機(jī)電一體化結(jié)課設(shè)計(jì)

1、機(jī)電一體化結(jié)課設(shè)計(jì)華僑大學(xué)天文社遠(yuǎn)程控制天文臺(tái)設(shè)計(jì)10工設(shè)趙昌皓1011114057前言：隨著生活水平的提高，天文社團(tuán)對(duì)天文活動(dòng)質(zhì)量要求的不斷提高。華僑大學(xué)天文社需要建立一個(gè)遠(yuǎn)程控制天文臺(tái)來(lái)更好地進(jìn)行觀察科普活動(dòng)，獲取更準(zhǔn)確，更好的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及照片。在這里，我通過(guò)學(xué)習(xí)到的機(jī)電一體化知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)華僑大學(xué)自己的天文臺(tái)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要圍繞天文臺(tái)的結(jié)構(gòu)，功能以及設(shè)計(jì)到的機(jī)電一體化控制技術(shù)以及機(jī)械知識(shí)這三點(diǎn)進(jìn)行介紹。并且結(jié)合星明天文臺(tái)以及阿克蘇天文臺(tái)的建設(shè)資料進(jìn)行一些總結(jié)。資料以及經(jīng)驗(yàn)主要參考星明天文臺(tái)以及杭高烏魯木齊天文臺(tái)的設(shè)計(jì)資料。目錄：1:遠(yuǎn)程天文臺(tái)國(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀以及介紹。2：華大天文社遠(yuǎn)程

2、天文臺(tái)總體設(shè)想3：華大天文社遠(yuǎn)程天文臺(tái)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4：華大天文社遠(yuǎn)程天文臺(tái)機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)介紹5：華大天文社遠(yuǎn)程天文臺(tái)功能設(shè)計(jì)6：引用資料以及文獻(xiàn)第一章遠(yuǎn)程天文臺(tái)現(xiàn)狀介紹隨著生活水平的不斷提高與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，天文活動(dòng)已經(jīng)日趨普及。然而對(duì)于南方沿海地區(qū)來(lái)說(shuō)，夜晚晴天少，城市光污染重。觀測(cè)并不是非常容易進(jìn)行。在這樣的情況下，追求更高質(zhì)量的觀測(cè)就要求我們?cè)谠沓鞘械钠h(yuǎn)山地進(jìn)行觀測(cè)。然而這些地方偏遠(yuǎn)，交通不便，頻繁進(jìn)行觀測(cè)不現(xiàn)實(shí)。所以建立遠(yuǎn)程遙控天文臺(tái)便成為了我們的不二之選。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及以及機(jī)電一體化的發(fā)展。對(duì)望遠(yuǎn)鏡以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控已經(jīng)不是難事。目前，中國(guó)已經(jīng)有杭州高級(jí)中學(xué)天文社在新

3、疆建立了遠(yuǎn)程天文臺(tái)。而新疆的星明天文臺(tái)也已經(jīng)對(duì)公眾開(kāi)放。華大天文社可以借鑒經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)搭建屬于自己的遠(yuǎn)程天文臺(tái)。這樣一方面鍛煉了我們的動(dòng)手能力，也是運(yùn)用相關(guān)工科知識(shí)很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)。圖為新疆星明天文臺(tái)圖為杭州高級(jí)中學(xué)天荒坪遠(yuǎn)程觀測(cè)站圖為杭州高級(jí)中學(xué)伊克蘇遠(yuǎn)程觀測(cè)站1外國(guó)也有不少遠(yuǎn)程望遠(yuǎn)鏡控制的站點(diǎn)，通過(guò)因特網(wǎng)可以在世界各地進(jìn)行觀測(cè)。極大的減小了天氣對(duì)觀測(cè)的影響，方便天文愛(ài)好者實(shí)現(xiàn)不同緯度的天文觀測(cè)，增加了觀測(cè)的成功率以及樂(lè)趣。|jLchanghaozhaoGlobalRe.0叵http:gis,global-rent-Sope,com/defaultjQ羈CX|卩廈GlobalRent-a-Sco

4、pe|Inf.”X文件舊精(日W(V收蘆夾向工M(T)融(H)mridctlobal-rertl-a-scoDe.12:132011/11/21帝田新中國(guó)門(mén)戶(hù)網(wǎng).“Heavens-AboveHome.7Timer!-numericalwe.區(qū)|百度一下，你刪道些internationalMeteoO,“QiM素材共享平臺(tái)建議網(wǎng)站國(guó)荻取更勢(shì)加彗1頁(yè)旨工it設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)之家WeatherIrrfoni日tionG3:AvaitmbieOtherLinksAvai怡bieAvaifmb陸GRASWebsiteGRASVideoTutorialsPlansandServicesMembershipPla

