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1Bradtmöller
Excel-Workshop
Im Rahmen der fakultativen Kurse zur Projektarbeit
Christian BradtmöllerInstitut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
TU BraunschweigLanger Kamp 7
38106 Braunschweigc.bradtmoeller@tu-braunschweig.de
Wintersemester 2010/11
2Bradtmöller
Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Funktionen und Rechnen in Excel Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Funktionen in Excel Erstellung und Formatierung von Diagrammen Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik
Makros in VBA und wie man sie macht Einstellungen in Excel Erstellung eines Makros Wichtige Befehle Schaltflächen einfügen Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten
Übersicht
3Bradtmöller
In jede Zelle kann nach Doppelklick eine Formel eingegeben werdenz.B. für B1: „=A1*1,5“ -> liefert für B1 das 1,5 fache des Wertes von A1
Weiterführen einer Reihe:In die erste Zelle „1“ eingeben, in die darunter „2“. Beide Zellen markieren und das kleine schwarze Quadrat in der unteren rechten Ecke so viele Zellen nach unten ziehen wie gewünscht
Zeilen und Spalten feststellen:Durch das $ Zeichen vor dem festzustellenden
Element wird dieses festgehalten
Automatisches Ergänzen:Durch Doppelklick auf die Ecke unten rechts
wird die Beziehung in den folgenden Zellen
ergänzt
Funktionen und Rechnen in Excel
4Bradtmöller
Andere Tabellenblätter (sheets) und Dokumente referenzieren
Syntax: ='C:\Dokumente und Einstellungen\Christian\Desktop\[Mappe2.xls]Tabelle1'!$K$36
Dateiname in „[ ]“
Name des Sheets gefolgt von „!“ Bezeichnung der Zelle
Pfad mit „ ‘ “ am Anfang und Ende
Wenn etwas in einer Zelle angezeigt werden soll, das das Ergebnis einer Formel ist und in einer anderen Zelle noch einmal dargestellt werden soll, kann man die Zelle nicht einfach kopieren und einfügen.
Vorgehen: Zu kopierende Zelle markieren und kopieren Rechtsklick auf Zielzelle, „Inhalte einfügen“ Im Popup „Verknüpfen“ auswählen
Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern
5Bradtmöller
Beschriftungen sind wichtig, wenn jemand anderes mit den Daten arbeiten können soll
Ein Dokument repräsentiert auch eine Dokumentation der Arbeit und sollte auch
nach einem Jahr noch leicht zugänglich sein
-> Zellen markieren + Rechtsklick +
„Zellen formatieren“
Rahmen erleichtern anderen das Verständnis der Tabelle
Kommentare erlauben Erklärungen bereitzustellen
-> Rechtsklick / Kommentar einfügen
Rahmen und Beschriftungen
6Bradtmöller
Den Überblick behalten: Gruppieren
Zelle markieren, die ausgeblendet werden sollen
Daten, Gliederung, Gruppieren wählen
Gruppen lassen sich schließen und öffnen auch verschachteln
7Bradtmöller
Funktionen beginnen immer mit „=„ Hat man den Namen der Funktion eingegeben, wird der Syntax für die Variablen angezeigt
=pi() liefert die Zahl Pi =cos(Bogenmass(60)) liefert den Kosinus von 60°, Alternativ: „60*pi()/180“ =Mittelwert(A1:A3;B1:B3) liefert den Mittelwert der sechs Zellen =Stabw(A1:A3;B1:B3) liefert die Standardabweichung vom Mittelwert =abs(A1) Absolutwert des Wertes der Zelle A1 =Summe(A1:A3) Summe alle Zellen =exp(A1) Eulerzahl hoch A1 =log(A1) dekadischer Logarithmus von A1 =ln(A1) Logarithmus naturalis von A1 =Steigung(B1:B3;A1:A3) Steigung einer linearen Regression der Spalten A (x-Achse)
und B (y-Achse) =Achsenabschnitt(y;x) y-Achsenabschnitt der Regression
Wichtige Funktionen
8Bradtmöller
Einfügen / Diagramme Diagrammtyp wählen ( Punkt (X/Y) ) Diagrammuntertyp wählen
Diagramme erstellen
9Bradtmöller
Daten auswählen Entwurf / Daten auswählen Hinzufügen
Diagramme erstellen
10Bradtmöller
Daten auswählen Namen für die Reihe eingeben X-Werte auswählen Y-Werte auswählen
Diagramme erstellen
11Bradtmöller
Reihen anordnen Position in Legende und Reihenfolge in Diagramm tauschen Bearbeiten für Änderungen
Diagramme erstellen
12Bradtmöller
Datenreihen Formatieren Format + Schaltfläche oder Rechtklick Datenreihen formatieren
Reihe in Diagramm wählen
oder in Dropdownmenü
Reihe einer Sekundärachse
zuweisen
Diagramme erstellen
13Bradtmöller
Datenreihen Formatieren Symbol und Größe wählen Farbe und Aussehen von Symbol und
