TESS-W tungi osmon yorqinligi fotometri: 8 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

TESS-W-yorug'lik ifloslanishini o'rganish uchun tungi osmon yorqinligini o'lchash va doimiy kuzatib borish uchun mo'ljallangan fotometr. U STARS4ALL H2020 Evropa loyihasi davomida ochiq dizayn (apparat va dasturiy ta'minot) bilan yaratilgan. TESS-W fotometri ma'lumotlarni WIFI orqali yuborish uchun mo'ljallangan. Ma'lumotlar real vaqtda vizual tarzda ko'rsatiladi va almashiladi (ochiq ma'lumotlar). Qo'shimcha ma'lumot olish uchun https://tess.stars4all.eu/ saytiga tashrif buyuring.

Ushbu hujjat TESS-W tungi osmon yorqinligi fotometrining ba'zi texnik tafsilotlarini o'z ichiga oladi va uni qanday qurishni tasvirlaydi. Sensorning elektron va optik sxemalarini, shuningdek ob -havoga chidamli korpusni o'z ichiga oladi.

TESS fotometri haqida qo'shimcha ma'lumot Zamorano va boshqalarda keltirilgan. "STARS4ALL tungi osmon yorqinligi fotometri" tungi uchrashuvda sun'iy yorug'lik (ALAN2016), Kluj, Napoka, Ruminiya, 2016 yil sentyabr.

TESS-W guruhi tomonidan ishlab chiqilgan va dizayn Kristobal Garsiya ishiga asoslangan.

Bu Instructables -ning birinchi ishchi versiyasi. Bizni kuzatishda davom eting.

1-qadam: TESS-W tavsifi

Fotometr maxsus tayyorlangan elektronika va optik qismlarni o'z ichiga olgan ob -havoga chidamli qutiga joylashtirilgan. TESS -da ESP8266 bilan maxsus tayyorlangan bosma elektron karta (PCB) mavjud. ESP8266-bu to'liq TCP/IP to'plami va mikrokontroler imkoniyatiga ega arzon WIFI chipi. Elektron TSL237 yorug'lik sensori (tungi osmon yorqinligi ma'lumotlari uchun) va MLX90614ESF-BA infraqizil termometr moduli (bulutli qopqoq ma'lumotlari uchun) tomonidan berilgan chastotani o'qish uchun ishlatiladi.

Osmon yorqinligi detektori TSL237 fotodiodidir, u yorug'likni chastotaga o'zgartiradi. Bu xuddi SQM fotometrlari ishlatadigan sensor. Biroq, SQM ning BG38 rangli filtriga nisbatan dixroik filtr yordamida (uchastkalarda UVIR yorlig'i bilan) o'tish diapazoni qizil diapazonga kengaytiriladi.

Osmondan keladigan yorug'lik, o'tkazgichni tanlash uchun dixroik filtrni o'z ichiga olgan optika bilan yig'iladi. Filtr kollektorni to'liq qoplaydi (1). Sensor (bu rasmda ko'rinmaydi) bosilgan elektron platada, maxsus tayyorlangan elektronika bilan birga joylashgan (2). WIFI moduli (3), ichida antenna, WIFI diapazonini kengaytiradi. Yaqin infraqizil sensor (4) osmon haroratini o'lchash uchun ishlatiladi. Nihoyat, isitgich (5) derazadagi kondensatsiyadan qutulish yoki hatto muz yoki qorni eritish uchun kerak bo'lganda yoqiladi (6). Ko'rish maydoni (FoV) FWHM = 17 daraja.

TESS-W spektrli javobi astronomik Jonson B, V va R fotometrik diapazonlari va Madridning yorug'lik bilan ifloslangan osmoni va Calar Alto astronomik rasadxonasi qorong'u osmonining spektrlari bilan solishtiriladi.

2-qadam: TESS-W fotometrining elektronikasi

Elektron taxta

TESS -ning asosiy komponenti - maxsus tayyorlangan elektron karta (PCB, bosilgan elektron karta).

PCB uchun kerakli faylni https://github.com/cristogg/TESS-W/blob/master/docs/TessWifi-PCB-files.zip saytidan yuklab olish mumkin.

PCB tanlangan korpus qutisiga sig'adigan qilib ishlab chiqilgan (keyinroq qarang).

Asosiy komponentlar

PCB elektron qismlarini rasmda va taqdim etilgan faylda ko'rish mumkin.

3-qadam: TESS-W fotometrining optikasi

Dizayn va komponentlar

Osmondan keladigan yorug'lik, o'tkazgichni tanlash uchun dixroik filtrni o'z ichiga olgan optika bilan yig'iladi. Filtr kollektorni to'liq qoplaydi. Fotometr korpusida osmon nurining fotometrga kirishiga imkon beruvchi aniq oynasi bor. Ichki qismi oyna oynasi bilan himoyalangan.

