T60 TELESKOBU: ROBOTİK ÇALIŞMA PRENSİPLERİ VE MODERNİZASYONU MURAT PARMAKSIZOĞLU BAŞUZMANLIK TEZİ TÜRKİYE BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA KURUMU

Transkript

1 T60 TELESKOBU: ROBOTİK ÇALIŞMA PRENSİPLERİ VE MODERNİZASYONU MURAT PARMAKSIZOĞLU BAŞUZMANLIK TEZİ TÜRKİYE BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA KURUMU TÜBİTAK ULUSAL GÖZLEMEVİ Şubat 2014 ANTALYA

2 TÜBİTAK BAŞKANLIĞINA TÜBİTAK Uzman Murat PARMAKSIZOĞLU'nun, "T60 TELESKOBU: ROBOTİK ÇALIŞMA PRENSİPLERİ VE MODERNİZASYONU" konulu TÜBİTAK Başuzmanlık Tezi Değerlendirmesi ve Sözlü Savunma sonucu aşağıda belirtilmiştir. TEZ JÜRİSİ ADI VE SOYADI GÖREVİ İMZA JÜRİ BAŞKANI : Prof. Dr. Halil KIRBIYIK TUG Müdürü ÜYE/DANIŞMAN : Doç. Dr. Hasan H. ESEENOĞLU Başuzman Araştırmacı (TUG) ÜYE : Prof. Dr Zeki EKER Öğretim Üyesi (Akdeniz Üni.) ÜYE : Doç. Dr. Selçuk HELHEL Başuzman Araştırmacı (TUG Md. Yrd.V.) ÜYE : Dr. Tuncay ÖZIŞIK Başuzman Araştırmacı (TUG) Bu çalışma, jürimiz tarafından 20/02/2014 tarihinde BAŞUZMANLIK tezi olarak kabul edilmiştir.

3 T60 TELESKOBU: ROBOTİK ÇALIŞMA PRENSİPLERİ VE MODERNİZASYONU MURAT PARMAKSIZOĞLU BAŞUZMANLIK TEZİ TÜRKİYE BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA KURUMU TÜBİTAK ULUSAL GÖZLEMEVİ Şubat 2014 ANTALYA iii

4 ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR Çalışma süresince katkı ve desteğinden dolayı Danışman Doç. Dr. Hasan ESENOĞLU, Dr. Tuncay ÖZIŞIK, İsmail BAŞLAR, Ali TAT, Kadir ULUÇ, Ekrem KANDEMİR, Davut YILDIZ, Hakkı YILDIZ, Lokman ATALAY, Hasan SULUK, Mustafa EKİNCİ, Nazım AKSAKER ve ayrıca yazılımla ilgili desteklerinden dolayı Murat DİNDAR'a teşekkürlerimi sunarım. Bu çalışmada katkı ve desteklerinden dolayı eşim Dr.Betül PARMAKSIZOĞLU'na ve aileme teşekkür ederim. Ayrıca çalışma arkadaşlarıma ve TUG yönetimine göstermiş olduğu anlayıştan dolayı teşekkürü borç bilirim. i

5 T60 Teleskobu: Robotik Çalışma Prensipleri ve Modernizasyonu (Başuzmanlık Tezi) MURAT PARMAKSIZOĞLU ÖZET Bu çalışmada 2008 yılında TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi nde kurulan T60 teleskobunun robotik çalışması için yazılım ve donanım geliştirilmiştir. Teleskobun kişilerden bağımsız olarak gözleme başlaması, nesne tabanlı gözlem yapılması amaçlanmıştır. Tam otomatik gözlem yapılabilmesi için kapak sistemleri otomasyonu geliştirilmiştir. Sistem, gözlem koşulları sağlanıyorsa gecelik gözlem programını otomatik olarak tamamlamaktadır. Anahtar Kelimeler: Robotik teleskop, Talon, arşiv, kubbe kapağı, teleskop gözlem programlayıcısı ii

6 T60 Telescope: Principles of Robotic Operation and Modernization (Expertise Thesis) MURAT PARMAKSIZOĞLU ABSTRACT In this work, software and hardware have been developed for the operation of robotic T60 telescope which was installed in the TUBITAK National Observatory site in It is aimed that telescope should be able to start observations automatically by itself and observations should be done on the object oriented base. To do fully automatic observations, mirror cover of the telescope has also been automated. If enviromental conditions are good for observation, the system completes the nightly observational programme is automatically. Keywords: Robotic telescope, Talon, archive, dome shutter, telescope scheduler iii

7 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR... ii ÖZET... ii ABSTRACT... iii İÇİNDEKİLER... iv SİMGE VE KISALTMALAR... vi ŞEKİL LİSTESİ... xii EKLER LİSTESİ... xiv 1. GİRİŞ T60 TELESKOBUNUN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ Gerekli Yazılımlar İşletim Sisteminin Kurulumu TUG AR-GE İLE DONANIM YENİLİKLERİ Kubbe Kapak Motorunun Elektrik Bağlantı Yapısının Geliştirilmesi Kubbe Alt Kapak Otomasyonu Ayna Kapağı Otomasyonu Ayna Kapağının Mekanik Çizimleri Ayna Kapağı Elemanlarının Üretilmesi Ayna Kapağı Kontrol Kartının Üretilmesi ve Çalıştırılması TALON da Ayna Kapağı Otomasyonu Meteoroloji İstasyonuna Yağmur Algılayıcısının Eklenmesi Kubbe Pozisyon Donanımında İyileştirme Kubbe İçi Sıcaklığın Belirlenmesi GÖZLEM PROJELERİNİN OTOMASYONU Gözlem Programının Hazırlanması Nesne Gözlem Dosyalarının (sch) Oluşturulması...19 iv

8 Gecelik Gözlem Programının Hazırlanması (Telsched) Fırsat Gözlemleri Gözlem Programının Uygulanması ve Kontrol Veri Arşivi T60 TELESKOBUNDA DONANIM GÜÇ KONTROLÜ TARTIŞMA VE SONUÇLAR...34 KAYNAKÇA...35 EKLER...36 ÖZGEÇMİŞ...46 v

9 SİMGE VE KISALTMALAR Simge ve Kısaltma Açıklama AC (Alternating Current) ADC (Analog Digital Converter) Alternatif Akım. Analog Dijital Dönüştürücü (A/D Converter), voltajı sayıya dönüştürme işlemi için kullanılan donanım. Batch Mode Toplu iş dosyasının çalıştırıldığı mod. (Bactch File: Toplu iş dosyası) Binning Buffle Katlandırıcı anlamında olup CCD hücreleri birleştirilerek okuma süresini kısaltma amaçlı kullanılır. 1, 2, 3,4.ve benzeri katlarında yapılabilir. İkinci aynadan gelip birinci aynanın ortasındaki delikten geçen ışığın saçılmasını engellemek üzere siyah renkteki silindirik boru. camera.cfg Crontab CSIMC (Clear Sky Ins. Motion Control) csimc.cfg Daemon CCD kamera yapılandırma dosyası. Unix ve unix benzeri işletim sistemlerinde tekrarlanması gereken işlemleri barındıran dosya. Clear Sky Enstitüsü tarafından geliştirilen bir motor hareket kontrol kartı. TALON da motor hareket kontrol kartlarının yapılandırma dosyası. Arka planda çalışan program süreci. vi

10 Declination (DEC) Dik açıklık: Yıldızın ekvatordan olan açısal uzaklığı (Yay derecesi, dakikası, saniyesi). dome.cfg TALON da kubbe kontrolü yapılandırma dosyası. DRD11A (Rain Detector) Yağmur algılayıcısı ( fifo (First in first out) İlk giren ilk çıkar. filter.cfg TALON da süzgeç kontrol yapılandırma dosyası. focus.cfg TALON da ikincil ayna odak motoru yapılandırma dosyası. ftp İnternet üzerinde bir dosya taşıma protokolü. GAIA 19 Aralık 2013 te fırlatılan ve Samanyolu nda yüksek hassasiyetli astrometrik ve fotometrik gözlem yapacak uydu. GNU/C Linux/unix için C programlama dili geliştirme platformu. GPS (Global Positioning System) Küresel Konumlandırma Sistemi. HA (Hour Angle) Saat açısı: Gökcisminin meridyenden uzaklaşma açısı (zaman saati, zaman dakikası, zaman saniyesi). vii

