Picha ya Mwangaza wa Anga ya Usiku ya TESS-W: Hatua 8 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

TESS-W ni picha ya kupimia iliyoundwa na kupima na kuendelea kufuatilia mwangaza wa anga la usiku kwa masomo ya uchafuzi wa mishipa. Iliundwa wakati wa Mradi wa Uropa wa STARS4ALL H2020 na muundo wazi (vifaa na programu). Picha ya TESS-W imeundwa kutuma data kupitia WIFI. Takwimu zinaonekana kwa wakati halisi na zinashirikiwa (data wazi). Vinjari https://tess.stars4all.eu/ kwa habari zaidi.

Hati hii ina maelezo kadhaa ya kiufundi ya picha ya mwangaza wa anga la usiku la TESS-W na inaelezea jinsi ya kuijenga. Inajumuisha skimu za elektroniki na macho za sensa na pia eneo la uthibitisho wa hali ya hewa.

Habari zaidi juu ya kipima picha cha TESS iliwasilishwa Zamorano et al. Picha ya mwangaza wa anga ya usiku ya STARS4ALL kwenye Mwanga wa bandia Wakati wa Mkutano wa Usiku (ALAN2016) Cluj, Napoca, Romania, septemba 2016.

TESS-W imeibuka na timu na muundo huo unategemea kazi ya Cristóbal García.

Hili ni toleo la kwanza la kazi la Maagizo. Endelea kufuatilia.

Hatua ya 1: Maelezo ya TESS-W

Photometer imeambatanishwa kwenye sanduku la uthibitisho wa hali ya hewa ambayo ina vifaa vya elektroniki na sehemu za macho. TESS ina desturi iliyoundwa na Bodi ya Mzunguko Iliyochapishwa (PCB) na ESP8266. ESP8266 ni chip ya WIFI ya bei ya chini na uwezo kamili wa TCP / IP na uwezo wa kudhibiti microcontroller. Elektroniki hutumiwa kusoma masafa yaliyotolewa na sensa ya mwanga ya TSL237 (kwa data ya mwangaza wa anga la usiku) na pia moduli ya kipima joto ya MLX90614ESF-BA (kwa habari ya kifuniko cha wingu).

Kigunduzi cha mwangaza wa angani ni TSL237 photodiode ambayo hubadilisha nuru kuwa masafa. Ni sensorer ile ile inayotumiwa na picha za picha za SQM. Walakini, bandwidth imepanuliwa zaidi kwa safu nyekundu na matumizi ya kichujio cha dichroic (kilichoitwa UVIR kwenye viwanja) kwa heshima na chujio cha rangi cha BG38 cha SQM.

Mwanga kutoka angani hukusanywa na macho ambayo ni pamoja na kichungi cha dichroic kuchagua njia ya kupita. Kichujio inashughulikia kikamilifu mtoza (1). Sensor (haionekani kwenye picha hii) iko kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa pamoja na vifaa vya elektroniki vilivyotengenezwa (2). Moduli ya WIFI (3) iliyo na antena ndani ya sanduku inayoongeza wigo wa WIFI. Sensorer iliyo karibu na infrared (4) hutumiwa kupima joto la anga. Mwishowe, hita (5) inawashwa wakati inahitajika ili kuondoa unyevu kwenye dirisha au hata kuyeyuka barafu au theluji (6). Sehemu ya maoni (FoV) ni FWHM = digrii 17.

Jibu la kupendeza la TESS-W linalinganishwa na bendi ya nyota ya Johnson B, V na R na picha ya anga iliyochafuliwa ya Madrid na anga ya anga ya angani ya Calar Alto.

Hatua ya 2: Elektroniki ya TESS-W ya Elektroniki

Bodi ya elektroniki

Sehemu kuu ya TESS ni bodi ya elektroniki iliyoundwa (PCB, bodi ya mzunguko iliyochapishwa).

Faili inayohitajika kwa PCB inaweza kupakuliwa kutokahttps://github.com/cristogg/TESS-W/blob/master/docs/TessWifi-PCB-files.zip

PCB imeundwa kutoshea ndani ya sanduku lililofungwa la wigo (tazama baadaye).

Sehemu kuu

Sehemu za elektroniki za PCB zinaweza kuvinjari kwenye picha iliyoambatana na kwenye faili iliyotolewa.

Hatua ya 3: Optics Photometri ya TESS-W

Ubunifu na vifaa

Mwanga kutoka angani hukusanywa na macho ambayo ni pamoja na kichungi cha dichroic kuchagua njia ya kupita. Kichungi kinashughulikia mtoza kikamilifu. Kioo cha picha kina dirisha wazi ambalo huruhusu mwangaza wa anga kuingia kwenye picha hiyo. Ndani inalindwa na dirisha wazi la glasi.

