C++

calcelestial

calcelestial ist ein kleines Linux-Tool zum Berechnen von Auf- und Untergangszeiten sowie der Position sämtlicher Planeten unseres Sonnensystems.

Es ist der Weiterentwicklung von sun, das ursprünglich als kleines Bash-Skript für meinen Router startete. Mittlerweile ist das Tool zu einem weit umfangreicherem Werkzeug gewachsen, welches nicht mehr nur die Auf- und Untergangszeit der Sonne berechnen kann:

Es sind mit dem Mond, Mars, Neptun, Jupiter, Merkur, Uranus, Saturn, Venus und Pluto eine Menge neuer Planeten dazugekommen. Auch kann nun die Position dieser Himmelskörper zu jedem beliebigen Zeitpunkt oder dem Auf- und Untergang berechnet werden.

Nun bin ich selber kein kleiner Hobby-Astronom, sodass ich diese ganzen Berechnungen aus dem Ärmel schütteln könnte. Stattdessen nutze ich die Bibliothek libnova. libnova benutzt die sehr genauen Algorithmen “Variations Séculaires des Orbites Planétaires” (kurz VSOP-87), die Pierre Pratagnon 1987 entwickelte.

Usage:
  calcelestial [options]
 
Options:
  -p, --object		calc for celestial object: sun, moon, mars, neptune,
			 jupiter, mercury, uranus, saturn, venus or pluto
  -H, --horizon		calc rise/set time with twilight: nautic, civil or astronomical
  -t, --time		calc at given time: YYYY-MM-DD [HH:MM:SS]
  -m, --moment		calc position at moment of: rise, set, transit
  -n, --next		use rise, set, transit time of tomorrow
  -f, --format		output format: see strftime (3) for more details
  -a, --lat		geographical latitude of observer: -90° to 90°
  -o, --lon		geographical longitude of oberserver: -180° to 180°
  -q, --query		query geonames.org for geographical coordinates
  -z, --timezone	override system timezone
  -u, --universal	use universial time for parsing and formatting
  -h, --help		show this help
  -v, --version		show version
 
A combination of --lat & --lon or --query is required.
Please report bugs to: post@steffenvogel.de

Beispiele

Die einfachste Variante nutzt das Unix Tool at:

echo ~/bin/enable-lightning | at $(calcelestial -p sun -m set -q Frankfurt -H civil)

Mit folgenden Cronjobs, lässt sich dieses Prinzip auch leicht auf andere Anwendungen übertragen:

/libfn/blob/master/debian/libfn.cron.d
0 0 * * * echo 'fnctl stop && fnctl fade -c 000000' | at $(calcelestial -m rise -p sun -q Aachen)
0 0 * * * echo 'fnctl start' | at $(calcelestial -m set -p sun -q Frankfurt)

Mit dem Tool nvram-wakeup, lässt sich so bsp. der Rechner jeden Tag 10 Minuten for Sonnenaufgang automatisch starten ^^:

nvram-wakeup -s $(date -d "-10 min $(calcelestial -m rise -p sun -q Berlin)" +%s)

Oder möchtest du deinen Rechner nach Sonnenuntergang automatisch herrunterfahren?

shutdown $(date -d +10 min $(calcelestial -m rise -p sun --lat=50.55 --lon=-6.2) +%H:%M)

Die aktuelle Position des Mondes kann bspw. so bestimmt werden:

calcelestial -p moon -q Aachen -f "az: §a alt: §h"

Detailiertere Dokumentation findet ihr in der Manpage calcelestial(1).

Download

calcelestial ist wie immer in meinem git-Repository zu finden, sowie auch direkt als Debian/Ubuntu Package in meinem APT-Repository.

cron Jobs für Sonnenauf- & untergang

Nicht selten kommt es mal vor, dass sich ein Rechner nach astronomischen Zyklen orientiert. Die zur Berechnung der Osterfeiertage häufig verwendete Gaußsche Osterformel basiert so z.T. auf der Mondgleichung.

Unser Problem stellte sich etwas anders dar: Die LED-Flurbeleuchtung in unserem Flur wird durch den Router geregelt und lief bisher in der Regel 24/7. Mit dem hier vorgestellten Programm haben wir es nun geschafft die Laufzeit auf die Nachstunden zu begrenzen, indem wir die von unserer geografischen Position abhängige Sonnenuntergangszeit nutzen um die Lampen erst bei Dämmerung einzuschalten.

