TESS-W Gecə Göyü Parlaqlıq Fotometri: 8 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

TESS-W, yüngül çirklənmə tədqiqatları üçün gecə səmasının parlaqlığını ölçmək və davamlı izləmək üçün hazırlanmış bir fotometrdir. STARS4ALL H2020 Avropa Layihəsi zamanı açıq dizaynla (hardware və proqram təminatı) yaradılmışdır. TESS-W fotometri məlumatları WIFI vasitəsilə göndərmək üçün hazırlanmışdır. Məlumatlar real vaxtda görüntülənir və paylaşılır (açıq məlumatlar). Ətraflı məlumat üçün https://tess.stars4all.eu/ saytına baxın.

Bu sənəd TESS-W gecə göy parlaqlığı fotometrinin bəzi texniki detallarını ehtiva edir və necə qurulacağını izah edir. Sensorun elektron və optik sxemləri, həmçinin hava şəraitinə davamlı korpusu daxildir.

TESS fotometri haqqında daha çox məlumat Zamorano et al. "STARS4ALL gecə səma parlaqlığı fotometri" Süni İşıq Gecə Görüşündə (ALAN2016) Cluj, Napoca, Rumıniya, sentyabr 2016.

TESS-W, bir qrup tərəfindən inkişaf etdirildi və dizaynı Cristóbal García əsərinə əsaslanır.

Bu, Instructables -ın ilk işləyən versiyasıdır. İzləməyə davam edin.

Addım 1: TESS-W-nin təsviri

Fotometr xüsusi hazırlanmış elektronika və optik hissələri ehtiva edən hava şəraitinə davamlı bir qutuya yerləşdirilmişdir. TESS, ESP8266 ilə xüsusi hazırlanmış Çaplı Devre Kartına (PCB) malikdir. ESP8266, tam TCP/IP yığınına və mikro nəzarətçi qabiliyyətinə malik ucuz bir WIFI çipidir. Elektron, TSL237 işıq sensoru (gecə səmasının parlaqlığı məlumatları üçün) və MLX90614ESF-BA İnfraqırmızı termometr modulunun (bulud örtüyü məlumatı üçün) verdiyi tezliyi oxumaq üçün istifadə olunur.

Göy parlaqlığı detektoru, işığı tezliyə çevirən TSL237 fotodiodudur. SQM fotometrlərinin istifadə etdiyi eyni sensordur. Bununla birlikdə, SQM -in BG38 rəng filtrinə görə bir dikroik filtr (sahələrdə UVIR etiketli) istifadə etməklə bant keçidi qırmızı aralığa daha çox uzadılır.

Göydən gələn işıq, bant keçidi seçmək üçün dikroik filtri olan optika ilə toplanır. Filtr kollektoru (1) tam əhatə edir. Sensor (bu şəkildə görülmür) xüsusi hazırlanmış elektronika ilə birlikdə çap edilmiş bir lövhədə yerləşir (2). WIFI modulunu (3) WIFI aralığını genişləndirən qutunun içərisində antenası var. Yaxın infraqırmızı sensor (4) göy istiliyini ölçmək üçün istifadə olunur. Nəhayət, qızdırıcı (5) lazım olduqda pəncərədəki kondensasiyadan qurtulmaq və ya hətta buz və ya qarı əritmək üçün işə salınır (6). Görmə sahəsi (FoV) FWHM = 17 dərəcədir.

TESS-W-nin spektral reaksiyası astronomik Johnson B, V və R fotometrik bantları və Madridin yüngül çirklənmiş səması və Calar Alto astronomik rəsədxana qaranlıq səma spektrləri ilə müqayisə edilir.

Addım 2: TESS-W Fotometr Elektronikası

Elektron lövhə

TESS -in əsas komponenti xüsusi hazırlanmış elektron lövhədir (PCB, çap dövrə lövhəsi).

PCB üçün lazım olan faylı https://github.com/cristogg/TESS-W/blob/master/docs/TessWifi-PCB-files.zip saytından yükləmək olar.

PCB, seçilmiş qutunun içərisinə uyğun olaraq dizayn edilmişdir (daha sonra bax).

Əsas komponentlər

PCB -lərin elektron hissələrinə müşayiət olunan görüntüdə və verilən faylda baxmaq olar.

Addım 3: TESS-W Fotometr Optikası

Dizayn və komponentlər

Göydən gələn işıq, bant keçidi seçmək üçün dikroik filtri olan optika ilə toplanır. Filtr kollektoru tam əhatə edir. Fotometr korpusunda səma işığının fotometrə daxil olmasına imkan verən aydın bir pəncərə var. Daxili şüşə şəffaf bir pəncərə ilə qorunur.

