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Titolo: [help] calcolare la posizione del sole

Salve a tutti,
sono nuovo del NG e scrivo per chiedere consiglio su un piccolo problema
pratico:
Sto mettendo a punto il sistema di tracking di un piccolo specchio solare
e stavo valutando l'ipotesi di sostituire i sensori che rilevano la
posizione del sole con un modello matematico del suo movimento in modo da
rendere lo specchio insensibile ad eventuale sporcizia depositata sul
sensore oppure per non farlo svarionare nei giorni di cielo nuvoloso.
L'inseguimento che mi interessa fare è su un solo asse; lo specchio è
infatti fulcrato lungo l'asse N-S e può rivolgersi solo verso est o verso
ovest.
Ovviamente la velocità non è costante in quanto la mattina ed il secondo
pomeriggio il sole si muove molto piu velocemente che non a mezzogiorno.
Quello che mi servirebbe calcolare è l'angolo compreso tra il piano
orizzontale e il piano appartenente all'asse N-S giacente sul piano
orizzontale in funzione dell'ora (ho fatto una immaginina per essere piu
chiaro)
http://img374.imageshack.us/img374/1356/solezw7.gif
quindi al sorgere del sole avrei 20°, allo zenith la funzione dovrebbe
restituirmi 90° e al tramonto 160° (i valori di alba e tramonto sono messi
 a caso).
Immagino che la funzione poi vada corretta con il passare dei mesi secondo
l'analemma.
Sperando di non aver detto sciocchezze fino ad ora, sapreste darmi qualche
dritta, magari anche solo indicandomi cosa cercare di preciso?
grazie mille.
-- 
Davide C.
www.ingegnerando.it
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

  a caso).
Per la definizione di "alba" e "tramonto" hai 0° e 180° rispettivamente;
per forza: i due piani coincidono!
-- 
Giacomo "Gwilbor" Boschi
http://gwilbor.splinder.com/
"Neptune, Titan / Stars can frighten" - Pink Floyd

 per forza: i due piani coincidono!
si, ma immaginavo di far funzionare lo specchio in un range piu  limitato
dei 180° in quanto prima di qualche grado di elevazione credo ci sia poco
da fotogenerare.


 Purtroppo io devo lavorare di giorno!
Ma non credo sia un problema. 
Il difficile ï¿œ trovare il nord (ma questo lo devi fare in ogni caso),
dopodichï¿œ si tratta di inclinare l'asse di un angolo pari alla
latitudine del luogo. Se quindi l'aggeggio lo installi a Milano, basta
che alzi l'asse di 45ï¿œ. Se sei a Napoli, bastano 41ï¿œ (ora con internet ï¿œ
estremamente facile trovare le coordinate di un luogo qualsiasi, e con
la precisione che desideri).
O forse non ho capito bene io, lo specchio deve stare in quella
posizione? Deve riflettere i raggi solari in una direzione ben precisa?
Credevo si trattasse di un piccolo pannello fotovoltaico, che piï¿œ sta
perpendicolare rispetto al sole e meglio ï¿œ, ma forse si tratta di tutta
un'altra cosa.


 grazie mille.
sono un po' di formulette trigonometriche e tabelle, anche senza cercare
la precisione alla frazione di grado :-)
Se hai a disposizione una biblioteca con una buona sezione scientifica
magari trovi un libretto che e' basilare in astronomia amatoriale:
Astronomia con il computer
di Meeus Jean
http://tinyurl.com/6pmo6f
Ciao
Andrea
-- 


Voila', <1min con Sir Google:   ;)
Approximate Position of the Sun (Altitude and Azimuth) from any Location
at any Time (for low accuracy calculation*)
based on Yallop, Nautical Almanac Office,
NAO Technical Note No. 46 (1978) 
(Dave Laney, SAAO, (021) 447-0025 for comments)
http://tinyurl.com/6a5238
* precisione abbondantemente sufficiente per i tuoi scopi
Ciao
A.
-- 
www.no4er.it
 - ICQ#: 32168396 
"...over the hills and far away!" 
PS: se despammed non va stesso nick su libero 


 geografica e giorno/ora, l'azimuth del Sole.
Veramente l'angolo che ha indicato non è l'azimut, è quello il problema.


