Hoewel dit project al weer een tijd geleden gerealiseerd is heb ik er hier door drukte, verhuizing en corona nooit over geschreven: Een opstelling rond een monochromator om optische spectra te meten.
De gehele opstelling. Links de spectrometer, rechts de voeding en meters voor de te onderzoeken led.
Op de monochromator zijn een stappenmotor en een eindschakelaar gemaakt, zodat hij door een Arduino ingesteld kan worden. Er achter zit een grote bijbehorende fotocel, welke het signaal via een zelfgebouwde voorversterker aanbiedt aan dezelfde Arduino.
De monochromator met zijn motor rechtsboven, de fotocel daar links op aangesloten. Vooraan de voorversterker. In het zwarte kastje zit de Arduino die het geheel aanstuurd.
Voor het testen en wat de golflengte betreft kalibreren van de opstelling gebruik ik een kwiklamp. Als alles ongeveer goed is ingesteld ziet het spectrum daarvan er zo uit:
Om een astronomische camera op een grote telescoop te verbinden met de bijbehorende PC is een USB kabel van 15 meter nodig. Dat is te lang voor een gewone kabel, en tevens moet deze door buizen door de vloer getrokken worden. Daarom willen we converters gebruiken waarmee de USB verbinding over een lange netwerkkabel kan werken.
Hiertoe schafte ik een set verloopkastjes aan van Nedis, te koop onder de naam “USB extension Cable”, type CCBW60EXTBK500. De omschrijving van de leverancier suggereerde de gewenste USB2.0 verbinding met een datasnelheid tot 480 Mbit/s. Ook de verpakking vermeld, in een opvallend oranje rondje en met een groter lettertype, trots USB 2.0.
Voordat ik in de koepel aan de slag ging testte ik dit product op mijn bureau, met een korte netwerkkabel en een snelle USB drive.
Bij een eenvoudige vergelijkende test vielen de kastjes direct door de mand. De test was het lezen van hetzelfde grote bestand met- en zonder de extender in de verbinding. De snelheid was met de extender niet hoger als ongeveer 1,1 MB/s, tegen ruim 50 MB/s bij een directe verbinding. Een trage verbinding is niet gewenst omdat we voortdurend camerabeelden met een hoge resolutie over willen gaan sturen.
De leverancier pruttelde op mijn vragen wat over de koperdoorsnede van de netwerkkabel, maar deed verder niet moeilijk: Het product kon retour.
Bij het inpakken viel mij echter op dat de kastjes dicht zitten met kleine schroefjes. Nieuwsgierig geworden nam ik een kijkje in het inwendige van het zender kastje.
Het voornaamste IC is een UIC4102CP. Datasheet. Uit de titel blijkt dat dit een “USB 1.1 Active Extension Cable” is. Men noemt de gebruikelijke maximale snelheid van USB1.1 van 12 Mb/s, ongeveer overeenkomstig de gemeten 1,1 MB/s. Dit kastje zal dus nooit USB 2.0 snelheden halen. Kastje dicht, een laatste test en op naar het lokale postagentschap.
Nu is USB2.0 backwards compatibel met USB1.1, dus is het andersom niet onwaar dat de kastjes in een USB2.0 verbinding ingezet kunnen worden. Net zoals een datasnelheid tot 480 Mb/s heus wel gehaald wordt.. Nedis zelf is er ook wat over in verwarring.
Ik doe weinig met dit soort consumentenrommel spul, de iMac waarop ik dit schrijf loopt al weer tegen de tien jaar, en weet daarom niet hoe scherp men vandaag de dag moet zijn bij het aankopen van een eenvoudig product zoals dit.
Deze ervaring is echter teleurstellend, het is matig interessant en zonde van de tijd.
Na een jaar waarin, zowel in de wereld als privé, werkelijk vanalles gebeurde lijkt de tijd gekomen te zijn om weer eens iets te schrijven.
Onlangs kreeg ik een defecte omschakelbare verzwakker cadeau, een JFW 50R-029 (datasheet) met een bereik van 0 tot -70 dB. Hij is bruikbaar van DC tot 2 GHz. Ik doe thuis niet veel HF, maar gelukkig valt ook het audio gebied hier binnen. Ik maakte XLR naar BNC kabels zodat op de Neutrik A1 getest kon worden.