5、nsComingSoonTrialMembershipBuyExtraPointsUser:ezhaoPoints:60Membership:DemoGroup:NoneVPhot:NoReservations:NoLaunch-a-Plan:NoPrivateFTP:NoAllSkyCameraAllSkyCameraEmail:NorthernHemisphereMayhill,NewMexico,USANorthernHemisphereNerpio,SpainQgn嫁誕ISqppQrtfollowGRASonTwitterNoNetworkMessagesGRAS?7.tdrlfnve

6、rsr-hdtpassengers!BuyExtraPointsSouthernHemisphereOfficer,AustraliaComingSoonAvai掃bfeAvai怡bieNewMexico.USASpainAustralia圖為望遠(yuǎn)鏡租賃的界面第二章華大天文社遠(yuǎn)程天文臺(tái)設(shè)想1總體構(gòu)思華大天文社遠(yuǎn)程天文臺(tái)必須滿足三點(diǎn)：一個(gè)不需要有人在觀測(cè)站旁值守的系統(tǒng)一個(gè)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接并完成一定任務(wù)的系統(tǒng)一個(gè)能夠在危險(xiǎn)條件下做出反應(yīng)，確保安全的系統(tǒng)并且還要有一個(gè)天文臺(tái)的基本功能：可以用望遠(yuǎn)鏡對(duì)天空目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)追蹤，可以用冷卻CCD對(duì)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行拍攝。2器材設(shè)想：為了滿足上述設(shè)想，天文臺(tái)必須擁

7、有：電動(dòng)跟蹤赤道儀天文望遠(yuǎn)鏡風(fēng)扇照明單片機(jī)通訊設(shè)備監(jiān)控3觀測(cè)地一個(gè)優(yōu)秀的觀測(cè)地應(yīng)該滿足1、安全2、交通較便利3、有電，穩(wěn)定，不經(jīng)常斷電。4、有電話，有網(wǎng)絡(luò)（可后期逐步解決）5、要遠(yuǎn)離路燈，至少南面沒(méi)有路燈。綜合上述考慮，我認(rèn)為軍營(yíng)村山頂是個(gè)不錯(cuò)的觀測(cè)地點(diǎn)。雖然冬天低溫風(fēng)大，不適合人長(zhǎng)時(shí)間停留。但光污染較小并且空氣通透，是天文臺(tái)地址的不二選擇。圖片為廈門(mén)市附近的光污染分布情況4功能遠(yuǎn)程天文臺(tái)可以看見(jiàn)亮度微弱的天體，所以十分適合對(duì)星云星系進(jìn)行照相拍攝。遠(yuǎn)程天文臺(tái)海拔高，適合在學(xué)校天氣不好時(shí)對(duì)重大天象進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播。遠(yuǎn)程天文臺(tái)也可以對(duì)火流星進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并且可以將流星的數(shù)據(jù)上傳至IMO方便科學(xué)研究。5

8、：華僑大學(xué)天文社遠(yuǎn)程天文臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)于望遠(yuǎn)鏡天文臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)這里引用劍橋天文愛(ài)好者指南里的內(nèi)容：關(guān)于頂棚圓頂能有效減少反射光，只有一條豁口指向天空。在刮風(fēng)的時(shí)候能更好地保護(hù)器材。而滑動(dòng)式屋頂散熱性比較好，并且有更寬廣的視野，也更加方便操作。兩者基本都能很好地防止積雪或者雨水?？紤]到軍營(yíng)村山頂天氣晴好時(shí)風(fēng)會(huì)特別大，考慮到儀器設(shè)備的安全選用圓頂。如圖，為杭高阿克蘇天文臺(tái)的圓頂結(jié)構(gòu)下圖為星明天文臺(tái)的滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)天文臺(tái)內(nèi)部地面：為了防止蟲(chóng)蛀或者濕度太大造成天文臺(tái)地面發(fā)霉，選用水泥地而不是木地板。墻壁考慮到需要遮蔽地平線附近的干擾光線,選取標(biāo)準(zhǔn)高度，兩米。為了防止天文臺(tái)溫度太高，將天文臺(tái)設(shè)計(jì)為外墻為白色，

9、而內(nèi)部使用KRYLONULTRA黑色平板漆涂成黑色，以此來(lái)增加極限星等。內(nèi)部電源：為了正常供電，天文臺(tái)確保有兩個(gè)十五安以上的插座。照明需要暗紅色的燈光。另外為了保持觀測(cè)時(shí)不因內(nèi)外溫度過(guò)大而造成氣流擾動(dòng)，天文臺(tái)需要有風(fēng)扇進(jìn)行空氣循環(huán)。1.9mi血I.bn2.1m上圖為星明天文臺(tái)的構(gòu)造圖第三章華僑大學(xué)遠(yuǎn)程控制天文臺(tái)機(jī)電一體化系統(tǒng)介紹1天文臺(tái)機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成原理以及分類(lèi)天文臺(tái)機(jī)電一體化系統(tǒng)主要有望遠(yuǎn)鏡，自動(dòng)電動(dòng)跟蹤系統(tǒng)冷卻CCD，監(jiān)控?cái)z像頭，單片機(jī)控制器下面逐個(gè)介紹望遠(yuǎn)鏡赤道儀自動(dòng)跟蹤技術(shù)：追蹤因日周運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)的天體，最簡(jiǎn)單的方法是使用赤道儀式臺(tái)架,確實(shí)比經(jīng)緯儀方便得多。只要明白了使用的要領(lǐng)，作

10、目視觀則或照相均會(huì)產(chǎn)生很好的效果。晚間的星空，以北天極和南天極聯(lián)機(jī)的自轉(zhuǎn)軸為中心，每日旋轉(zhuǎn)一次,稱(chēng)為日周運(yùn)動(dòng)。在赤道儀的臺(tái)架上，把極軸（或稱(chēng)赤經(jīng)軸）向北天極延長(zhǎng)（在南半球時(shí)向南天極），就能簡(jiǎn)單地追蹤星星的移動(dòng)。換句話說(shuō),讓赤道儀的極軸和地球的地軸平行，這個(gè)作業(yè)稱(chēng)為極軸調(diào)整，使用赤道儀時(shí)絕不能忘記，事先要與極軸對(duì)準(zhǔn)平。赤道儀的臺(tái)架分為附有赤經(jīng)、赤緯微動(dòng)桿的，以及附裝極軸馬達(dá)追蹤式兩種。附有微動(dòng)桿的比經(jīng)緯臺(tái)的星星追蹤方便，但須連續(xù)手動(dòng)以便繼續(xù)追蹤，如果預(yù)算許可，最好是采用馬達(dá)追蹤式，會(huì)方便得多。必須調(diào)整赤道儀赤緯軸和極軸全體的平衡。如果平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)良好，固定螺絲放松時(shí)鏡筒會(huì)靜止，赤道儀的運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)很

11、圓滑，使用起來(lái)很平穩(wěn)。近年生產(chǎn)商在高級(jí)的赤道儀加進(jìn)了GOTO功能，使用者可以指令望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)指向觀察目標(biāo)。但耗電量大，野外觀星時(shí)要攜帶大型蓄電赤道儀的種類(lèi)有很多。業(yè)余天文愛(ài)好者最常用的赤道儀有兩種：分別是德國(guó)式及叉式赤道儀。德國(guó)式赤道儀適合折射、反射及折反射望遠(yuǎn)鏡。而叉式赤道儀一般配合折反射望遠(yuǎn)鏡使用。叉式赤道儀比德國(guó)式優(yōu)勝的是不須要平衡錘，減輕儀器重量，方便野外觀星。但是業(yè)余級(jí)數(shù)的叉式赤道儀穩(wěn)定性不及德國(guó)式赤道儀。博冠系列望遠(yuǎn)鏡用的赤道儀是德國(guó)式的赤道儀（如圖）。肉眼可見(jiàn)的天體,用尋星鏡就可對(duì)準(zhǔn),赤道儀之作微調(diào)跟蹤之用。而深空天體就必須利用赤道儀的時(shí)角、赤緯度盤(pán)才能找到。赤道儀有三個(gè)軸：地平軸

12、。垂直于地平面，下端與三腳架臺(tái)連接，上端與極軸連接，有地平高度刻度盤(pán)。繞地平軸旋轉(zhuǎn)可調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的地平方位極軸。一端與地平軸相連，上下扳動(dòng)極軸可調(diào)整地平高度角。另一端與赤緯軸成90角連接，裝有時(shí)角度盤(pán)，用于望遠(yuǎn)鏡指向的時(shí)角(赤經(jīng))調(diào)整。赤緯軸。與極軸成90相連，上端與主鏡筒成90相連，以保證鏡筒與極軸平行。下端連接平衡錘，裝有赤緯度盤(pán)，用于望遠(yuǎn)鏡指向的赤緯度調(diào)整。關(guān)于赤道儀以及天體跟蹤技術(shù)的更詳細(xì)介紹課參見(jiàn)以下兩篇論文主要參數(shù)：德式赤道儀載重量(不含重錘)：150lbs.(68kg)赤道儀本體重量:68lbs.(29.5kg)精密CNC鋁合金齒輪隨附重錘：2個(gè)9KG重錘單片機(jī)在赤道式天文望遠(yuǎn)鏡控

13、制系統(tǒng)中的應(yīng)用天文望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)及其軌跡校正方法杭高赤道儀的參考2ParamountME（德式赤道式基座）2傳感器部分的分析天文臺(tái)內(nèi)部的傳感器主要有：用來(lái)拍照使用的冷卻CCD:Ccd:電荷藕合器件圖像傳感器CCD（ChargeCoupledDevice），它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤(pán)卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來(lái)修改圖像。CCD傳感器是一種新型光電轉(zhuǎn)換器件，它能存儲(chǔ)由光產(chǎn)生的信號(hào)電荷。當(dāng)對(duì)它施加特定時(shí)序的脈沖時(shí)，其存儲(chǔ)的

14、信號(hào)電荷便可在CCD內(nèi)作定向傳輸而實(shí)現(xiàn)自掃描。它主要由光敏單元、輸入結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)構(gòu)等組成。它具有光電轉(zhuǎn)換、信息存貯和延時(shí)等功能，而且集成度高、功耗小，已經(jīng)在攝像、信號(hào)處理和存貯3大領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在圖像傳感器應(yīng)用方面取得令人矚目的發(fā)展。CCD有面陣和線陣之分，面陣是把CCD像素排成1個(gè)平面的器件；而線陣是把CCD像素排成1直線的器件。由于在軍事領(lǐng)域主要用的是面陣CCD，因此這里主要介紹面陣CCD。冷卻CCD:冷卻CCD在天文攝影上的應(yīng)用相對(duì)于普通數(shù)碼單反相機(jī)的好處在于超低穩(wěn)下CCD曝光熱噪音小，讀出噪音小，輸出數(shù)據(jù)完全無(wú)壓縮，無(wú)損壞，對(duì)焦方便，后期制作靈活等。2007年，由清華大學(xué)

15、邱虹云博士設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的QHY系列冷卻天文專(zhuān)用CCD在國(guó)際市場(chǎng)上出現(xiàn)后，由于QHY系列冷凍CCD相對(duì)于其他品牌的天文CCD擁有很大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，業(yè)余天文CCD市場(chǎng)馬上熱鬧起來(lái)。使用冷凍CCD的天文攝影優(yōu)勢(shì)大概有幾點(diǎn)。超低溫下CCD成像的熱噪音小，讀出噪音小，也就是信噪比高。下面是使用單反數(shù)碼相機(jī)和冷凍CCD分別普通同一個(gè)目標(biāo)，曝光時(shí)間都是10MIN。由于冷凍CCD的增益（相當(dāng)于相機(jī)的ISO）讀出數(shù)據(jù)原始，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單后期后跟數(shù)碼單反拍攝時(shí)的增益一樣。原始數(shù)據(jù)輸出，圖片質(zhì)量無(wú)壓縮，無(wú)損壞，后期制作靈活。下圖中使用單反數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片使用RAW格式拍攝的10MIN原片，仍然后壓縮，而且數(shù)碼相機(jī)自帶的軟件已

16、經(jīng)放大了，照片部分區(qū)域曝光已經(jīng)飽和。使用冷凍CCD拍攝10MIN的原片數(shù)據(jù)原始，可調(diào)的范圍非常大，可以使用一些專(zhuān)業(yè)的軟件進(jìn)行放大比如Maxim、IRIS、PS等。另外通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件讀取，由于CCD輸出原片為16位，可以做一些科學(xué)研究或者獲得一些有用的信息，比如通過(guò)像素讀取曝光天區(qū)的面積、通過(guò)亮度讀取一些波段的數(shù)據(jù)等。也可以通過(guò)專(zhuān)業(yè)的步驟做一些圖象處理，得到更為精確的天體作品。比如去本底、減暗流、除平場(chǎng)等。在這里有必要摘錄好友余恒的所謂本底，暗流和平場(chǎng)的概念解析一下BIAS、DARK、FLAT。本底（BIAS）:零秒曝光，無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，所記錄的CCD輸出。CCD作為半導(dǎo)體材料，由于制作工藝的精度限

17、制，不同的像元不完全一致，即使有相同的啟動(dòng)?xùn)牌珘?，也有不同的預(yù)加電荷數(shù),CCD啟動(dòng)后背景就不是均勻的了。從數(shù)學(xué)上來(lái)講，無(wú)信號(hào)時(shí)像元的光子計(jì)數(shù)值應(yīng)均為0,如果計(jì)數(shù)零點(diǎn)不同（0、1、2、3都有可能），則要在計(jì)數(shù)結(jié)果中減去初始值，才是真實(shí)獲得的光子數(shù)。這是CCD的固有屬性，與溫度、時(shí)間無(wú)關(guān)。通常選取最短的曝光時(shí)間（0.01秒以下）這時(shí)熱噪聲可以忽略，不開(kāi)鏡頭蓋（注意防止漏光），拍5-10張進(jìn)行疊加。暗流（darkcurrentnoise，也稱(chēng)“熱噪聲”）：CCD器件是將接收到的光子轉(zhuǎn)換為電子進(jìn)行計(jì)數(shù)，但是由于電子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)（隨溫度升高而加劇，故稱(chēng)熱運(yùn)動(dòng)），在沒(méi)有光照時(shí)CCD勢(shì)阱中也會(huì)有電子積聚，產(chǎn)生

18、輸出，便為暗流。暗流也是隨機(jī)產(chǎn)生的，符合高斯分布。暗流隨溫度而改變，一般每升高57C,暗流就增加一倍。而且天文攝影曝光時(shí)間較長(zhǎng)，感光元件會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間使用而升溫，圖像質(zhì)量迅速下降，因此數(shù)碼相機(jī)的曝光時(shí)間不能太長(zhǎng)。通常以疊加消除。業(yè)余CCD系統(tǒng)則多采用半導(dǎo)體制冷，而專(zhuān)業(yè)CCD常用液氮制冷，溫度低于-110C，此時(shí)暗流很小，可以忽略不計(jì)。平場(chǎng)flatfield）:由于CCD各像元的靈敏度并不完全一致，即使是對(duì)均勻光源面的反應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)差別。因此觀測(cè)天體之后，還要拍攝均勻光源作為比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)作平場(chǎng)。均勻光源可以采用白熾燈均勻照射的白布，黃昏或晨光中的天光背景等，選擇一定的曝光時(shí)間拍攝多幅圖像，疊加平均便得

19、平場(chǎng)。其中選擇天光背景時(shí)每拍一張之后都要旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以防止最終的平場(chǎng)圖像中出現(xiàn)星點(diǎn)。假設(shè)每個(gè)像元從均勻光源面接收到100個(gè)光子應(yīng)轉(zhuǎn)換出60個(gè)電子（設(shè)CCD平均量子效率為60%）,但是各像元處的實(shí)際數(shù)目可能為59、62、57，那么同為1000個(gè)電子的像元所接收的光子數(shù)可能并不相同，這時(shí)要從最終的電子計(jì)數(shù)結(jié)果中除以各像元對(duì)應(yīng)的平場(chǎng)值，便得到準(zhǔn)確的相對(duì)亮度。杭高的器材介紹：CelestronEdgeHD11（28cm折反射式望遠(yuǎn)鏡）i1OptecTCF-Si溫度補(bǔ)償電動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)QHY8Pro（彩色制冷CCD相機(jī)）這種濾光片常常被歸類(lèi)為光污染截止濾光片，但是它的功效更多。BaaderUHC-S是一種流

20、行的星云濾光片。UHC-S濾光片是一個(gè)多帶通的濾光片，可見(jiàn)光中只有一部分可以通過(guò)它。這種UHC-S濾光片在400-700nm范圍內(nèi)的帶通共有約100nm的寬度，對(duì)那些發(fā)射星云、彌漫星云和行星狀星云發(fā)出的光線有著很高的透射率。通過(guò)反射大部分其他的光線，它可以使得這些星云更加清楚，和背景的對(duì)比更明顯。Sloan濾光片組（griz）斯隆數(shù)字巡天（SDSS）濾光片是由Fukugita等設(shè)計(jì)。包括五個(gè)波段幾乎不相重疊的濾光片，覆蓋300nm至CCD的感光極限接近1100nm。它們結(jié)合了有色玻璃濾光片和電介鍍膜以使帶通的邊緣陡峭。103200:1AstrodonPhotometries-SloanSet3

21、00500700Wavelengthnm900u測(cè)量溫度的溫度傳感器：溫度傳感器分為接觸式與非接觸式，這里主要是用于測(cè)量天文臺(tái)內(nèi)溫度與室外溫度差的。所以選用非接觸式傳感器中的邏輯傳感器。邏輯輸出型溫度傳感器在許多應(yīng)用中，我們并不需要嚴(yán)格測(cè)量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。LM56溫度開(kāi)關(guān)LM56是NS公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開(kāi)關(guān)，內(nèi)置1.25V參考電壓輸出端。最大只能帶50yA的負(fù)載。電源

22、電壓從2.710V,工作電流最大230yA，內(nèi)置傳感器的靈敏度為6.2mV/C，傳感器輸出電壓為6.2mV/CxT+395mV。溫度監(jiān)控開(kāi)關(guān)MAX6501/02/03/04是具有邏輯輸出和SOT-23封裝的溫度監(jiān)視器件開(kāi)關(guān),它的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單：用戶(hù)選擇一種接近于自己需要的控制的溫度門(mén)限（由廠方預(yù)設(shè)在-45C到+115C，預(yù)設(shè)值間隔為10C）。直接將其接入電路即可使用，無(wú)需任何外部元件。其溫度傳感器中MAX6501/MAX6503為漏極開(kāi)路低電平報(bào)警輸出，MAX6502/MAX6504為推/拉式高電平報(bào)警輸出。MAX6501/MAX6503提供熱溫度預(yù)置門(mén)限（35C到+115C）,當(dāng)溫度高于預(yù)置門(mén)