 un'altra cosa.
si in effetti son stato poco chiaro io: si tratta di un concentratore
solare: 
http://img56.imageshack.us/img56/6047/dsc02262ca1.jpg
http://img56.imageshack.us/img56/6136/01042008013qe9.jpg
l'elevazione è fissa ed è orientato lungo l'asse N-S; il motore fa girare
la bocca del concentratore a dx e sx (est ovest) per mantenerla
perpendicolare ai raggi solari; la precisione del puntamento è un problema
in quanto il rapporto di concentrazione è 20:1 e quindi un errore piccolo
fa si che la luce non venga piu riflessa sulla barra centrale nella quale
scorre l'acqua.
sull'asse di rotazione della struttura posso montare qualcosa che rilevi
la posizione della bocca della parabola rispetto al piano orizzontale e
quindi volevo trovare il modo piu semplice ed allo stesso tempo efficace
per sapere come si muove il sole rispetto a questo piano.
Ora appena ho tempo voglio fare una mappatura dei movimenti in capo ad una
giornata per avere le idee piu chiare!


> Veramente l'angolo che ha indicato non è l'azimut, è quello il problema.
già, però posso anche cambiare il mio riferimento, no? se per un momento
immaginiamo che il tilt del concentratore fosse 90° (quindi con la bocca 
perpendicolare all'orizzonte) l'angolo con cui orientarsi ad est o ad
ovest sarebbe l'azimuth.. al diminuire dell'angolo di tilt le due cose
rimangono IMHO legate con una qualche legge.
Ad ogni modo, come si usa il tempo universale? Ho capito cosa è ma non
riesco ad arrivare a come al punto 4 del link saltano fuori quei valori.. 
-- 
Davide C.
www.ingegnerando.it


 
uhmmm se l'asse fosse perpendicolare al terreno, per seguire il S., Az
sarebbe ok. Magari ho frainteso io le figure.
Se l'asse fosse inclinato al valore della latitudine avremmo
l'Ascensione Retta del Sole, ma probabilmente, per ottimizzare
l'irraggiamento e' piu' inclinato ( i pannelli termici mi pare 60° a 45°N...
-- 
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
http:\\
www.no4er.it
  Skype: skype_noquarter
"...over the hills and far away!"
NB:Se despammed non va stesso nick su 
email.it
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 Che hardware usi? PC, PIC, PLC...
mi ero dimenticato di rispondere a questa parte.. :D
l'hardware è un pic della famiglia 18F; sul bus i2c abbiamo montato un
real time clock quindi ho a disposizione data ed ora senza problemi.
stamattina mi è venuta un idea:
mi pare che sia facile calcolare il momento del mezzogiorno solare
(chiamato anche culminazione superiore?); sapendo quello e sapendo che
ogni ora la terra ruota di 15° non sarebbe immediato calcolare la
posizione del sole rispetto l'asse che mi interessava?
-- 
Davide C.
www.ingegnerando.it


