Inneren entstandenen Wärme wird somit am entweichen gehindert. Da aber auch Plexiglas Wärme leitet, gibt es die zweite Plexiglasplatte. Und somit ein zweites Luftpolster, dass die Wärme isoliert. Doppelverglasung sozusagen.
Nachteil ist, dass Licht welches von der Seite einfällt, den Kühlkörper nicht mehr erreicht. Auch gibt es Reflexionen an den Plexiglasplatten von jeweils 4%.
Die Wärme des Kühlkörpers wird mit einer Voll-Aluminium Stange nach außen geführt, wo das Peltier Element sitzt.
Die Stange wird an den Kühlkörper angeschraubt. Für das Peltier Element fehlt mir noch eine brauchbare Befestigung, die Wärme nicht leitet.
Plexiglas lässt sich mit einer Stichsäge mit Wasserkühlung und viel Sauerrei bearbeiten. Styropor kann man mit einem Lötkolben teilweise wegschmelzen. Bis es "karamellisiert". Ja sieht sieht dann wirklich so aus =)
Die innere Plexiglasplatte hat eine Dicke von 10mm. Die Äußere 5mm.
Hab die Tage den Peltier Vermessungs Aufbau mal ordentlich gemacht. Das zu testende Peltier Element wird zwischen zwei Alu Platten gelegt die beide mit einem Temperatursensor ausgestattet sind um die Differenztemperatur zu bestimmen.
Als Heizung dient ein altes Peltier Element. Leider komm ich damit nur auf 70°C was eine Differenztemperatur von 43K entspricht. Wenn man die elektrische Leistung der Heizung gegen die erzeugte Leistung vom Peltier Element aufträgt, kommt ein Wirkungsgrad raus, der zwar mit 1% sehr gering ist, aber mit steigender Temperatur steigt
Ich will Sonnenlicht mit einem Parabolspiegel bündeln. Dazu habe ich einen Plastik Spiegel mit Alu Spray bearbeitet. Das ergibt eine matte Alu Schicht die doch schon stark reflektiert. Versuche zeigen, dass man die Schicht nicht mehr mit Schleifpapier bearbeiten muss. Im Gegenteil, man hat sie schnell wieder abgekrazt. Aber poliert werden muss sie noch.
Die Form eines Parabolspiegels gehorcht der gleicher einer Parabel y = a * x^2
Die Strecke Scheitelpunkt Brennpunkt bestimmt man durch folgende Formel die ich bei Wikipedia gefunden habe: |AF| = 1 / (4*a)
Man braucht also nur die Steigung der Parabel. Doch woher nehmen? Na man bestimmt einfach x und y, und rechner a aus. x entspricht dabei dem Radius des Spiegels und y dessen Höhe.
Mit einem Lineal konnt ich die Werte recht gut bestimmen. Für x hab ich 150mm und fuer y 6mm gemessen. Dann ausrechnen
a = y / x^2 = 60mm / (150mm)^2 = 2.66*10^-3 1/mm ist die Steigung
|AF| = 1 / (4 * 2.66*10^-3 1/mm) = 94.0mm
Der Brennpunkt liegt also bei 9.4cm. Das kann man auch ganz einfach überprüfen, indem man ein Linear auf den Scheitelpunkt stellt und den Spiegel von oben mit einer Lampe beleuchtet. Bei etwa 9.4cm wird das Lineal deutlich heller beleuchtet.
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