Diseño de software para control de movimiento y monitoreo de radiotelescopio de 20m

Abstract

En el presente trabajo se ha realizado el estudio de un sistema de radiotelescopio y sus componentes, teniendo principal interés en el sub sistema de control de movimiento del radiotelescopio de 20 metros de diámetro, el cual fue diseñado por el Instituto de Radioastronomía y será instalado en el campus de la universidad de la Pontificia Universidad Católica del Perú. El trabajo presenta una propuesta de diseño y desarrollo de un software para supervisar y controlar el movimiento del radiotelescopio con montura altazimutal. Los programas han sido desarrollados en el lenguaje de programación LabVIEW de National Instruments. Asimismo, se ha realizado una descripción de los módulos que componen el sistema de adquisición y envío de datos, los dispositivos de comunicación, controladores y componentes eléctricos, asimismo se presentan los programas que procesan en tiempo real, almacenan y transmiten datos a través de protocolo de puerto serial. Los cambios de orientación en azimut y elevación del reflector primario de la antena parabólica reflectora, son ejecutados por las tarjetas de control de motores. La posición de los ejes se obtiene a partir de los datos recibidos de los codificadores de posición angular absoluto cuya resolución numérica alcanza 222 bits. El envío y recepción de datos es gestionado por el software de control, el cual envía instrucciones a la tarjeta de control principal para cambios en el posicionamiento del radiotelescopio y recibe: la lectura de la posición de los ejes, estado de la antena, así como la hora local, hora sideral y hora UTC. Se ha estudiado, además, la proyección de los objetos en la esfera celeste, sus coordenadas de posición y las pruebas de ingeniería (apuntado y observaciones), para mostrar en una interfaz el Diagrama de Astros de la esfera celeste, donde se visualiza la posición del radiotelescopio y los objetos celestes en un mapa de coordenadas ecuatoriales, a la vez permite programar un calendario de observaciones astronómicas. El programa cuenta además con un catálogo de objetos celestes almacenados en la “Base de datos de Astros”. Como parte final del trabajo, se presentan los resultados obtenidos con el radiotelescopio de 8 metros, instalado en el Instituto de Radioastronomía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, asimismo se presentan los programas, interfaces desarrollados, reportes y gráficas.

In this thesis, the study of the 20-meter radio telescope system and its components was developed with main interest on its position control subsystem. This radio telescope was designed for the Institute for Radio Astronomy and will be installed on the University Campus PUCP. This work presents a proposal of software design to supervise and control the position of a radio telescope with an altazimuth mount. The programs have been development with LabVIEW language from National Instruments. A description of modules that compose the acquisition and send data system, the communications dispositive, controllers and electrical components, has been made; likewise, as well as the programs that process data in real time, store and transmit data through the protocol of serial port. The orientation changes in azimuth and elevations of the parabolic primary reflector antenna, are executed by the motor control card. The position of the axes is obtained from the absolute encoders with maximum numeric resolution to 222 bits. The sending and receiving data is managed by control software, which send instructions to the main control card for changes in the positioning of the radio telescope, and receives the reading of the position of the axes, antenna status, as well as the local time, sidereal time and UTC time. The projection of the objects on the celestial sphere, their position coordinates and engineering test (pointing and observations) have been also studied, to show on an interface the Astros Diagram of the celestial sphere, where the position is visualized of the radio telescope and celestial objects in a map of equatorial coordinates, at the same time allows to program a calendar of astronomical observations. The program also has a catalog of celestial objects stored in “Astros Database". As a final part of the work, the results obtained with the 8-meter radio telescope, installed in the Radio Astronomy Institute of the Pontifical Catholic University of Peru, are presented, as well as the programs, developed interfaces, reports and graphs.