David's Astronomy Pages
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Observing Result |
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Dome & Scope Slewing Performance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Slew/Centering Performance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Guiding Performance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Sky Conditions (Locate Frames) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Night Sky Summary Plot Top axis: Sky Brightness at Zenith (in ADU/s) Lefthand axis: Local Time (hh LT). Righthand axis: Sun Altitude (degs) |
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Actual Weather vs Pre-Session Weather Forecast | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Session Event Log | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Session Alerts & Alarms | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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A Geomagnetic Monitoring Station is being added to the Observatory in
Spring 2025 for
monitoring changes in the earth's magnetic field and to supplement and build
upon the Observatory's existing Aurora monitoring that use a Black/White AllSky Camera and
new NorthCam Colour Camera.
Earlier notes regarding selection of SAM III System
are covered in:
Review -
Potential Geomagnetic Monitoring Station (2025-01-24)
The following notes describe the Parts Assembly & Preliminary Testing Phase
Other notes :
|
Review |
SAM III
| Site Prep
| Assembly
Design |
Parts
Assembly | Testing |
Final
Assembly |
Installation
|
Commissioning | Remedial Work |
System Burn-In (2025-04-02 - 2024-04-05)
A 72 hour
'burn-in' has been commenced on the workbench (aka dining room table) with
sensors hooked up to SAM III Unit and PC. This is too check that everything
is working reliably and there are no failures of any of the components
(better to find out something now than after the fixture is buried !).
The Burn-In period will allow Bx, By, Bz readings to be followed in an
attempt to understand the cause and effect of any deviations seen in the
readings
Sensor sensitivity - 2025-04-05
A 72 hour
'burn-in' has been successfully completed. System working throughout
period, though not connected to the PC for the entire period.
The
magnetograms show that the sensors are very sensitive to temperature, which
is of no surprise given the relativey large temperature coefficient of the
sensors (between -100 & -150nT/°C), the fact that sensors are not insulated
and are subject to various daily changes to temperatures and to central
heating cycles.
The sensors are also demonstrated to be
very sensitive to any small or larger movement of the sensor.
Other
effects such as changes to ferro-magnetic environment caused by a car on the
driveway (10m) or a new skip / moving wheelbarrows on the estate road (20m)
are detectable but cause much lower deviations to magnetometer readings than
temperature/precise position & orientation do.
During the 72 hour
burn in there was geomagnetic changes (noted by the presence of viewable
aurora and Scandinavian magnetometers deviations), but these effects (the
signal) is much smaller than the other changes (especially temperature)
Noise due to i) thermal effects, ii) movements of the
magnetometer sensors, iii) changes in large ferro-magnetic objects in
front of the house will be largely eliminated by enclosure in magnetometer
fixture assembly and by burial in the rear garden to a depth of at least
80cm below ground surface.
Review (2025-04-06)
Whitham Reeve has looked at the
Magnetometers (2025-04-06) and beside the recommendation to continue the
tests for longer to fully appreciate the cause and effect from different
factors, he considers that the magnetogram traces look normal for the test
conditions described and that there is nothing fundamentally holding me from
final assembly of sensor fixture and its burial.
Extended
Monitoring (2025-04-07)
Monitoring was continued
the following day
Temperature Relationships (2025-04-08)
A
14 hour test was run during during which magnetometer sensor positioning was
stable (no knocks or changes etc) and temperature monitoring running. The
test occured through a time interval in which the central heating
(thermostat in an adjacent room) is automatically turned down to 16°C
at 21:30 UT, turned up to 20°C at 07:00 UT, and turned slightly down to 19°C
at 08:30 UT, producing a nearly 4°C change in ambient room temperature.
Data was compiled using AstroMag (a custom application that read the
SAM III data file and the DS18B20 temperature sensor) and then plotted in Excel.
The following chart
shows the changes in Bx, By, Bz and Bh (blue, red, green & magenta lines)
from the point that the run commenced, Temperature (black line), and the
modelled magnetometer change based on temperature coefficients of 100 nT/°C
and 150 nT/°C (dashed line).
The Central Heating Controller (thermostat located in an adjacent room)
is set to reduce thermostat threshold turns down to 16°C at 21:30
UT, turns up to 20°C at 07:00 UT, and turns slightly down to 19°C at 08:30
UT. This effectively means that radiator heating is off during
the chart period 22:00 to 07:00 and then on again at 07:00 to around 09:00
or so. During this time there is around a nearly 4°C change in
ambient room temperature. Minimum outdoor temperature during the night was
1°C ( It is possible that there is some central heating
between 06:30 and 07:00 dependant on the temperature in the adjacent room
(c. +/- 16°C). It is also possible that the workbench room begins to
stabilise in temperature at this time due to daytime solar radiation from
outdoors)
The setup used during the test is shown in the
following photo. The 3 magnetometer sensors are all located together (within
30cm of each other) at a distance of around 2.2m from the room's radiator
and around 1.4m from the room's window.