11 I/O (Input/Output) Giriş/Çıkış JPEG (Joined Photographic Experts Group) Yüksek sıkıştırma oranı elde edilebilen sayısal bir görüntü formatı. Kapalı çevrim kontrolü (Closed loop control) Hareket kontrol kartı ile pozisyon belirleyicileri arasındaki çevrimin kontrolü. Linux Açık kaynak kodlu işletim sistemi. M1, M2 Doğu ve batı yönlerindeki motorlar. Metin içinde 1 ve 2 rakamları açma veya kapama hareketleri şeklinde kullanılmıştır. Mikro denetleyici (MCU Micro Controller Unit) Giriş çıkışları kristal zamanlayıcılar ile programlanabilir elektronik kartlar. Mksch TALON da gözlenecek nesneyi hazırlayan program. Node T60 ta her bir donanımın kontrolü için kullanılan elektronik kart noktası. OCAAS (Observatory Control and Astronomical Analysis System) Gözlemevi Kontrol ve Astronomik Analiz Sistemi. WCS (World Coordinat System) Astrometrik referans sistemi. Optokuplör (Optocoupler) Işık ile aç-kapat anahtarlama devresi..o Object uzantılı dosya. Perl Metin ve görüntü işlemede kullanılan bir programlama dili. viii

12 PIC 12F675 (Peripheral Interface Controller) C dilinde programlanabilen mikrodenetleyici kart. PS (Power Supply) Güç kaynağı PTS TUG Proje Takip Sistemi RA (Right ascension) Sağ Açıklık: Gama noktasından itibaren ekvator üzerinde ölçülen, kutup noktası ve yıldızdan geçen büyük dairenin ekvatoru kestiği noktaya olan uzaklık ( zaman saati, zaman dakikası, zaman saniyesi). Redüktör (Reductor) Devir değiştirici. Redüktörlü motor Orijinal devri değiştirilmiş motor. Röle (RL, Relay) Elektromanyetik devre açıp-kapayıcısı. RS 232 (Recommended Standart) Veri taşıma protokolü. script Belirli bir işi yapmak üzere yazılmış küçük program. Servo motor Güç aralığı geniş olan ve dönüş hassiyetini kendi kendine denetleyebilen motor çeşidi. Özellikle robot uygulamalarında kullanılır. Servo sürücü Servo motoru kontrol eden elektronik kart. starttel TALON yazılımını başlatan komut. Subimage (Subframe) Kesilmiş görüntü alanı. ix

13 S (S1, S2, S3, S4; Limit Switch) T40 Doğu ve batı yönlerindeki anahtar. Metin içinde 1, 2, 3 ve 4 rakamları açma veya kapama şeklinde kullanılmıştır. Hollanda Uthrech Üniversitesinden gelen Bakırlıtepe deki ilk teleskop. Ayna çapı 40 cm dir ve yılları arasında T60 teleskop binasında kullanılmıştır. T60 OMI (ABD) firmasından satın alınan 60 cm ayna çaplı teleskop. TALON (Observatory Control Software) Robotik teleskop kontrolü için hazırlanmış gözlemevi yazılımı. telescoped.cfg TALON da arka planda çalışan teleskop yapılandırma dosyası. Telrun T60 ın robotik çalışma modu. telsched.cfg Arka planda çalışan gözlem programını yapılandırma dosyası. trunk TALON kurulumu için gerekli olan sıkıştırılmış dosya. TUG TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi. TUY Teleskop Uzmanı Yetiştirme Projesi. Unix Alt seviye yazılım geliştirme özellikli ve çok kullanıcılı açık kaynak kodlu işletim sistemi. USB (Universal Serial Bus) Yüksek hızlı bir veri iletişim standardı x

14 UTC (Universal Time Coordinated) Eşgüdümlü Evrensel Zaman. Tüm dünyadaki saatlerin ayarlanabilmesi için zaman standardı. VOEvent (Virtual Observatory Event) Fırsat gözlemlerini rapor etmek için kullanılan standart bir dil. wxd.cfg TALON da meteoroloji verilerinin kontrol edildiği dosya. xobs (Xobservatory) TALON yazılımının grafik arayüzü. YT40 T40 teleskobunun yerine yılları arasında çalışan 40 cm ayna çaplı teleskop (Meade LX200GPS). xi

15 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 2.1. TALON yazılım mimarisi... 5 Şekil 3.1. T60 teleskobunun donanım mimarisi... 7 Şekil 3.2. Sol taraftaki T40 görüntüsünde kubbenin elektriği askıdaki elektrik kablosunun operatör tarafından prize takılması ile sağlanıyordu. Ortada ve sağdaki resimlerde, kubbe üzerinde yapılan iyileştirme sonucu, kubbeye bağımsız elektrik sağlayan bakır raylar görülmektedir Şekil 3.3. T60 kubbe alt kapağının ilk hali sol tarafta, otomasyon yapıldıktan sonraki hali sağ tarafta verilmiştir. Görüleceği üzere üst kapak ve alt kapak bağımsız olarak tamamen açılabilmektedir Şekil 3.4. T60 ayna kapağı mekanik tasarımı Şekil 3.5. T60 ayna kapağı elektronik kontrol kartının şeması Şekil 3.6. T60 teleskobunun ana ayna kapakları ve bağlantı parçaları görülmektedir. Şekilde S ile anahtarlar ve M ile motorlar belirtilmiştir Şekil 3.7. T60 teleskobunun ana ayna bölgesinin orijinal görüntüsü Şekil 3.8. TALON ayna kapağı kontrolünün Xobservatory arayüzündeki ekran görüntüsü. 1. Ayna kapağı kontrol butonu, 2. Ayna kapağı durum göstergesi, 3. Kapak bilgi penceresi, 4. TALON arayüzünün kontrol butonu eklenmeden önceki orijinal hali Şekil 3.9. Yağmur algılayıcısı (solda) ve kontrol kartı (sağda) Şekil T60 kubbesinin yeni pozisyon belirleyicisi (encoder). Soldaki görüntüde eski fiber-optik pozisyon belirleyicisi görülmektedir Şekil T60 ın kubbe içi sıcaklığı için meteoroloji istasyonu konsolu (üstte solda) ve T60 meteoroloji istasyonu internet sayfası Şekil 4.1. TALON da mksch ekranı Şekil 4.2. TALON da gecelik gözlem programı hazırlama penceresi (Telsched) Şekil 4.3. Tarih seçim penceresi Şekil 4.4. Nesne seçim penceresi Şekil 4.5. Nesne seçim ve düzenleme penceresi Şekil 4.6. XEphem ile katalog veri tabanı oluşturulması Şekil 4.7. Telsched programında "Options" menüsü Şekil 4.8. XObservatory arayüzü TUG sürüm Şekil 4.9. FocusTemp.dat dosyasının hazırlanmasında kullanılan Auto Focus ekranı.27 Şekil T60 teleskobuna ait gecelik performans, anlık durum ve arşiv için kullanılan web sayfası ( xii

16 Şekil T60 teleskobunun gecelik performans istatisliği ve grafikler. Bu sayfaya T60 OBSERVATION STATUS başlıklı (Şekil-4.10) web sayfasındaki Nightly Performance bağlantısından ulaşılabilir Şekil T60 teleskobunun gecelik yönlenme listesi Şekil T60 kubbe içi kamera izleme ekranı Şekil Arşiv sorgulama ekranı Şekil Gecelik görüntü listesi ve görüntüler. Soldaki görüntü orijinal görüntünün küçültülmüş örneği, sağdaki görüntü ise orijinal görüntünün merkez kısmından alınmış ve odak kalitesini gösterir küçük bir alanın görüntüsüdür Şekil 5.1. PDU ile donanım güç kontrol ekranı xiii

17 EKLER LİSTESİ EK-1. TALON kurulumunun oku beni satırları EK-2. T60 ın FLI CCD kamerasının yapılandırma dosyası (camera.cfg) aşağıda verilmiştir (Ayrıca Bkz. Şekil 2.1). Bu yapılandırma dosyasında 5 er adet elektronik gürültü (bias), kara akım ve düz alan kullanılması istenilmiştir EK-3. T60 görüntülerine otomatik olarak astrometri ve fotometri indirgemelerinin uygulanabilmesi için gerekli görüntü işlem dosyası ( IP.cfg, Image Processing) aşağıda verilmiştir EK-4. Küresel Konumlama Sistemi (GPS) yapılandırma dosyası (gpsd.cfg). Cihaz TALON bilgisayar ile "/dev/serusb42" üzerinden haberleşmektedir EK-5. T60 ın varsayılan pozisyonunu belirleyen yapılandırma dosyası (home.cfg) EK-6. Meteoroloji istasyonu, CCD kamera, GPS gibi donanımları arka planda başlatan yapılandırma dosyası (boot.cfg). Bu yapılandırma dosyası startel komutundan sonra okunmaktadır EK-7. Odak motorunun çalışma parametreleri ve otomatik odak için yapılandırma dosyası (focus.cfg) EK-8. Kötü hava alarmlarının ve teleskobun çalışma şartlarının belirlendiği yapılandırma dosyası (wx.cfg). Bu dosya içeriğinden görüleceği gibi, kötü hava şartlarında sistemi kapatan parametreler ile sistemin meteorolojik çalışma şartlarının en düşük ve en yüksek değerleri belirtilmiştir EK-9. Teleskop ve donanımındaki hareketli parçaların pozisyonlarını sayısal değere çeviren elektronik kartların yapılandırıldığı dosya (csimc.cfg). Bu dosyanın içeriğinden görüleceği gibi, beş adet elektronik kartın kontrol ettiği motorlar (INIT0,1,2,3,4) belirtilmiştir. Buradaki INIT0, T60 ın saat açısını veren motor kontrolüdür. Benzer şekilde INIT1, 2, 3 ve 4 sırasıyla dik açıklık, odak, süzgeç ve kubbe motorlarını kontrol etmektedir EK-10. T60 teleskobunda robotik gözlem koşullarının ve gecelik gözlem programının (schedule) yürütülmesi için bazı parametrelerin belirlendiği yapılandırma dosyası (telsched.cfg). Bu dosyanın, komut açıklama bilgilerinden görüleceği gibi, kamera, teleskop yönelim sınırları, kubbe kapaklarının açık-kapalı durumu, hava koşulları, süzgeçler, yerleşke koordinatları gibi teleskop ve donanımına ait değerler yer almaktadır EK-11. Otomasyona kavuşturulan T60 kubbesinin yapılandırma dosyası (dome.cfg). Bu dosyadan görüleceği gibi, kubbe kapaklarının açılış ve kapanışı için 260 saniye zaman ayrılmıştır. Bu sürede geri bildirim alınmadığı takdirde sistemden akım kesilmektedir EK-12. T60 teleskobuna takılı süzgeçlerin yapılandırıldığı dosya (filter.cfg). Bu dosyanın içeriğinden görüleceği gibi, bir adet süzgeç tekerleğinde 12 adet süzgeç listelenmiştir. Listede büyük harfli olanlar Bessel süzgeçleridir. Ayrıca C ile süzgeçsiz yuva, xiv

18 u,g,r,i,z ile SDSS süzgeçleri ve H-alpha ile hidrojen alfa süzgeci belirtilmiştir. Dosyada ayrıca her süzgeç için düz alan parametreleri ve doğru odak pozisyonları da yer almaktadır EK-13. FocusTemp.dat isimli en güncel odak pozisyonları listesi...45 xv

19 1. GİRİŞ TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi (TUG) Bakırlıtepe Yerleşkesinde bulunan ana ayna çapı 60 cm olan teleskop (T60), Kalkınma Bakanlığı (ilk hali ile Devlet Planlama Teşkilatı - DPT) projesinden sağlanan kaynak ile ABD'deki OMI (Optical Mechanics, Inc) firmasına yaptırılmıştır. Yaklaşık iki buçuk yılda üretimi tamamlanan T60 teleskobu, 2008 yılının Eylül ayında TUG'un 40 cm ayna çaplı teleskoplarının (T40 ve YT40) çalıştığı binaya yerleştirilmiştir. T60 da ilk ışık 5 Eylül 2008 gecesi alınmıştır. İlk ışıkla birlikte yaklaşık yirmi ay boyunca teleskobun mekanik bağlantıları, elektronik kartlarının haberleşmesi, teleskop takibi için gökyüzü modellemesi ve gözlem programının hazırlanması konusunda karşılaşılan problemler üzerinde çalışılmıştır. T60 teleskobu bütün bir gözlemevi yazılımı olan ve Linux üzerinde çalışan TALON (Observatory Control Software) isimli beraberinde gelen bir yazılım ile kontrol edilmektedir. Bu teleskop robotik "nesne tabanlı" çalışmaktadır. T60 teleskobu robotik özelliklere sahip olduğundan nesne tabanlı gözlem yapmaktadır, dolayısıyla TUG daki diğer teleskopların aksine, proje yürütücüsünün teleskop başında çalışmasını gerektirmeyecek şekilde gözlem projelerini sürdürmektedir. T60 teleskopu gözlem projelerine açılmadan önce 2010 yılının Nisan, Mayıs ve Haziran ayları son deneme gözlemlerine ayrılmıştır. Daha sonra Şubat ayında başlayacak şekilde yıl içinde herbiri üç ay süren; A,B,C ve D şeklinde yılda dört dönemlik gözlem projesi başvurularına açılmıştır. Başlangıçta, T60 ın TALON yazılımı içinde gözlenecek nesnelerin sıralanmasını içeren bir programın hazırlanmasındaki zorluklardan dolayı gecelik gözlem programı MS excel'de dönemlik hazırlanan bir makro ile oluşturulup linux formatına çevrildikten sonra gözlem bilgisayarına aktarılmıştır. Bu işlemlerin her gece bir kullanıcı tarafından yapılması gerekmiştir. Bu Başuzmanlık Tez çalışması ile TALON yazılımında TUG-T60 projelerine uygun düzenlemeler yapılarak günlük ve gecenin tüm zamanını kullanabilen bir gözlem programının hazırlanması sağlanmıştır. Bu sayede kişilerden bağımsız olarak nesneler uzun dönemli ve en iyi hava kütlesinde gözlenmektedir. Bu çalışmada, TUG AR-GE si olarak T60 ın TALON yazılımına ani gelişen fırsat gözlemi nesnesinin eklenmesi de başarılmıştır. Bu yolla 10 ile 40 saniye aralığında teleskobun hedef yıldıza yönlendirilmesi sağlanmıştır. Bölüm 4.1 deki Gözlem Programının Hazırlanması başlığı altında ve alt başlıklarda T60 daki bu ve benzeri yazılım geliştirmeleri verilmiştir. Çalışmada ayrıca, yukarıdaki yazılım iyileştirmesinden başka, teleskop ve çevre donanımların modernizasyonu için de çalışılmıştır. Toplam altı adet iyileştirme gerçekleştirilmiştir. Bunlar sırasıyla; kubbe kapak motorunun elektrik beslemesinin kesintisiz sağlanması, kubbe alt kapağının tek parça olarak açılıp-kapanmasının 1

20 sağlanması, teleskobun ana aynasına otomatik açılıp-kapanabilen kapak geliştirilmesi, yağmur algılayıcısının meteoroloji istasyonuna entegrasyonu, kubbe pozisyon belirleyicisinin değiştirilmesi ve kubbe içi sıcaklık değerinin ölçülmeye başlanması. Robotik teleskop için yapılan bu iyileştirmeleri tarih sırasına göre aşağıda kısaca veriyoruz. Bunların ayrıntıları Bölüm 3 te ayrıca verilmiştir. T60 kubbesinin kapaklarını açan motorun elektrik kablosu duvardaki prize takılı olduğundan, kubbe kapağı akşam ve sabah teknisyensiz açılıp kapanamıyordu. Söz konusu elektrik kablosu duvar prizine sürekli takılı kalsa bu sefer elektrik kablosunu koparacağından kubbe 360 döndürülememekteydi. Bu yüzden sabit elektrik kablosu yerine kubbeye raylar döşenerek kapak motoruna kesintisiz elektrik verilmesi sağlanmıştır. T60 teleskobunun iki parçadan oluşan kubbe kapağının alt parçası açılmamaktaydı. Bu yüzden ufka yakın nesneler gözlenemiyordu. Kubbe alt kapağı üzerinde yapılan mekanik çalışmalar ile devir değiştirici (redüktörlü) bir motor, çelik halatlar ve iki piston kol eklenerek alt kapağın açılıp-kapanması sağlanmıştır. Bu mekanik düzenleme ve kontrolü için TALON yazılımına modüller eklenmiştir. T60 ın ana ayna kapağı gözlem başlayınca el ile alınmaktaydı ve gözlem bitiminde tekrar kapatılması pratik olmadığından genelde ayna açık kalmaktaydı. Aynanın zarar görmesini, tozlanmasını ve kirlenmesini önlemek için, otomatik çalışabilen motorlu bir kapak üretilmiştir. Ayrıca kapağın açma-kapama kontrol yazılımı da TALON yazılımına gömülmüştür. Söz konusu kubbe alt kapağı ve T60 ana ayna kapağı iyileştirmeleri AR-GE çalışması ile başarılmıştır. Bu iki mekanik geliştirmede parçaların üretimi TUG teknisyenleri, yazılımı TUG-TUY projesindeki elektronik mühendisleri ve elektronik bileşenleri de TUG teknikerleri tarafından gerçekleştirilmiştir. T60 teleskobu robotik çalıştığı halde, meteoroloji istasyonu maalesef anlık yağışı ölçememekteydi ve teleskop ve donanımı birkaç kez anlık ve aniden bastıran yağmura maruz kalmıştı. Bu olumsuzluğu gidermek için, T60 ın mevcut meteoroloji istasyonuna bir yağmur algılayıcısı eklenmiştir. TUG AR-GE si ile bu yağmur algılayıcısı için bir elektronik kart üretilerek TALON yazılımı ile haberleşmesi sağlanmıştır. T60 kubbesi ilk hali ile sadece operatör kontrolünde 360 dönme özelliği ile sınırlıydı. Teleskobu izleme özelliği bulunmuyordu. Oysa robotik T60 teleskobunun insansız çalıştırılması bu haliyle mümkün değildir. Bu yüzden T60 kubbesi, TUG AR-GE si ile teleskobun hareketini otomatik izleyebilen bir duruma geliştirilmiştir. Yeni nesil teleskopların robotik yanlarından birisi de odak ayarlarını ortam sıcaklığından yararlanarak yapabilmeleridir. T60 ın da bu özelliği bulunmaktadır. Bununla birlikte, T60 kubbe içinin ortam sıcaklığının ölçümü yapılmamaktaydı. Bu Tez çalışması ile kubbe içi sıcaklık ölçümleri sağlanmıştır. Böylelikle otomatik odak 2

