Come sappiamo la passione per l’astronomia e’ molto costosa, quindi, per chi non ha molti fondi disponibili ed e’ autofinanziato, gli conviene se possibile, autocostruirsi accessori e quant’altro, magari utilizzando una stampante 3d ed una scheda programmabile come Arduino.
RILEVATORE DI BAD SEEING Quanti di noi hanno rischiato che la preziosa strumentazione esposta una notte intera all’aperto, (penso alle lunghe sessioni che servono per rilevare variazioni di luminosita’ di asteroidi e/o stelle variabili), venisse danneggiata causa acquazzone improvviso? Sappiamo che esistono in commercio diversi sensori per rilevare ad esempio la pioggia, oppure la nuvolosita’ del cielo o addirittura la brillanza superficiale del cielo espressa in magnitudini per secondo d’arco quadrato, ma escludendo il sensore pioggia, (non sempre utile come ad esempio durante un improvviso temporale estivo, perche’ purtroppo entra in azione quando ormai il danno e’ gia’ fatto…), ritengo sia piu’ opportuno utilizzare un sistema che emetta un allarme gia’ quando il cielo comincia a farsi nuvoloso (anche perche’ sapendolo si puo’ andare direttamente a nanna…). Si potrebbe utilizzare come detto sopra un rilevatore di nubi, allo scopo ci sono molti esempi in rete, vedasi http://forum.astrofili.org/viewtopic.php?f=15&t=78300 anche se, personalmente, mi sembrano abbastanza complicati da autocostruirsi (e a volte con “spiegazioni” incomplete o non del tutto chiare, almeno per me…) mentre quelli commerciali sono un po costosi es http://forum.astrofili.org/viewtopic.php?f=15&t=78300, in definitiva mi interessava la semplicita’ di autocostruzione ed il fatto che il sistema dovesse emettere un allarme. Ho pertanto optato per un sensore, tra l’altro molto utilizzato tra i makers della scheda Arduino, denominato MLX90614 E’ un sensore di temperatura con doppia lettura, ovvero che misura la temperatura ambiente e quella a distanza, leggendo l’emissione infrarossa di un corpo. Il principio di funzionamento del “sensore nubi” si basa sull’idea, ovviamente non nuova, di misurare la temperatura del cielo, che sara’ piu’ caldo (rispetto al cielo sereno) se in presenza di copertura nuvolosa, e confrontarla con quella dell’ambiente dove e’ ubicato il telescopio. Come detto sopra, se noi puntiamo verso il cielo il sensore ci restituira’ due letture, una temperatura del cielo (non chiedetemi in altezza a che quota arriva…) ed una dell’ambiente.
Facendo la differenza tra le due letture ho riscontrato dopo molti test, che si ottiene un valore, che varia da 0 fino a -14. Da queste analisi ovviamente con risultati empirici ed euristici, ho rilevato che il valore misurato tra 0 e -10 il cielo e’ da molto nuvoloso a velato, mentre tra -10 e -14 e’ sereno. Attenzione questi valori devono essere verificati, con prove, per ogni sito osservativo e non e’ detto che siano gli stessi, anzi possono differire anche di molto, se ad esempio oltre al cielo il sensore IR intercetta anche edifici limitrofi, pertanto e’ necessario cambiare il valore nello sketch di arduino alla riga 45 ed inserire il valore dove il cielo da sereno diventa nuvoloso. A questo punto i puristi emetteranno una smorfia di sdegno, ma a me quello che interessa del sistema di monitoraggio, non e’ il valore qualitativo ed intrinseco dei dati, con le mille relazioni tra temperatura, venti, quota di lettura, stagione ecc. ma il lato pratico, ovvero capire, se la sessione osservativa e’ da terminare o meno. Ho pertanto modificato il listato (lo sketch) originale compilato da Adafruit per MLX90614, https://learn.adafruit.com/using-melexis-mlx90614-non-contact-sensors/wiring-and-test# da implementare nella scheda Arduino, inserendo la differenza delle 2 letture e facendo attivare un led rosso se il valore e’ tra 0 e -10 e verde se tra -10 e -14, inoltre all’accensione del led rosso parte anche il suono di un buzzer. Si puo’ leggere il valore dal monitor seriale o visionare un grafico dal plotter seriale, sempre dall’IDE di Arduino, anche se quest’ultimo e’ senza orario, se invece si volesse avere il grafico anche con l’orario, la riga 42 e’ stata scritta appositamente per far leggere i valori del sensore, ad Excel utilizzando la macro PLX-DAQ. Particolare attenzione deve essere fatta alla lunghezza dei cavi, ho riscontrato problemi in alcuni sensori se la lunghezza tra la scheda ed il sensore e’ maggiore di 5 metri.
Ho anche disegnato un contenitore per il sensore, per essere stampato in 3d. Sotto si possono scaricare 2 files zippati, lo sketch (Bad Seeing Sensor) in formato .ino, ed il file in formato .stl (Case Sensor), per stampare in 3d il case del sensore.
Il grafico creato con PLX-DAQ si nota il passaggio di nubi mentre dalle 19 fino alle 21 circa il cielo e’ sereno
Il costo totale del progetto comprensivo di sensore MLX90614 scheda Arduino originale (genuino), resistenze, led e buzzer e’ di circa 50,00 €.
NB Il progetto e’ del tutto amatoriale, pur avendo riscontrato che funziona al meglio, non mi ritengo comunque responsabile di malfunzionamenti, errato utilizzo ed eventuali danni a cose e persone.
Il contenitore del sensore che puo’ essere stampato in 3d
FUOCHEGGIATORE COMANDABILE IN REMOTO Finalmente dopo anni di richieste per l’installazione di un piccolo osservatorio astronomico nella scuola F. Filzi di Laives (BZ), dove insegno Tecnologia, il Comune (che ringrazio pubblicamente), ha dato il benestare concedendo uno spazio di 3×3 m. in cima alla scala antincendio della palestra. Il piccolo osservatorio denominato Filzi School Observatory, e’ stato completamente remotizzato a livello artigianale dallo scrivente e dal mio caro amico Roberto Chinaglia (a parte il tetto scorrevole installato da tecnici specializzati). Per ora la strumentazione e’ completamente di mia proprieta’ ed in parte dell’amico Roberto. L’idea e’ quella di poterlo utilizzare anche da altre scuole semplicemente accedendovi tramite la piattaforma Team Viewer. La strumentazione, che attualmente, in futuro si spera di migliorarla, e’ composta da una CCD QHy-9, su Vixen 200, un vecchio ETX80 come telescopio guida con ASI120 come camera guida, ed un PST Coronado con CCD DMK41AS il tutto su montatura HEQ5. Dal momento che le lezioni avvengono alla mattina, viene utilizzato soprattutto il PST Coronado per lo studio del sole e a questo punto nasceva l’esigenza di poter comandare il fuoco ed il tilting dello strumento in remoto.
Le modifiche fatte al PST , si notano i motorini le cinghie dentate e le flange di attacco stampate in 3d
Date le esigue risorse della scuola, anche in questo caso si e’ fatto largo utilizzo di stampante 3d, scheda Arduino e…fantasia. In particolare sono stati utilizzati dei motorini stepper tipo 28BYJ-48 W (da 12V in quanto quelli da 5 V hanno poca coppia) con driver ULN2003 (costo motorino e driver circa 10 euro), lo sketch e’ stato prelevato dalla pagina del bravissimo Antonio Mancuso che si ringrazia http://mancusoa74.blogspot.it/2014/12/arduino-e-motore-passo-passo.html
Il motorino stepper che puo’ essere venduto unitamente all’integrato ULN2003, e’ collegato a quest’ultimo da 5 cavi
Come si vede nell’immagine a lato il motore stepper e’ completo di driver ULN2003 (che deve essere alimentato direttamente e non dalla tensione della scheda arduino, che comunque non raggiunge i 12V) al quale e’ collegato, con un connettore a 5 poli. Questa scheda e’ munita di 7 connettori, ma per il nostro scopo verranno utilizzati solo i primi quattro connettori, da IN1 a IN4 collegati alla scheda Arduino come segue: In1 a Pin8, In2 a pin10, In3 a pin9, In4 a pin 11. Infine come detto sopra, bisognera’ collegare un’alimentazione esterna a Gnd e Vcc sempre sulla scheda ULN2003. L’attacco motorino pomello focheggiatore e tilting e’ stato realizzato utilizzando una cinghia dentata per stampanti 3d (tagliata della misura giusta e chiusa utilizzando una gomma incollata sul retro con colla tipo Attak), gli alloggiamenti dei motorini, cosi come la maggiorazione del pomello fuocheggiatore, sono stati disegnati con Sketchup esportati in formato .stl e stampati in 3d. Per comandare i focheggiatori basta attivare lo sketch entrare nel monitor seriale dell’IDE di Arduino e battere un numero positivo (normalmente basta 100 per piccoli movimenti) per farlo girare in senso orario e negativo nell’altro senso. Ovviamente occorreranno due sketch che saranno attivi su due porte COM distinte una per il fuocheggiatore ed una per il tilting. Sotto, nella cartella zippata “PST flange e sketch” si possono scaricare 4 files, 3 in formato stl per l’alloggio dei motorini e la maggiorazione del fuocheggiatore, ed uno in formato .ino relativo allo sketch Arduino di comando.