23、限時(shí)報(bào)警；MAX6502/MAX6504提供冷溫度預(yù)置門(mén)限（-45C到+15C）,當(dāng)溫度低于預(yù)置門(mén)限時(shí)報(bào)警。對(duì)于需要一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度超限報(bào)警而又空間有限的應(yīng)用如筆記本電腦、蜂窩移動(dòng)電話等應(yīng)用來(lái)說(shuō)是非常理想的，該器件的典型溫度誤差是0.5C，最大4C，滯回溫度可通過(guò)引腳選擇為2C或10C，以避免溫度接近門(mén)限值時(shí)輸出不穩(wěn)定。這類(lèi)器件的工作電壓范圍為2.7V到5.5V，典型工作電流30gAo測(cè)量風(fēng)速的風(fēng)速傳感器風(fēng)速傳感器立足于煤礦用戶(hù)，主要適用于煤礦井下具有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的各礦井通風(fēng)總回風(fēng)巷、風(fēng)口、井下主要測(cè)風(fēng)站、扇風(fēng)機(jī)井口、掘進(jìn)工作面、采煤工作面等處，以及相應(yīng)的礦產(chǎn)企業(yè)?？蛇B續(xù)監(jiān)測(cè)上述地點(diǎn)的風(fēng)速、風(fēng)量

24、（風(fēng)量=風(fēng)速x橫截面積）大小，能夠?qū)λ幭锏赖娘L(fēng)速風(fēng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，是礦井通風(fēng)安全參數(shù)測(cè)量的重要儀表。技術(shù)參數(shù)及輸出方式WFS-1型風(fēng)速傳感器的風(fēng)杯及風(fēng)標(biāo)由高耐候性、高強(qiáng)度工程塑料制造，傳感器殼體使用ABS工程塑料成形，上下殼體由橡膠O型圈密封。內(nèi)部電路均經(jīng)過(guò)噴涂三防漆處理，整個(gè)風(fēng)速傳感器具有很好的耐惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。WFS-1型風(fēng)速傳感器的主要技術(shù)參數(shù)：1、測(cè)量范圍：1.060m/s2、準(zhǔn)確度：30m/s5%風(fēng)速傳感器3、分辨率：O.lm/s4、起動(dòng)風(fēng)速：v0.7m/s5、工作環(huán)境：一3OC+60C6、底座安裝內(nèi)孔：68WFS-1型風(fēng)速傳感器的輸出方式：1.脈沖輸出（型號(hào)為WFS-1-1）2

25、.4-20mA輸出（型號(hào)為WFS-1-2）3.0-5V輸出（型號(hào)為WFS-1-3）4.RS485數(shù)字輸出（型號(hào)為WFS-1-4）如圖為杭州高級(jí)中學(xué)使用的BoltwoodCloudSensorII（氣象要素探測(cè)器）3電子技術(shù)部分分析關(guān)于CCD:數(shù)碼相機(jī)中的光電成像電路主要是針對(duì)CCD圖像傳感器電路和CCD傳感器驅(qū)動(dòng)電路CCD圖像傳感器在將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程中，CD傳感器需要先將光電二極管產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到村子寄存器，然后再轉(zhuǎn)移到水平寄存器中，在經(jīng)過(guò)放大，最后輸出圖像電信號(hào)。而在將各個(gè)像素單元中的電荷轉(zhuǎn)移到垂直寄存器中時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)脈沖，變換各個(gè)像素單元中電極的電壓來(lái)完成；講電荷從垂直寄存器轉(zhuǎn)

26、移到水平寄存器時(shí)，需要垂直驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)；在將水平寄存器中的電荷移出時(shí)，需要水平驅(qū)動(dòng)脈沖。這些驅(qū)動(dòng)脈沖，需要專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序芯a*亙莊、王、王、A康、片來(lái)產(chǎn)生，并控制CCD圖像存儲(chǔ)器的工作。Gr+R+GbB*-RGr*Gb$Grh+B垂直寄存器HBrGb卜GrRGb*BR十EGrNote水平寄存器(11/12J-13)-xvQXSG3BXSG3.AXVIXSG1BXSG2AXV4XV2CXD3400X100KKJS4.7KICX40ECCD6P21CCDOUTCCD圖像傳感器VR1(2.7k)VSUBCOXT水平脈沖驅(qū)動(dòng)氐連接CMOS數(shù)字集成電路弘AsRG1H02.01IM0.10.1CCD傳感器