21 ayarı yapılmaya başlanabilmiştir. Ayrıca, T60 meteoroloji verileri TUG internet sayfasından yayına da verilmiştir. Bu Başuzmanlık tezi kapsamında, T60 ın tanımlanan görevlerini başarıyla sürdürmesi sağlanmıştır. T60 teleskobunu yöneten TALON sisteminin ayrıntıları, eksik yada yetersiz yönleri öğrenilmiştir. Mekanik iyileştirmeler yazılımla buluşturulmuştur. Bölüm 2 de T60 ın çalışma prensipleri, Bölüm 3 de T60 teleskobu için yapılan donanım yenilikleri, Bölüm 4 ve 5 de Gözlem projelerinin yürütülmesinin otomasyonu ve kontrolü verilmiştir. Tez de geçen çok sayıdaki Bilişim Teknolojisi terimleri simge ve kısaltmalar bölümünde ayrıntılı listelenmiştir. Ayrıntılı açıklama gerektiren bilgiler de Tez in sonundaki Ek ler bölümünde belirtilmiştir. 3

22 2. T60 TELESKOBUNUN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ T60 teleskobunun tüm eylemleri, bir gözlemevi yazılımı olan OCAAS (Gözlemevi Kontrol ve Astronomik Analiz Sistemi) yazılımı ile kontrol edilmektedir. OCAAS içindeki T60 teleskobunun kontrolü ise TALON isimli bir arayüz ile yapılmaktadır. TALON arayüzü, GNU/C programlama diliyle yazılmıştır. Şekil 2.1 de gösterildiği gibi, TALON yazılımı unix mimarisinin tüm imkanlarına sahiptir. TALON, teleskobu hem gerçek zamanlı kullanıcı ile ve hem de robotik olarak kontrol edebilme imkanı sunar. T60 teleskop kontrolü yazılım mimarisinde TALON, teleskobun ve kubbenin tüm kontrollerinden sorumludur. TALON, kendi yazılım mimarisi içinde tasarlanan tüm işlemleri eş zamanlı olarak "daemon" (arka planda çalışan program) adı verilen süreçlerle yerine getirir. T60 ın gelişmiş yapısı; CCD kamera, süzgeç tekerleği, odaklayıcı, meteoroloji istasyonu, güç kaynağı, GPS alıcısı, internet bağlantısı, kubbe ve kapak donanımını tüm yönleriyle gerçek zamanlı olarak kontrol eder. TALON yazılımı başlı başına bir kütüphane olup, T60 ın robotik çalıştırılması ve Başuzmanlık tezi için hedeflenen eylemler TALON üzerinde yapılmıştır. TALON ile birlikte T60 ın çalışacağı uygun yazılım ve donanım gereklilikleri aşağıda verilmiştir Gerekli Yazılımlar T60 ın TALON yazılımında her işlem tanımlanmıştır. T60 ın çalıştırılmasındaki işlemler, unix mimarisinde sıklıkla kullanılan paylaşımlı hafıza yapısı üzerinden gerçekleştirilir. Şekil 2.1 den de görüleceği gibi, yapılandırma dosyaları ( cfg uzantılı olanlar), arka planda çalışan programlar (telescoped, camerad, gpsd, wxd) telrun ile birlikte gerçek zamanlı olarak veya programlanmış gözlem (batch Mode) şeklinde yapılır. Kısaltmalar bölümünde de verildiği gibi, buradaki telescoped adlı arka plan programı teleskobun sağaçıklık, dikaçıklık, süzgeçler, ikincil ayna odak motoru, kubbe kapağı açma-kapama ve kubbe hareketlerini sağlayan komutları üretir. Bu süreçte elektronik kartlar (CSIMC-Clear Sky Ins. Motion Control), sürücüler ve hareket motorları kullanılır. Diğer camerad arka plan programı CCD kamera için, gpsd arka plan programı küresel konum ve zaman eşleşmesi için ve wxd arka plan programı da meteorolojik veriler için kullanılır. TALON bu arka plan programlarını kullanarak alt katmandaki hareket kontrol kartları (CSIMC) üzerinde çalışan küçük program parçalarını (script) kontrol eder. Bundan sonra 4

23 yapılandırma dosyalarını, arka plan programları, teleskop çalıştırıcı programları (telrun sürecini), astronomik hesaplamaları (XEphem) ve dinamik elektronik veri bağlantısı gibi belli başlı alt programları TALON un yazılımları olarak gözönüne alacağız. Şekil 2.1 de TALON yazılım mimarisinin genel yapısı gösterilmiştir. Şekil 2.1. TALON yazılım mimarisi 2.2. İşletim Sisteminin Kurulumu T60 teleskobunu çalıştıracak işletim sistemi kurulumu için Intel 2 çekirdekli işlemci ve 1GB bellekli donanıma sahip bir kişisel bilgisayar (PC) kullanılmıştır. İşletim sistemi olarak e15 çekirdeğe sahip CentOS 6.3 linux kurulmuştur. TALON yazılımı, T60 teleskobu ile birlikte PC içinde kurulu gelmiştir. Bununla birlikte, yıldırım sonucu zarar görmesi nedeniyle sistem yeniden kurulmuştur. Bu kurulum basit olarak aşağıdaki adımlarla yapılabilir. 5

24 trunk.tar.gz sıkıştırılmış TALON kurulum dosyası tar vxzf trunk.gz komutu ile açılır. adduser talon komutu ile kullanıcı eklenir ( passwd talon ile kullanıcı şifresi verilir). make install ile kurulum başlatılır. bin/mkdirs ve bin/postinstall komutları ile kataloglar hazırlanır. Bu işlemler ile TALON için gerekli kütüphaneler eklenmiş, kurulum tamamlanmış ve kataloglar indirilmiş olacaktır. Trunk dosyasının içerisinde "Kurulum Notları" şeklinde bir yardımcı dosya vardır. Bu dosya Ek-1 de verilmiştir. Komut satırında "starttel" yazılmasından sonra sistem Xobs kontrolünde başlar, tüm donanım ile problemsiz olarak haberleşme sağlandıysa teleskop kontrol arayüzü XObservatory açılır. 6

25 3. TUG AR-GE İLE DONANIM YENİLİKLERİ Akdeniz üniversitesi Yerleşkesindeki TUG yönetim binasında, bir kişisel bilgisayara T60 sisteminin bir benzeri kurgulanmıştır. Uzaktan erişim ile kullanılabilen bu bilgisayarda, Bakırlıtepe Gözlemevindeki T60 bilgisayarının kontrol kartı (Node), motor sürücü kartı, ana ayna kapağı, kubbe kapakları gibi bire-bir denemeleri yapılmıştır. Öğrenilmesi çok uzun zaman alan, TALON daki gece gözlem programı uygulamaları için bu bilgisayardan yararlanılmıştır. T60 donanım yapısı içerisinde eksenler (RA ve Dec.), süzgeç tekerleği ve odak ayarı servo motorlar ile kontrol edilmektedir. Kubbe kontrolü ise tek sargılı AC motor ile yapılmaktadır. Servo motorlar, servo sürücüleri ile hareket kontrol kartları (CSIMC) üzerinden "Kapalı Çevrim Kontrolü" ile kontrol edilmektedir. Her kart birbirinden bağımsız olarak ayrı görevler için programlanmıştır. Şekil 3.1 deki 5 adet pozisyon belirleyiciden (encoder) gelen bilgileri 5 elektronik kart (CSIMC) sayısal değere dönüştürür. Toplam 10 adet hassas elektronik eleman için gerekli enerji de 2 adet güç kaynağı (PS) ile sağlanmıştır. Diğer gereksinimler Şekil 3.1 de belirtilmiştir. Aşağıda altı adet donanım ayrıntılı verilmiştir. Şekil 3.1. T60 teleskobunun donanım mimarisi. 7