Verbindungslinie wählen
Diagramme erstellen
14Bradtmöller
Datenreihen Formatieren Achsentitel hinzufügen (Verständnis des Diagramms) Gitternetzlinien wenn sinnvoll Achsen skalieren und formatieren Trendlinie wenn sinnvoll Fehlerindikatoren, wenn etwa Standardabweichung bekannt
Diagramme erstellen
15Bradtmöller
Fertiges Diagramm
Keine unnötigen Kommastellen Unterscheidbare Symbole und Farben
(auch in schwarz/weiß-Kopie) Sinnvolle Regressionen Legende Skalierung (Bereich, logarithmisch,
Sekundärachse)
Außerdem:
Diagramm erleichtert Auswertung und Argumentation sinnvolle Zusammenstellungen von Daten verschiedene Auftragungen zeigen Abhängigkeiten
16Bradtmöller
Vorsicht bei „interpolierten Linien“, es werden Optima dargestellt, die nicht an dieser Stelle liegen müssen
Farben wählen, die gut zu unterscheiden sind
Auf einheitliches Erscheinungsbild der Grafiken achten. (Dieselbe Farbe für gleiche Stoffe)
Excel hat Grenzen! Andere Programme wie Origin und Sigmaplot bieten Möglichkeiten wie Dreieckdiagramme, Integrieren und sehr vielseitige Regressionen
Allgemein
17Bradtmöller
Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik
Bei einer neuen Synthese wurde die Konzentration eines Eduktes gemessen. Nun soll geklärt werden, ob es sich um eine Reaktion 1. Grades handelt.
1.: Prüfen Sie, ob es sich um eine Reaktion erster Ordnung handelt
2.: Bestimmen Sie den Durchschnittswert des Geschwindigkeitskoeffizienten mit Hilfe linearer Regressionen
Für eine Reaktion 1. Ordnung würde gelten:
ln(c0 / c) = k1 * t => ln(c) = - k1 * t + ln(c0)
mit:c0 Startkonzentrationk1 Geschwindigkeitskoeffizientt Reaktionslaufzeit c Konzentration zur Zeit t
18Bradtmöller
Öffne die Datei „Kinetik_Vorlage.xls“
Öffne das Blatt Versuchsergebnisse. Hier stehen die zu den jeweiligen Zeitpunkten gemessenen Konzentrationen
Wie müssen die Konzentrationen aufgetragen werden,
damit (Wenn es sich wirklich um eine Reaktion
1. Ordnung handelt) sich eine Gerade ergibt, deren
Steigung der Geschwindigkeitskonstante entspricht?
Forme die Werte entsprechend um und erstelle ein Diagramm, um zu überprüfen, ob eine lineare Regression die Daten sinnvoll beschreibt.
Benutze die Funktion =Steigung(x-Werte;y-Werte) und
=Achsenabschnitt(x-Werte;y-Werte) und k1 und c0 zu bestimmen
Bilde die Durchschnittswerte und berechne deren Standardabweichung
Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik
19Bradtmöller
Das Ergebnis der Auswertung der Versuchsdaten soll die Bestimmung des
Geschwindigkeitskoeffizienten k1 sein. Hier ist z.B. folgende Auftragung möglich:
Des Weiteren soll der Mittelwert der aus den einzelnen Versuchen bestimmten k1 Werteberechnet werden
Eine fertige Auswertung ist in der Datei „Kinetik_Ergebnis“ zu finden
Die kommentierten Zellen enthalten Tipps welche Formeln / Beziehungen einzufügen sind
Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik
20Bradtmöller
Ergebnis
Die Versuchsergebnisse lassen sich durch Reaktion 1. Ordnung beschreiben
Die Geschwindigkeitskonstanten variieren leicht, liegen aber bis auf Versuch 5 innerhalb der Standardabweichung um den Mittelwert (hier 6)
21Bradtmöller
Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Funktionen und Rechnen in Excel Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Funktionen in Excel Erstellung und Formatierung von Diagrammen Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik
Makros in VBA und wie man sie machen Einstellungen in Excel Erstellung eines Makros Wichtige Befehle Schaltflächen einfügen Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten
Übersicht
22Bradtmöller
Ein Makro in Excel ist ein kleines Programm, das der Exceldatei angehängt ist und Dinge für einen erledigt, die viele Wiederholungen beinhalten bzw. von Hand sehr viel Zeit kosten
Möglichkeit 1: Makro aufnehmen Aufnahme starten Beziehungen eingeben, Zellen formatieren, Diagramme erzeugen Excel erzeugt aus Aktionen Quellcode Aufnahme beenden Makro auf leeres Dokument anwenden (mit anderen Startwerten)
Möglichkeit 2: selber programmieren In VBA selbst das Programm schreiben Das Makro auf beliebige Dokumente anwenden
Was ist ein Makro und was kann es für mich tun?
