Еще одна удаленная обсерватория в Подмосковье

[BorisE]

В какой-то мере вынужденно (переезд в Москву) переквалифицировавшись из визуальщика в фотографа понял, что домашнюю обсерваторию из разряда мечтаний необходимо срочно переводить в разряд реальности. Причем она (обсерватория) должна иметь возможность управляться удаленно – количество ясных ночей выпадающих на выходные ничтожно мало, а в будние дни далеко не всегда получается все бросить и выехать до утра за город.

Какое-то время решение этого вопроса откладывалось, преимущественно из-за двух обстоятельств:
1. Особенно то и негде.
2. Было просто страшно.
Первое обстоятельство было решено переговорами с тещей о размещении на территории ее дачного участка маленькой «будки». Важным фактором для преодоления второго обстоятельства стало изучения опыта других ЛА, в особенности Олега Милантьева (aka Moscow / monstr)

Возведение сооружения
Изначально проект строительства носил характер пробы сил. Здесь следует отметить, что сам я никогда ничего не строил и выражение «руки не из того места растут» слишком часто ко мне может быть применимо. Поэтому идеи были с меня, а исполнение за тестем.

Из-за «пробности» строительства габариты я рассчитывал под свой текущий мобильный астрограф – SW80 на HEQ5. Ему вполне комфортно в помещении размером 1.5 на 1.5 метра и высотой 1.4. Кстати, по этой же причине я пока не решился ставить колонну, а использую стандартную треногу от HEQ5.

Поездка на стройрынок сразу дала ответ – строить из дерева или металла (разница в стоимости в пользу дерева существенная).
Каркас сооружения выполнен из бруса 100x100 и обшит 10мм фанерой. В качестве фундамента использовались кирпичные блоки, в которых пустоты залили бетоном, размещенные в 6 точках. Пол покрыт ДСП, положенном на обрешетку из оставшихся от строительства досок. В полу прорезаны три отверстия для треноги (сама тренога стоит на земле).

Сдвижная крыша выполнена по двускатной схеме и обшита сверху профнастилом (или чем-то похожим – валялся на даче).

Для обеспечения «ездовых качеств» с каждой стороны установлено по два колеса (колеса для тележек диаметром 160мм), закреплены попарно между досками 100x40. Чтобы колеса не соскальзывали, с внешней стороны на обоих брусьях, по которым ездит крыша, закреплен алюминиевый уголок.

В общем в этой части - ничего интересного, все обычно.

[BorisE]

Механизация крыши
Изначально планировалось выполнить механизацию крыши по схеме Олега – с помощью лебедки. Однако изучая зарубежный опыт, обнаружил, что достаточно часто для привода крыши используется гаражный привод. Беглое изучение интернета показало, что такой привод может обойтись примерно в 200 евро – в принципе, приемлемая величина.

Изучив техническую документацию и посоветовавшись с продавцами, я убедился, что проще всего будет приспособить цепной привод секционных ворот (для поднимающихся гаражных ворот). На этом рынке существует два основных бренда - Came и Nice, выпускающие очень похожую линейку продукции.
Я выбрал самый простой из Came – CAME VER 900 (с доставкой обошлось 8 тыс.руб.).
Сразу отмечу, что выбор обусловлен не какими-то секретными знаниями о превосходстве этой модели, а только тем, что относительно быстро удалось найти в версии с короткой рейкой (L=3.02м). У Nice есть модель Nice Shel 50, которая имеет такую же мощность привода и тоже может оснащаться короткой (менее 3 м) рейкой, и при этом стоит на 1.5 тыс.руб дешевле.

Принцип работы такого привода прост – внутри длинной металлической направляющей скрыта цепь, которая возит вперед/назад каретку (см.фото).
К одному концу направляющей крепится сам привод - это такая очень небольшая коробочка с двигателем. Направляющая и привод прикреплены к каркасу обсерватории. Каретка через рычаг (в комплекте) соединена с крышей.

На фото видно, что направляющая закреплена в варианте «каретка внизу» (это, так сказать, «документированное» положение для привода). Наверное, разумнее было бы направляющую перевернуть – вариант «каретка вверху» - но у меня тогда бы привод мешал отъезду крыши. В общем, я не уверен, что выбрал правильный вариант, но в моем случае без переделки всей конструкции по-другому сделать бы было невозможно.

Отдельно по выбору мощности привода. Номинально VER 900 имеет минимальные силовые характеристики в линейке – мощность 130Вт, тяговое усилие 500Н. Но полевые испытания показали - его не просто хватает за глаза, чтобы таскать 100 кг крышу (у меня она оказалась очень тяжела), но и даже с избытком.
Причем выяснилось это немного неприятным способом: во время монтажа я случайно включил привод и был вынужден, спасая конструкцию, упираться всеми силами, чтобы удержать едущую крышу и не дать ей упасть с направляющих. Так привод оказался сильнее меня – он поставил крышу на дыбы, согнул металлический рычаг, но так и не остановился. В общем, могу точно сказать, что брать более мощный привод особого смысла нет
Кстати, потом я нашел в инструкции как регулировать чувствительность реакции на препятствие – ее можно регулировать в широких пределах от «танк» до «остановить прикосновением пальчика», причем раздельно для открытия и закрытия. Также можно программировать и другие среднеполезные штучки – замедление открытия/закрытия, автозакрытие и др.