Het bleek al snel dat er twee problemen zijn: de verzwakker wil geen contact maken op de mechanische klikken, maar soms wel daar net tussenin. Tevens klopten de beloofde verzwakkingen niet goed.
Het laatste zal een gevolg zijn van het niet aansturen en afsluiten met de gespecificeerde impedantie van 50 Ω. De A1 heeft als audio apparaat een lage uitgangsimpedantie van < 0,2 Ω en een hoge ingangsimpedantie van 100kΩ. De afwijking zat behalve bij de grootste verzwakking rond de 6 dB en is nu verder niet onderzocht.
Bij openen bleek dat het gehele binnenwerk met daarop de diverse verzwakkers ronddraait, waarbij dit draaiende gedeelte via verzilverde verende strips rondom contact maakt met de behuizing. Zo ontstaan drie compartimenten. Een goede elektrische afsluiting is erg belangrijk om nauwkeurig een diepe verzwakking te kunnen halen.
Deksel aan de achterzijde er af. De carrousel met de weerstanden. Links de beide verende contactstrips welke los in de groeven in de metalen delen liggen.
Het probleem liet zich raden, de veer op de middenpin van de bovenste BNC connector zat niet helemaal op de goede plaats waardoor slecht contact gemaakt werd. Dit is gerepareerd door de veer bij te buigen.
Het is lastig te zien, maar het PTFE binnenwerk van de linker, bovenste BNC connector zat iets scheef waardoor ook het contact niet goed uitkwam. Dit binnenwerk leek nu wel vast te zitten, dus is alleen de veer iets bij gebogen.
Hiermee lijkt de verzwakker weer te werken. Interessant is nog dat individuele verzwakkers behoorlijk van elkaar verschillen. Voor zover dat zonder demontage ging nam ik het schema op:
Een schets van het schema van de verzwakkers.
Geen enkele waarde komt uit een standaard E-reeks, dus zijn het allemaal speciaal gemaakte weerstanden. Bij de grotere verzwakkingen zijn enige kleine condensatortjes geplaatst. Alle verzwakkers lijken op de condensatortjes na symmetrisch opgebouwd te zijn. De fabrikant vermeld dan ook geen in- en uitgang.
Het was interressant om te zien hoe een in theorie eenvoudige functie in de praktijk goed uitgevoerd kan worden.
Op de Sterrewacht zijn drie publieke nevenuurwerken aanwezig welke werken op een impulsgever of 50 Hz generator. Deze lopen nu niet goed op tijd en zijn lastig bij te stellen. Daarom was het tijd voor een onderzoekje om uit te zoeken wat hier aan de hand is.
Hiertoe werd de afgelopen weken bij iedere gelegenheid een foto genomen, welke vandaag afgelezen en nabewerkt werden in een spreadsheet. Alle tijdstippen zijn ten opzichte van die van de tijdstempels op de foto’s uit de telefoon, dat is CET. Hier wordt enkel de gang van de klokken bekeken, niet de absolute afwijking.
In de hal
De 24-uurs 50 Hz nevenuurwerken in de hal; links UTC, rechts Sterrentijd
De klokken in de hal wijzen niet de juiste tijd aan en de wijzers zitten niet goed op de as, zodat er “onzin” aangegeven wordt. De wijzers werden afgelezen naar de voorgaande streep, waarna in de spreadsheet gecorrigeerd werd voor de wijzer offsets. Hierbij werd de offset voor alle afgelezen tijden gelijk, en zo ingesteld dat het gemeten tijdverschil, de afwijking, geen hele uren of minuten versprong. Dit kan hier omdat de gang onderzocht werd, niet de absolute afwijking welke zich betrekkelijk eenvoudig laat corrigeren door de klok gelijk te zetten.
UTC klok
Als eerste de UTC klok. De gekozen offset van de minutenwijzer was hier 38 m, die van de secondenwijzer 4 s. Er zijn nog steeds sprongen van 1 m zichtbaar welke niet weg te werken waren met offsets, een wild idee is dat dit veroorzaakt wordt door speling van de wijzers. Conclusie: Dit uurwerk loopt goed.