Optik dizayn birinchi rasmda tasvirlangan. Yorug'lik aniq filtr oynasidan (1) o'tadi va korpus qopqog'ining (2) teshigidan (3) kiradi. Ochiq oyna korpus qopqog'iga yopishtirilgan. Dikroik filtr (4) yorug'lik kollektorining (5) tepasida joylashgan. Detektor (6) kollektor chiqish joyiga joylashtirilgan.

Shaffof oyna

Birinchi komponent shaffof oyna bo'lib, yorug'lik qolgan komponentlarga o'tadi va fotometrni muhrlaydi. Bu oynadan yasalgan deraza (BAK7), chunki u ob -havoga qarshilik ko'rsatishi kerak. Derazaning qalinligi 2 mm va diametri 50 mm. Transmissiya egri chizig'i LICA-UCM optik dastgohida o'lchandi. Bu to'lqin uzunligi 350nm -1050nm oralig'ida ~ 90% deyarli o'zgarmaydi, bu aniq oyna yorug'lik rangini o'zgartirmaydi.

Dikroik filtr

Dikroik filtr - yorug'lik kollektorini to'liq yopish uchun diametri 20 mm bo'lgan yumaloq filtr. Bu detektorga filtrsiz yorug'lik tushmasligini ta'minlaydi. Bu juda muhim, chunki TSL237 detektori infraqizil (IR) da sezgir. UVIR filtri 400 dan 750 nm gacha uzatish uchun mo'ljallangan, ya'ni detektorning ultrabinafsha ta'sirini 400 nm dan past va IQning javobini 750 nm dan yuqori. Uzatish egri chizig'i LICA-UCM optik dastgohida o'lchanganidek, deyarli tekis javobga ega bo'lgan uzoq o'tish va qisqa o'tish filtrining kombinatsiyasiga o'xshaydi (tavsifdagi uchastkalarni ko'ring).

Nur kollektori

Osmondan yorug'lik yig'ish uchun TESS yorug'lik kollektoridan foydalanadi. Bu kollektor juda arzon, chunki u inyeksion kalıplama yordamida plastmassadan qilingan. Ushbu linzalar chiroqlarni yoritishda ishlatiladi. Ichki qismi shaffof paraboloidli reflektor. Qora ushlagich yorug'lik nurining detektorga tushishiga to'sqinlik qiladi.

Nominal 60 daraja FoV bo'lgan qora yorug'lik kollektorlaridan foydalanamiz. TESSda ishlatilganda, FoV detektorning kollektordan tashqaridagi joylashuvi tufayli kamayadi. Oxirgi o'lchangan FoV (korpus qopqog'ining vinyetlanishi mumkin) optik dastgohda o'lchangan. Burchakli javob Gauss funktsiyasiga o'xshaydi, to'liq kengligi 17 daraja, maksimal maksimal yarmi (FWHM).

Quti

TESS fotometrining elektronikasi va optikasi tijorat plastik qutiga asoslangan oddiy korpus bilan himoyalangan, u ochiq havoda va ob -havoga qarshilik ko'rsatishga mos keladi.

Quti kichik (tashqi tomoni: 58 x 83 x 34 mm; ichi: 52 x 77 x 20 mm). Qutida ichkariga kirish uchun vintli qopqoq bor. Muhrlangan qurilish suv va changning kirib kelishidan etarli darajada himoya qiladi. Vintlar zanglab ketishining oldini olish uchun, asl vintlar zanglamaydigan po'latdan yasalgan vintlar bilan o'zgartirilgan.

4-qadam: TESS-W muhofazasi

Quti

TESS fotometrining elektronikasi va optikasi tijorat plastik qutiga asoslangan oddiy korpus bilan himoyalangan, u ochiq havoda va ob -havoga qarshilik ko'rsatishga mos keladi.

Quti kichik (tashqi tomoni: 58 x 83 x 34 mm; ichi: 52 x 77 x 20 mm). Qutida ichkariga kirish uchun vintli qopqoq bor. Muhrlangan qurilish suv va changning kirib kelishidan etarli darajada himoya qiladi. Vintlar zanglab ketishining oldini olish uchun, asl vintlar zanglamaydigan po'latdan yasalgan vintlar bilan o'zgartirilgan.

