Måling af solindstråling og beregning af DLI

Hvis der skal være økonomi og miljøbevisthed i vækstlys til planter skal det tænde og slukke automatisk. Det medfører en god lysmåling, og her begynder problemerne. Jeg ville lave en styring, der tændte plantelyset i drivhuset når solen står op og slukker det når lyset fra solen kommer over et vist niveau.

Der findes mange sensorer til at måle lys, og jeg har prøvet en del, de fleste kan kun bruges til at bestemme om der er lys eller mørke og f eks styre gadebelysningen.
Den korte historie er, at jeg endte med 2 stk solceller, 72 x 46 mm, Velleman 2V 200mA, købt hos Conrad for 77 kr. De blev forbundet i serie, så udgangen var 4V og 200mA.

Der er det specielle ved solceller, at de når maksimum spænding, Volt, ved meget lave lysstyrker, derefter stiger styrken, Ampere, og for at måle A skal det ske over en modstand, der måles i Ohm.
Ohms lov siger, at   Volt = Ampere x Ohm  og det giver en modstand på 20 Ohm. Solceller kender ikke ohms lov, så produktionen, altså hvor mange ampere, afhænger af modstanden. En modstand f eks på 300 ohm giver en meget følsom måling, for usikkerheder forstærkes tilsvarende. Nu bruges der en modstand på 18 ohm.

Målingen sker via en lille processor, Arduino, der digitaliserer målingen til en værdi mellem 0 og 1023, der måles med 2 minutters mellemrum og logges på SD-kort.
De digitaliserede målinger skal omregnes til Watt pr. kvadratmeter pr. sekund, og indtil for ca. et årstid siden kunne sådanne målinger findes på Danmarks Meteorologiske Institut, nu koster de penge, men svenskerne er ikke bange, men stiller timeværdier gratis til rådighed.

En omregning kræver skyfri himmel i Danmark og Sydsverige, og sådanne dage er sjældne i denne grå vinter. Den 15. februar 2020 ser rimelig ud, og vil blive brugt som et udgangspunkt, korrigeret for tidsforskellen.

Målinger på Røsnæs
På figuren herover ses målinger på Røsnæs, 15. februar 2020, digitaliserede målinger af strømstyrke fra 2 små solceller – uden tidsangivelse. Indtil middag ser målingerne fine ud, men om eftermiddagen ser det ud til at gå helt galt. Fra min fortid ved jeg imidlertid, at svingningerne skyldes skyer. Når en sky nærmer sig solen får vi lys både fra solen og som reflekteret fra skyen, derfor højere værdier. Når skyen skygger for solen er værdierne naturligvis lavere.

Målinger fra Lund
Timeværdier for global indstråling, Watt pr. kvadratmeter pr. sekund. Kilde: Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut.

De svenske målinger er pr. time, på Røsnæs måles der 30 gange i timen og der skal beregnes gennemsnit pr. time for at sammenligne.

Gennemsnitsværdier pr. time for den skyfri periode på Røsnæs.

Forholdet mellem målinger på Røsnæs og målinger i Lund, dvs at kl 7 om morgenen skal Røsnæsmålinger ganges med 0,66 for at få Watt pr. kvadratmeter pr. time.

Hvad kan det bruges til
Meningen var, at det skulle styre vækstlyset i drivhuset, så lyset følger solen, i stedet for at tænde med kontaktur til fast tid.
Omregningen til Watt pr. kvadratmeter pr. sekund er ikke det bedste, men en videre beregning til µmol fotoner pr. kvadratmeter pr. sekund giver et tal, der viser hvor meget planterne er i stand til at producere ved den indstråling.

Hvornår lyset skal tænde er let, målingerne er stabilt nul om natten så hvis målingen er over 5 skal lyset tænde – den 15. februar var det et kvarter efter første måling.
En rimelig værdi at slukke lyset på er når solens lys er større end 200 µmol, det svarer til ca. 90 Watt, og i klart solskin, som 15. februar, var det ca. en time efter solopgang.

Forbedringer
Solcellers effekt afhænger af belastningen, og jeg er ved at lave en elektronik, der for hver måling laver et antal målinger ved forskellig belastning. Det kræver et program med algoritmer, der beskytter processoren mod for høje værdier.

De svenske målinger er gennemsnit pr. time, men er kl 7 fra 6:30 til 7:30 eller bare timen 7, altså fra 7 til 8? – det vil jeg spørge om.

Omregningefaktoren er forskellig hen over dagen, og skal interpoleres, så der omregnes pr. minut. Omregningsfaktorer skal justeres hver gang der er en skyfri dag over Danmark og Skåne. (Tænk hvis DMI kom med)

Det ideelle vil være at måle lyset pr. sekund, men så drukner man i tal. Elektronik og processor kan sagtens gøre det, og meningen er at måle pr. sekund og beregne sum og gennemsnit pr. 10. minut, så lyset ikke tændes og slukkes uafbrudt på en gråvejrsdag.

Summen af µmol pr. dag kaldes DLI, Daily Light Integral og er et udtryk for hvor meget en plante lysmæssigt set kan producere den dag. Disse målinger er måske de første målinger og beregninger af DLI i Danmark. Hvis den 15. februar 2020 var fortsat som en skyfri dag på Røsnæs havde DLI været 17,8.

Copyright 2020 Bent Løschenkohl. Må citeres med link

De svenske målinger i Lund stammer fra Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut.

Udgivet i drivhus, Dyrkning og tagget , , .

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *