Projekt:Sonnenuhr

Aus Schaffenburg
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Sonnenuhr

Status: beta

Sonnenuhr-Prototyp-GPN19.jpg
Beschreibung Messgerät für UV-Strahlenbelastung
Ansprechpartner Andreas



Übersicht

Ansprechpartner

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
26.6.2019 Fraxinas Isolationsfräsen der Platine im Space
... ... ...
19.7.2019 Fraxinas Einsatz bei Brüderschaft der Völker (DEADLINE!)

Sonnenuhr-Platine-Isolationsfräsen.jpg

Referenzen

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

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