2009年12月18日 星期五

SOP撰寫完成

台中市立惠文高中天文台圓頂及望遠鏡電腦控制標準操作程序

I.硬體部分:
1.電源控制箱
電源控制箱面板

左側為圓頂旋轉手動控制按鈕,提供手動操作圓頂的功能,右側則為電腦控制或手動控制轉換操作按鈕,中央轉紐開關為總電源開關。

2.赤道儀控制面板及操作盒

控制面板上由左至右分別為:電源指示燈、馬達電源開關、追蹤及導入管理系統電源開關、電源輸入接頭、操作盒接頭、電腦訊號接頭、自動導星系統接頭。

操作盒由上至下分別為:平移功能鍵1(S1)、平移功能鍵2(S2)、高速/低速切換開關(HS/NS)、南北方向鍵(S5、S6)、東西方向鍵(S3、S4)。


II.操作程序

1.開啟電源控制箱電源總開關

將中央轉紐開關轉向左側「啟動」位置。
開啟後上方電源指示燈會亮起,同時箱內會有電磁接觸器作用的聲音。(「嗒」!)

2.開啟赤道儀電源


將 馬達電源開關、追蹤及導入管理系統電源開關都打開。(一般情形下追蹤及導入管理系統電源無須關閉)
開啟後左側電源指示燈轉橙色燈顯示,如上圖。

3.主控電腦開機,啟動軟體。


開機完成電腦桌面,首先雙擊啟動桌面左上角 POTH Dome Scope Hub。

啟動 POTH後畫面,接著單擊 POTH 上「Connect Scope」鍵, POTH 將會呼叫赤道儀驅動程式連接赤道儀。

望遠鏡連接完成的畫面,工作列上顯示赤道儀驅動程式已經啟動。

點選出赤道儀驅動程式的畫面。

接著雙擊桌面左上角第二個圖示,啟動 ASCOM Dome Control 圓頂管理軟體。

圓頂管理程式啟動後的畫面,單擊 「Connect」鍵連接圓頂驅動程式以及 POTH,圓頂管理程式將會呼叫啟動圓頂驅動程式。

望與鏡以及圓頂皆已經連接上。

呼叫出圓頂驅動程式的畫面,接下來啟動桌面左上角第三個程式,星圖連接程式。

啟動星圖連接程式後的畫面,接著勾選連接程式中的 Connect。

勾選後的畫面,接著單擊「Start Stellarium」,啟動星圖軟體。

啟動星圖軟體後的畫面,如果望遠鏡的指向在地平線以下的話就會看不見望遠鏡的指向標示。

叫出 ASCOM Dome Control 以及圓頂驅動程式,開啟圓頂天窗並且讓圓頂和望遠鏡連動。

單擊 Dome Control 的「Open」鍵或是圓頂驅動程式( LesveDome )的「Open」鍵開啟圓頂天窗。
勾選 Dome Control 左側的 Slave Dome to Scope ,連動圓頂以及望遠鏡。
圓頂天窗以及圓頂本身就會開始運動(天窗開至定位、圓頂旋轉至望遠鏡所指的方向)。

叫出 Stellarium 星圖軟體,適當調整畫面以及功能(例如關閉大氣、顯示星雲星團或是行星、調整視野範圍以及方向等等),單擊點選想要觀測的天體。畫面中的例子是木星。

按下「Ctrl+1」,命令望遠鏡 Goto 該天體 ,望遠鏡以及圓頂就會開始轉向該天體。

稍待片刻,望遠鏡以及圓頂皆完成運動指向目標之後便可以開始觀測。
若望遠鏡指向或圓頂指向不正確,可進行望遠鏡以及圓頂的指向校正。(參考第6節)

完成觀測之後,首先叫出 ASCOM Dome Control,將 Slave Dome to Scope 取消勾選,並且關閉天窗。(利用 Dome Control 或是 LesveDome 的「Close」)
接著將圓頂歸位,單擊按下 Dome Control或是 LesveDome 的「Home」按鈕。

接著命令望遠鏡歸位,先讓望遠鏡指向北極星。(點選北極星,然後按下鍵盤上「Ctrl+1」)