The graph above shows a firm (inverse) relationship between Magnetometer
Change and Temperature.
However it is unclear why
i) the Y
sensor shows a significantly stronger relationship to temperature than that
expected (based on the published -100 to -150 nT/°C coefficient range), and
ii) the X sensor shows a significantly weaker relationship to
temperature than that expected.
- Do the 3 sensors have a
significantly greater range in temperature coefficient than the 'published'
range
- Does the self-built circuitry associated with each sensor cause
the wider variation ?
I'm a poor amateur at soldering (I'm too
embarrassed to show the photos here!). Whilst the circuits all work, I've
almost certainly used more solder than an expert would. I purposely applied
solder to both upper and low sides of the mini-boards (to minimise chance
that any one solder join fails through the life-time of the Station). The
precise distances between the circuit and the sensor is slightly different
between the 3 builds (e.g. 4.5 cm for X , 5.5cm for Y) and there are
potentially other small points of difference on the 3 boards. Whilst the
capacitors are all in the correct place in a circuit sense and the (longer)
pin of the tantalum capacitor is in the correct "+" position on all the 3
boards, the height at which I have the tantalum capacitor mounted above the
board varies (due to my poor skill level). For the X Sensor Circuit it is
mounted close to the board but in the Y sensor Circuit it is mounted around
6mm higher than for X. Ideally I would have constructed all the circuits to
be precisely identical but I was learning as I was going using a new
(digital controlled) solder iron. With tiny boards one really needs 4
hands (one to hold the soldering iron, one to hold the solder wire , one to
hold board and one to hold the electrical wire or component !) Q. Can any
of this explain the difference in Temperature Coefficients ?
Earlier
tests using each sensor with each circuit in turn and in each of the 3
orientations was inconclusive regarding the impact of the each circuit. This
was due to the precise effect of sensor positioning and the large thermal
effects). Those tests did show that each sensor needed a significantly
different offset to bring its readings in line with those expected for my
location.
In the final installation where thermal
variations will be much smaller, differences in the temperature coefficient
between the 3 sensors (including self-built circuit) will be much less
important. However if there are strong differences in the
sensitvity/responses of the 3 sensors to non-thermal magnetic changes that
is of more concern.
The recorded magnetometer values during the same
time period are shown in the chart below:
These compare with expected readings at the Observatory location of
X: 16467nT , Y: -100 nT ,
Z: 47326 nT , H : 16468 nT
These include
following offsets from raw (-82000 based values) :
X -833
Y +13584 Z+11815
Note : These offsets will be
updated again once sensor fixture is installed & buried at final site.
Sensors Decisions (2025-04-09)
Based on the Sensor2's higher sensitivity to temperature changes (Y in
above burn-in & monitoring tests) it has been decided to use it as the Z
Axis Sensor. This means it will lie deepest of the 3 sensors and can
be expected to experience the least temperature fluctuations.
As a
consequence Sensor3 (Z in above burn-in & monitoring test) will be used as
the Y Axis Sensor
Sensor1 will continue as the Z Axis Sensor
The sensor cables have been re-coded with coloured electrical tape at
both ends for identification
X Axis (Sensor1 / CableA) -
Blue
Y Axis (Sensor3 / CableC) - Red
Z Axis (Sensor2 / CableB)
- Green
Began assembly but ran into problems with
i) a couple of wire to
3-pin terminal breaking (at circut board end and/or terminal end)
requiring resoldering,
ii) the 3 socket plastic terminal coming loose
from SG-3+1 pins when trying to work the circuit board into place in the
Side-Elbow Junction.
One of them was eventually reinserted but in
the other case
iii) the blue wire to the Y Axis Sensor broke again and
the after reattaching to the terminal socket it was found that
iv) the
socket could not be inserted far enough into the terminal so that
v) a
reliable connection to the SG-3+ GND Pin couldn't be archieved
May need to buy some new pipework for housing the Y axis Sensor (End Stop, Straight Junction and Connector & Side-Elbow Junction)
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This Web Page: | Notes - Session 1309 (2025-04-02) |
Last Updated : | 2025-04-22 |
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