27、驅(qū)動(dòng)電路3.2.2圖像處理系統(tǒng)與控制電路數(shù)碼相機(jī)中A/D轉(zhuǎn)換電路是將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)電路，在CCD的內(nèi)部，原始的圖像信號(hào)是脈沖的調(diào)制的離散的電壓幅值，經(jīng)過(guò)低通濾波器后，變成在時(shí)間上連續(xù)的模擬視頻信號(hào)。此型號(hào)不能進(jìn)行數(shù)字處理和數(shù)據(jù)壓縮，必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，才能進(jìn)行數(shù)字處理。由于CCD輸出的圖像信號(hào)比較薄弱,其中還有很多干擾和噪聲，不能達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出電平要求，因此在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換器前，還需經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路的放大，達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸出電平的要求，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行AGC放大，消除圖像信號(hào)中的噪聲，使其信號(hào)變得比較穩(wěn)定。數(shù)碼相機(jī)A/D轉(zhuǎn)換電路圖赤道儀部分參見(jiàn)論文單片機(jī)在赤

28、道式天文望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)中的應(yīng)用天文望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)及其軌跡校正方法4信息部分的分析遠(yuǎn)程控制的思路T地電話遠(yuǎn)端電話電話遙控器T總電眸IModem串口2本地計(jì)算機(jī)zINTERNEr遠(yuǎn)程黨面連接I遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)*申口収；卩D赤道儀生FL54相機(jī)B門(mén)控制串rulSBE*監(jiān)控?cái)z像頭LSB2.棚機(jī)控制及桂輸主單片機(jī)介紹stc89c51STC89C51單片機(jī)學(xué)習(xí)板是一款基于8位單片機(jī)處理芯片STC89C52RC的系統(tǒng)。其功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)開(kāi)發(fā)的多種要求，學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)需要選配多種常用模塊，達(dá)到實(shí)驗(yàn)及教學(xué)的目的。89C51單片機(jī)學(xué)習(xí)板功能強(qiáng)大，具有報(bào)警，跑馬燈、串行通信(max232)、段碼液晶(m

29、sm0801LCD)和字符液晶顯示(LCD1602)、電機(jī)控制(L298)、A/D轉(zhuǎn)換(TLC2543)、D/A轉(zhuǎn)換(TLC5615)、溫度采集(DS18B20)、數(shù)字信號(hào)合成(AD9851)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(DS1302)、420mA輸出、PWM輸出(UC3842)、紅外檢測(cè)(KSM-603LM)控制等十七種功能，供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)使用。89C51-III單片機(jī)學(xué)習(xí)板采用的芯片都是常用芯片，使學(xué)習(xí)者對(duì)常用電子產(chǎn)品進(jìn)一步學(xué)習(xí)理解。主CPU電路選用STC89C52RC系列單片機(jī),STC89C52RC是采用8051核的ISP(InSystemProgramming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時(shí)鐘頻率為

30、80MHz,片內(nèi)含8KBytes的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可將用戶(hù)的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，省去了購(gòu)買(mǎi)通用編程器，而且速度更快。STC89C52RC系列單片機(jī)是單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，是高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，全新的流水線/精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路?？刂扑悸穮⒖夹敲魈煳呐_(tái)的控制思路計(jì)算機(jī)控制周邊設(shè)備計(jì)算機(jī)控制外部設(shè)備的方式常見(jiàn)的有三種，即:US

31、B口，串口和并口，其中USB口常用來(lái)控制相機(jī)和攝像頭，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、性能穩(wěn)定、安裝容易，一般不會(huì)出問(wèn)題，只是要注意USB延長(zhǎng)線最好不要超過(guò)5米，且不要與220伏市電電源線靠得太近，否則傳輸信號(hào)易受干擾。通過(guò)并口來(lái)控制外設(shè)是一種最傳統(tǒng)的方式，平時(shí)見(jiàn)到的各種打印機(jī)，多是通過(guò)并口發(fā)送指令來(lái)進(jìn)行操作，但由于其指令簡(jiǎn)單，接口較大，不便擴(kuò)展，一般計(jì)算機(jī)主板上只配置了一個(gè)。我的主機(jī)是用這個(gè)并口來(lái)做TOUCAM監(jiān)視攝像頭長(zhǎng)曝光控制。相關(guān)制作細(xì)節(jié)大家可以訪問(wèn) HYPERLINK /wthltp/Dispbbs.asp7BoardIDM5&id=2804 /wthltp/Dispbbs.asp7BoardIDM5&i