23Bradtmöller
Makros sind standardmäßig nicht zugelassen und die Registerkarte „Entwicklertools“ deaktiviert
Einstellungen in Excel
Excel Optionen Checkbox aktivieren
24Bradtmöller
Einstellungen in Excel
Entwicklertools / Code / Makrosicherheit auswählen
Unter Einstellungen für Makros „Alle Makros aktivieren“ wählen oder für jede Exceldatei einzeln Makros erlauben
Um ein Makro speichern zu können, muss die Datei als *.xlsm gespeichert werden
25Bradtmöller
In der Registerkarte Entwicklertools / Makro aufzeichnen wählen, Namen angeben Die zu wiederholenden Operationen ausführen Aufzeichnung beenden Auf Makros klicken und das gewünschte Makro ausführen lassen
Ein Makro aufnehmen
26Bradtmöller
Unter Entwicklertools die Schaltfläche „Visual Basic“ betätigen
Ein neues Fenster öffnet sich mit dem VBA-Editor
Ein Makro programmieren
27Bradtmöller
Zu Excel wechseln
Auf Tabelle 1 klicken
Code ausführen (Debugger)
Feld zur Eingabe des Quellcode
28Bradtmöller
FunktionsrumpfSub Name()• • •
End Sub
Variablendeklaration
Dim Variable1, Variable2 As Integer
For-Schleife
For i=1 to 100• • •
Next
Wichtige Befehle
Do While-Schleife
Do While x<20• • •
Loop
Einlesen von Werten
x=Cells(Zeile,Spalte)
x=Sheets(“Blattname“).Cells(Zeile,Spalte)
Ausgeben von Werten
Cells(Zeile,Spalte)=x
Sheets(“Blattname“).Cells(Zeile,Spalte)=x
29Bradtmöller
Unter Einfügen / Schaltfläche wählen
Einen Schalter einfügen
Mit der Maus ein Feld ziehen
Der Schaltfläche ein bestehendes Makro zuweisen und Namen eingeben
30Bradtmöller
Öffnen Sie die Datei Makro_Vorlage.xlsm und versuchen Sie das dargestellte Ergebnis zu erzielen
Wechsel Sie hierzu zu Visual Basic und programmieren ein Makro Füllen Sie 100 Zeilen mit y-Werten Fügen Sie auch eine Schaltfläche ein
Funktionen
y1=a1*x+b1 (ungerade Zeilen)
y2=a2*x+b2 (gerade Zeilen)
Mögliche Schleifen:
For i = 1 To 50 j = 2 * i - 1 x = Cells(j, 1) y1 = a1 * x + b1 Cells(j, 2) = y1Next
For i = 1 To 50 j = 2 * i x = Cells(j, 1) y1 = a2 * x + b2 Cells(j, 2) = y1Next
Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten
31Bradtmöller
Sub fuellen()'Dieses Makro schreibt die y-Werte y1 und y2 abwechelnd in Spalte B'Hierzu wird x aus der Spalte A eingelesen und die Parameter der Funktionen ausgelesen
'VariablendeklarationDim a1, a2, b1, b2, i, j As IntegerDim x, y1, y2 As Double
'Einlesen der Parametera1 = Cells(3, 6)b1 = Cells(3, 8)a2 = Cells(4, 6)b2 = Cells(4, 8)
'Ausgabe der FunktionswerteFor i = 1 To 50 j = 2 * i - 1 x = Cells(j, 1) y1 = a1 * x + b1 Cells(j, 2) = y1Next
For i = 1 To 50 j = 2 * i x = Cells(j, 1) y1 = a2 * x + b2 Cells(j, 2) = y1Next
'ProgrammendeEnd Sub
Möglicher Quellcode für Makro
32Bradtmöller
Ergebnis
33Bradtmöller
Lösen von Aufgaben, für die es keinen Funktionen gibt
Automatisieren wiederkehrender Operationen
Auslagerung komplexer Berechnungen in modulare Funktionen
Einsatz des Solvers auch über VBA für rekursive Fragestellungen
Fazit
34Bradtmöller
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und viel Spaß beim Ausprobieren!
