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

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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

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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

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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

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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

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Datenreihen Formatieren Achsentitel hinzufügen (Verständnis des Diagramms) Gitternetzlinien wenn sinnvoll Achsen skalieren und formatieren Trendlinie wenn sinnvoll Fehlerindikatoren, wenn etwa Standardabweichung bekannt

Diagramme erstellen

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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?

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Makros sind standardmäßig nicht zugelassen und die Registerkarte „Entwicklertools“ deaktiviert

Einstellungen in Excel

Excel Optionen Checkbox aktivieren

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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

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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

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Unter Entwicklertools die Schaltfläche „Visual Basic“ betätigen

Ein neues Fenster öffnet sich mit dem VBA-Editor

Ein Makro programmieren

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Zu Excel wechseln

Auf Tabelle 1 klicken

Code ausführen (Debugger)

Feld zur Eingabe des Quellcode

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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

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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

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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

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Ergebnis

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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

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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

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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

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Origin Pro 8 kann ist über das Rechenzentrum verfügbar

https://www.tu-braunschweig.de/it/service-interaktiv/software/liste

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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

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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

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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

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Den Überblick behalten: Fenster fixieren

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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