Видео открытия крыши можно посмотреть здесь и здесь

[BorisE]

Устройство обсерватории
Управление основными системами обсерватории возложено на mini-ITX компьютер на базе AMD E350, работающий под Win7 (неплохая производительность при минимальном энергопотреблении и цене 6+ тыс.руб).

Управление силовым питанием обсерватории осуществляется через AVIOSYS IP9212 Delux, которое представляет собой автономное сетевое устройство управления силовой нагрузкой (до 8 потребителей). Кроме того, через IP9212 можно осуществлять контроль за состоянием датчиков (4 датчика на изменение сопротивления, и 4 на изменение напряжения).

Для визуального контроля используются две сетевые автономные IP камеры Wanscam. Внутри обсерватории установлена вращающаяся камера с ИК-подсветкой (отключаемой). Снаружи на обсерваторию смотрит влагозащищенная камера в кожухе. Кроме того, для подстраховки внутри обсерватории стоит дешевая вебка - китайская чудо-IP-камера редко, но иногда чудит, а визуальное наблюдение состояния обсерватории, особенно на первых этапах, очень важно.

[BorisE]

Управление крышей
Особенностью гаражных приводов является то, что управление ими осуществляется одной кнопкой с кратковременным замыканием контактов. Последовательные нажатия выдают команды приводу «Открыть» - «Остановить» - «Закрыть» - «Остановить» в зависимости от текущей ситуации (если привод находится в состоянии «открыто», то переключение закроет крышу, если едет – то остановит и т.д.).
Также еще есть кнопка экстренной остановки, дающая соответствующий сигнал при размыкании контактов (в перспективе можно будет установить пару фотоэлементов для блокировки закрытия крыши при незапаркованном телескопе).
Контакты управление этими двумя кнопками и было выведено на IP9212.

Для программного определения факта открытия/закрытия крыши, были установлены два концевых датчика, сигнал от которых также заведен на IP9212.

Алгоритм, например, открытия сводится к чтению значений концевых датчиков и определения, в каком состоянии находится крыша.
1. Если она закрыта, то последовательно, с небольшой задержкой послать две команды на замыкание-размыкание управляющего контакта.
2. Подождать 40 сек и проверить – доехала или нет.
3. Если ни один из коневых датчиков все еще не замкнут, подождать еще.
4. Если осталась закрытой – перегрузить по питанию привод и повторить п.1

[BorisE]

Компьютерная сеть обсерватории
Огромной проблемой для меня стала организация интернет канала. Постройка, механизация – это относительно легко решаемые проблемы. А вот если у вас нет хотя бы обычного интернет-канала, то об удаленной обсерватории можно забыть...
На даче, даже если залезть на крышу, интернет на телефоне грузил среднестатистическую страницу минут 5 и то не всегда. Безрезультатно перебрав всех операторов, я перешел к пробе внешних антенн. Но даже использование специализированной 3G антенны (2 тыс.руб+переходник) и модема с разъемом не дали необходимого результата.
И вот когда я уже готов был сдаться и отказаться от обсерватории вообще, случайно нашел на каком-то форуме описание как человек, расположив модем в фокусе спутниковой антенны, добился существенного прироста сигнала. Купив триколоровскую антенну (600 рублей с креплением, кстати!), и установив ее на крыше, в течение получаса я нашел направление, дающее 1.5мбит/с(!!!прирост в 100 раз!!!). Правда стабильность и пинг оставляют желать лучшего, но с закрытием дачного сезона все нормализовалось.

В итоге, для выхода в интернет используется 3G модем от Мегафона E352, установленный в фокусе спутниковой антенны. Сама антенна закреплена на домике, на чердаке которого находится WiFi роутер ASUS WL500gPV2, к которому и подключен модем.

В обсерватории установлен роутер ASUS RT-N16, который через WiFi в режиме Ethernet bridge получает интернет от основного роутера и служит как хаб для Ethernet устройств обсерватории.

upd. Чуть более подробно о некоторых настройках интернета

[BorisE]

Электропитание обсерватории
Первые дни эксплуатации показали, что практически все компоненты обсерватории работают не очень надежно. Возможно, будь у меня побольше теоретических и практических познаний, я бы мог определять причины проблем и избавляться от них на корню. Но к счастью выяснилось, что простая перегрузка устройств по питанию может решить примерно 70% возникающих сбоев

Для этого пришлось городить относительно запутанную схему электропитания обсерватории (см.рисунок). Не уверен, что такая сложность оправдана в общем случае, но в своем конкретном случае она часто выручает (хотя, надеюсь, понимание того, как это сделать без изврата еще придет).

Основные элементы схемы:
1. Электропитание на даче – вещь сама в себе и может пропадать в самые неподходящие моменты (мой страшный сон – отключение питания во время съемок с ливневыми осадками по утру …). Поэтому первым делом я поставил на чердаке блок бесперебойного питания APC BACK ES 700VA, который через USB подключен к роутеру WL500gpv2. В случае отключения питания роутер оповещает (использую программу apcupsd) компьютер и другие устройства в сети о пропадании питания. На компе тоже стоит apcupsd, которая, получая сигнал от роутера, в экстренном случае паркует телескоп и закрывает крышу.
2. Интернет-роутер через плату PureLogic PLA001 может отключать все питание обсерватории. Это сделано для перегрузки по питанию устройств, которые нельзя перегружать из самой обсерватории (тот же IP9212 и роутер обсерватории).
3. Отдельно от обсерватории на чердак протянут провод, который позволяет из обсерватории перегружать по питанию роутер на чердаке. Сделано это для борьбы с неожиданным отваливанием модема, которое в моем случае лечится только его перевтыканием, или отключением/включением питания. Поэтому на роутер из обсерватории возложена функция watchdog’а за роутером с модемом – в случае пропадания интернета, он через IP9212 сам его выключает/включает.
4. Внутри обсерватории питание оборудования скоммутировано на разные розетки (5 штук), которые включаются/отключаются сетевым устройством IP9212

[BorisE]

Программное обеспечение
Для собственно удаленного управления обсерваторией использую TeamViewer. Кроме того, я подключил прямой IP адрес, что позволяет мне почти ко всем вспомогательным системам подключаться напрямую, даже с выключенным компьютером. VPN между домом и обсерваторией запускать не стал.
При собственно съемке, в общем-то, ничего оригинального я не использую - стандартный джентельменский набор из тьюториалов Олега (планетарий, максимка). Но хотел немного остановиться над программами автоматизации съемок.
Они позволяют решить две проблемы - не сидеть перед компьютером до утра и не прекращать работу при временном исчезновении интернета (а он не очень стабилен, особенно в выходные). Я испробовал две программы– CCDAutoPilot и CCDCommander. Спустя буквально пару сессий я уже не понимал, как я мог обходиться без этого раньше. Они очень похожи по функционалу, но CCDAutoPilot мне показалась удобнее. Крайне рекомендую даже не для удаленной съемки.
Пока собственно управление подсистемами осуществляется через WSH скрипты или вручную. В планах написать программку с пользовательским интерфейсом и, возможно, попытаться спортировать ASCOM Dome драйвер для управления крышей из программ автоматизации.

[BorisE]

Итог
Постройка обсерватории заняла 2 месяца. Чистого времени ушло гораздо меньше - во-первых, много сил было потрачено на работу с интернетом (а без этого я не решался строить удаленный механизированный вариант), а во-вторых, я в самом начале работ еще и ключицу сломал, поэтому мог только командовать стройкой.

Общие затраты на строительство и оборудование обсерватории (без затрат на собственно астрооборудование) составили 50 тыс.руб. Кроме того, часть материалов я брал из запасов - это еще порядка 5..7 тыс.руб.
Общую смету для желающих выложил здесь


Первые уроки эксплуатации
К настоящему моменту обсерватория эксплуатируется уже 2 месяца. Еще ни одного путного снимка не собрал, но в принципе основые проблемы уже понятны.
1. Фотографировать с телескопом типа SW80 удаленно затруднительно - из-за большого поля проблема кадрирования стоит слишком остро. Нужен ротатор.
2. Выводить на управление контакт привода крыши Emergency stop смысла нет - так и не нашел, как это использовать.
3. UPS нужен - уже несколько раз с 4:00 до 13:00 отрубали электричество (наверное плановые ремонты) - не будь автозакрытия крыши, залило бы все дождем.
4. Электрическое освещение внутри не нужно - IP камера с инфракрасной подсветкой решает вопросы. Достаточно просто лампу с ручным включением для "очных" работ.
5. Неожиданностей возникает очень много. Совсем не приезжать длительное время не получается.
6. Делать без колонны (я, напомню, просто оставил треногу) не рекомендуется - любое касаение требует перенастройки полярной оси - а это ожидание ясной ночи со всеми вытекающими...
7. Мобильный интернет вещь сама в себе - может исчезнуть в любой момент, особенно в разгар дачного сезона. Нужно использовать программы автоматизации съемок. И как минимум помнить, что у вас не всегда будет доступ к ручному управлению оборудованием

[astroserg]

Хорошо. А где находится обсерватория?

[BorisE]

Сообщение от astroserg

Хорошо. А где находится обсерватория?

Точно, забыл указать.

Восток МО, Павло-посадский район, координаты N55 56’, E38 42’

Это слишком близко от Электрогорска, поэтому небо там совсем не идеально с южной стороны. Формально - зеленая зона. Но, как я и писал, выбирать не приходилось.