Optik dizayn birinci şəkildə təsvir edilmişdir. İşıq şəffaf filtr pəncərəsindən (1) keçir və qapaq qapağının (2) bir çuxurundan (3) daxil olur. Açıq pəncərə korpusun qapağına yapışdırılır. Dikroik filtr (4) işıq kollektorunun (5) üstündə yerləşir. Detektor (6) kollektor çıxışına yerləşdirilmişdir.

Aydın pəncərə

Birinci komponent, işığın digər komponentlərə keçməsini təmin edən və fotometrini bağlayan şəffaf bir pəncərədir. Bu, hava şəraitinə müqavimət göstərdiyi üçün şüşədən hazırlanmış bir pəncərədir (BAK7). Pəncərənin qalınlığı 2 mm və diametri 50 mm -dir. Transmissiya əyrisi LICA-UCM optik iş masasında ölçülmüşdür. Dalğa uzunluğu 350nm -1050nm aralığında demək olar ki, ~ 90% sabitdir, yəni aydın pəncərə işığın rəngində dəyişiklik yaratmır.

Dikroik filtr

Dikroik filtr, işıq kollektorunu tamamilə örtmək üçün 20 mm diametrli yuvarlaq bir filtrdir. Bu, detektora çatan filtrsiz işığın olmamasını təmin edir. TSL237 detektoru infraqırmızı (IR) -də həssas olduğu üçün bu vacibdir. UVIR filtri 400 -dən 750 nm -ə qədər ötürmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, yəni detektorun ultrabənövşəyi reaksiyasını 400 nm -dən aşağı və İR -nin cavabını 750 nm -dən yuxarı kəsir. Transmissiya əyrisi, LICA-UCM optik iş tezgahında ölçüldüyü kimi demək olar ki, 100% -ə çatan demək olar ki, düz cavab verən uzun və qısa keçid filtrinin birləşməsinə bənzəyir (təsvirdəki sahələrə baxın)

İşıq kollektoru

Göydən işığı toplamaq üçün TESS işıq kollektorundan istifadə edir. Bu kollektor plastikdən hazırlandığından çox ucuzdur. Bu linzalar fənərlərdə işığı yandırmaq üçün istifadə olunur. Daxili hissəsi şəffaf paraboloid reflektordur. Qara tutucu, işığın detektora çatmasının qarşısını alır.

Nominal 60 dərəcə FoV olan qara işıq kollektorlarından istifadə edirik. TESS -də istifadə edildikdə, detektorun kollektordan kənarda yerləşməsinə görə FoV azalır. Son ölçülmüş FoV (korpus qapağından mümkün olan vinyet daxil olmaqla) optik iş masasında ölçülmüşdür. Bucaqlı reaksiya, maksimum yarısı (FWHM) 17 dərəcə tam genişlikdə bir Gauss funksiyasına bənzəyir.

Qutu

TESS fotometrinin elektronikası və optikası açıq havada olmaq və hava şəraitinə qarşı durmaq üçün uyğun olan kommersiya plastik qutuya əsaslanan sadə bir korpusla qorunur.

Kutu kiçikdir (xaricində: 58 x 83 x 34 mm; içərisində: 52 x 77 x 20 mm). Qutunun içərisinə daxil olmaq üçün vida qapağı var. Möhürlənmiş konstruksiya həm suyun, həm də tozun daxil olmasına qarşı kifayət qədər qorunma təmin edir. Vintlərin paslanmasının qarşısını almaq üçün orijinal vintlər paslanmayan polad vintlərlə dəyişdirilmişdir.

Addım 4: TESS-W Mühafizəsi

Qutu

TESS fotometrinin elektronikası və optikası açıq havada olmaq və hava şəraitinə qarşı durmaq üçün uyğun olan kommersiya plastik qutuya əsaslanan sadə bir korpusla qorunur.

Kutu kiçikdir (xaricində: 58 x 83 x 34 mm; içərisində: 52 x 77 x 20 mm). Qutunun içərisinə daxil olmaq üçün vida qapağı var. Möhürlənmiş konstruksiya həm suyun, həm də tozun daxil olmasına qarşı kifayət qədər qorunma təmin edir. Vintlərin paslanmasının qarşısını almaq üçün orijinal vintlər paslanmayan polad vintlərlə dəyişdirilmişdir.