26 3.1. Kubbe Kapak Motorunun Elektrik Bağlantı Yapısının Geliştirilmesi T60 kubbesi 1997 yılında TUG a kurulan ilk kubbedir. Kubbenin kapağının açılabilmesi için Şekil 3.2 de görüldüğü gibi elektrik kablolarının duvardaki prizlere takılması gerekmekteydi. Doğal olarak T60 teleskobunun robotik çalışabilmesi için kubbe kapaklarının da kişilerden bağımsız hareket etmesi gerekmektedir. Oysa ki kubbe kapaklarının açılması, ancak kubbe kapağı motoruna elektrik veren fiş sabit prize takılarak sağlanmaktaydı. Bu el ile müdahaleyi kaldırmak ve yerine hareketli kubbede kapak için sürekli elektrik sağlayabilecek bir sistem TUG AR-GE ekibince geliştirilmiştir. Söz konusu sistemde kubbe taban çevresine beş ayrı bakır elektrik iletim hatları döşenmiştir. Faz, nötr ve topraklama bakır hatlar üzerinden sağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Tasarımdaki ham elemanların işlenişleri TUG teknik imkanları ile gerçekleştirilmiştir. Borular halindeki bakır iletim hatları silindir ile ezilerek elektriği sürekli ve sorunsuz iletmesi için en uygun yüzeyler haline getirilmiştir. Bu yüzeylerin dış yalıtım ve güvenlik bağlantıları plastik koruyucu malzeme ile sağlanmıştır. Bakır rayların üzerinde yaylı teması sağlayan pabuçlar Şekil 3.2 de büyütülerek gösterilmiştir. Bu iyileştirme ile nihayet duvardaki prizlerden elektrik sağlama olmaksızın kubbe kapakları açılıp kapanmaktadır. Elektrik kablosunu kopartma riski ortadan kalktığından da kubbenin artık 360 dönmesi sağlanmıştır. Böylelikle T60 robotik teleskop yerleştirilmeden önce 2008 yılında, kubbe kapağı elektrik beslemesi robotik çalışma düzenine uyarlanmıştır. Bundan sonra artık kubbe alt kapak iyileştirmesine geçilmiştir.. Şekil 3.2. Sol taraftaki T40 görüntüsünde kubbenin elektriği askıdaki elektrik kablosunun operatör tarafından prize takılması ile sağlanıyordu. Ortada ve sağdaki resimlerde, kubbe üzerinde yapılan iyileştirme sonucu, kubbeye bağımsız elektrik sağlayan bakır raylar görülmektedir. 8

27 3.2. Kubbe Alt Kapak Otomasyonu T60 teleskobu gelmeden önce YT40 teleskop binası elden geçirilmiştir. T60 teleskobu YT40 a göre daha kütleli ve hacimlidir. Bu yüzden YT40 ın oturduğu pilye, T60 a uyarlanmıştır Eylül ayında gelen T60 teleskobu bu güçlendirilmiş pilye üzerine oturtulmuştur. T60 ın test gözlemleri boyunca, teleskop pozisyonuna göre bazen sadece üst kapağın açılması ile yetinilmiştir. Ancak, ufka yakın nesnelerin gözlemlerinde alt kapağın açılması için önce yukarıya çıkartılmış üst kapak aşağıya kadar indirilerek alt kapağa kilitlenmekte ve sonra tekrar yukarıya çekilerek daha uzun bir yarık sağlanmaktaydı. Doğaldır ki bu işlem teleskobun gözlem zamanını her açıp-kapamada 10 dakika kadar kısaltmıştır. T60 teleskobunun gecelik gözlem programlarında, nesneleri yerleştirirken 10 dakika zaman kaybı olmasına izin verilmemiştir. Bu sebeple ufuktan 25 kadar alçakta yer alan nesneler gözlem listesinden çıkartılmıştır. Sonraki gözlem gecelerinde bu durumun tersi uygulanmıştır; yani alt kapak açık tutularak ufka yakın nesneler gözlenecek şekilde gecelik programında sık aralıklarla değişiklik yapılmaya gidilmiştir. T60'ın daha etkin kullanımı için alt kapağın çalışmasında bir TUG AR-GE mühendislik çalışması yapılmıştır. Alt kapağın açılıp-kapanmasındaki bu iyileştirmede farklı torkları karşılayabilen bir redüktörlü motor, motorun çektiği çelik halatlar ve halatlara destek veren çift piston kol kullanılmıştır. Bu mekanik düzenleme ve kontrolü ayrıca bir yazılım ile TALON a eklenmiştir. Nihayet T60 kubbesi alt kapak otomasyonu 29 Ekim 2011 tarihinde testleri yapılarak gözlemlerde kullanılmaya başlanmıştır. Bu sayede ufka yakın nesneler bile kapak değişimini gerektirmeyecek şekilde gözlemlerin kesintisiz sürdürülmesi sağlanmıştır (Şekil 3.3). Şekil 3.3. T60 kubbe alt kapağının ilk hali sol tarafta, otomasyon yapıldıktan sonraki hali sağ tarafta verilmiştir. Görüleceği üzere üst kapak ve alt kapak bağımsız olarak tamamen açılabilmektedir. 9

28 3.3. Ayna Kapağı Otomasyonu T60 teleskobunun ana ayna kapağı son derece basit bir yapıda olup ilk günlerden itibaren gözlem başladığında görevli teknisyen tarafından yerinden çıkartılarak ayna açılmaktaydı. Tekrar takılması ve yeniden çıkartılmasında ise sistematik olunamamıştır. Bu sebeple ana ayna çoğu zaman açık kalmıştır. Açıkta kalan aynanın zarar görme riski, toz toplaması ve kısa sürede kirlenmesi, beraberinde ayna yansıtıcılığını olumsuz yönde etkilemiştir. Bu yüzden T60, TUG gözlemevi bünyesindeki en yeni teleskop olmasına rağmen aynası sıklıkla yıkanmak zorunda kalınmıştır. Böylelikle robotik çalışan bir teleskobun otomatik açılıp kapanan bir ana ayna kapağı olması ihtiyacı doğmuştur. T60 ın ana aynasına kapak girişimi TUY (Teleskop Uzmanı Yetiştirme Projesi) mühendislerinin TUG'da işe başlama dönemi ile eş zamanlı olmuştur. T60 ana ayna kapağının otomasyonu için tasarlanan teknik çizimler, yazılım ve parçaların imalatı TUG bünyesinde üretilmiştir. Ayna kapağı, çalışmakta olan teleskop üzerine konuşlandırıldığından bu çalışma T60 ta yapılan ikinci önemli çalışma olmuştur ve T60 ın kubbe alt kapak otomasyonundan daha kapsamlıdır. Bu yüzden, ayna kapağının otomasyon süreci, aşağıda mekanik çizimleri, makina elemanlarının ve elektronik kartının üretimi ile yazılımı şeklinde dört aşamada ayrıntılı olarak ele alınmıştır Ayna Kapağının Mekanik Çizimleri TUG AR-GE takımı çalışması olarak, teleskop gövdesindeki hassas ölçümler üzerinden T60 ana ayna kapağının üç boyutlu teknik çizimleri üretilmiştir (Şekil 3.4). Kapak 1 motoru M1 Anahtar (S1, S4) Ana ayna 1. kapağı Ana ayna 2. kapağı Kapak 2 motoru M2 Anahtar (S2, S3) Ana Ayna Şekil 3.4. T60 ayna kapağı mekanik tasarımı. 10