Sterrentijd klok
De sterrentijdklok geeft een ander beeld, hij loopt inderdaad op Sterretijd en dus ongeveer vier minuten per dag sneller dan de referentietijd ! Dit geeft de dalende trend. Wijzer offsets waren: 24m, 0s. Uitdaging was hier dat de spreadsheet afhankelijk van het moment van aflezen soms een negatief tijdverschil gaf, hetgeen opgelost werd door er in die gevallen een dag bij op te tellen. Conclusie: Ook deze klok loopt goed. hij schijnt mechanisch gekoppeld te zijn met de UTC klok, ik ben nieuwsgierig hoe dit werkt.
De buitenklok
De klok boven de hoofsingang van de Oude Sterrewacht in Leiden.
De wijzers op deze klok zitten goed op de as, hetgeen de nabewerking van de data vereenvoudigde. Er zijn wat minder metingen over een langere periode:
Deze klok lijkt op basis hiervan onregelmatig te lopen. Dit wijst op een defect van de (DCF-) impulsgever. Bij een mechanisch defect van het nevenuurwerk zou de verwachting zijn dat er pulsen gemist worden waardoor de klok enkel steeds verder achter gaat lopen.
Experiment. Een meting van de onbelaste spanning van vier AAA batterijtjes van onbekende ladingstoestand bij verschillende temperaturen laat een klein maar omgekeerd evenredig effect zien. Bij legere batterijen is dit sterker als bij volle.
Dat dit omgekeerd evenredig zou zijn had ik niet verwacht. Batterijen presteren in het algemeen beter bij hogere temperaturen 🙂
Spanningen bij 17,5 graden waren: Philips 1,580 V, Sony 1,469 V, Gamma 1,339 V, Albert Heijn 1,601 V.
Links de encoder, bovenop de Arduino, rechts de ledjes. De declinatie-as loopt horizontaal.
Bij de WLS zijn wij bezig een goto systeem te maken op een wat grotere telescoop, de Zunderman. Het blijkt echter een uitdaging om een motor op de decinatieas te installeren.
Daarom maakte ik als experiment een push-to oplossing. Een 10-bits encoder bepaald de positie van de as. Een Arduino leest deze uit, en vergelijkt hem met de positie zoals deze opgegeven wordt door de sturing. De signalen uit de sturing zijn die welke de stappenmotor aan zouden sturen.
Het resultaat van deze vergelijking wordt getoond op vijf serieël aanstuurbare leds. Men moet de as met de hand zo bewegen dat de middelste led groen oplicht. De resolutie is met 21 boogminuten niet geweldig, maar dan is men behoorlijk in de buurt van de gezochte positie.
Dit weekeinde in een kleine geïmproviseerde opstelling de richtingsgevoeligheid van een Unihedron Sky Quality Meter proberen te meten. Een SQM is een instrument om te meten hoe donker de hemel ’s nachts is. Dit in verband met een groter project, waarover binnenkort meer.
De gemeten helderheid van de nachthemel is in de eenheid “magnitudes per vierkante boogseconde”. Na omrekenen naar een (soort) intensiteit lijkt het resultaat niet zo gek. De meter heeft niet veel last van strooilicht buiten zijn as, welke op het zenit gericht zal worden.
Dit is nuttig om te weten voordat hij een plekje krijgt.
Onlangs kreeg ik van iemand een fraaie oude glazen driedraads Pt100 sensor cadeau. Hier had ik geen uitlezing voor, wat een goede aanleiding was om er een klein meetbrugje rond een tienslags Helipot voor te maken. Referentie zijn 1% weerstanden op een plugin, bereik is nu 0-100 graden C, bij een resolutie van 0,1 graden C. Versterker voor de nuldetector is een CA3140 opamp.
Het is soms erg leuk iets eenvoudigs te maken op de oude manier en te ervaren hoe goed dat werkt 🙂 En dit is natuurlijk een uitgelezen excuus om toch eens naar calibratie van thermometers te gaan kijken..
Deze zomervakantie de monumentale IJkbasis op de Veluwe bezocht. Deze werd gebruikt als referentie voor geografische afstandsmetingen. De twee belangrijkste merktekens, op een afstand van ongeveer 576,09286m, bevinden zich op apart gefundeerde betonnen pijlers in kelders onder de grond. Een mooie combinatie van natuur en (meet-) techniek 🙂
