TLE Tracker

TLE Tracker
Stazione di rilevamento automatica per TLE

L’idea di realizzare una stazione di rilevamento automatico per i TLE nasce dalla constatazione del fatto che per avere qualche probabilità in più di riprendere fenomeni interessantissimi come gli Sprites, i Blue Jets ecc… conviene puntare le varie telecamere di sorveglianza nella direzione verso la quale sia in atto una attività temporalesca con scariche elettriche. Ovviamente questa tecnica non garantisce sempre il risultato, ma dovrebbe massimizzare la probabilità di successo. Generalmente le telecamere usate dalle stazioni osservative dell’I.M.T.N. sono montate su supporti fissi e soltanto l’intervento dell’operatore può cambiarne di volta in volta la direzione di puntamento.

L’obbiettivo del progetto del TLE Tracker è invece quello di cercare di automatizzare tutte le operazioni richieste come ad esempio l’individuazione su una mappa delle fulminazioni della direzione di puntamento più “promettente”  ed il successivo spostamento della telecamera verso tale direzione. Nel pensare a quale fosse la strumentazione hardware e software necessaria per poter realizzare tutto ciò la scelta è ricaduta sulla seguente strumentazione hardware - software:

1. Rotore da esterni per camere da video-sorveglianza pilotabile in corrente alternata a 24V secondo i due assi di azimut (350° di escursione massima) ed altezza (± 35°).

2. Alimentatore in corrente alternata da 24 Volt.

3. Scheda Input/Output con relè comandata tramite la porta parallela del PC.

4. Alimentatore in corrente continua a 12 Volt. Costo circa 10 Euro.

5. Cavo multipolare (con almeno 5 fili) per comandi rotore. Costo variabile a seconda della lunghezza.

6. Software autoprodotto in linguaggio Visual Basic 6.

Al tutto deve essere ovviamente aggiunta una videocamera sensibile tipo Mintron o Watec con relativa custodia impermeabile ed il PC dotato di porta parallela. Il costo totale dell’intera stazione (escluso telecamera e PC) non dovrebbe superare i 200 Euro.

Il rotore (Pan-Tilt)

Dopo una ricerca sul web per trovare il rotore più adatto, la scelta è ricaduta sul modello mostrato in fig.1.

Fig.1 Rotore pan-tilt.

Questo rotore, unisce alla robustezza la protezione dall’acqua, il che lo rende idoneo per restare permanentemente all’aperto. La scelta di questo particolare rotore è stata anche dettata da una esigenza di praticità realizzativa dell’intero progetto del TLE Tracker. Questo rotore infatti permette di essere pilotato nelle varie direzioni di spostamento semplicemente fornendo una tensione alternata di 24 Volt sugli appositi connettori (uno per ogni direzione). In questo modo è stato possibile, sfruttando i relè della scheda Input/Output, fornire la tensione sugli ingressi di volta in volta utili del rotore.

La scheda Input/Output a relè per porta parallela LPT

Per il primo prototipo di stazione automatica realizzata è stata anche autocostruita una interfaccia in grado di attivare dei relè semplicemente fornendo le apposite uscite sui pin della porta parallela del PC. Fig. 2

Fig.2 Scheda I/O autocostruita.

La scelta di usare la porta parallela del PC deriva principalmente dal fatto che dal punto di vista della programmazione le schede I/O collegate alla porta parallela non necessitano di alcun protocollo di comunicazione particolare e sono quindi tutte compatibili, mentre per le schede I/O via seriale RS232 ogni scheda ha un proprio protocollo e quindi il software non comunicherebbe  indifferentemente con schede di marche o modello differenti fra loro.

Il software TLE Tracker

Per gestire il rotore è stato necessario realizzare un software apposito in Visual Basic 6 in grado di effettuare le seguenti operazioni in modo del tutto automatico.

1. Scaricamento periodico (generalmente ogni 15 minuti) tramite internet delle mappe delle fulminazioni che vengono aggiornate in tempo (quasi) reale. Queste mappe mostrano la distribuzione delle ultime fulminazioni sul territorio italiano e possono essere un valido strumento per decidere verso quale direzione puntare le proprie telecamere alla ricerca dei TLE.

2. Analisi delle mappe scaricate per individuare le zone con maggiore attività elettrica e successivo calcolo dell’azimut di tali zone a partire dal proprio punto di osservazione.

3. Attivazione dei relè della scheda I/O per far ruotare il rotore nella direzione calcolata.

Poiché il rotore non dispone di motori passo-passo od encoder in grado di fornire una posizione assoluta nei vari istanti, all’inizio di ogni sessione osservativa il rotore viene fatto ruotare verso un fine corsa di azimut noto precedentemente posizionato in uno dei due limiti di azimut preimpostati in base alle proprie condizioni osservative (ostacoli ecc…). I limiti impostabili dall’utente delimitano l’area che il software terrà sotto controllo, prendendo in considerazione soltanto i fenomeni elettrici che avvengono all’interno di questa area. Da quel momento in poi, poiché il rotore percorre sempre un certo numero di gradi in un secondo di attivazione, vengono impartiti comandi di durata adeguata agli angoli di spostamento calcolati di volta in volta dal software durante l’analisi della mappa.

La precisione di puntamento non è molto alta, ma data la dimensione dei FOV (campi di vista) delle telecamere (generalmente dell’ordine di alcune decine di gradi), tale precisione di puntamento risulta più che sufficiente.

Il software inoltre salva un file di log dove vengono annotati gli orari e le direzioni di tutti gli spostamenti effettuati in modo da favorire l’eventuale analisi delle riprese e l’allineamento con le stelle per le misure di posizione dei fenomeni registrati.

Infine, se richiesto, vengono memorizzate su disco tutte le mappe scaricate di volta in volta così da avere a disposizione le mappe con le situazioni relative ad eventuali registrazioni.

Il software è ancora in fase di test e sviluppo, ma dai primi test effettuati sono già giunti i primi risultati positivi molto incoraggianti, come visibile sul forum dell’I.M.T.N. dove vengono mostrati degli Sprites ripresi in modalità del tutto automatica senza l’intervento umano.

Fig.3 Stazione TLE Tracker di Ferrara in condizioni operative.

La stazioni di rilevamento automatico di TLE sono ancora in fase di test. Al momento quelle operative sono 2: Scandicci e Ferrara.

Mentre quella di Scandicci è stata realizzata tutta con materiale prototipale, quella di Ferrara è stata realizzata con materiale di commercio, quindi servirà anche come utile test per verificare se il sistema è “esportabile” ad altri utenti senza grandi problemi.