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Sky Quality Meter

Das Sky Quality Meter dient zur Messung der Himmelshelligkeit. Diese ist ein Kriterium, welches für die astronomische Beobachtung eine Rolle spielt. Durch die Messung kann man eine Aussage darüber treffen, ob bestimmte Objekte überhaupt beobachtet werden können. Allerdings ist die Helligkeit nur ein Kriterium. Andere Faktoren - wie Luftfeuchtigkeit - spielen natürlich auch noch eine Rolle und müssen zusätzlich in die Beurteilung einbezogen werden. 


Sky Quality Meter im schwarzen 3D-Druck Gehäuse

Die Messwerterfassung erfolgt mit einem TSL237-Sensor, der die empfangene Strahlungsleistung in eine Frequenz umwandelt. Ein zweiter, analoger Sensor schaltet den TSL237 ab etwa 350 Lux ab und liefert dann die Messwerte bis etwa 1500 Lux. Der Grund dafür ist die hohe Belastung des verwendeten Controllers durch die Impulse des TSL237, die per Interrupt verarbeitet werden.

Die Anzeige der Messwerte erfolgt in einem LCD-Display mit zwei Zeilen. Angezeigt werden die Güte des Nachthimmels in mag/arcs2 und die Beleuchtungsstärke in Lux. Die Hintergrund-Beleuchtung wird automatisch der Umgebungs-Helligkeit angepasst, um die Nachtadaption der Augen nicht zu verlieren.

Die vom TSL237 ermittelte Strahlungsleistung in µW/cm2, wird als Frequenz ausgegeben. Hierbei entspricht eine Änderung um 1µW/cm2 einer Frequenzänderung von 2,3KHz. 
 
Auszug aus dem Datenblatt des TSL237

Der Messwert Lux wird aus der Strahlungsleistung berechnet. 1W/cm2 entsprechen 6,8493 Lux. Aus dem Lux-Wert wird dann die Qualität in mag/arcs2 berechnet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass eine Helligkeit von 0,002 Lux dem Wert 22 mag/arcs2 und einer visuellen Grenzgröße von 6,0 mag entspricht. Das entspricht 1 Lux = 15,22 mag/arcs2.  Die Formel dazu lautet mag/arcs2 = 15,22 - ((ln(Lux) / ln(2,5)) (Quelle: Herbert Raab).

Der Messwert wird über 4 Sekunden interpoliert und ab einem Messwert von < 0,001 Lux wird über 8 Sekunden interpoliert. Das ist notwendig, da der Sensor hier an seiner Auflösungsgrenze arbeitet.


Schaltplan des Sky Quality Meter

Das Gerät kann auch seine Messwerte via Wifi-Modul an ein Netzwerk senden. Die Daten können dann - z.B. für Langzeitaufzeichnungen - via PC ausgewertet werden. 

Wenn im EEPROM ein Anmeldestring eingetragen ist, wird das Wifi-Modul initialisiert, andernfalls erfolgt nur lokaler Betrieb. Das dient dazu, das Gerät auch mit 9V-Block mobil zu betreiben. Mit Wifi-Modul geht das, wegen der Strom-Aufnahme des Moduls, nur kurzzeitig. Die Daten werden mit dem UDP-Protokoll und im ComVisu-Format übertragen. Die Übertragung erfolgt alle 10 Minuten. Andere Zeiten können in Speicherplatz 0 + 1 des EEPROM als Word-Variable eingetragen werden.  0x00 = Low Byte und 0x01 = High Byte.

Datenformat (kompatibel zu ComVisu):

#1FWert1;#2FWert2;CRLF
#1F16,79;#2F0,2337;CRLF

rot:              Raute, Steuerzeichen, Start Messwert
grün
:           Kanalnummer
magenta:   "F", Zeichen, dass nummerischer Wert folgt
blau:           Semikolon, Trennzeichen
purpur:      Carriage Return+Line Feed
schwarz:    Messwerte

Im EEPROM werden der kompletten Anmeldestring und der String mit der IP-Adresse des Zielsystems eingetragen. Der Anmeldestring steht ab Adresse 0x10 und der String mit der Ziel IP-Adresse steht an Adresse 0x50.


Inhalt des EEPROM

Im Beispiel ist die Übertragungsrate auf 10 Sekunden eingestellt (Platz 0x00 = 0x0A + 0x01 = 0x00).


Beispiel einer Aufzeichnung in ComVisu

Das Gerät wurde in ein schwarzes 3D-Druck Gehäuse eingebaut. Im Deckel sind Trennstege und Abdeckungen gegen Fremdlicht für die Sensoren eingebaut.


Entwurf Gehäuse

In dem angesetzten Tubus befindet sich ein IR-Sperrfilter. Des Weitern kann hier ein Einsatz mit definiertem Öffnungswinkel eingesetzt werden. Auch ein optisches Element könnte hier zum Einsatz kommen. Hier bin ich noch im Versuchsstadium. 


Entwurf Deckel (Bohrungen für die Taster sind nicht ausgeführt)

Hier finden Sie eine Beschreibung im PDF-Format.

SQM-Meter