Ubunifu wa macho umeonyeshwa kwenye sura ya kwanza. Taa hupita dirisha wazi la kichujio (1) na kuingia kupitia shimo (3) la kifuniko cha kifuniko (2). Dirisha wazi limetiwa gundi kwenye kifuniko kilichofungwa. Kichujio cha dichroic (4) iko juu ya mtoza nuru (5). Kichunguzi (6) kimewekwa kwenye njia ya mtoza ushuru.

Dirisha wazi

Sehemu ya kwanza ni dirisha la uwazi linaloruhusu nuru ipite kwa vifaa vingine na inatia muhuri kipima picha. Hili ni dirisha lililotengenezwa kwa glasi (BAK7) kwa sababu inapaswa kupinga hali ya hewa. Dirisha lina unene wa 2 mm na kipenyo cha 50 mm. Mzunguko wa maambukizi umepimwa kwenye benchi ya kazi ya macho ya LICA-UCM. Karibu kila mara ~ 90% katika urefu wa urefu wa 350nm -1050nm, hiyo inamaanisha kuwa dirisha wazi haliingizii mabadiliko katika rangi ya nuru.

Kichujio cha dichroic

Kichujio cha dichroic ni kichungi kilicho na mviringo wa kipenyo cha 20 mm ili kufunika kabisa mtoza nuru. Hii inahakikishia kuwa hakuna taa isiyochujwa inayofikia kichunguzi. Hii ni muhimu kwa kuwa kigunduzi cha TSL237 kina busara katika infrared (IR). Kichujio cha UVIR kilibuniwa kupitisha kutoka 400 hadi 750 nm, i.e.inakata majibu ya ultraviolet ya detector chini ya 400 nm na majibu ya IR zaidi ya 750 nm. Mzunguko wa usafirishaji ni sawa na mchanganyiko wa pasi ndefu na kichujio kifupi cha kupitisha na majibu karibu ya gorofa yanayofikia karibu 100% kama inavyopimwa katika benchi ya kazi ya macho ya LICA-UCM (angalia viwanja kwenye maelezo)

Mtoza ushuru

Ili kukusanya nuru kutoka angani TESS hutumia mtoza ushuru. Mtoza huyu ni wa bei rahisi sana kwa sababu hutengenezwa kwa plastiki kwa kutumia ukingo wa sindano. Lenti hizi hutumiwa kuangaza taa kwenye tochi. Sehemu ya ndani ni kiakisi cha wazi cha paraboloid. Mmiliki mweusi huzuia taa iliyopotea kufikia kigunduzi.

Tunatumia wakusanyaji wa taa nyeusi wenye jina la digrii 60 za FoV. Wakati unatumiwa katika TESS FoV hupunguzwa kwa sababu ya nafasi ya kigunduzi nje ya mtoza. Kipimo cha mwisho cha kipimo cha upimaji (pamoja na uwekaji wa vignetting kutoka kwa kifuniko kilichofungwa) kimepimwa kwenye benchi ya kazi ya macho. Jibu la angular ni sawa na kazi ya Gaussian ya digrii 17 kwa upana kamili kwa kiwango cha juu cha nusu (FWHM).

Sanduku

Elektroniki na macho ya picha ya picha ya TESS inalindwa na boma rahisi kulingana na sanduku la plastiki la kibiashara ambalo linafaa kuwa nje na kupinga hali ya hewa.

Sanduku ni ndogo (nje: 58 x 83 x 34 mm; ndani: 52 x 77 x 20 mm). Sanduku lina kifuniko cha screw ili kufikia ndani. Ujenzi uliofungwa hutoa kiwango cha kutosha cha ulinzi dhidi ya kuingia kwa maji na vumbi. Ili kuzuia kwamba screws zinakabiliwa na kutu, screws za asili zimebadilishwa na screws za chuma cha pua.

Hatua ya 4: Kufungwa kwa TESS-W

Sanduku

Elektroniki na macho ya picha ya picha ya TESS inalindwa na boma rahisi kulingana na sanduku la plastiki la kibiashara ambalo linafaa kuwa nje na kupinga hali ya hewa.

Sanduku ni ndogo (nje: 58 x 83 x 34 mm; ndani: 52 x 77 x 20 mm). Sanduku lina kifuniko cha screw ili kufikia ndani. Ujenzi uliofungwa hutoa kiwango cha kutosha cha ulinzi dhidi ya kuingia kwa maji na vumbi. Ili kuzuia kwamba screws zinakabiliwa na kutu, screws za asili zimebadilishwa na screws za chuma cha pua.