Qutunun emalı

Qutuda sadə emal etmək lazımdır. İşığın işıq kollektoruna çatmasını təmin edən pəncərənin diametri 20 mm -dir. Havaya davamlı silikon ilə yapışdırılmalı olan şəffaf bir pəncərə ilə örtülmüşdür. Kiçik çuxur İQ termometr portudur və diametri 8,5 mm -dir. Qutunun digər tərəfində kabel keçidi üçün 12 mm -lik bir çuxur lazımdır. Qızdırıcının qutunun qapağına bərkidilməsi üçün 2,5 mm -lik iki delik istifadə olunur.

Addım 5: TESS-W Fotometrinin Qurulması

1. Hazırlıq

1. İçindəki qutunu qara rəngə boyayın.

Qutunun emalı

2. Qazma:

● Pəncərə üçün 1x 20 mm. ● Kablo kanalı üçün 1x 12 mm ● Termopil üçün 1x 8.5 mm ● Qızdırıcı üçün 2x 2.5 mm ● Qutunun kənarında 2x 1 mm.

3. Qızdırıcının müqaviməti üçün alüminium diffuzor lövhəsini (1 mm qalınlığında) qazın, 4. Müqavimət və lövhəni qapağa vidalayın.5. PCB üçün 8 mm boşluqları yapışdırın. Şəffaf pəncərəni yapışdırın (müqavimət qızdırıcısı yerində vidalanmalıdır)

Termopil

7. Gərginlik tənzimləyicisini çıxarın və körpünü lehimləyərək hər iki terminala qoşun.8. 60 mm uzunluğunda bir başlı 4 pinli lövhəni lövhəyə bağlayın. Termopili qapağa yapışdırın.

Antena

10. Antenin qutuya bərkidilməsi üçün çuxur qazın.11. Antenin künclərini kəsin.12. WiFi modulunun keramika antenini, həmçinin anten konnektorunu və qırmızı LED -i çıxarın.

2. Montaj

Zəhmət olmasa bu ardıcıllığı izləyin:

1. Anteni bir vida ilə qutuya bağlayın.2. Kabel yuvasını və elektrik kabelini yerləşdirin. Kollektoru (qara silindr) PCB -yə (iki vida) bağlayın. PCB -ni qutuya bağlayın (iki vida). Güc kabelini yaşıl lövhəyə bağlayın. (Qırmızı tel müsbətə doğru).6. Wifi moduluna lehim antenna kabeli.7. Müqavimətçi qızdırıcısına lehimləmə, 55 mm uzunluğunda bir başlı 2 pinli tel. Termopili və müqaviməti bağlayın (PCB -ni qırmamaq üçün diqqətli olun).

Müqavimət bir qızdırıcı rolunu oynayır və alüminium lövhə ilə örtüyə bağlanır. Şəkillər sonrakı prosesləri izah edir: Anten qutuya vidalanmalı, termopilin tənzimləyicisi körpü ilə əvəz edilməli və PCB üçün iki boşluq (qara rəngdə) qutuya yapışdırılmalıdır. Qutunun içi qara rəngə boyanmışdır.

Rəqəmlərdən biri keramika antenası və əlavə bir anten bağlamaq üçün yuvası olan orijinal WIFI modulunu göstərir (yuxarıda). Kabeli wifi moduluna (aşağıda) lehimlənmiş bir anten istifadə edirik. Nəzərə alın ki, keramika antenası, rozetka və kabelin yaxınlığındakı qırmızı LED çıxarılıb.

Addım 6: TESS-W Fotometrik Kalibrləmə

Fərqli cihazlardan alınan ölçülərin tutarlı olmasını təmin etmək üçün fotometrlər kalibr edilməlidir. TESS-W, Universidad Complutense de Madrid Laboratorio de Investigación Científica Avanzada (LICA) bir master fotometrinə nisbətən çapraz kalibrlənmişdir.

Quraşdırma, içərisi bir işıq mənbəyi ilə işıqlandırıla bilən və fotometrləri birləşdirmək üçün bir neçə optik portla birləşdirilə bilən bir sahədir. İstifadə olunan işıq mənbəyi 14 nm FWHM ilə 596 nm olan bir LED -dir.

TESS-W fotometrinizi kalibr etmək istəyirsinizsə, LICA-UCM ilə əlaqə saxlaya bilərsiniz.

Addım 7: TESS-W Proqramı

WIFI modul proqramı

Rabitə və proqram təminatı

Tam sistemə bir sensor şəbəkəsi və məlumat istehsalçıları ilə kalibr edilmiş sensorlar üçün ayrılmış istehlakçılar arasında vasitəçilik edən bir proqram brokeri daxildir. Fotometrinizi kalibr etdikdən sonra (bax. Adım 6), STARS4ALL sizə brokerdə dərc etmək üçün etimadnaməsini təqdim edəcək.

