Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

raph_glc
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Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 25 nov. 2019, 09:30

Bonjour,

Avec Jean Marc on se propose de réaliser un prototype de SSM (Solar Scintillation Monitor), en gros un capteur de mesure de turbulence instantanée en imagerie solaire. Petit projet qui va s'étaler sur plusieurs semaines.

Il s’agit en effet de mettre en évidence une variation de l’irradiation solaire totalement imperceptible à l’œil nu. Les phénomènes de seeing diurnes jouant le plus souvent au niveau local et de plus forte influence dans les basses couches (turbulence diurne est bien différente des pb de seeing nocturne)

Le coût n'est pour l'instant pas chiffré puisque on ne dispose pas de tous les éléments. Il ne devrait pas être exorbitant si on excepte le temps et la main d’œuvre.
La base sera un capteur (photodiode) type BPW34 couplé à un Ampli OP TI LCM6484 fournissant en sortie deux tensions gérées sur 2 broches analogiques d'un arduino (CAN).

Il est prévu une connexion par USB sur un PC mais aussi un afficheur LCD pour visualisation direct de l'information à terme.

Pour ceux d'ores et déjà intéressé la base de ce travail n'est pas mienne sourcée de l'excellent article : SSM

Pour se faire une idée d'un produit commercialisé sur la base de l'article ci dessus.
http://airylab.fr/solar-scintillation-monitor/

A noter que Joachim Stehler développeur de Fire Capture a intégré un plugin de gestion de ce matériel avec des fonctionnalités avancées.

Ce montage peut être un assistant au déclenchement des prises de vue mais aussi un outil pour la recherche d'un site propice comme un SQM peut l'être pour l'observation nocturne

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Voir ici

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A suivre ...

raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 25 nov. 2019, 10:30

Voici les composants provisoires :

- Un arduino, de préférence un Nano ou un UNO/R3 quelques limitations vont se présenter mais sans conséquences sur les performances globales.
- Quelques résistances : 10K, 47K, 20M et une ajustable de 2.2K (étalonnage) en lieu et place de la 220ohms du schéma.
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- Condensateurs : un non polarisé de 3.3µF, un classique de 20pf (céramique)
- Une photodiode BPW34 qui se trouve plus facilement que celle préconisée d'origine.
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- Un quadruple ampli op qui va amplifier le signal de sortie de la photodiode de 425x environ. LMC6484 de chez TI (3.13€ le + cher de cette liste)
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- Des brins et plaque de développement pour débroussailler le montage.
- Du câble blindé si l'on déporte la photodiode du boitier.
- Un afficheur LCD basique ou OLED (mieux) si l'on souhaite une utilisation en mesure instantanée en prospection de site.
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edit :
Un écran OLED est préférable à un LCD plus gourmand en broches de raccordement : l'OLED utilise le protocole I2C de l'arduino broche A4 et A5 A0 et A1 sont les broches utilisées par le LMC6484 on aura donc assez de place.

Dans le cas de l'utilisation de l'Arduino Uno il faut prévoir une alimentation secondaire 5V la carte est un peu limite (74LS05 + condensateurs de filtrage 2€ max).

Surprise désagréable : prospection pour faire un "shield intégral" Fritzing est devenu payant ?

nberger
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar nberger » 25 nov. 2019, 21:13

Bien joué Raphaël! Beau projet!
Nathanaël

raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 26 nov. 2019, 07:50

Pour utiliser un écran OLED dans Arduino on s'appuiera sur deux libraires du fabricant Adafruit
SSD1306 et GFX et la librairie intégrée à l'IDE arduino SPI.h . SPI n'est pas nécessaire en IC2 mais les librairies Adafruit lui font appel et génèrent une erreur de compilation sur ma carte.

Le branchement (un câble Dupont et le tour est joué)
- VCC au 5V
- GND au GND :)
- SDA sur A4
- SCL sur A5
- RST (si "pin" présente) sur la pin 4 de votre arduino ou autre ( à définir dans le code)

L'écriture sur l'écran n'est pas plus difficile que d'envoyer des affichages ou résultats sur le moniteur série.