Usindikaji wa sanduku

Ni muhimu kufanya machining rahisi kwenye sanduku. Dirisha linaloruhusu nuru kufikia mkusanyaji wa nuru ina upana wa 20 mm kwa kipenyo. Imefunikwa na dirisha wazi ambalo linapaswa kushikamana na silicone sugu ya hali ya hewa. Shimo ndogo ni bandari ya kipima joto ya IR na ina kipenyo cha 8.5 mm. Kwa upande mwingine wa sanduku ni muhimu shimo 12 mm kwa tezi ya kebo. Vipimo viwili vya 2.5 mm hutumiwa kupata heater kwenye kifuniko cha sanduku.

Hatua ya 5: Kuweka Picha ya TESS-W

1. Maandalizi

1. Rangi sanduku ndani kwa rangi nyeusi.

Usindikaji wa sanduku

2. Kuchimba visima:

● 1x 20 mm kwa dirisha. ● 1x 12 mm kwa tezi ya kebo. ● 1x 8.5 mm kwa kipima joto. ● 2x 2.5 mm kwa hita. ● 2x 1 mm upande wa sanduku.

3. Piga bamba ya diffuser ya aluminium (unene wa 1 mm) kwa upinzani wa heater, 4. Parafua upinzani na sahani kwenye kifuniko.5. Gundi spacers za 8mm kwa PCB. Gundi dirisha wazi (heater ya upinzani inapaswa kuangaziwa mahali)

Thermopile

7. Ondoa mdhibiti wa voltage na unganisha vituo vyote viwili kwa kutengeneza daraja.8. Solder waya ya pini 4 ya kichwa kimoja kwa kiunganishi cha bodi ya urefu wa 60 mm. Gundi thermopile kwenye kifuniko.

Antena

10. Toboa shimo ili kupata antena kwenye sanduku.11. Punguza pembe za antena.12. Ondoa antena ya kauri ya moduli ya wifi na pia kontena ya antena na LED nyekundu.

2. Kuweka

Tafadhali fuata mlolongo huu ulioamriwa:

1. Salama antenna kwenye sanduku ukitumia screw.2. Weka tezi ya kebo na kamba ya umeme. 3. Salama mtoza (nyeusi silinda) kwa PCB (screws mbili).4. Salama PCB kwa sanduku (screws mbili).5. Parafujo kebo ya umeme kwa kiunganishi cha bodi ya kijani. (Waya mwekundu hadi chanya).6. Kamba ya antenna ya Solder kwa moduli ya wifi. Solder kwa heater ya upinzani waya-kichwa-2-pini waya kwa kontakt ya bodi ya mm 55 mm. Unganisha thermopile na upinzani (kuwa mwangalifu usivunje PCB).

Upinzani hufanya kama hita na imeunganishwa kwenye kifuniko na sahani ya alumini. Picha zinaelezea michakato inayofuata: Antena inapaswa kuangaziwa kwenye sanduku, mdhibiti wa thermopile imebadilishwa na daraja, na spacers mbili (nyeusi) kwa PCB inapaswa kushikamana kwenye sanduku. Ndani ya sanduku imechorwa rangi nyeusi.

Moja ya takwimu inaonyesha moduli ya asili ya WIFI ambayo ina antena ya kauri na tundu la kuunganisha antena ya ziada (juu). Tunatumia antena ambayo kebo imeuzwa kwa moduli ya wifi (chini). Kumbuka kuwa antena ya kauri, tundu na LED nyekundu karibu na kebo zimeondolewa.

Hatua ya 6: Upimaji wa Photometric wa TESS-W

Photometers inapaswa kusawazishwa ili kuhakikisha kuwa vipimo kutoka kwa vifaa anuwai ni sawa. TESS-W imesawazishwa kwa usawa na picha kuu huko Laboratorio de Investigación Científica Avanzada (LICA) ya Universidad Complutense de Madrid.

Usanidi ni uwanja unaojumuisha ambao mambo ya ndani yanaweza kuangazwa na chanzo nyepesi na na bandari kadhaa za macho ili kuunganisha picha. Chanzo cha taa kilichoajiriwa ni LED ya 596 nm na 14 nm FWHM.

Ikiwa unataka kusawazisha picha yako ya TESS-W, unaweza kuwasiliana na LICA-UCM.

Hatua ya 7: Programu ya TESS-W

Programu ya moduli ya WIFI

Mawasiliano na programu

Mfumo kamili ni pamoja na mtandao wa sensorer na broker wa programu ambayo hupatanisha kati ya watengenezaji wa habari na watumiaji ambao wamehifadhiwa kwa sensorer zilizosawazishwa. Mara tu unapokuwa umeweka kipimo cha picha yako (angalia Hatua ya 6), STARS4ALL itakupa hati za kuchapisha katika broker.