UPDATE: Ich habe nochmal etwas Arbeit in das Tool investiert und es in ein eigenes Projekt ausgelagert. Das neue Tool liefert wesentliche genauere Ergebnisse und mehr Funktionen. Zu finden ist es hier: calcelestial.

Das neue Tool besitzt eine Reihe weiterer nützlicher Funktionen:

usage: sun mode [options]
  mode is one of: rise, set, noon, daytime, nighttime
 
  following OPTIONS are available
	-t, --twilight	use special twilight (nautic|civil|astro)
	-d, --date	calculcate for specified date (eg. 2011-12-25)
	-f, --format	output format (eg. %H:%M:%S)
	-a, --lat	geographical latitude (-90° to 90°)
	-o, --lon	geographical longitude (-180° to 180°)
	-q, --query	query geonames.org for geographical position
	-z, --zone	use timezone for output
	-h, --help	show this help
	-v, --version	show version
 
A combination of --lat, --lon or --query is required!

Beispiele

Die einfachste Variante nutzt das Unix Tool at:

echo ~/bin/enable-lightning | at $(sun set -q Frankfurt -t civil)

Mit folgenden Cronjobs, lässt sich dieses Prinzip auch leicht auf andere Anwendungen übertragen:

/libfn/blob/master/debian/libfn.cron.d
0 0 * * * echo 'fnctl stop && fnctl fade -c 000000' | at $(sun rise -q Aachen)
0 0 * * * echo 'fnctl start' | at $(sun set -q Frankfurt)

Mit dem Tool nvram-wakeup, lässt sich so bsp. der Rechner jeden Tag 10 Minuten for Sonnenaufgang automatisch starten ^^:

nvram-wakeup -s $(date -d "-10min $(sun rise -q Berlin)" +%s)

Oder möchtest du deinen Rechner nach Sonnenuntergang automatisch herrunterfahren?

shutdown $(date -d +10min $(src/sun set --lat=50.55 --lon=-6.2) +%H:%M)

HIDeKey

Als Abschlussprojekt und Vorbereitung auf meine Betreuertätigkeit für die Mikrocontroller-AG des MMI’s habe ich mich näher mit dem USB-Bus und dem darauf aufbauenden HID-Protokoll befasst.

HIDeKey ist ein kleiner USB-Stick, der als HID-Tastatur vom Rechner erkannt wird und beliebge Zeichenketten und Tastenkombinationen an den Host-Rechner senden kann.

Mein Ziel war es ein kleinen Hardware-Dongle zu entwickeln welcher Passwörter, TANs und Onetime-Tokens direkt an jeden beliebigen Rechner senden kann. Meine Passwörter sind im verschlüsselt EEPROM des Mikrocontrollers gespeichert. Beim Drücken, des Tasters auf dem Stick, wird das Passwort eingegeben.

Als Hardware nutze ich die zuvor vorgestellten USBasp Programmieradapter aus China, deren Firmware ich durch eine eigene ersetzt habe. Mit einem zusätzlichen Taster lässt sich so über ein kleines Menü zwischen 10 User-Passwort-Kombination wählen.

Neue Passwörter können mit einem kleinen Konsolen-Programm direkt über den Rechner einprogrammiert werden.

HIDeKey soll auch zur Generierung von One Time Passwords (OTP) genutzt werden können. Da er sich wie ein gewöhnliche USB-Tastatur verhält, kann er auch unterwegs am Schlüsselbund in Internet-Cafes und Rechner-Pools genutzt werden.

Sourcecode & Schaltpläne etc. gibt es wieder per git. In meinem Wiki ist auch noch etwas Dokumentation gesammelt.

HIDeKey ist wie die meisten meiner Prrojekte als OpenSource veröffentlicht. Ich freue mich über jede Verbesserung, Erweiterung oder andere Beiträge zu diesem Projekt :-)

transcode

Ich sitze im Zug nach Hause. Komme von der letzten Vorlesung des 2. Semesters: Informatik. Eigentlich bin ich auf dem Weg in die Semester-”Ferien”, ständen da nicht für den nächsten Monat noch 4 Klausuren in meinem Kalender ;-)

Informatik, Grundlagen des Digitalrechners. Klingt eigentlich recht trocken. Trotzdem ist es klar mein Favorit unter den Fächern dieses Semesters.
Als Ergänzung zur Vorlesung richtete unser Professor einen kleinen Wettbewerb aus.
Mein Beitrag zum Students Englightment Award ist ein Compiler Frontend für den GNU Compiler der Atmel AVRs.