Verilənləri SQLite verilənlər bazasında saxlamaq üçün Pythonda nümunə istehlakçı hazırlanmışdır. Bu istehlakçı bir və ya bir çox kompüterə və ya serverə quraşdırıla bilər. Proqramın əsas xüsusiyyətləri aşağıda verilmişdir:

● C -də hazırlanmış TESS üçün xüsusi proqram.

● Arduino IDE və ESP8266 kitabxanalarında hazırlanmış MQTT nəşriyyat proqramı.

● MQTT Broker ya daxili istifadədə, ya da mövcud olan üçüncü tərəfdə (yəni mosquitto.org testi)

● MQTT abunəçi proqramı, naşirlərdən məlumat alır və əlaqəli verilənlər bazasında (SQLite) saxlayır.

MQTT, HTTP əsaslı ünsiyyətdən daha az xərc tələb edən məhdud cihazlar üçün uyğun bir M2M / İnternet Nəzarəti protokoludur.

Hər bir sensor lokal router vasitəsilə periyodik olaraq uzaq bir MQTT serverinə ölçmə göndərir. MQTT dünyasında "broker" adlanan bu server bir çox sensordan məlumat alır və bütün abunəçilərə yenidən paylanır və bununla da nəşriyyatları istehlakçılardan ayırır. Uzaq server ya layihə üçün mərkəzi bir müəssisədə yerləşdirilə bilər. Alternativ olaraq, test.mosquitto.org kimi mövcud, pulsuz MQTT brokerlərindən istifadə edə bilərik.

İstənilən proqram müştəri brokerə abunə ola bilər və TESS cihazları tərəfindən yayımlanan məlumatları istehlak edə bilər. Bütün bu məlumatları toplamaq və SQLite verilənlər bazasında saxlamaq üçün xüsusi bir MQTT müştəri hazırlanacaq.

Cihaz konfiqurasiyası

● Alətin konfiqurasiyası, texniki xidmətə kömək etmək üçün minimuma endiriləcəkdir.

● Hər bir cihazın bu konfiqurasiyaya ehtiyacı var:

o WiFi SSID və parol.

o Fotometr kalibrləmə sabitidir.

o MQTT Brokerin IP ünvanı və portu.

o Alət dostu ad (cihaz başına unikal)

o MQTT kanal adı (yuxarıda göstərildiyi kimi)

WiFi konfiqurasiyası

Gücə ilk dəfə qoşulduqda, TESS-W WiFi giriş nöqtəsi yaradır. İstifadəçi, WiFi yönlendiricisinin adını (SSID) və şifrəsini, fotometriyanın sıfır nöqtəsini və İnternet ünvanını və broker anbarının adını ehtiva edən parametrləri doldurur. Sıfırlama və söndürmə dövrü açıldıqdan sonra TESS fotometri məlumat istehsal etməyə və göndərməyə başlayır.

İlk açılışda TESS TESSconfigAP adı ilə bir giriş nöqtəsi olaraq başlayır. Cib telefonu bu giriş nöqtəsinə qoşulmalıdır.

● İnternet brauzeri ilə aşağıdakı URL -ə baxın:

● Formu 2.3 -də sadalanan parametrlərlə doldurun

● Yerli yönləndiriciyə qoşulacaq cihazı yenidən başladın.

Cihaz WiFi router ilə əlaqəni itirdikdə, yenidən başladın və konfiqurasiyanı dəyişdirmək üçün əlverişli olan bir giriş nöqtəsi olaraq yenidən özünü konfiqurasiya edir.

Proqram təminatı

TESS-W Firmware sənədlərini github anbarında tapa bilərsiniz

github.com/cristogg/TESS-W

ESP8266 üçünhttps://github.com/cristogg/TESS-W/blob/master/tess-w-v2_0/tess-w-v2_0.ino.generic.bin

Mikroprosessor üçün

Addım 8: Son qeydlər

STARS4ALL Vəqfi, TESS-W fotometrlər şəbəkəsinin işindən məsul olan STARS4ALL layihəsinin davamıdır. Bu, işıq çirkliliyi tədqiqatları üçün maraq doğuran məlumatlar verən bir vətəndaş elmi layihəsidir.

Fotometriniz kalibr edildikdən və konfiqurasiya edildikdən sonra ölçüləri STARS4ALL infrastrukturuna göndərməyə başlayacaq. Bu ölçüləri platformamızdan görüntüləmək olar (https://tess.stars4all.eu/plots/). Üstəlik, şəbəkədə yaranan bütün məlumatlar Zenodo cəmiyyətimizdən yüklənə bilər (https://zenodo.org/communities/stars4all)