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Der TSL237-Chip ist ein Light-to-Frequency-Converter, mit dem auch sehr schwache Lichtquellen gemessen können. (Datenblatt)

Diesen Chip habe ich bei zwei Projekten bereits erfolgreich einsetzen können:

1. Bei meiner GPS gestützten Lichterfassung für Strassenlaternen, etc.
2. Bei meinem Lichtverschmutzungsprojekt

Beim Vergleich mit einem geborgten, geeichten Lux-Meter fiel auf, dass das Eigenbau GPS-Lux mit dem TSL237 Chip einen etwas flacheren Helligkeitsverlauf zeigte, als das Referenzgerät. Da ich davon ausgehe, dass das teure Gerät recht haben muss, habe ich also die Charakteristik der TSL237-Messung an das geeichte Gerät herangerechnet und den etwas zu flachen Verlauf mathematisch nach unten gekippt.

Eigenartigerweise war dann die Charakteristik unter ca. 1 Lux nochmal etwas anders und mußte mittels einer zweiten Formel ab diesem Bereich nochmals in eine andere Schräglage gebracht werden.

Warum dieser Effekt auftritt ist mir leider nicht ganz klar, eventuell hat es etwas mit der Lichtfarbe zu tun, welche den Verlauf ungünstig beeinflusst? Möglicherweise reagieren die Chips in den Geräten unterschiedlich auf verschiedene Wellenlängen? Sollte noch jemand diesen Effekt mit dem TSL237 festgestellt haben, oder sich jemand erklären kann, warum dieser auftritt wäre ich für Feedback dankbar!

Die Formel zur Angleichung ist [gekippter_Wert] = [GPS-Lux] – ([GPS-Lux] – 30) * -0.03

Und so sieht dann der Verlauf in dem für mich relevanten Messbereich von ca. 0.5 Lux – 100 Lux aus. Der Chip kann so mit dem wesentlich teureren Gerät mithalten:

Um ortsbezogene Helligkeitsdaten zu erfassen wurde von mir ein Helligkeitsmessgerät entwickelt, welches von einem GPS-Modul die jeweilige Position empfängt und die Daten in eine CSV-Datei auf einem Micro-SD-Speicher ablegt. Das Gerät verfügt weiters über ein Display, über welches es kalibriert, bzw. der jeweilige Status (Geschwindigkeit und Helligkeitswert in Lux) abgelesen werden kann. Das GPSLux wurde mit einem professionellem, geeichtem Luxmeter abgeglichen und ist in einem Bereich von 0.5 – 500 Lux  auf bis zu unter 1 Lux genau.

Mit dem Gerät ist es möglich durch die Stadt zu fahren, die Helligkeit von Beleuchtungen (Strassenlaternen, etc.) wird automatisch im Sekundenabstand gemessen. Die erhobenen Daten können dann in eine GIS-Applikation importiert und visualisiert werden. Eine Kommune kann dadurch später feststellen, wo Einsparungs- bzw. Optimierungspotential bei Beleuchtungen besteht. Das Gerät kann so eingestellt werden, dass es die Daten permanent erfasst (auch ohne GPS-Empfang), nur bei Geschwindigkeiten über 4km/h oder auch Dauermessung im Stand. 3 Leuchtdioden zeigen den Betriebsstatus an (GPS-Locked, Datenspeicherung, Pause Datenspeicherung)

Das Projekt wurde mit einem AT-Mega328P Prozessor realisiert. Als Platine wurde ein Seeeduino Stalker gewählt, welcher schon einen SD-Kartenslot aufweist. Als GPS-Modul kam das GPS-Bee-Kit, ebenfalls von Seedstudio (->Produktlink) zum Einsatz. Die Beleuchtungsmessung erfolgt mittels eines hochsensiblen TSL237 Chips, welcher die Lichtstärke mittels einer Frequenz bis zu ca. 500kHz ausgibt (Datenblatt).

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Projektbeschreibung:

Die Erfassung der Helligkeit erfolgt mit einer selbstgebauten Hardware. Zum Einsatz kommen ein ATMEGA328P Microprozessor (Datenblatt), welcher die Helligkeit von einem hochempfindlichen TSL237 Lichtsensor (Datenblatt) via Frequenz in Form eines Rechteckssignals empfängt. Der Sensor sendet je nach Helligkeitswert eine Frequenz <2Hz bis zu ca. 500kHz. Das ganze wurde in ein Gehäuse verpackt und mittels 1W-Solarzelle wird unter Tag der verbaute LiPo-Akku geladen. Der Sensor wacht unter Tags alle 20 Minuten auf und detektiert, ob es Nacht wird. Ist es dunkel, sendet er alle 5 Minuten die gemessenen Helligkeitswerte via XBee-Modul (Datenblatt) an das Empfangs-Gateway des Heimservers. Der Sensor ist auf ein GPRS-Modul umrüstbar, um Ihn auch im Feld, fernab des Heimservers einsetzen zu können. Die Datenwerte werden dann über das GPRS-Netz eines Mobilfunkanbieters an den Zentralserver übertragen.

Die Homepage zur Lichtverschmutzungsmessung ist hier: http://62.218.47.86/Lichtverschmutzung/

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