 l'elevazione è fissa
È fissa nel senso che non viene aggiustata con continuita, vero? Perché
vedo nella foto che comunque ci sono più tacche per avere elevazioni
differenti.
Ti posso dire questo:
1) Se l'elevazione è pari alla latitudine del posto, allora ti serve
l'angolo orario, che è abbastanza facile da calcolare perché è
direttamente legato alla declinazione del sole. Nelle formule fornite da
noquarter in pratica ti fermi al passo 12. Visto che misuri l'angolo a
partire da est e non da sud, ti rimane solo da sommare 90°.
A meno di considerazioni particolari, è anche la posizione che ti
garantisce la migliore illuminazione del tubo nell'arco di tutto l'anno,
e inoltre la bocca ruoterebbe a velocità costante.
2) Se l'elevazione è 90°, come hai già scritto nell'altro post, allora
ti devi calcolare l'azimuth e poi sottrarci 90° (se parti a misurare da
est e non da nord).
3) Se l'elevazione è diversa dai due valori precedenti... è un bel
casotto. Riflettendoci su mi è venuto in mente una soluzione, che però
non ti so garantire se è giusta: usi le stesse formule che servono a
calcolare l'azimut, però al posto della latitudine devi mettere la somma
della latitudine e dell'angolo complementare all'elevazione. Ovvero la
(14) diventa:
AZ [degrees] = ARCTAN [ SIN(HA) / (COS(HA) x SIN(LAT + 90° - E)  -
TAN(DEC) x COS(LAT + 90° - E) ]
(nota a margine: sbaglio o manca una parentesi chiusa nella formula?)
A logica torna. Mi viene qualche dubbio se penso al fatto che
praticamente c'è la possibilità di inserire una latitudine maggiore di
90°, che geograficamente non ha senso, ma che da un punto di vista
geometrico ci può stare.


 
In che senso?
verifica di aver usato i valori corretti nella tabella al punto 2


 riesco ad arrivare a come al punto 4 del link saltano fuori quei valori..
Esprime il tempo universale in ore e frazioni di ora, quindi 8:30 UT =
8,5 ore. 


 posizione del sole rispetto l'asse che mi interessava?
Sì, a patto che l'elevazione dello specchio sia uguale alla latitudine.
In questo caso infatti 15° del sole sono 15° misurati sul tuo asse.


 In questo caso infatti 15° del sole sono 15° misurati sul tuo asse.
uhm.. perņ dato che la Terra orbita attorno al Sole, l'emisfero inclinato
verso il Sole gradualmente viene a trovarsi con angolazioni diverse
durante l'anno.. questa cosa non influisce?


 durante l'anno.. questa cosa non influisce?
Dipende dalla precisione richiesta. La deviazione massima del giorno
solare reale da quello medio è di 30 secondi, almeno a quello che leggo
qui:
http://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_del_tempo
Questo vuol dire che, considerando che conosci la posizione esatta del
sole a mezzogiorno, l'errore massimo ce l'hai all'alba e al tramonto,
ovvero a distanza di 1/4 di giorno. Quindi in prima approssimazione
avresti un errore massimo di 8 secondi, arrotondando per eccesso. Dato
che in 1 ora (3600 secondi) il sole si sposta mediamente di 15°, 8
secondi corrispondo ad un angolo di errore massimo di un trentesimo di
grado, cioè 0°02'. Se questo angolo è ininfluente per l'efficienza dello
specchio, allora la formula è buona.
Le alternative sono: calcolare la posizione del sole facendo un
interpolazione lineare tra due mezzogiorni consecutivi, oppure usare le
formule complete dell'almanacco nautico.
Se poi stai pensando alla variazione dell'angolo di declinazione del
sole, non te ne devi preoccupare perché è scorrelato dall'ascensione
retta e quindi anche dall'istante di mezzogiorno. A meno che tu non
voglia complicare il progetto per inseguire il sole anche brandeggiando
l'elevazione dello specchio, realizzando così una vera e propria
montatura equatoriale motorizzata sui due assi.


 montatura equatoriale motorizzata sui due assi.
Per ora mi è stato richiesto di lavorare con un solo asse; a quanto pare
sono intenzionati a sviluppare il progetto con la filosofia
dell'elevazione fissa.
Beh, non mi resta che fare delle prove: calcolo la velocità da dare al
motore affinchè lo specchio ruoti di 15° ogni ora, posiziono lo specchio
orientato correttamente e con l'elevazione giusta e verifico se riesco a
mantenere il puntamento in capo ad una giornata. In settimana nuova farò
la prova e vi farò sapere gli esiti.
Grazie mille per l'aiuto che mi avete dato finora (sicuramente ve ne
renderò merito quando inizierò a scrivere un pò di documentazione); 
saluti