Mtumiaji wa sampuli katika Python kuhifadhi data kwenye hifadhidata ya SQLite imetengenezwa. Mtumiaji huyu anaweza kusanikishwa kwenye PC moja au seva nyingi. Sifa kuu za programu zimeorodheshwa hapa chini:

● Programu maalum ya TESS iliyoundwa katika C.

● Programu ya mchapishaji ya MQTT imetengenezwa katika maktaba ya Arduino IDE na ESP8266.

● MQTT Broker ama kwa kupelekwa ndani ya nyumba au mtu wa tatu anayepatikana (yaani mtihani mosquitto.org)

● Programu ya mteja wa MQTT inapokea data kutoka kwa wachapishaji na kuihifadhi kwenye hifadhidata ya uhusiano (SQLite).

MQTT ni M2M / Mtandaoni wa Itifaki nyepesi inayofaa kwa vifaa vizuizi ambavyo vinahitaji upeo mdogo kuliko mawasiliano ya

Kila sensorer hutuma vipimo vya mara kwa mara kwa seva ya mbali ya MQTT kupitia router ya hapa. Seva hii - inayoitwa "broker" katika ulimwengu wa MQTT - inapokea data kutoka kwa sensorer nyingi na kusambaza tena kwa vyama vyote vilivyosajiliwa, na hivyo kuchapisha wachapishaji kutoka kwa watumiaji. Seva ya mbali inaweza kupelekwa ndani ya nyumba katika kituo cha kati cha mradi huo. Vinginevyo, tunaweza kutumia mawakala wa MQTT wa bure kama vile test.mosquitto.org.

Mteja yeyote wa programu anaweza kujisajili kwa broker na kutumia habari iliyochapishwa na vifaa vya TESS. Mteja maalum wa MQTT atatengenezwa kukusanya data hizi zote na kuzihifadhi kwenye hifadhidata ya SQLite.

Usanidi wa kifaa

● Usanidi wa chombo utapunguzwa kwa kiwango cha chini kusaidia matengenezo.

● Kila kifaa kinahitaji usanidi huu:

o SSID ya WiFi na nywila.

o Upimaji wa upimaji wa picha mara kwa mara.

Anwani ya IP ya Broker ya MQTT na bandari.

o Jina la urafiki wa vifaa (kipekee kwa kila kifaa)

jina la kituo cha MQTT (kama ilivyoelezwa hapo juu)

Usanidi wa WiFi

Wakati wa kwanza kushikamana na nguvu, TESS-W inaunda kituo cha kufikia WiFi. Mtumiaji hujaza mipangilio ambayo ni pamoja na jina (SSID) na nywila ya router ya WiFi, hatua ya sifuri ya picha na anwani ya mtandao na jina la hazina ya broker. Baada ya kuweka upya na kuzima na kuwasha mzunguko, kipima picha cha TESS huanza kutoa na kutuma data.

Kwa buti ya kwanza, TESS huanza kama mahali pa kufikia na jina TESSconfigAP. Simu ya rununu lazima iunganishe kwenye eneo hili la ufikiaji.

● Vinjari na kivinjari cha mtandao URL ifuatayo: https:// 192.168.4.1

● Jaza fomu na vigezo vilivyoorodheshwa katika 2.3

● Anzisha upya kifaa, ambacho kitaunganisha kwenye router ya karibu.

Wakati kifaa kinapoteza kiunga na router ya WiFi, anzisha upya na ujisanidie tena kama njia ya ufikiaji, ambayo ni rahisi kubadilisha usanidi.

Programu

Firmware ya TESS-W nyaraka zinaweza kupatikana kwenye github

github.com/cristogg/TESS-W

Kwa ESP8266https://github.com/cristogg/TESS-W/blob/master/tess-w-v2_0/tess-w-v2_0.ino.generic.bin

Kwa microprocessorhttps://github.com/cristogg/TESS-W/blob/master/tess-u/tess-u.hex

Hatua ya 8: Maneno ya Mwisho

STARS4ALL Foundation ni mwendelezo wa mradi wa STARS4ALL ambao unasimamia uendeshaji wa mtandao wa TESS-W photometers. Huu ni mradi wa sayansi ya raia ambao hutoa data ya kupendeza kwa masomo nyepesi ya uchafuzi wa mazingira.

Mara tu picha yako ya picha imesanibishwa na kusanidiwa itaanza kutuma vipimo kwenye miundombinu ya STARS4ALL. Vipimo hivi vinaweza kuonyeshwa kutoka kwa jukwaa letu (https://tess.stars4all.eu/plots/). Kwa kuongezea, data yote iliyotengenezwa kwenye mtandao inaweza kupakuliwa kutoka kwa jamii yetu ya Zenodo (https://zenodo.org/communities/stars4all)