29 Hareketli parçaların çalışması bilgisayardaki bu üç boyutlu model üzerinden kontrol edilmiştir. Kapağın ışık yoluna engel olup olmadığının kontrolü de yapılmıştır. Kullanılacak malzemenin seçiminde teleskobun orijinal gövde malzemesine uygunluğu dikkate alınmıştır. Nihayet Şekil 3.4 teki T60 ana ayna kapağı tasarımının TUG atölyesinde imalatına geçilmiştir Ayna Kapağı Elemanlarının Üretilmesi T60 ana ayna kapağı için gerekli olan 14 adet parçanın üretilmesi için 1x2 m. boyutlarında ve 2 mm kalınlığında tabaka halinde alüminyum malzeme ile tornada işlenmek üzere mm kalınlığında, işlemeye uygun 1000 serisi (yumuşak ve dirençli) alüminyum kütük satın alınmıştır. Şekil 3.4 de gösterildiği gibi, ayna kapakları iki ayrı yarım daire olarak tasarlanmıştır. Ortasında dairesel ışık siperi (buffle) için boşluk bulunmaktadır. İki kapak ana aynayı örttüğünde düz olmakta ancak kapak kenarları ana ayna çerçevesinin üzerine binmektedir. Üretilen kapağın ana aynayı sıfırlayacak şekilde kapatması da düşünülmüştür. Ancak, aynaya toz geçme riski olduğundan bundan vazgeçilmiştir. 4 adet elektronik anahtar yardımıyla iki adet motor ve 4 adet bağlantı parçası üzerinden önce biri sonra diğeri olmak üzere ana ayna kapaklarının açılıp kapanması sağlanmıştır. Batı yönündeki birinci kapak hareketleri motor (M1) ve iki anahtar (S1, S4), aynı şekilde Doğu yönündeki ikinci kapak, motor (M2) ve iki anahtar (S2, S3) tarafından kontrol edilmektedir. Kurguya uygun hassas bir işçilik ile üretilen parçaların montajı ve çalıştırılması da aynı hassasiyetle sürdürülmüştür. Nihayet kapak otomasyonu için elektronik kartın TUG da üretimine geçilmiştir Ayna Kapağı Kontrol Kartının Üretilmesi ve Çalıştırılması Mekaniği üretilen T60 ana ayna kapağının otomasyonunu sağlayacak elektronik kontrol kartı, TUG un elektronik mühendisleri tarafından tasarlanmıştır (Şekil 3.5). Ana ayna kapağında mevcut iki motorun ayrı ayrı elektronik kartları yerine, tek elektronik kart olarak üretilmiştir. Şekil 3.5 den görüleceği gibi, T60 teleskobu gözleme başlamadan önce ana ayna kapaklarının açılma sırası şöyledir; TALON Node 0 kartı üzerinden (Bkz. Şekil 3.1), ayna kapağı elektronik kontrol kartına AÇ komutu gönderilir. Böylece U1 optokuplörü iletime geçerek RL1 rölesi tetiklenir, M1 (Batı yönündeki kapak motoru) harekete geçer ve batı yönündeki ayna kapağı açılmaya başlar. Batı yönündeki kapağının açılması tamamlandığında, S1 anahtarı M2 yi (Doğu yönündeki kapak motorunu) harekete geçirir ve Doğu yönündeki ayna kapağı açılmaya başlar. Doğu yönündeki ayna kapağının açılması tamamlandığında S3 anahtarı Node 0 kartı üzerinden TALON a AÇILDI bilgisini gönderir. Böylece ana ayna kapaklarının açılması tamamlanmış olur. Şimdi de aynı işlemlerin tersini yani kapanmasını verelim. Gözlem sonunda, acil durumlarda ve kötü hava şartlarında açık bulunan ana ayna kapaklarını kapatma şöyledir; TALON Node 0 kartı üzerinden (Bkz. Şekil 3.1), ayna kapağı elektronik kontrol kartına KAPAT komutu 11

30 gönderilir. Böylece U2 optokuplörü iletime geçerek RL2 rölesi tetiklenir. M2 ters yönde harekete geçer, Doğu yönündeki ayna kapağı kapanmaya başlar. Doğu yönündeki ayna kapağı kapanmasını tamamladığında, S2 anahtarı M1 i harekete geçirir ve Batı yönündeki ayna kapağı kapanmaya başlar. Batı yönündeki ayna kapağı kapanmasını tamamladığında S4 anahtarı Node 0 kartı üzerinden TALON a KAPANDI komutunu gönderir. Böylece açılmış ayna kapaklarının kapanış işlemi de tamamlanmış olur. Görüldüğü gibi açılışta önce üst (Batı) sonra alt (Doğu) kapak açılırken, kapanışta bunun tersi olmakta yani önce alt sonra üst kapak kapanmaktadır. Şekil 3.5. T60 ayna kapağı elektronik kontrol kartının şeması. 12

31 TUG'da üretilen ayna kapağının elektronik kontrol kartı üzerinde bilgi verici şekilde her bir elektronik eleman etiketlenmiştir. Ayrıca bu elektronik devre bir metal kutu içine yerleştirilmiştir. Yer olarak da T60 pilyesinin üzerine sabitlenmiştir. Şekil 3.6 da ayna kapağının ve elektronik kartın, T60 üzerindeki son hali verilmiştir. Bazı parçaların bilgileri de şekil üzerinde gösterilmiştir. Şekil 3.7 de T60 teleskobunun ayna kapağı montaj edilmeden önceki orijinal hali olup karşılaştırmak üzere verilmiştir. Tüm bunlardan sonra artık T60 ayna kapağı elektronik kartı üzerinden hazırladığımız yazılımın TALON ile haberleşmesi aşamasına geçilmiştir. Şekil 3.6. T60 teleskobunun ana ayna kapakları ve bağlantı parçaları görülmektedir. Şekilde S ile anahtarlar ve M ile motorlar belirtilmiştir. 13

32 Şekil 3.7. T60 teleskobunun ana ayna bölgesinin orijinal görüntüsü TALON da Ayna Kapağı Otomasyonu T60 ın kubbe alt kapağı otomasyonuna benzer şekilde, kapak otomasyonu da TALON yazılımına dahil edilmiştir. TALON kontrol arayüzüne de ayna kapağının açılıp kapanmasını sağlayacak bir buton eklenmiştir (Şekil 3.8). Kubbe alt kapak ve ayna kapakları otomasyonu için hazırlanan uzun ve karmaşık kodlar bu çalışmada verilmemiştir. Bununla birlikte, her iki otomasyonun sonuçları verilmiştir. Bu çerçevede, ana ayna kapak otomasyonunun yeni özellikleri şöyle sıralanabilir. Gerektiğinde TALON arayüzündeki butondan ayna kapağı açılıp kapatılabilir. TALON arayüzündeki yeşil/kırmızı göstergeden ayna kapağının açık-kapalı durumu öğrenilebilir. Ayna kapağı 10 saniyede açılmasını, 12 saniyede de kapanmasını tamamlar. Sistem, belirlenen zamanlarda anahtarlardan (S1-S4) istenen bilgiyi alamaz ise zaman aşımından dolayı elektrik akımını keser. Böylece motorlardan gelecek akım ile mekanik kol bağlantılarının zarar görmesi engellenir. Gözlem sırasında yağış başlarsa, ana aynayı ve teleskobu korumak için önce ayna kapakları kapanır, ardından kubbenin alt ve üst kapakları kapanır. TALON kullanıcı arayüzü bilgilendirme penceresinde ayna kapağı ile ilgili işlemler takip edilebilir. 14

33 TALON yazılımında ayna kapak kontrolleri sorunu yaşanırsa veya acil durumlarda kapakların kontrolü şöyle yapılır; elektronik kartın bulunduğu kontrol kutusunda açma anahtarına basılı tutularak kapaklar açılır, kapatma anahtarına basılı tutularak kapaklar kapatılır. UYARI: Kapaklar açıldıktan sonra tekrar açma düğmesine basılmamalıdır. Şekil 3.8. TALON ayna kapağı kontrolünün XObservatory arayüzündeki görüntüsü. 1. Ayna kapağı kontrol butonu, 2. Ayna kapağı durum göstergesi, 3. Kapak bilgi penceresi, 4. TALON arayüzünün kontrol butonu eklenmeden önceki orijinal hali. 15

34 3.4. Meteoroloji İstasyonuna Yağmur Algılayıcısının Eklenmesi T60 teleskobu robotik çalıştığından, istisnasız tüm meteorolijik veriler dikkate alınmalıdır. Öyle ki, uygun gözlem koşullarının haricinde meteoroloji istasyonunca belirlenen yüksek nem ve yüksek rüzgar hızının tehlikeli olduğu durumlar dışında, beklenmedik ani yağmur yağışı oluştuğunda hemen ayna kapakları ve kubbe kapağı kapatılmalıdır. T60 ın mevcut meteoroloji istasyonu yağmur yağışının sadece şiddetini vermekte ancak anlık yağış uyarısını verememekteydi. Bu yüzden meteoroloji istasyonu yanına anlık yağışı verecek bir yağmur algılayıcısı (Vaisala DRD11A) takılmıştır. Çalışma kapsamında yağmur algılayıcısını kontrol edecek kart üretilmiştir (Şekil 3.9). Buna göre; meteoroloji istasyonunda yağmur ölçme haznelerinin hareketini algılayan manyetik devre açıpkapayıcıya paralel bağlanmak üzere kare dalga üreten ADC devresi tasarlanmıştır. Bu devre yağmur algılayıcısından gelen analog voltaj bilgisini mikrodenetleyici (PIC12F675) aracılığı ile sayısal voltaja dönüştürmektedir. Devre, algılayıcıdan gelen voltaj bilgisine göre; çok hafif, hafif, normal ve şiddetli yağmur olmak üzere dört farklı kademede çalıştırılabilmektedir. Yağmur seviyesi devrenin üzerinde yer alan mini anahtarlar ile seçilmektedir. Yağmur seviyesi belli bir düzeyi geçtikten sonra ADC devresi otomatik olarak devre dışı kalmakta ve meteoroloji istasyonu yağmur seviyesi ölçüm algılayıcısı devreye girmektedir. Yağmur seviyesini belirten voltaj değerleri aşağıda verilmiştir. Şekil 3.9 da yağmur algılayıcısı ve kontrol kartı görülmektedir. 2.6 V çok hafif yağış 2.1 V hafif yağış 1.6 V normal yağış 1.1 V şiddetli yağış Şekil 3.9. Yağmur algılayıcısı (solda) ve kontrol kartı (sağda). 16