Qutiga ishlov berish

Qutida oddiy ishlov berishni bajarish kerak. Yorug'likning yorug'lik kollektoriga etib borishiga imkon beradigan oynaning diametri 20 mm bo'lgan. U ochiq oyna bilan qoplangan, uni ob -havoga chidamli silikon bilan yopishtirish kerak. Kichik teshik IQ termometr portidir va diametri 8,5 mm. Qutining boshqa tomonida simi shnuri uchun 12 mm teshik kerak. Isitgichni quti qopqog'iga mahkamlash uchun 2,5 mm bo'lgan ikkita teshik ishlatiladi.

5-qadam: TESS-W fotometrini o'rnatish

1. Tayyorgarlik

1. Ichidagi qutini qora rangga bo'yab qo'ying.

Qutiga ishlov berish

2. Burg'ulash:

● 1x20 mm oyna uchun ● 1x 12 mm kabel o'tkazgichi ● 1x 8,5 mm termopil uchun ● 2x 2,5 mm isitgich uchun ● 2x 1 mm quti tomonida.

3. Isitgich qarshiligi uchun alyuminiy diffuzor plastini (qalinligi 1 mm) burg'ulang, 4. Qarshilik va plastinkani qopqog'iga burang.5. PCB uchun 8 mm bo'shliqlarni yopishtiring. Shaffof oynani yopishtiring (qarshilik isitgichi o'z joyiga vidalanishi kerak)

Termopil

7. Voltaj regulyatorini chiqarib oling va ikkala terminalni ko'prikni lehim bilan ulang.8. Uzunligi 60 mm bo'lgan 4-pinli bitta boshli simni lehimlang. Qopqoqqa termopilni yopishtiring.

Antenna

10. Antennani qutiga mahkamlash uchun teshik oching.11. Antennaning burchaklarini kesib oling.12. Wi -Fi modulining keramik antennasini, shuningdek, antenna konnektorini va qizil LEDni olib tashlang.

2. O'rnatish

Buyurtma berilgan ketma -ketlikni bajaring:

1. Antennani vint yordamida qutiga mahkamlang.2. 3. Kabel shnuri va quvvat simini joylashtiring. Kollektorni (qora silindr) tenglikni (ikkita vint) mahkamlang. PCBni qutiga mahkamlang (ikkita vint). Quvvat kabelini yashil karta ulagichiga burab qo'ying. (Qizil sim ijobiy).6. Antenna kabelini wifi moduliga ulash. Lehimga chidamli isitgich 55 mm uzunlikdagi bir boshli 2 pinli sim. Termopil va qarshilikni ulang (tenglikni buzmaslik uchun ehtiyot bo'ling).

Qarshilik isitgich vazifasini bajaradi va alyumin plastinka bilan qopqoqqa ulanadi. Rasmlar keyingi jarayonlarni tushuntirib beradi: Antennani qutiga mahkamlash kerak, termopilaning regulyatori ko'prik bilan almashtirildi va PCB uchun ikkita ajratgich (qora rangda) qutiga yopishtirilgan bo'lishi kerak. Qutining ichki qismi qora rangga bo'yalgan.

Raqamlardan birida keramika antennasi va qo'shimcha antennani ulash uchun rozetkasi bo'lgan yuqori WIFI moduli ko'rsatilgan. Kabeli wifi moduliga lehimli antennadan foydalanamiz (pastda). E'tibor bering, sopol antenna, rozetka va kabel yaqinidagi qizil LED o'chirilgan.

6-qadam: TESS-W fotometrik kalibrlash

Har xil qurilmalar o'lchovlari mos kelishini ta'minlash uchun fotometrlarni kalibrlash kerak. TESS-W-Complutense de Madrid Universiteti Laboratorio de Investigación Científica Avanzada (LICA) bosh fotometriga nisbatan o'zaro kalibrlangan.

O'rnatish - bu yorug'lik manbai va fotometrlarni ulash uchun bir nechta optik portlar bilan yoritilishi mumkin bo'lgan birlashtiruvchi soha. Yorug'lik manbai - 596 nm LED, 14 nm FWHM.

Agar siz TESS-W fotometrini sozlashni xohlasangiz, LICA-UCM bilan bog'lanishingiz mumkin.

7-qadam: TESS-W dasturi

WIFI moduli uchun dasturiy ta'minot

Aloqa va dasturiy ta'minot

To'liq tizim sensorlar tarmog'ini va kalibrlangan sensorlar uchun ajratilgan axborot ishlab chiqaruvchilar va iste'molchilar o'rtasida vositachilik qiladigan dasturlar brokerini o'z ichiga oladi. Fotometrni sozlagandan so'ng (6 -qadamga qarang), STARS4ALL sizga brokerda e'lon qilish uchun hisob ma'lumotlarini beradi.

