Projekt:Sonnenuhr

Sonnenuhr Status: beta
Beschreibung	Messgerät für UV-Strahlenbelastung
Ansprechpartner	Andreas

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Fraxinas

Kurze Beschreibung

Anders als der Name vielleicht auf den ersten Blick suggeriert, ist dieses Projekt keine Sonnenuhr, die über einen Schlagschatten den Sonnenstand anzeigt. Stattdessen soll das ein UV-Messgerät werden, bei dem mit den Zeigern einer Analoguhr angezeigt wird, wie lange man sich aktuell ungeschützt draußen aufhalten darf, bis die Gefahr eines Sonnenbrands besteht. Dabei soll vom einem durchschnittlichen weißen Hauttyp ausgegangen werden. Wenn die aktuelle UV-Strahlung z.B. einen sicheren Aufenthalt von 20 Minuten zulässt, sollen die Zeiger dementsprechend auf 12:20 Uhr gedreht werden. Wenn sich z.B. bei Bewölkung der Wert verändert, sollen sich die Zeiger entsprechend mitbewegen (Hysterese einbauen). Die Anzeige soll netzunabhängig mit einer Solarzelle und Pufferbatterie versorgt werden.

Finanzierung

Aufwand relativ gering. Das teuerste ist der Arduino, UV-Sensor $ 2.83, Schrittmotor aus dem Schrott, Solarzelle und Ziffernblatt suche ich auch noch ausrangierte

Einsatzzweck

Die Sonnenuhr soll erstmals bei Veranstaltung:BrüderschaftderVölker2019 eingesetzt werden, als Motivation dafür, sich an der Infotheke mit kostenloser Sonnenmilch einzucremen. Danach auch gerne auf anderen Open-Air-Veranstaltungen, z.B. Veranstaltung:Camp2019

Beteiligte Personen

• Fraxinas

Benötigte Teile

• ✔ Arduino aus dem Fundus
• ✔ GY-8511 ML8511 UVB UV Rays Sensor (Aliexpress)
• ✔ analoge Wanduhr mit gut lesbaren Ziffernblatt (Spende von Kito)
• ✔ Schrittmotor aus DVD-Laufwerk vom Backspace
• Solarzelle + Pufferakku
• Platine und Bauelemente (Schalter, Stepper-Treiber, Spannungswandler, Ladeschaltung)
• Gehäuse

Uhrantrieb

Vor dem Einbau des fertigen bipolaren Schrittmotors haben wir versucht, den originalen Sekundenmotor des Uhrwerks zu benutzen. Dieser Arbeitet nach dem Funktionsprinzip eines Lavet-Schrittmotors. Diese Bauform kommt mit einer einzelnen Spule aus, die im Sekundentakt mit kurzen Pulsen jeweils wechselnder Polarität beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird sehr wenig Energie benötigt und die Uhr kann mit einer Batteriezelle mehrere Jahre durchlaufen. Das Original-Tastverhältnis wurde mit dem Digitalen Speicheroszilloskop mit 32:968 Millisekunden gemessen. Andererseits ist dadurch prinzipbedingt keine Umkehr der Laufrichtung möglich, so wie wir sie aber benötigen. Ab einer gewissen Taktgeschwindigkeit (ungefähr 12 Hz) läuft der Sekundenzeiger relativ zufällig vor- oder rückwärts und wechselt auch wild die Richtung. So kam ich auf die Idee, mit Hilfe einer selbst gefeilten Hilfsspule den entscheidenden Impuls zu geben. Dafür habe ich aus Blech einen zusätzlichen Stator ausgeschnitten/zugefeilt, der dann ca. 30-45° versetzt zum ursprünglichen angeordnet werden soll und muss diesen noch entsprechend wickeln.

Fazit: Funktioniert leider nicht, im Uhrwerksgehäuse ist leider nicht genügend Platz um den zweiten Stator unterzubringen. Stattdessen kommt ein unipolarer Ministepper zum Einsatz, den uns der Backspace netterweise mitgegeben hat!

Projekttagebuch

Date	Name	Was
5.5.2019	Fraxinas	Erster Arduino-Sketch zum Auslesen des UV-Sensors
7.5.2019	Fraxinas	Beim Open Space Experimente zur Ansteuerung von Kito's Uhr
25.5.2019	Fraxinas	Ansteuerung Uhr mittels Stepper fertig
26.5.2019	Fraxinas	Beginn Design Schematics und Board in KiCAD
29.5.2019	Fraxinas	Experimente zur Justage per Poti
31.5.2019	Fraxinas	GPN19: Versorgung per Solarzelle
...	...	...
19.7.2019	Fraxinas	Einsatz bei Brüderschaft der Völker (DEADLINE!)

Referenzen

Code liegt auf https://github.com/Schaffenburg/sonnenuhr

Sensor tutorial: https://learn.sparkfun.com/tutorials/ml8511-uv-sensor-hookup-guide/all