35 3.5. Kubbe Pozisyon Donanımında İyileştirme Teleskop kubbesinin sadece dönüyor olması yeterli değildir, aynı zamanda teleskobun konumunu da sürekli takip etmelidir. T60 kubbesinin ilk halinde kubbe, teleskobun durumuna göre gözlemci tarafından gerek duyuldukça döndürülmüştür. Sonradan yapılan kubbe otomasyon çalışmasında da zaman zaman fiber algılama ve pozisyon belirleyici sorunları çıkmaktaydı. Bu çalışma çercevesinde mevcut kubbe otomasyonu, teleskobu otomatik izleyen modern bir yapıya dönüştürülmüştür. Gelişmiş teknoloji de kullanılarak iki aşamalı iyileştirme süreci şöyle gerçekleşmiştir: Önce okuma hataları veren fiber optik pozisyon belirleyici sökülerek yerine yeni nesil bir pozisyon belirleyici takılmıştır (Şekil 3.10). TALON yazılımındaki yapılandırma dosyalarında yeni adım sayıları girilerek güncelleme yapılmıştır. Bu son iyileştirmenin yapıldığı Kasım 2013 tarihinden bu yana T60 kubbe takibi başarıyla çalışmaktadır. Şekil T60 kubbesinin yeni pozisyon belirleyicisi (encoder). Soldaki görüntüde eski fiber-optik pozisyon belirleyicisi görülmektedir Kubbe İçi Sıcaklığın Belirlenmesi Teleskopların meteoroloji istasyonlarında kubbe içi ve kubbe dışı sıcaklık bilgileri sürekli kaydedilmektedir. Sıcaklıkların öğrenilmesindeki amaç, yeni nesil teleskopların odak ayarlamalarının otomatik olarak bu sıcaklık bilgileri ile yapılmasıdır. T60 teleskobunun kurulmasını takip eden aylarda meteoroloji istasyonu teleskop binasının bilgi işlem kısmına yerleştirilmişti. T60 ın uzunca süren test gözlemleri sırasında odak problemi ortaya çıkmıştır; öyle ki uzun süre bir türlü sıcaklığa dayalı odak ayarı başarılamamıştır. Nihayet, T60 görüntülerindeki odak hatalarının teleskobun bulunduğu ortamdaki sıcaklığın bilinmemesinden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Şöyle ki meteoroloji istasyonunun iç alan sıcaklığını ölçen parçasının T60 binasının giriş katındaki bilgi işlem katında olmasından dolayı kubbe katına ait sıcaklık bilgileri alınamamaktaydı. Bu sebepten dolayı meteoroloji 17

36 istasyonunun iç alan sıcaklığını ölçen parçası T60 kubbe katına çıkartılmış ve arşiv amacı ile kullanılan linux bir sunucuya bağlanarak aynı zamanda meteoroloji verilerinin TUG internet sayfasında da yayına verilmesi sağlanmıştır (Şekil 3.11). Şekil T60 ın kubbe içi sıcaklığı için meteoroloji istasyonu internet sayfası. meteoroloji istasyonu konsolu (üstte solda) ve T60 18

37 4. GÖZLEM PROJELERİNİN OTOMASYONU Bu bölümde, proje gözlemlerinin otomasyonu için nesne tabanlı T60 teleskobunda nasıl bir süreç izlendiği ayrıntılı verilmiştir. TUG Akademik Kurulu tarafından kabul edilen, Yönetim Kurulu'nun onayladığı gözlem projelerinin gözleme hazırlanması OCAAS ta belirtilen kurallara göre yapılır. OCAAS ta programlı çalıştırma prensipleri bütün ayrıntıları ile planlanmıştır. Buna göre, Şekil 2.1 den de takip edilebileceği üzere, programlı çalıştırmanın özet adımları aşağıda verilmiştir. Her bir nesneye ait başlık, kaynak adı, sağ açıklık, dik açıklık, süzgeç, poz süresi ve tekrar sayısı gibi parametreler.sch dosyasında tanımlanır (Bkz. Şekil 4.1). Projelere ait nesnelerin gecelik olarak toplanması ve sıralanması için telsched programı kullanılır (Bkz. Şekil 4.2). Telsched programı çalıştırıldıktan sonra gecelik gözlem programlarını içeren telrun.sls dosyası oluşturulur Gözlem Programının Hazırlanması T60 gecelik gözlem programının sağlıklı bir şekilde yürütülebilmesi için Şekil 2. de mimarisi görülen CCD Kamera, internet bağlantısı, GPS, odak vb. 11 adet yapılandırma dosyasının doğru bir şekilde düzenlenmesi önemlidir. TALON tarafından kullanılan bu yapılandırma dosyaları, T60 ın hava karardıktan sonra kubbe kapaklarının ve ana ayna kapağının açılmasından, sabah kapanmasına kadar süren gözlem programının yürütülmesi öngörülerek planlanmıştır. Söz konusu yapılandırma dosyaları /usr/local/telescope/arcihive/config dizinindedir ve Ek-2 den Ek-12 ye kadar olan bölümlerde verilmiştir Nesne Gözlem Dosyalarının (sch) Oluşturulması Burada bütün bir gecenin gözlem istekleri oluşturulur. Bu iş için terminal üzerinde mksch komutu ile çalıştırılan bir program kullanılır (Şekil 4.1). Nesnelere ait her bir.sch dosyası normalde burada oluşturulur. Mksch penceresi 4 alana ayrılmıştır. İlk bölüm projeye ayrılmıştır; başlık "Title" bölümünde Proje Takip Sisteminde (PTS) otomatik olarak verilen proje numarası ile nesnenin adı alt çizgi ile ayrılmıştır. Örneğin: "996_AZ_Cas" gibi. Gözlemci "Observer: TUG" bütün projelerde standart kullanılmaktadır. Proje numarası, PTS sisteminin atadığı proje numarası ile oluşturulur. Nesne ile ilgili gerekli bilgiler açıklama (comments) alanına girilmektedir. İkinci bölüm kaynağa ayrılmıştır; nesne adı ve koordinatları girilir. 19

38 Üçüncü bölüm CCD kamerasına ayrılmıştır; süzgeçler, poz süreleri, katlama (binning) ölçüsü ve görüntü alanı (subimage) girilir. Dördüncü bölüm de kontrole ayrılmıştır. Burada, oluşturulan gözlem programının (.sch) ve alınan görüntülerin nereye kaydedileceği, tolerans aralığı, alınmış görüntünün sıkıştırılması, gözlem başlangıcında saat açısı ve yıldız zamanı, öncelik sırası, tekrar sayısı (N Sets), UT olarak en son ne zaman alınacağı (N Blocks) ve kaç saatte bir tekrar yapılacağı (Block Gap) projede belirtildiği gibi girilir. Fakat bu iş bir kişinin tek tek ilgili alanlara projelerin başlıklarını, gözlemciyi, proje numarasını, nesne isimlerini ve koordinatlarını (2000 yılına göre), süzgeçleri, poz sürelerini ve tekrar sayısını girmesini gerektirmektedir. Bu işi otomatik hale getirip kişisel hatalardan kurtarmak için çalışma kapsamında mksch yazılımına alternatif web tabanlı bir java programı hazırlanmıştır. Burada.sch uzanımlı nesne dosyaları, PTS den otomatik olarak alınan nesne bilgileriyle ve yeni proje başvuru numaraları ile oluşturulmaktadır. Bu yeni sistemde devam eden projeler 1 ve yeni projeler 2 ile belirtilerek oluşturulmaktadır. Şekil 4.1. TALON da mksch ekranı. 20

