Open-Source-Code für die Mathematik hinter einem Heliostaten?

Theoretisch sollte man mit einem Raspberry Pi, (mindestens) einem Spiegel und zwei Motoren einen Heliostaten bauen können, also ein Gerät, das Sonnenlicht auf einen festen Punkt umlenkt, wie ein Gestrüpp im Schatten eines Gebäudes.

Ich suche jetzt nach Heliostat (offenem) Quellcode , idealerweise in Python, hoffentlich mit genügend Kommentaren. Außerdem: Ist meine folgende grobe Vorgehensweise richtig?

  1. Wir müssen den genauen geografischen Standort des Spiegels in Bezug auf Längen- und Breitengrad kennen. Der Einfachheit halber gehen wir davon aus, dass der Spiegel selbst immer einen hindernisfreien Blick auf die Sonne hat.
  2. Für eine bestimmte Zeit können wir mithilfe der Himmelsmechanik den Lauf der Sonne am Himmel berechnen.
  3. Mit Hilfe des Reflexionsgesetzes aus der geometrischen Optik können wir die Position des Spiegels bestimmen, da wir den Vektor von der Spiegelposition zu dem Punkt kennen, auf den wir Licht richten wollen.

Das klingt einfach genug, zumindest theoretisch. Ich habe gelesen, dass für Schritt 2 viele vorberechnete Tabellen verwenden. Warum? Ist es zahlenmäßig so herausfordernd?

Verweise

Du warst auf der Seite der US Navy? usno.navy.mil/astronomy
Ein Teil der Gründe, warum Tabellen für die Position der Sonne in Himmelskoordinaten verwendet werden, ist, dass die Rektaszension und Deklination der Sonne im Laufe des Jahres auf komplizierte Weise variieren. Siehe die Wikipedia-Artikel zur Zeitgleichung und zum Analemma .
@MichaelSeifert Danke für den Hinweis auf Analemma . Ich habe auch Position der Sonne gefunden , was ich in erster Linie tun muss.
Hast du den Heliostaten gebaut?
@jumpjack Noch nicht.

Antworten (2)

Ich habe die Quelle, die Sie brauchen, vor einigen Jahren geschrieben:

https://jumpjack.wixsite.com/progetti/sorgenti-ipsun

Die Arduino/Processing-Version war nur ein Demoprogramm zur manuellen Steuerung einer TENVIS-Kamera über mehrere Tasten, es fehlt der "astronomische Algorithmus".

Die Javascript-Version enthält astronomische Berechnungen und eine Demoseite, die eine Verbindung zu einer lokalen TENVIS-Kamera herstellt.

Ich habe auch einen Prototypen gebaut...

Prototyp https://jumpjack.wixsite.com/progetti/ipsun

... dann fand ich auf der MakerFairRome 2016 einen Hersteller, der auf Kickstarter einen fertigen Heliostaten verkaufte, ursprünglich " Lucy " genannt, dann in " Caia " umbenannt... aber 5 Jahre vergingen und er war noch nicht geboren.. Also denke ich, dass ich zu meinem Projekt zurückkehren und meinen eigenen Heliostaten entwickeln muss.

Aber in der Zwischenzeit habe ich diese Seite über einen "statischen Heliostaten" gefunden, und jetzt versuche ich, ihn zurückzuentwickeln, um herauszufinden, ob es einfacher / billiger sein könnte:

Statischer Heliostat

Statischer Heliostat - Sonnenstreifen

http://cleardomesolar.com/solareflexpanels.html

Zusätzliche Ressource mit Dutzenden von Links zu Heliostaten, Coelostaten und was sonst noch ...:

http://www.redrok.com/main.htm#gsc.tab=0

Ihre Frage zum SolarReflector habe ich beantwortet. Was wäre nun Ihr ideales Design für einen günstigen und praktischen Reflektor? Ich interessiere mich auch sehr für diese Arbeit :-)

Angenommen, Sie kennen die Höhe/Elevation und den Azimut der Sonne an einem bestimmten Ort auf der Erde (Sie können sie mit jeder Astronomiebibliothek wie suncalc.js berechnen ) und die Höhe/Elevation und den Azimut des Zielspiegels, dann muss der Spiegel darauf zeigen Richtung:

mirrorAz = TargetAz + (SunAz - TargetAz) / 2
mirrorAlt = TargetAlt + (SunAlt - TargetAlt) / 2

Azimut Erklärung

Erklärung zur Höhe

Noch eine hilfreiche Antwort von dir. Insbesondere github.com/mourner/suncalc/blob/master/suncalc.js scheint sehr hilfreich zu sein, aber ich habe es noch nicht geschafft, es vollständig zu lesen.
Open-Source-Code für die Mathematik hinter einem Heliostaten?
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