Teil der Vorlesung war die Einführung des Mikrocontrollers ATMega8 von Atmel und dessen Programmierung mit Assembler. Dabei lernten wir zuerst die Schaltungstechnischen Grundlagen und die Minimierung von Schaltnetzen. Anschließend sind wir auf den Aufbau der Zentralen Recheneinheit eingegangen (Steuerwerk, ALU etc..).

transcode kompiliert/assembliert ANSI C und Assembler in Maschinencode und umgekehrt. Dabei wird mit Hilfe von Debugging Informationen ein Bezug zwischen Zeilen im C-Code und den Mnemonics hergestellt. Durch Auswählen von Zeilen werden Bezüge direkt durch Hervorhebungen dargestellt. Für die Darstellung des Maschinencodes lässt sich zwischen binär, dezimal & hexadezimaler Form wählen.

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volkszaehler.org Zählerbox

Das volkszaehler.org Projekt nähert sich mit großen Schritten seiner ersten stabilen Version und damit dem ersten Release.

Ich möchte hier nur einen kurzen Überblick über den aktuellen Stand geben. Du kennst das Projekt noch gar nicht? Weiß nicht was Smartmeter sind? Da steigst du besser auf unsere Projekt Website ein!

Für die Entwicklung am Projekt habe ich mir eine kleine Hutschienenbox gebaut. Sie eignet sich perfekt für den mobilen Einsatz und zum Testen neuer Firmware und Funktionen. Mal schnell den Verbrauch des eigenen Kühlschranks zu erfassen ist kein Problem. Derzeit ist mein Schreibtisch an die Box angeschlossen und liefert so aktuelle Daten für die Demo Installation des Projektes.

Die Box enthält folgende Komponenten:

  • ~230V Eingang über Kaltgerätestecker (geerdet, max. 10 Ampere)
  • ~230V Ausgang über Schukostecker (geerdet, max. 16 Ampere)
  • Sicherungsautomat (Ein-/Ausschalter)
  • B&G E-Tech DRS-154D S0-Zähler (einphasig, 2000 Impulse/kWh)
  • Udo’s S0-Server (basierend auf ATMEL AVR’s & ethersex, 10 Mbit/s Ethernet, TFTP Bootloader)
  • Knopf zum manuellen Triggern von Impulsen
  • externer Anschluss von Zählern

Aktueller Stand

Der alte Prototyp wurde nun durch ein flexibleres und modulares System ersetzt. Praktisch jede Kombination von Sensoren, Zählern, Controllern und Frontends ist möglich. Hier sind keine Grenzen mehr gesetzt.

Du kannst das Projekt zum Erfassen des eigenen Strom-/Wasser-/Gasverbrauchs ebenso benutzen wie zur Abrechnung eines ganzen Studentenwohnheims.

Zur Visualisierung bist du nicht mehr an das Browser basierte Web-Frontend gebunden. Durch den modularen Aufbau können viele Frontends gleichzeitig verwendet werden: Smartphone, Laptop etc.. Gleiches gilt für die Sensoren/Zähler. Hier kannst du beliebig viele gleichzeitig auswerten. Sie müssen noch nicht einmal am gleichen Ort installiert sein.

So schwebt derzeit die Idee im Raum ein Sensornetzwerk von Geigerzählern zur verteilten Strahlunsmessung aufzubauen.

Screenshot des Frontends

Die Zählerbox

Ausblick

Die Ideen sprudeln nur so aus unser heraus. Es ist ein Jammer, dass ich gerade nicht mehr Zeit in das Projekt invertieren kann. Aber mein Studium hält mich derzeit sehr in Atem. Nach den Klausuren geht es dann wieder etwas schneller weiter.

Unsere Agenda ist endlos:

  • erste stablie Version veröffentlichen
  • Betriebsstundezähler unterstützen
  • weitere Controller, wie den Flukso und “offizielle” Smartmeter unterstützen
  • Radioaktivität messen
  • Visualisierung für Smartphones
  • Visualisierung über Moodlights
  • Installation vereinfachen

Hast du weitere Ideen, Anregungen, möchtest etwas verbessern oder eigene Features hinzufügen? Dann bist du immer auf unsere Mailingliste willkommen! Wir freuen uns über jeden fleißigen Helfer ;)

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