32、d=2804改造后的TOUCAM840K攝像頭可以兼顧監(jiān)視觀測(cè)屋內(nèi)設(shè)備姿態(tài)和監(jiān)視星空的雙重作用。在天文方面應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)控制方式是通過(guò)串口來(lái)進(jìn)行，甚至有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的控制協(xié)議“ASCOM”，幾乎所有的知名天文產(chǎn)品都支持該協(xié)議，與該協(xié)議相關(guān)的計(jì)算機(jī)控制軟件也舉不勝舉。這個(gè)協(xié)議不僅支持各種赤道儀的控制，還支持圓頂、電動(dòng)調(diào)焦、天文用小型氣象臺(tái)等等幾乎所有與天文設(shè)備相關(guān)的控制。在遠(yuǎn)程控制中使用電子星圖軟件（如：TheSky，Skymap,Starrynight等）對(duì)赤道儀進(jìn)行GOTO的控制是最基本的操作，我目前使用的的GPD+GOTOSTAR和EQ6都能較迅捷準(zhǔn)確的完成GOTO指向操作。能控制相機(jī)，能

33、控制赤道儀了，屋頂?shù)拈_(kāi)啟關(guān)閉、觀測(cè)屋內(nèi)的燈，監(jiān)視攝像頭的上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)物鏡蓋，甚至電動(dòng)調(diào)焦、電動(dòng)濾光輪等等，凡是觀測(cè)中原來(lái)用手動(dòng)操作的工作，現(xiàn)在都需要用電機(jī)和開(kāi)關(guān)來(lái)代替。但從原理上講，這些都比控制赤道儀GOTO要簡(jiǎn)單得多，因?yàn)檫@些操作都可以用“開(kāi)、關(guān)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是直接對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)輸出指令的“0”和“1”：讓計(jì)算機(jī)串口輸出含有“0”“1”的指令，經(jīng)外部電路解碼，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，最終來(lái)控制相應(yīng)電路通斷即可。89C51單片機(jī)芯片可以完成對(duì)串口指令解碼的任務(wù)，在北京同好會(huì)曹軍的無(wú)私幫助下，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的軟件SimpleByte及外部電路，使用起來(lái)很方便亦很穩(wěn)定，在此特表衷心感謝,大家

34、可以訪問(wèn) HYPERLINK /programming/bcb/simplecom/simplebyte.htm /programming/bcb/simplecom/simplebyte.htm程序源代碼都是公開(kāi)的，有單片機(jī)和編程基礎(chǔ)的同好可以自己制作實(shí)驗(yàn)。SiMpleByteSHE.知串口換住Et|設(shè)置2ITkFIh1蘭空附件-通訊-遠(yuǎn)程桌面連接窗口中，填寫(xiě)好各項(xiàng)后，點(diǎn)擊“連接”就可以登陸到遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)桌面，你就像使用自己的計(jì)算機(jī)那樣對(duì)其進(jìn)行各種操作。當(dāng)然考慮到網(wǎng)速，最好不要或少使用視頻和音頻，以節(jié)省有限的帶寬，我一般使用QQ聊天工具自帶的語(yǔ)音聊天工具來(lái)監(jiān)聽(tīng)遠(yuǎn)端觀測(cè)屋的情況，效果尚可。至于遠(yuǎn)

35、程開(kāi)關(guān)機(jī)，可以使用MODEM喚醒主機(jī)方式，找一個(gè)外置MODEM，插好電源線、電話線，將串口插入計(jì)算機(jī)主板上的串口座，在計(jì)算機(jī)CMOS里設(shè)置PowerManagementSetup-Wake-UpOnModem為Enable，一切OK,打這個(gè)電話，計(jì)算機(jī)就啟動(dòng)了，關(guān)閉遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)，可在本地遠(yuǎn)程桌面窗口被激活的情況下，按Ctrl+Alt+End實(shí)施。九、保護(hù)部分網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障怎么辦？遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)死機(jī)怎么辦？我曾因?yàn)榇耸聼o(wú)數(shù)次趕往70KM外的觀測(cè)屋，只為按一下計(jì)算機(jī)的reset鍵重啟計(jì)算機(jī)，尤其是在冬天，俺們那旮噠會(huì)到零下20多度，電子元件發(fā)生故障是常有的事，曾有一次正在遠(yuǎn)程拍攝，網(wǎng)絡(luò)突然中斷，我的望遠(yuǎn)鏡就那樣敞著涼了一晚上，好在沒(méi)有下雪，好在我的赤道儀轉(zhuǎn)到地平線以下會(huì)自動(dòng)停轉(zhuǎn)。有天在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一個(gè)叫電話遙控空調(diào)開(kāi)機(jī)的東西，通過(guò)打電話就可以控制一些開(kāi)關(guān)，正好可以用來(lái)解決遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)死機(jī)后重啟的問(wèn)題，立即買(mǎi)了個(gè)簡(jiǎn)裝版，才100多元，安裝后，打個(gè)電話，輸入密碼，通過(guò)電話按鍵就可以實(shí)現(xiàn)關(guān)屋頂，開(kāi)啟關(guān)閉遠(yuǎn)端總電源的功能，很棒的小家伙。電話