L'arduino devra aussi utiliser la librairie Wire.h pour la gestion de l'I2C. L'I2C est un protocole permettant de chaîner des composants sur un "bus".

En fonction de l'écran et de sa résolution si rien ne fonctionne de base, on peut être amené à corriger la librairie dans un éditeur en modifiant la ligne adéquate. Ce sera la première chose à faire, puis il faudra trouver l'adresse de l'écran pour l'initialiser dans la fonction Setup () du script Arduino par défaut c'est l' adresse 0x3C.

Initialisation de l'écran :

Code : Tout sélectionner

display.begin(SSD1306_SWITH-CAPVCC,0x3C)

La librairie Adafruit contient de nombreuses fonctions graphiques il suffit d'éditer le fichier .cpp ou .h pour en voir la teneur.

Voici donc le bout de code permettant la mise en route de notre petit OLED

Code : Tout sélectionner

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

//ces deux lignes sont utiles que si votre OLED possède une pin de RESET sinon -1 
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);


void setup()
{
Serial.begin(9600);
display.begin(SSD1306_SWITH-CAPVCC,0x3C);
//on flush tout affichage parasite au setup
display.ClearDisplay();
//on peut a présent écrire quelque chose par la suite
display.display();
}



raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 28 nov. 2019, 14:51

Le développement de l'interface de test (VS Community) est en cours l'Arduino transmet bien sur le port série des données au programme.
Je viens de recevoir les petits OLED...dans la boite.

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Erreur fatale par contre, passer une commande autour du "Black Friday". Les composants arriveront avec du retard :mrgreen: .

raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 28 nov. 2019, 18:51

Dernier test pour aujourd'hui

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raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 29 nov. 2019, 14:45

Rendu temps réel avec nombres aléatoires (200 points toutes les secondes).

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raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 01 déc. 2019, 13:39

Un aperçu de l'avancement du travail...

http://www.astronomiechaponnay.fr/wp-content/uploads/2019/12/SSSM.mp4

Le logiciel W10/7 est quasi terminé pour le SSM :

- Visualisation sur 1-5-10-60 min
- Histogramme ou courbe au choix
- Échelle de temps (X) personnalisable
- Ligne repère de seuil de seeing haut et bas
- Nettoyage du graph
- Log file sur la durée choisie (en cours)
- La démo présente une simulation ou l'arduino envoie un seeing aléatoire entre 0.5 et 3" d'arc.

A l'écoute pour d'autres idées. Le plugin vers Firecapture est en cours, le développeur du logiciel n'ayant pas choisi le format d'export très standard des données sérielles. Ce n'a pas été ma priorité sachant que le déclenchement auto des prises de vue ne semble pas intéressant pour nous. Je creuserais donc plus tard.

Les composants électroniques sont en Allemagne en attente du bon vouloir de prise en charge.

Bye ;)


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jgreblac
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar jgreblac » 01 déc. 2019, 17:41

beau projet belle réalisation bravo

raph_glc
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Re: Montage d'un Moniteur de seeing pour imagerie solaire

Messagepar raph_glc » 02 déc. 2019, 14:42

Bonjour,
Voici la dernière mouture finalisée du logiciel.
- Ajout fonction fichier de log (permet de choisir quand enregistrer les données ces dernières étant juste affichées par le logiciel : mode flux)
- Choix du dossier et nom de fichier Log
- Graphique Average / Moyenne de X mesures
- Graphique de Voltage de sortie (la référence physique pour le SSM= 1V au max en plein soleil) ajustable par le potentiomètre de 2.2Kohms sur le circuit.

Il reste le circuit à assembler pour travailler en conditions réelles, et l'affichage des données sur le OLED.
Je pense que on va pouvoir réaliser sous peu le design de la boite et partir sur une carte UNO dans un premier temps.

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