35Bradtmöller
Grundlegendes: Zellen, Funktionen und Diagramme Funktionen und Rechnen in Excel Verknüpfen von Zellen und Tabellenblättern Funktionen in Excel Erstellung und Formatierung von Diagrammen Übung 1: Bestimmung einer Reaktionskinetik
Makros in VBA und wie man sie macht Einstellungen in Excel Erstellung eines Makros Wichtige Befehle Schaltflächen einfügen Übung 2: Auslesen und Schreiben von Daten
Was tun, wenn man mit Excel nicht mehr weiterkommt?
Übersicht
36Bradtmöller
Was tun wenn man mit Excel nicht mehr weiterkommt?
z.B. Origin, Sigmaplot, …
Diverse gut anpassbare Möglichkeiten Daten zu plotten (3D, Ternäre Systeme, …)
Sich wiederholende Darstellungen durch Templates einfach zu erstellen
Statistik
Viele vorgefertigte Regressionen, aber auch individuell anpassbar
37Bradtmöller
Origin Pro 8 kann ist über das Rechenzentrum verfügbar
https://www.tu-braunschweig.de/it/service-interaktiv/software/liste
38Bradtmöller
Origin
Plots erstellen
Analyse der Plots mit Regressionen etc.
Ordnerstruktur im Projekt
Statistische Auswertung z.B. Medianwert von Spalte
Worksheets und Darstellungen
Plots erstellen
Spalten hinzufügen
39Bradtmöller
Origin: Regressionen wählen und selbst anpassen
Beispielkurve
Formel
schrittweises Konvergieren
Auswahl aus vorhandenen Funktionen
40Bradtmöller
Datenbereich setzen: Button drücken Mit Maus schwarze Begrenzungen fassen und verschieben Mit Enter bestätigen
Origin: Regressionen wählen und selbst anpassen
41Bradtmöller
Statistische Informationen zu Spalten und Zeilen Medianwert, Mittelwert Varianz, Standardabweichung Quartile bzw. frei wählbare Quantile
Spalte markieren „Statistik“, „Deskriptive Statistik“, „Spatenstatistik“ Im Popup „Spaltenstatistik“ gewünschte Optionen auswählen Mit „OK“ bestätigen Ergebnisse stehen in neuem Sheet
Origin: Statistik
42Bradtmöller
Oder: Was tun wenn ein Experiment streuende Messwerte ergibt? Alle realen Systeme sind Schwankungen unterworfen. Es können systematische
oder stochastisch Fehler auftreten. Frage: Was ist ein „Ausreißer“ ? Objektive und systematische
Beurteilung mit Boxplots mit Wiskers
Box
Wisker
Origin: Box / Wiskerplots
43Bradtmöller
Darstellung ternärer Systeme
Einfachere Erstellung von 3D Darstellungen als in Excel
Bei Erstellung sich wiederholender Diagramme ist Template nutzbar
Durch Ordner und Sheets können Informationen übersichtlicher zusammengefasst werden
Schnellerer Import aus Textfiles mit „Mehrfachimport“
Origin: Weitere Funktionen
44Bradtmöller
Den Überblick behalten: Fenster fixieren
45Bradtmöller
Den Überblick behalten: Fenster fixieren
Zelle markieren, oberhalb und links derer fixiert werden soll
Ansicht, Fenster, Fenster fixieren wählen
46Bradtmöller
Der Solver kann eine Zelle so variieren, dass eine andere Zelle eine bestimmte Bedingung erfüllt
Es können auch Nebenbedingungen gestellt werden
Der Solver
Unter Add-Inns / Gehe zu … den Solver aktivieren
47Bradtmöller
Zielzelle eingeben
Der Solver
Unter Optionen u.A.
Anzahl der Iterationen und Genauigkeit angeben
Zielwert eingeben
Nebenbedingungen eingeben
Unter Daten / Analyse auf Solver klicken
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