39 Gecelik Gözlem Programının Hazırlanması (Telsched) Burada, oluşturulan.sch uzanımlı nesne dosyaları kullanılarak, telsched programı ile gecelik gözlem programı oluşturulur. Bu interaktif program, birçok bireysel gözlem isteği dosyasını (sch) okur, gece için nesnelerin genel sıralamasını yapar, nesnelerin gözlenebilirliğini gösterir, bir gecede gözlenecek nesnelerin zaman grafiğini çizer, yeni istekler eklenebilir, silenebilir ve düzenlenebilir. Telsched in oluşturduğu gecelik gözlem programı telrun.sls olarak kaydedilir. Bu işlemlerin özet adımları aşağıda verilmiştir. Set new date ile gözlem gecesi tarihi girilir. Read Schedule file ile.sch uzanımlı nesne dosyaları eklenir..sch nesne dosyaları sağ açıklığa, yıldız zamanına ve önceliğe göre sıralanır. telrun.sls adıyla kaydedilir. Örnek bir telsched ekranı Şekil-4.2 de verilmiştir. Burada 79_EL_Eri ile başlayan satırlar.sch uzanımlı nesne dosyalarıdır. Bu bölümde her nesne uygun gözlem zamanlarına göre konumlandırılır. Nesnelerin ekvator ve ufuk koordinatları, gözlem zamanları, süzgeç bilgileri ile nesnelerin UT olarak doğma - meridyen geçişi - batma bilgileri görüntülenir. Bu bölümün başlangıcındaki iki sütundan off olanı bulunduğu satırdaki nesneyi gözlem listesinden devre dışı bırakarak gözlenmemesini sağlar. Diğer Edit olanı da bulunduğu satırdaki nesnenin içeriğinin değiştirilmesine izin verir. Bir de bu bölümün son sütununda nesnelerin gözlem sırasının uygun olup olmadığı görüntülenir; sıralama uygun olduğunda yeşil değilse kırmızı çıkar. Eğer.sch uzanımlı nesne dosyalarının tüm satırları tamamen silinmek istenirse de bu sefer Loaded File Deletion penceresi kullanılır (Bkz. Şekil 4.2). Gözlem gecesinin tarihi Options menüsündeki Set new date seçeneği ile belirlenir (Şekil 4.3). Birden fazla tarih için de ayrı ayrı gözlem dosyaları oluşturulabilir. Scan Timetable adlı 24 saatlik zaman dağılım penceresinde gözlem yapılabilecek saatler ve mavi karelerle de gözlem yapılmayan tan ve gündüz saatleri gösterilmektedir. Ayrıca,.sch uzanımlı nesne dosyalarının mksch penceresinden telsched penceresine aktarımın yapıldığı Read Schedule file komutu da Telsched penceresinde File menüsündedir ve Şekil 4.4 ve 4.5 de verilmiştir. Şekil 4.5 de,.sch uzanımlı nesne dosyalarının içeriklerinin düzenlendiği pencere görülmektedir. Şu ana kadar yapılanlar, yıldız benzeri nesnelerin gecelik gözlem programlarının oluşturulmasıdır. Asteroit, kuyruklu yıldız, uydu gibi Güneş sistemi nesnelerinin gecelik gözlem programlarının oluşturulması için $TELHOME/archive/catalogs adresindeki kataloglar kullanılır. Bu kataloglarda Messier nesneleri yanında, asteroid ve kuyruklu yıldızların güncel bilgileri yer almaktadır. Bu iş için XEphem Pre isimli program kullanılır. Bu programın çıktı dosyaları telsched ile uyumludur. Söz konusu katalog oluşturma programı Şekil 4.6 de verilmiştir. Programın bazı özelliklerinden bazıları ayrıca Şekil-4.6 da gösterilmiştir. 21

40 Şekil 4.2. TALON da gecelik gözlem programı hazırlama penceresi (Telsched). Şekil 4.3. Tarih seçim penceresi. 22

41 Şekil 4.4. Nesne seçim penceresi. Şekil 4.5. Nesne seçim ve düzenleme penceresi. 23

42 Şekil 4.6. XEphem ile katalog veri tabanı oluşturulması. Şekil 4.7. Telsched programında "Options" menüsü. Nesnelerin sağaçıklığa ve önceliğe göre sıralanması için Options menüsündeki Sort Scans seçeneği kullanılır. Fakat burada yazılım gece yarısından sonraki nesneleride akşamın başlangıç nesneleri olarak sıralamaktadır. Bu problemi gidermek için geçici bir çözüm olarak, her gece için iki adet ayrı ayrı gecenin ilk ve ikinci yarısına ait gözlem programları yapılmaktaydı. Yine bu çalışma kapsamında bu sorunun çözümü, TALON içindeki yazılım koduna UTC > 12 ise +1 müdahalesi ile başarılmıştır. Bu iyileştirme 24

43 sayesinde gecelik iki gözlem programı yerine, artık akşamdan sabaha süren sadece bir adet gözlem programı yapılmaktadır. Proje nesneleri için hazırladığımız gözlem programlarına, fotometrik standart yıldızların eklenmesi, için yine Options menüsündeki Add Photometric scans seçeneği (Şekil-4.7) kullanılır. Bu iş için Landolt un fotometrik standart yıldızları kullanılır. Standart yıldızların seçiminde hava kütlesi ile beraber süzgeçlere göre poz süreleri de dikkate alınır Fırsat Gözlemleri Fırsat Gözlemi yazılımı belki TUG yazılım AR-GE çalışmaları içerisinde en önemli sayılabilecek olanıdır. En son gerçekleştirilen bu çalışmada, T60 ın gecelik sürdürdüğü gözlem programı yanında, anlık gözlemlerin kısa süreli programı oluşturulabilmiştir. Bu son yapılan çalışma için deneme gözlemleri de sonuçlandırılmıştır. Fırsat gözleminin yapılandırılmasında VOEvent: International Virtual Observatory sanal gözlemevi prensipleri kullanılmıştır. Ayrıca, T60 ın internet bağlantısı da gama ışın patlaması (GRB) alarmlarını almak için NASA nın ilgili servisine (NASA nın IP sinin 8099 portu) ayarlanmıştır. Bu iki özelliği içeren perl programlama dilinde alert.xml isimli bir program yazılmıştır. Hazırlanan bu fırsat gözlemi programı, gerektiğinde normal projelerin gözlem programını keserek, fırsat gözlemini yapmak ve bitiminde tekrar normal proje gözlemini devam ettirecek şekilde çalışır. Fırsat gözlemine ayrılan zaman hariç, normalfırsat-normal proje gözlemlerine geçiş süresi de teleskop donanımların hazır olmasına bağlı olarak saniye sürebilmektedir. GRB alarmları için teknik bilgiler NASA nın gcn.gsfc.nasa.gov/tech_describe.html#tc17 sayfasında verilmiştir Gözlem Programının Uygulanması ve Kontrol Normal projeler ve fırsat projelerinin nesneleri için hazırlanan gecelik gözlem programı hazır olduktan sonra robotik gözlem başlayabilir. Gözlemin takip edilmesi ve gerektiğinde müdahale edilebilmesi içinde XObservatory arayüzü kulanılır (Şekil-4.8). Bu arayüz üzerinden, gözleme başlanılmadan önce teleskop ve donanımın pozisyonları belirlenir. Bu işlem için de Şekil 4.8 de görülen Find Homes butonu kullanılır. Buradan sırasıyla teleskobun saat açısı, azimut (yön), dik açıklık, yükseklik, odak kontrol motoru, süzgeç tekerleği ve kubbenin başlangıç konumları belirlenir ve yapılan işlemler Messages kısmında homing komutlu satırlardan okunabilir. Şekil 4.8 de her bir teleskop ve donanım elemanının gözlemden önce, gözlem sırasında ve gözlem bitiminden sonra açık/kapalı veya olumlu/olumsuz bilgilerini belirtmek üzere renkli kutucuklar konmuştur. Yeşil: açık veya olumlu, kırmızı: olumsuz, sarı: aktif ve renksiz: pasif anlamında kullanılmıştır. Hazırlanan gecelik gözlem programının çalıştırılması için, teleskobun başlangıç pozisyon işlemleri yapıldıktan sonra Filter, Focus, Roof Auto ve Weather 25

44 seçeneklerinin yeşil olması yeterlidir. Elbette ana ayna kapağı ile kubbe yarığının açık olması gibi genel uygulamalar da yerine getirilmelidir. Gözlem için kullanılan XObservatory arayüzünde toplam 9 Alan ile 26 adet buton görülmektedir. Butonların içlerinde de çok sayıda seçenek bulunmaktadır. Bu kadar karmaşık görünen XObservatory arayüzüne bu çalışmalar çercevesinde yeni özellikler de (örneğin ayna kapağı kontrolü, kalibrasyon lamba kontrolü gibi) eklenmiştir ve Şekil 4.8 de bu değişiklikleri içeren 1.29 sürümü verilmiştir. Şekil 4.8. XObservatory arayüzü TUG sürüm T60 ı gecelik robotik çalışmasına başlatmak için arayüzdeki Batch Mode seçeneği kullanılır. Meteorolojik şartlar uygunsa T60 bundan sonra robotik gözleme başlar. Gözlem sırasında en önemli işlem olan odak ayarı için gözlem süresince değişen ortam sıcaklığı kullanılır. Bunun için ortam sıcaklığı ile önceden hazırlanmış en iyi odak değerleri listesi kullanılır. Odak düzeltmeleri ikincil aynanın ileri-geri hareketleri ile yapılır. İyi odak listesi FocusTemp.dat dosyasında ve /usr/local/telescope/archive/config adresinde yer alır (Ek-13). Bu dosyanın oluşturulması için Xobservatory arayüzündeki (Şekil 4.9) Control bölümünde yer alan Auto Focus butonu kullanılır. Teleskoptaki her 26