稍待片刻讓望遠鏡到達定位後,單擊點選赤道儀驅動程式的「More」按鈕以叫出赤道儀控制面板。

調整視窗位置,將赤道儀驅動程式「Speed」改勾選為「Slew」,利用東西方向鍵(「E」、「W」鍵)調整望遠鏡姿勢直到成為如下定位姿勢。


取消勾選「Tracking is On」關閉望遠鏡追蹤功能,再單擊按下「Less」收攏視窗,準備進行關閉軟體程序。

直接關閉 Stellarium 星圖軟體。

同樣直接關閉 StellariumScope 軟體。

單擊點選 ASCOM Dome Control 的「Disconnect」以及 POTH的「Disconnect Scope」關閉電腦與圓頂、望遠鏡之間的連線。

接著便能夠直接關閉 ASCOM Dome Control 以及 POTH,軟體關閉的程序完成,可將電腦關機。



4.關閉電源控制箱總電源以及赤道儀電源


控制箱轉紐總開關轉向右「停止」位置,赤道儀馬達(Motor)開關關閉,追蹤及導入管理系統電源(Computer Standby)開關則無需關閉,指示燈顯示綠色如上圖,望遠鏡以及圓頂皆已經歸位,可蓋上防塵套關閉燈具離開。
5.手動操作
若因維修需求或操作中主控電腦發生當機時可轉為手動操作,程序如下:


在電源開啟的情況下(甚至在圓頂正在旋轉的情形下亦可)按下電源控制箱右側「手動控制」按鈕。
接著便可以左側「正轉」、「逆轉」、「停止」等按鈕控制圓頂旋轉,當發生主控電腦到機導致圓頂不停旋轉時,轉為手動控制再按下「停止」按鈕即可強制停止圓頂旋轉,注意需先排除電腦當機狀況後才能再轉回電腦控制,否則圓頂又會繼續旋轉不停。

電源開啟後亦可利用牆面上圓頂以及主控電腦連接模組的遙控器開啟或關閉天窗,發生當機後可將 USB 連接線拔除後再重新連接以排除圓頂不停旋轉的狀況。

牆面上的遙控器按鈕配置,短按一下即直接開啟或關閉到定位,天窗沒有緊急停止開關,如果發生天窗卡死情形,請直接關閉電源控制箱電源總開關。


6.指向校正
發生望遠鏡或是圓頂指向不正確時進行指向校正,可以讓望遠鏡以及圓頂指向較為精確,望遠鏡可能經常需要進行此步奏。

將圓頂以手動控制轉向至正南方。

圓頂東方側牆上有對正記號(一道壓線條),可供對正用。

勾選掉 Dome Control 中的「Slave Dome to Scope」,在 LesveDome 的「Goto/Sync」欄中填入「180」後單擊點選「Sync」,圓頂指向校正即完成,可轉回電腦控制並勾選圓頂連動。

移除掉望遠鏡的太陽濾鏡以及目鏡,在星圖軟體(Stellarium)中點選太陽並按下「Ctrl+1」命令望遠鏡指向太陽,稍待片刻等赤道儀停止移動。

鬆開赤道儀快動鎖,利用望遠鏡映在地面上的影子初步對正太陽(調整到望遠鏡的影子最小的時候)。

再繼續小心調整望遠鏡的指向,注意目鏡座投映出來的太陽光線,當光線為最強時即為已經對正太陽,鎖緊快動鎖,望遠鏡指向校正完成,可加裝太陽濾鏡以及目鏡進行觀測了。

赤道儀操作盒(Hand Box)注意事項:

操作時高低速切換開關(HS/NS)務必切換在低速(NS)檔以避免主控電腦當機,如果有長距離的移動需求,請直接鬆開快動鎖手動轉動望遠鏡。

2009年12月17日 星期四

SOP製作螢幕抓圖

基本上軟體已經測試出較為穩定運作的狀態,因此可以上線運作了.
由於 POTH管理圓頂的能力不佳,可是 Dome Control又無法穩定的和 Temma Driver連線,因此只能讓 Dome Control透過 POTH來連接 Temma Driver,好一個脫褲子放屁的做法,麻煩,但是有效!
因此整體的架構變成:
Stellarium--StellariumScope--Dome Control--LesveDome Driver 以及" POTH-- Temma Driver "
其中, Stellarium 和 StellariumScope 之間可以透過網路連接,因此具有陽春的遠端遙控能力.
如果在 StellariumScope 以及 Dome Control 之間再插入 ASCOM Client Sever 進去的話( LesveDome 的作者的另一個作品,免費軟體,和 LesveDome 同一個下載頁面,下拉到頁面最底下就可以找到)
應該就可以擁有較為完整的遠端遙控能力... 仍有待測試!!

