Diseño y Sistemas de control

25/5/2009 – INICIO DEL PROYECTO DE OBSERVATORIO REMOTO

En esta página voy a ir actualizando la evolución de uno de los proyectos que más ilusión me hace … crear un observatorio para la instalación de un equipo remoto de astronomía y astrofotografía. Es un reto importante a nivel tecnológico, ya que la instalación va a estar a unos 150 km de mi casa, y debe ser lo bastante autosuficiente como para proteger el equipo ante cualquier problema, como un corte en el suministro eléctrico o una pérdida de comunicaciones.

De momento el diseño está solo sobre el tablero, aunque ya he creado unos modelos tridimensionales para estudiar la instalación de los equipos, la visibilidad que puedo conseguir y el tamaño que puede tener la instalación. La idea es hacer un observatorio de reducidas dimensiones y techo deslizante, con una ligera pendiente hacia el sur para conseguir más visibilidad. El hueco interior calculado es de 1.30 x 1.30 y 1.50 de altura libre. En principio parece suficiente para un telescopio de horquilla de 8 o 10″ o una montura ecuatorial de dimensiones medias con un tubo de 8 pulgadas. Como se puede ver, la idea es que en ningún caso el telescopio emerga sobre la cota de la cubierta deslizante, para permitir cerrarla en cualquier situacion, incluso aunque no sea posible mover el telescopio.

observatorio1

También tengo estudiada la lógica de control del observatorio, mediante microcontroladores IP y el sistema de apertura y cierre del techo deslizante mediante un motor de puertas correderas y su sistema de cremallera. Según vaya teniendo claros los equipos implicados los ire detallando aquí.

26/5/09 – Algunas decisiones sobre el equipo

Ya he tomado algunas decisiones sobre alguno de los elementos mecánicos y electrónicos que van a controlar el observatorio.

En primer lugar me he decidido por un motor de puerta corredera de Extel para la motorización de la puerta deslizante … es interesante porque su tamaño es más reducido que otros de similares características y posee interesantes opciones para su control remoto por parte de un microcontrolador. La cremallera ira fijada a la puerta deslizante, mietras que el motor se quedará fijado a la pared en posición horizontal … queda por decidir si voy a usar su sensor de principio y fin de carrera o si lo voy a sustituir por sensores magnéticos mas sensibles y menos susceptibles de fallos.

motor

Otra dedicisión importante ya tomada es el sistema de control del observatorio … he decidido utilizar un sistema de controladores IP con un respaldo GSM frente a la idea de usar un ordenador convencional, mucho más susceptible a fallos y con un consumo energético mucho mayor.

En la parte de control IP a traves de internet, he incorporado como corazón del sistema un controlador XIKRA-200, que me permite monitorizar algunos parámetros importantes de entrada, como la presencia de tensión eléctrica o la posición de la puerta deslizante, y además incorpora un sistema para detectar el fallo de las comunicaciones … ante cualquier evento inesperado, será el encargado de apagar el observatorio y cerrar el techo, mientas el SAI pueda proporcionar energía en caso de fallo de alimentación. Este sistema se puede controlar desde cualquier navegador de internet, y tiene además un termómetro interno y varias utilidades más. Esta unido a un detector de tensión encargado de monitorizar la red eléctrica.

xikra

detector

Para acivar y descativar de forma individual los componentes del observatorio (ordenador, montura, cintas térmicas, cámara, etc.) voy a utilizar un controlador también IP, el SKM-SP2-DR, con ocho relés independiente y control via HTTP.

reles

Con estos elementos se puede casi asegurar que ante un problema de falta de corriente, o peor aún, un problema en las comunicaciones, el techo del observatorio se cierre de forma automática … pero un fallo total, por ejemplo un problema en la instalación electrica o una avería en el router de internet, nos dejaría con la incognita de cual es el estado final de todo el equipo, y sin posibilidad alguna de actuación … por ello he decidido incorporar una seguna línea de monitorización y actuación via GSM, que podría ser funcional mientras quedase energía en el SAI. Para ello he incorporado el controlador GSM: el HERMES LC

hermes2

Este dispositivo es una maravilla, con un montón de entradas y salidas digitales y un buen montón de posibilidades de programación. En el techo deslizante voy a colocar una serie de sensores mágenicos que unidos a las entradas de el Hermes me perimitirán en caso de fallo total en las comunicaciones IP conocer la posición del techo via mensajes SMS y actuar sobre el motor para cerrar la puerta. Aún así pueden fallar muchas cosas, como que se averíe o atasque el motor, o que se funda el SAI y quede completamente sin energía … nada es perfecto, pero se trata de minimizar los riesgos al máximo.

Ruedas de desplazamiento de la cubierta

Una de las partes que más me preocupa es el desplazamiento de la cubierta sobre las dos vigas UPN … como la cubierta está en pendiente se corre el riesgo de que tienda a desplazarse hacia abajo haciendo chocar las ruedas contra el interior del perfil, pudiendo atascarla. He encontrado la solución recurriendo a un tipo de ruedas metálicas con pestaña, similares a las ruedas de los trenes, que permiten garantizar que no se produzcan desplazamientos laterales durante el movimiento de la tapa. Su fabricante es Blecklin, y su precio en la versión metálica es realmente reducido. Voy a colocar seis unidades, que para una tapa de 1.6 metros de largo creo que es suficiente.

SPK_201K_s

Diseño de la columna

Como el observatorio tiene una altura muy limitada y necesito que el tubo quede lo mas cercano posible al techo corredero para conseguir la mayor visbilidad posible, voy a construir una columna muy baja (como de unos 40 cm. de alto) con una base ajustable que me permita alargarla a menos otros 30 cm. Esta es la idea original del diseño:

columna

Este es el diseño final enviado para su construcción, modelo 3D cad y planos 2D:

columna_3d_low

columna Model (1)

Instalación de todo el sistema de control

Esta es la primera revisión de la instalación de todo el sistema de control, comunicaciones IP, comunicaciones GSM, SAI y ordenador de control. He aislado en dos armarios distintos la parte de control en baja tensión y la parte eléctrica 220V para tener mayor seguridad en los circuitos. El cableado ha quedado un poco “chapucero”, pero es lo que tiene el ir “diseñando” sobre la marcha todo el sistema … aún así no creo que por ello presente ningun problema de funcionamiento.

En el armario de baja tensión se encuentra el sistema de control GSM Hermes LC, los reles que controlan el funcionamiento y los sensores del motor y el sistema de reles IP para el control del observatorio por Internet. En la caja con la instalación de 220V se encuentra el módulo XIKRA200 que es quien controla la instalación electrica de todo el sistema y el detector de corriente AC para actuar en caso de corte de suministro eléctrico. El circuito eléctrico esta dividido en dos partes: un circuito permanente para el sistema de comunicaciones, control y vigilancia (que está permanentemente conectado y está diseñado con la idea del menor consumo posible) y un circuto para la alimentación de todo el equipo astronómico que se activara solo durante las observaciones.

El SAI es un APC de 800 VAC y el ordenador es un equipo de bajo consumo basado en un procesador Atom de Intel … no es muy potente, pero para controlar todo el equipo astronómico es más que suficiente, tiene un consumo muy reducido y una buena fiabilidad. El switch ethernet es un modelo gestionable de forma remota de la marca 3Com. He añadido también dos cámara IP Conceptronic para visualizar todo el estado del observatorio en cualquier momento.

t5

Instalación del AAG CloudWatcher. Supervisión de nubes y lluvia.

He intalado como parte del equipo de supervisión del observatorio un dispositivo de detección de luz, nubes y lluvia proporcionado por Lunático: el AAG CloudWatcher. Es un dispositivo realmente intersante para supervisar a lo largo de la noche las condiciones atmosféricas, y saber en todo momento si es seguro mantener el observatorio abierto. El software permite hacer gráficos de la evolución de todos los parámetros: nubes, lluvia, luz ambiente y temperatura, e incluso dispone de un relé que permite al observatorio actuar de forma autónoma en caso de emergencia.

Un equipo indispensable para la observación remota, junto con la cámara de cielo completo.

AAGCW-Marca

Esta es la gráfica de la evolución de las nubes durante una parte de la pasada noche. Por primera vez en mucho tiempo, fue interesante que hubiese nubes para probar el equipo 🙂

AAG_ImageCloudCondition

Escritorio remoto.

Este es un ejemplo del escritorio remoto presente en el servidor del observatorio accediendo a él a través del VNC. Podemos ver el control del SAI, de la montura con el Nexstar, de la cámara con el MaximDL y el medidor de la oscuridad del cielo SQM-LE. En otro ordenador visualizo las cámaras IP que me permiten ver el interior del observatorio.


2 comentarios

  1. Me encanta el planteamiento de tu observatorio remoto, que tal funciona, tienens muchos errores? Es para implantar yo uno silimilar

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