SQLite ma'lumotlar bazasida ma'lumotlarni saqlash uchun Python -da namuna iste'molchisi ishlab chiqilgan. Bu iste'molchi bir yoki bir nechta kompyuter yoki serverga o'rnatilishi mumkin. Dasturiy ta'minotning asosiy xususiyatlari quyida keltirilgan:

● Cda ishlab chiqilgan TESS uchun maxsus dasturiy ta'minot.

● Arduino IDE va ESP8266 kutubxonalarida ishlab chiqilgan MQTT noshir dasturi.

● MQTT Broker yoki ichki tarqatish yoki mavjud uchinchi tomon (masalan, mosquitto.org testi)

● MQTT abonent dasturiy ta'minoti noshirlardan ma'lumotlarni qabul qiladi va ularni ma'lumotlar bazasida (SQLite) saqlaydi.

MQTT - bu M2M / Internet of Things protokoli, cheklangan qurilmalar uchun mos, HTTP asosidagi aloqalarga qaraganda ancha kam yuk talab qiladi.

Har bir sensor vaqti -vaqti bilan masofaviy MQTT serveriga mahalliy yo'riqnoma orqali o'lchovlarni yuboradi. MQTT dunyosida "broker" deb nomlangan ushbu server ko'plab sensorlardan ma'lumotlarni oladi va barcha obunachilarga qayta tarqatadi, shu bilan nashriyotlarni iste'molchilardan ajratadi. Masofaviy serverni loyihaning markaziy inshootiga joylashtirish mumkin. Shu bilan bir qatorda, biz test.mosquitto.org kabi bepul, bepul MQTT brokerlaridan foydalanishimiz mumkin.

Har qanday dasturiy ta'minot mijozi brokerga obuna bo'lishi va TESS qurilmalari tomonidan e'lon qilingan ma'lumotlarni iste'mol qilishi mumkin. Bu ma'lumotlarni yig'ish va SQLite ma'lumotlar bazasida saqlash uchun maxsus MQTT mijozi ishlab chiqiladi.

Qurilma konfiguratsiyasi

● Texnik xizmat ko'rsatishga yordam berish uchun asboblar konfiguratsiyasi minimal darajaga tushiriladi.

● Har bir qurilma quyidagi konfiguratsiyaga muhtoj:

o WiFi SSID va parol.

o Fotometrni kalibrlash doimiyligi.

o MQTT Brokerining IP -manzili va porti.

o asboblar uchun qulay nom (har bir qurilma uchun alohida)

o MQTT kanal nomi (yuqorida ta'riflanganidek)

WiFi konfiguratsiyasi

Quvvatga birinchi marta ulanganda, TESS-W WiFi kirish nuqtasini yaratadi. Foydalanuvchi Wi -Fi routerining nomi (SSID) va parolini, fotometriyaning nol nuqtasini va Internet manzili va broker omborining nomini o'z ichiga olgan sozlamalarni to'ldiradi. Qayta tiklash va o'chirish va tsiklni yoqishdan so'ng, TESS fotometri ma'lumotlarni ishlab chiqarishni va yuborishni boshlaydi.

Birinchi yuklashda TESS kirish nuqtasi sifatida TESSconfigAP nomi bilan boshlanadi. Mobil telefon bu kirish nuqtasiga ulanishi kerak.

● Internet -brauzer yordamida quyidagi URL manzilini ko'rib chiqing:

● Shaklni 2.3 -bandda ko'rsatilgan parametrlar bilan to'ldiring

● Mahalliy yo'riqchiga ulanadigan qurilmani qayta yoqing.

Qurilma Wi -Fi yo'riqnoma bilan aloqani yo'qotganda, qayta ishga tushiring va o'zini konfiguratsiyani o'zgartirish uchun qulay bo'lgan kirish nuqtasi sifatida qayta sozlang.

Dasturiy ta'minot

TESS-W dasturiy ta'minoti hujjatlarini github omboridan topish mumkin

github.com/cristogg/TESS-W

ESP8266 uchun

Mikroprotsessor uchun

8 -qadam: Yakuniy izohlar

STARS4ALL Foundation-bu TESS-W fotometrlari tarmog'ining ishlashi uchun mas'ul bo'lgan STARS4ALL loyihasining davomi. Bu yorug'lik ifloslanishini o'rganish uchun qiziqarli ma'lumotlarni ishlab chiqaradigan fuqarolik ilmiy loyihasi.

Fotometringiz sozlangandan va sozlangandan so'ng, o'lchovlar STARS4ALL infratuzilmasiga yuboriladi. Bu o'lchovlarni bizning platformamizdan ko'rish mumkin (https://tess.stars4all.eu/plots/). Bundan tashqari, tarmoqdagi barcha ma'lumotlarni bizning Zenodo hamjamiyatidan yuklab olish mumkin (https://zenodo.org/communities/stars4all)