抓了很多螢幕畫面,貼上幾幅較具有代表性的:




2009年12月9日 星期三

圓頂自動化工程完工.

今天把圓頂控制軟體設定做完,拉好天窗控制線,測試天窗以及圓頂的連動情形,都已經可以正常運作了...
赤道儀的 Driver有很小的同步問題,不過看起來應該是 Temma的韌體設計所導致的,所以應該不難克服,再花些時間做點校正,應該就可以正常連線使用了.
做完這些硬體工程,接著就是 SOP的製作,學校買軟體的可能性不高,相機還有自動對焦座就更不用說了,因此我的工作基本上已經告一段落,整個過程所學習到的 Know How已經累積下來,因此我對於接著再做其他圓頂自動化工程是很有信心的.
過一陣子,再問問一中的學長他們的圓頂狀況如何,需不需要幫忙,推測他可能會是接下來第一個要接的 Case,眼下,就先把軟體操作 SOP編出來,然後開香檳吧!!

2009年12月8日 星期二

換電腦...

換了一台電腦,因為 USB的驅動程式怎麼也搞不定,索性換掉...
另外 Lesve Dome Driver作者回信,確認需使用英文版 XP,記得我們學校仍有 NT5的授權而且學校裡有 NT5英文版的安裝光碟,就這麼用吧!
也許應該去問問,說不定學校裡其實也有英文版 XP...
赤道儀的 COM Port線也已經拉妥了,明天只要再把天窗的最後幾條控制線拉妥,所有的工程就都完工了. 有些遺憾沒有做望遠鏡電源控制以及緊急開關的部分,不過反正繼電器都是預留好的,要做,隨時都可以動手! 甚至,要是找得到類比訊號控制的線路設計,未來再加上燈光控制也不是不可能... :)
另外確認無法跑 Gray Code,所以目前跑 Hole-No Hole模式,精確度的確明顯降低,不過一次校正應該還是足夠撐上一整夜觀測,所以也就沒有什麼好擔心的了...

再把軟體設定設好,就可以開始打掃清理環境讓學生進來玩機器了,完成整個工作,心裡有滿滿的成就感,不管生活上同事間如何紛紛擾擾,至少,在我的專業領域裡,我還是可以得到那些最是單純一本初衷的快樂!
很開心!! 我畢竟還是個有用的人!!

2009年12月4日 星期五

主要工程完工



已經會動了...
當真裝起來之後就發現其實不論是 USB I/O卡還是電源供應器加上繼電器陣列,體積都沒有想像中的大,和電源控制箱比較之下仍舊顯得很小.



還有非常多需要調整設定的部分,除了圓頂連動之外的其他功能也全部都還沒有設計連接,目前都是空接的.
Azimuth Sensor 的設計有可能無法跑 Gray Coder, 不過無所謂,因為圓頂直徑太大了,即使跑最差的模式也還能維持在正負一度的準確程度以內,天窗也太大了,所以沒有影響!
找時間再去測試了...



確定是會動的! 細部設定以及其他就慢慢再做了...

2009年12月3日 星期四

Azimuth Sensor 以及 Home Sensor 到位



製作完成,等待裝置就定位的Azimuth Sensor.



另一個角度,利用磁鐵以及磁簧開關構成主要的動作元件.



完成安裝的 Home Sensor 以及 Azimuth Sensor ,全部集中裝置在一起,利用圓頂旋轉馬達的維修窗就可以統一維修保養.



從較靠近的角度看, Azimuth Sensor 並不和圓頂軌道接觸,而是和驅動膠輪接觸,好處是驅動膠輪一般會比較乾淨不會積塵土,而且 Azimuth Sensor 就不需要使用彈簧來保持張力,利用重力自然下垂靠著驅動膠輪就可以了.

