SSM - Solar Scintillation Monitor - Сделай Сам.

[GraY25]

Есть такое довольно интересное устройство - монитор солнечного сиинга SOLAR SCINTILLATION MONITOR.



Позволяет весьма точно контролировать сиинг путём измерения высокочастотных колебаний света малой интенсивности и особого алгоритма его обработки.
С ним за минуту можно принять решение стоит ли разворачивать солнечный сетап или спокойно отдыхать.
Да и вообще, пригодится для разнообразных экспериментов по прогнозированию сиинга.

Его производит из г. и палок ЭйриЛаб и продаёт почти за 25 косарей, хотя его можно сделать самостоятельно в 5 раз дешевле.
https://airylab.com/solar-scintillation-monitor/
https://optcorp.com/products/airylab-solar-scintillation-monitor

Я собрал всю необходимую информацию и собираюсь запилить копию самостоятельно, [и возможно, модифицировать его под Луну.]

Статья на чём основана идея: http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1993SoPh..145..389S&defaultprint=YES&filetype=.pdf (можно не читать)

Описание схемы, алгоритма, скетч и приёмная программа:
https://www.ecu.edu/cs-cas/physics/upload/An-Inexpensive-Solar-Scintillation-Seeing-Monitor-Circuit-with-Arduino-Interface-final2.pdf

Небольшая дискуссия на клаудях, и ссылки на приёмную программу под Винду, модифицированный скетч, и плагин к FireCapture:
https://www.cloudynights.com/topic/549315-new-fc-plugin-solar-scintillation-seeing-monitor-sssmon/
http://www.joachim-stehle.de/sssm_eng.html

Схема довольно простая, одна микросхема с небольшой обвязкой (счетверённый операционный усилитель), и специфический фотодиод, который, тем не менее, не сложно найти.
Было бы здорово если кто-нибудь, владеющий проектировщиками плат, разведёт её.



Остальные подробности по ссылкам.
Удачи. 

[Грехов Михаил]

А в общих так сказать чертах.... что за датчик и на каком принципе работает?

[GraY25]

А в общих так сказать чертах.... что за датчик и на каком принципе работает?

В общих чертах всё описано в первом предложении - датчик это малоинерционный точный фотодиод измеряющий очень малые колебания яркости солнечного света, (в доли процента, вызванные влиянием сиинга), с высокой частотой.
https://www.alliedelec.com/m/d/7160c57c3a9930734c59ebfa034ee38b.pdf

[Грехов Михаил]

А оптика то что из себя представляет? Просто линза и проецирование изображения Солнца на фотодиод? Или как? Пдфка уж больно сложная, а вот в схематике ничего нет....

[GraY25]

Нет никакой ложки оптики. Просто большой площади фотодиод.

[Грехов Михаил]

Эээ... круто. А то ли он измеряет? Пыль/пух/шарики/птички всякие? Засветы сбоку? Налетело рядом облачко - количество света увеличилось.....

[Piter_Korn]

Медленные изменения яркости - игнорируются. Обрабатываются только быстрые изменения относительно average т.е. усредненых.
Смотрите скетч.

[krussh]

а почему не такой вариант?
https://airylab.com/night-seeing-monitor/

[GraY25]

а почему не такой вариант?
https://airylab.com/night-seeing-monitor/

Ну.. это было бы замечательно, но данный прибор немного другого уровня.. Учитывая цену в 175 тыщ, обязательное наличие гигабитного выхода итд итп.
Да и с большой вероятностью нет в свободном доступе описания. Разве что реверс-инженирить..

Вобщем, пока начнём с простого..

+ по ночному handmade сиинг-монитору есть отдельная ветка.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,140267.msg3583493.html#msg3583493

[krussh]

Ну.. это было бы замечательно, но данный прибор немного другого уровня.. Учитывая цену в 175 тыщ, обязательное наличие гигабитного выхода итд итп.
Да и с большой вероятностью нет в свободном доступе описания. Разве что реверс-инженирить..

именно в указанной ветке форума и сделан реверс-инжиниринг. Внутри этого корпуса только объектив, камера и метеодатчики (не обязательно).
Стоимость: быстрая камера уровня ZWO ASI120MM + линзовый дублет 30-40мм + компьютер (сгодится малинка, но немного капризничать будет). Прогу на питоне могу прислать. В принципе можно ее переписать на C и сделать обычный exe для WinOS.

[GraY25]

именно в указанной ветке форума и сделан реверс-инжиниринг. Внутри этого корпуса только объектив, камера и метеодатчики (не обязательно).
Стоимость: быстрая камера уровня ZWO ASI120MM + линзовый дублет 30-40мм + компьютер (сгодится малинка, но немного капризничать будет). Прогу на питоне могу прислать. В принципе можно ее переписать на C и сделать обычный exe для WinOS.

Ветка очень интересная я её иногда почитывал, т.к. интересуюсь изучением сиинга.
Ключевой вопрос вот в чём: есть, если совсем упрощённо, 2 "вида сиинга", "дипскайный" и "планетный".
Они существуют в конкретной точке независимо друг от друга, в общем виде они могут находиться в смеси в любой пропорции.
С Олегом Милантьевым мы это видели вживую. Когда все его астрографы показывали "УГ"-FWHM, мы наблюдали шикарную Луну на ноутбуке, из которой потом вышло несколько "почти шедевров".
А в другой день была полностью противоположная картина.

"Дипскайный" это низкочастотные колебания большой амплитуды относительно центральной точки.
Это "классический" сиинг, интересный дипскай-астрофотографам.
Его измеряет ночной Эйри-Лаб монитор, и видимо, ваш вариант его исполнения.
"Планетный" же сиинг - это очень высокочастотные (в данном случае в SSM измерения проводятся с частотой более 1кГц) низкоамплитудные колебания, в простонародье "мыло".
Скорее всего SSM измеряет именно его.
Т.к. мне планетная тема чуть более интересна, я заинтересовался больше этим дивайсом.

[Ivan7enych]

Какие-то странности в схеме, фотодиод от нуля идет, а на втором входе операционника 2.5в опорное напряжение...

собрать ее надо и проверить что там намудрили...
ардуину нано можно вполне использовать, Uno тут перебор

[GraY25]

Какие-то странности в схеме, фотодиод от нуля идет, а на втором входе операционника 2.5в опорное напряжение...

Я не вижу особых странностей, это почти стандартная схема подключения когда однополярное питание.



https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/5/5129.html

[krussh]

Дополнив систему объективом, окуляром и расположив ФД в выходном зрачке системы, можно измерять быстрые изменение потока (сцинтилляция) звезд.
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-011-2476-8_7
При аккуратном выборе параметров системы можно сделать неподвижный прибор с полем зрения около 2 градусов и наблюдать одну Полярную. Главный вопрос - хватит ли чувствительности ФД?

[GraY25]

Дополнив систему объективом, окуляром и расположив ФД в выходном зрачке системы, можно измерять быстрые изменение потока (сцинтилляция) звезд.
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-011-2476-8_7
При аккуратном выборе параметров системы можно сделать неподвижный прибор с полем зрения около 2 градусов и наблюдать одну Полярную. Главный вопрос - хватит ли чувствительности ФД?

Думаю, это можно будет проверить опытным путём.
Ещё оставлю ссылку на этот документик (для размышления, сам пытаюсь понять что к чему)
https://www.airylab.com/contenu/SSM/User_Manual_SSM-EN.pdf
Особенно интересен вот этот график



Судя по нему, получается что во-первых сцинциляции очень зависят от объекта, а во-вторых, использование звёзд предпочтительно, по крайней мере с т.з. планетного сиинга, т.к. высоты которые сильнее всего влияют на них, как раз тропопауза (высота джет-стримов)

[didperm]

Какие-то странности в схеме, фотодиод от нуля идет, а на втором входе операционника 2.5в опорное напряжение...

Я не вижу особых странностей, это почти стандартная схема подключения когда однополярное питание.

Схема правильная, но параллельно c R2 надо ставить конденсатор - керамику ~ 2.2 мкФ или больше.
Тогда искусственная средняя точка будет стабильнее. 

[krussh]

Думаю, это можно будет проверить опытным путём.
Ещё оставлю ссылку на этот документик (для размышления, сам пытаюсь понять что к чему)
https://www.airylab.com/contenu/SSM/User_Manual_SSM-EN.pdf
Особенно интересен вот этот график

Попробую почитать и посчитать как будет время свободное. Может получиться интересный и полезный прибор.

[nolv]

VD про этот приборчик писал в ветке наблюдения за Солнцем больше года назад. Я не думал, что кому-то еще интересно.
Схему год назад собирал на макетке и проверял, все работает. До запаковки в нормальный корпус дело не дошло, по причине тотального отсутствия Солнца
Сама схема простая, если кто не сможет разобраться - могу объяснить.
Ссылки на реализацию и софт для PC:
http://www.joachim-stehle.de/sssm_eng.html
https://www.blackwaterskies.co.uk/2017/06/diy-solar-scintillation-seeing-monitor-sssm/
И на соларчате ветка.

Вообще при измерении сиинга по scintillations есть не очевидные вещи, требующие осмысления и вдумчивого подхода. Почему-то зарубежные любители на них не особо обращают внимание (по крайней мере я этого не увидел, может плохо искал?).
Поэтому советую почитать оргинальную статью Seykora 1993 и последующие работы Becker, Coulter. Это легко гуглится.
Ну и кому интересно дальнейшее развитие идеи: Short-Baseline Shadow Band Rangers и Multiple-Aperture Based Solar Seeing Profiler

[LisAlles]

Процесс пошел
Нарисовал схему и развел плату. Решил не мельчить, получилось дюже жЫрно. ~100х80мм. Для удобства развел еще ардуину нано, экран 16х2 и на всякий случай 3 кнопки.
Для "попробовать" нормалек. Если взлетит - компактизируем.
Порылся в закромах в поисках подходящего операционника, есть куча прецизионных с низким напряжением смещения, а с полевым входом и низким входным током что-то не нашлось ничего подходящего. Пришлось заказать "оригинальный" как в схеме LMC6484. Через неделю приедет. Все остальное есть.
Завтра сделаю плату.

[nolv]

В схеме надо правильно выбрать фотодиод. Нужен с максимальной площадью кристалла и чтобы область чувствительности была как можно ближе к видимому спектру. У крупных фотодиодов часто чувствительность сильно смещена в ИК, не ошибитесь.
А к ОУ особых требований нет.