另外也把幾張美術板固定上牆了, 12V 電源供應器以及 USB I/O 卡也已經固定好,等著將繼電器陣列也固定上牆,就可以開始拉線收尾了...

幾乎要進入收尾的階段了

今天去了五金行,把最後的幾項零件買了回來...
理論上應該是不再缺件了,除開像是USB連接線, USB轉 RS-232之類的東西之外.
USB轉 RS-232有可能就乾脆不買了,明天確認一下電腦的 Com Port,如果還有留,那就別買了,線拉好就是了,頂多重做接頭,不要再多花錢了...
接下來剩下一些苦工,做完就完成了...
看來,的確可以在年底以前完工!

2009年11月29日 星期日

LesveDome Driver

作者很快就回信了,原來因為鎖註冊碼的功能無法在非拉丁語系作業系統底下順利運作,因此會發生無法註冊的問題.
我回信詢問是否能以英文版本的作業系統來解決這個問題,如果可以,其實也是個可以被接受的選擇,大不了其他中文版軟體利用 Applocale 來安裝就是了.
事實上,如果以台中一中的E-Zeus系統為例,由於E-Zeus的ASCOM Driver根本就只有日文版本,所以本來就必須透過Applocale來安裝以及使用,而廣為各個學校所使用的The Sky則根本就沒有中文版本,安裝在英文版作業系統上面不會有任何問題,其他如ACP observatory control等等軟體也都一樣沒有中文版,甚至,如果要作遠端遙控,伺服器端電腦用英文版本作業系統似乎也沒什麼不好.

也許再過幾個版本,這個問題就會被解決了! 所以,目前就先這樣頂著用吧!

2009年11月28日 星期六

新進度


USB I/O卡,其實很早就已經拿到了(網路上的經驗是真的,下單到收到東西不超過一個星期),這張卡看起來並不複雜,兩顆不認識的IC管理USB的訊號進出,一顆管數位訊號一顆管類比以及PWM訊號,兩顆ULN2803A,一顆用來控制八組輸出,可以用來推動八顆繼電器,一顆則是用來將五組的數位訊號,其實也就只有ON/OFF的訊號隔離轉輸入給數位訊號IC...


繼電器陣列,八顆繼電器,一二號管理圓頂旋轉,三四號管理望遠鏡電力供應,五六號管理天窗開關,七號是附加功能繼電器,八號是緊急狀況繼電器.
目前的規劃是七八號兩顆繼電器備而不用,其餘都派上用場.


磁鐵感應輪,網拍買回來的輪子發現胎皮是假的,根本就不是海綿胎皮,不過就是一般的PVC塑膠水管切段,所以在PVC"胎皮"之外自行加上海綿,來源是原本買給汽車用的隔音隔熱自黏海綿,裁成適當大小之後就可以很簡單的黏上去.
輪框內的兩顆磁鐵是硬碟磁頭定位用磁鐵,從超過十年前用的大腳硬碟裡拆下來的,搭配磁簧開關就可以做成Azimuth Sensor,實測這兩顆磁鐵可以讓開關作動的磁性範圍約為夾角60度,不過我只有兩顆磁鐵,所以仍然讓磁鐵間隔180度位置放置.這完全是從Huub (Netherlands)的設計(Computer controlled Sirius motor dome interface)模仿而來的做法,光電開關的設計需要另外設計光電開關用的洞洞隔板,比較不便,利用磁簧開關不但價錢便宜,而且容易許多,直接把磁鐵內嵌在輪子內側,然後把磁簧開關安排在輪子外側適當位置就可以了,當圓頂直徑夠大的時候,Azimuth Sensor感應輪內部不需要很多的感應點,這個設計就變得相當可行.

Home Switch 以及 Azimuth Sensor的線都已經拉妥,Azimuth Sensor,Home Switch的支架也已經切割好,再去一趟五金行買幾顆螺絲,基本上應該已經不再缺任何零件,因此,整個工程可望在年底以前完工.

2009年11月16日 星期一

天窗開關

比預期的花掉更多的時間...
最後決定用最簡單的解決方式,沿用所有原來的功能以及極限開關,只更新關閉的極限開關為磁璜感應開關,其他的所有功能全部保留,只並聯上新設計的功能上去.

天窗的開關問題實在有些複雜,既然目前的設定可以運作,乾脆就盡量減少變動,避免出現預期以外的問題難以解決而導致時間拖的太長.

利用遙控器上多出來的兩個頻道(5號以及6號)實做具有自保持功能,按一下直接開到底以及關到底的操作方式,遙控器接收器端的繼電器作為觸發開關(放在正電端),極限開關作為斷開開關(放在接地端),手動操作方式則完全不變,全部保留!

圓頂位置感應輪找到了,應用1/8遙控模型玩具的車輪來改裝,看起來應該會很合適! 到時不管是利用磁璜感應還是光電感應開關,應該都可以很容易的完成.

2009年10月30日 星期五

第一批電料買回

花了些時間,下午將第一批電料買了回來...
然後做了點測試,發現磁簧開關比想像中要更好用!! 在文件中所看到的,利用磁簧開關改裝成 Encoder 來使用是確實可行的做法,甚至可能比應用光電開關的做法更簡單...
不過既然光電開關已經買回來了,就用吧! 今天試著對了一下,似乎可以利用 CD 片來製作感應輪,然後再將感應輪整個固定到某顆橡膠驅動輪上面去...
Home Senser 使用的是一顆感應距離特別長的磁簧開關,缺點是位置解析度因此較差,再研究看看有沒有什麼方法可以提高它的位置解析度,也許可以用能夠造成磁阻的材料將磁鐵包夾住,讓磁力線集中不發散...

最重要的是發現磁簧開關看來很適合作為天窗的極限開關!! 沒有外露的活動部件,相信可以大幅延長壽命,且只要靠近就會做動,不需要考慮觸碰摩擦輪的設計,實在太棒了!!

再去多買幾組磁簧開關,然後買些汽車用超強雙面膠,相信天窗開關動作的部分將可以輕易解決,而其他的部分,現在看來是沒有什麼瓶頸了.

衝呀~

星期一必須做幾件事情:

1.整理清潔,星期二有外賓要來參訪,不好還髒髒亂亂的...
2.測試 Home Switch 的適合位置,並且測量整個圓頂的偏心程度有多大...
3.尋找適合的極限開關位置,特別是天窗上端的極限開關位置...

開始設計 Cloud Sensor 還有 VM110 寄達

在網路上搜尋關於雲偵測器的相關資訊,發現早期多用致冷片,現今則多用紅外線溫度計...
網路上可以買到具有 RS232/USB 介面的紅外線/測溫頭式的溫度計,利用軟體連線可以在電腦上讀出兩者的溫度,如果將紅外線溫度計指向天空,再寫個小軟體計算天空以及環境溫度差,就可以成為最基本的雲量偵測系統了!!

紅外線的系統顯然比較複雜,致冷片的則極為簡單,利用致冷片面對天空的一面的輻射冷卻效應,背對天空的一面則加上散熱片和環境溫度取得平衡,兩面之間的溫差就會導致致冷片的線路上出現電壓差,做個小電晶體電路放大這個電壓差,推動某個光偶合器就成了最簡單的雲量偵測器了!!
致冷晶片的系統缺點是反應較慢,不過從網路上看到的說法似乎也可以工作得很好,值得考慮,反正手上正好也有閒置的致冷晶片,不會多花什麼錢.

另外從 PMDO 上面看到簡單的雨滴偵測器,也可以直接學起來用.

環境偵測系統,就先做這兩種最基本的吧!!

VM110,光電開關都寄到了,一如預料中的快速,中午花點時間思考線路設計,下午就可以去買電料了!

加油!!

2009年10月23日 星期五

分頭進行~

拍賣網站上找到了用來製作圓頂位置 Encoder 的光電開關,同時也在這裡找到各種形式的光電開關的相關資料,包含詳盡的 DataSheet...
網路上買的型號是 EE-SX674 ,和 Home Dome 的 azimuth sensor 所使用的 EE-SX1042 稍有不同,不過看來等級較高,品質更好,因此很放心的向賣家提出查詢,準備下標.
一顆150,一次買了10顆,不留備品了...

另外,找到了台灣有人網購 VM-110 模組的經驗,順著找到了可以接受台灣信用卡的美國購物網站,價錢很貴,要價77鎂,運費還要33鎂! 不過詹大哥那兒我只訂了四組,也許會不夠(我們學校,一中女中,文華明道,總共五座天文台). 再加上時程考量,決定先買一組,據網路上的經驗是一個星期以內就可以拿到,這樣很好! 用錢買時間!!

另外,也仔細研讀 Lesve Dome Driver 的說明檔以及各項文件,開始有了更加清楚的概念,我想等主要零件一拿到手,應該會非常的快..

一中學長星期一來電,他們買了 ASA 的四十公分鏡,不過聽說送到日本去調整光軸去了,這讓我開始懷疑那鏡子會不會就像他們的折射副鏡一樣,號稱是高橋的.. XD
他們的圓頂自動化完全還沒有開始!! 年底卻得驗收,看來要準時完工是很困難.

我們的可就不能這樣了,已經投入了這麼多的時間和精力,今年年底,一定要完工!!

2009年10月18日 星期日

圓頂控制箱線路重拉

經過兩天施工,大致完成了!
結果幾乎用上所有原來的零件,沒有新購買的零件,完全廢物利用~ :P

面板右側改為"自動/手動"選擇,我想用鉛字筆寫寫就好了,這種表面功夫似乎不值得花太多時間.
按鈕開關剛好壞了一組(外側的按鈕以及內側的開關剛好各壞一個,本來是不同組的唷!),所以留了個洞在面板上,大不了貼張 SOP 遮起來吧...


按鈕上的線路,還沒完成,自動/手動按鈕的燈號線路還沒拉好,不過也只剩下這個還沒好了...


從最左邊開始介紹起:圓頂旋轉的正逆轉電磁接觸器(所以是兩組結合在一起),線路設計了互鎖機制所以不會發生同時按下兩顆按鈕短路的情形,也設計了自保持線路所以不必一直按著按鈕來維持旋轉動作,自保持線路設計在互鎖機制之前,所以轉自動可以切離按鈕以及自保持線路,卻仍然保有互鎖以免電腦發瘋燒的時候燒掉線路,最後正逆線路都有過載保護. 第三顆接觸器管理天窗控制箱的電源,面板上電源轉鈕開關 on 之後就送電給天窗控制箱,這個部分非常單純,有獨立的過載保護,最後一顆接觸器負責切換自動/手動,所以這顆接觸器其實沒有接大電(380V),而是利用 NO 以及 NC 接點控制控制訊號的來源, NC 接電腦來的控制訊號(來自 USB IO 卡), NO 接來自面板上左邊的按鈕控制,因此電源開的時候預設由電腦自動控制圓頂,手動控制需要按鈕切換,整個其實就是一個帶有自保持線路的 NO 線路,而"自動"切換鈕其實就是斷開自保持線路,線路設計和圓頂旋轉控制的停止鈕相同,整個控制線路的迴路由控制箱最右側的兩條保險絲保護..

整個控制線路電源來自三相 380V 其中一相跨接地線而得的 220V 電源,兩個星期以前我還是個對交流馬達驅動似懂非懂的初入門者,連電源箱裡的電壓都猜錯(當時以為那是三相 220V )在汽車技術網上各路英雄好漢的幫忙之下我不但學會如何配置控制線路,更完成了整個線路重拉的設計和施工!! 有朋友真好!! 真的萬分感激!!!

兩天來先從最簡單的"按鈕正轉/按鈕逆轉 並且 帶有互鎖功能"的線路開始配起,然後再加上自保持線路,再加上燈號的線路,再加上天窗控制箱送電的線路,最後加上 自動/手動 的切換線路,一點一滴的慢慢"建構"起來,每次完成一個部分,開無熔絲開關/按鈕測試的時候都很心驚膽跳(雖然有按照汽車技術網傑克老大的建議先斷開大電,但是控制線路仍然是 220V 的電哩...),不過最後都平安度過測試了...

接下來是天窗的控制箱了,這個部分需要先去買些零件(極限開關,繼電器),不過也很有信心!! 一定會順利完成的~