TESS-W

El TESS-W es un fotómetro wifi autónomo, preparado para intemperie. Se utiliza para medir el brillo del cielo nocturno y su temperatura IR aparente. Permite monitorizar la evolución del brillo del cielo y de las nubes a lo largo de la noche y durante años. Actualmente conforma la red de fotómetros STARS4ALL. 

HISTORIA

2011: TESS ( Telescope Encoder & Sky Sensor) empieza como accesorio para el Observatorio Astronómico Remoto.

  - Informa de la altura y acimut del tubo óptico de forma absoluta en el observatorio amateur. Ej. el observatorio de la asociación  Astro Henares.
  - Sensor de brillo de cielo de baja luminosidad.
  - Temperatura del sensor e infraroja (permiten detectar nubes).
  - Comunicación BT, serie 232 ó USB.

2017: TESS se especializa en contaminación lumínica.

- Proyecto STARS4ALL (Horizon 2020 European Union funding for research an innovation).
  - Se forma el equipo en la UCM dirigido por Jaime Zamorano.
  - Tess añade comunicación Wifi y los datos se envían a servidores en la  Universidad Complutense y la Universidad Politécnica de Madrid, donde se almacenan y se muestran en un portal con Grafana.
  - Se establece una referencia de calibración en el laboratorio LICA UCM.
  - Se crea la Fundación STARS4ALL.
 

2022: la red TESS-W tiene ámbito mundial, 1000 uds instaladas.

    - Nueva versión de TESS-W con caja reforzada más actualización HW y FW. 
    - Se instalan las primeras unidades de TESS-W4C, la versión de cuatro canales.

CARACTERISTICAS TÉCNICAS

     - Dimensiones: 88x74x46
    - Peso 200 gr. 
    - Temperatura de trabajo -30ºC a 50ºC. 
    - Calentador contra rocío y nieve para evitar distorsiones en las medidas.
    - Alimentación: 5v, 70mA, 350 mA  por debajo de 10ºC al activarse el calentador.
    - Longitud cable de alimentación 5m.

    - Comunicación WiFi 802.11b/gn.
    - Envío MQTT de lecturas promediadas al servidor cada minuto.
    - Mínimo requerimiento de ancho de bando  (50 MB/mes).
    - Envío de lecturas UDP locales cada segundo.
  
    - Filtro UVIR de 400-740 nm.
    - Sensor de Brillo TSL237.
    - FOV medida de Brillo 17º. 
    - Rango espectral de Brillo 400 a 740 nm. 
    - Precisión Brillo + - 0.1 mag/arcs2. 
    - Rango de Brillo 8 a 23 mag/arcs2. 
    - Calibración de Brillo Laboratorio LICA UCM.

    - Sensor de temperatura, termopila MLX90614.
    - FOV temperatura IR 90º 
    - Resolución Temperatura IR + - 0.02 ºC 
    - Rango de medida temperatura IR -40 .. +380 ºC 
    - Temperatura del sensor.
    - Precisión Temperatura del sensor + - 0.5 ºC 
   
    
     Respuesta espectral.   Caja de plástico ABS reforzada.   Resultado del calentador interno.

INSTALACION. 

 La instalación se puede resumir en tres pasos: 

1- Antes de colocar el sensor en su emplazamiento final, se alimenta cerca del router para tener la mejor señal. Con un móvil, accederemos a la wifi creada por el fotómetro. Es aquella que se muestra con el nombre del fotómetro. 

2- Con el navegador web del móvil, conectaremos a la página del fotómetro, poniendo la dirección 192.168.4.1 Ya en la página de configuración del fotómetro, seleccionamos nuestra wifi y entraremos su password. 

3- Para verificar la conexión, observaremos si el punto de acceso wifi desaparece de la lista de redes de nuestro teléfono. En ese caso el fotómetro se habrá conectado a nuestra wifi.
Para ver el nivel de señal y la IP asignada por el router podemos usar la app Tess-P (descrita en el apartado 2.3 de TESS-W4C). Esto es importante para asegurar señal suficiente una vez instalado en el emplazamiento definitivo. Niveles de señal optimo es entre -50dBm y -70dBm. Entre -80 dBm y 90 dBm el nivel es muy bajo y requiere el empleo de repetidor Wifi. 

También se puede verificar la conexión a nuestra wifi usando los programas locales descargables más abajo.
Por último podemos comprobar que los datos llegan al portal Grafana. Basta editar en esta dirección, donde pone stars1 ponemos el nombre de nuestro fotómetro:
 https://tess.dashboards.stars4all.eu/d/tess_raw/s4a-photometer-network-raw?orgId=1&refresh=1m&v ar-Tess=stars1

Una vez colocado en su emplazamiento definitivo y verificado que el fotómetro continua en nuestra red podremos solicitar su registro al portal de Grafana rellenando la HOJA DE REGISTRO.

Para una instalación más detallada se recomienda seguir el apartado 1.1 de la entrada TESS-W4C. Es igual salvo que con cuatro canales.

Documentos pdf:

Youtube:

ACCESO A LOS DATOS.

El fotómetro envía los datos al servidor de STARS4ALL por protocolo MQTT.  Localmente, los datos son accesibles por UDP, directamente en nuestra red local.
Comunicación con el broker de STARS4ALL y con programas locales opcionales.

USO REMOTO STARS4ALL:
     - TESS-W envía al broker de la UCM cada minuto el promedio de lecturas realizadas
        mediante protocolo MQTT.
    -  Las medidas se almacenan en bases de datos públicas y redundantes, alojadas en la            UPM y en la UCM.
    -  El portal de presentación, basado en Grafana, da acceso público a todos los sensores.
        Grafana es muy flexible, permite configurar páginas personalizadas, ejemplos: 
             Coslada, Madrid
              Comparación de dos fotómetros

SOFTWARE PARA USO LOCAL:
En paralelo al envío de datos a los servidores, es posible presentarlos localmente con los siguientes programas:
    - Programa TAO, Tess for Astronomycal Observatory,  DOWNLOAD Windows.
    - Programa 4TESS, lee hasta cuatro fotómetros simultaneos, DOWNLOAD JAVA.
    - App TESS, lee el fotómetro localmente.  DOWNLOAD Android.
    - App MyTESS, lee un fotómetro remoto y muestra curva Grafana de 24h.  DOWNLOAD Android.

ARTICULOS

2023
Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer.  Elsevier. 
Volume 296, February 2023, 108454

2022
Muestra los resultados de las medidas de brillo y su relación con la potencia aplicada al alumbrado.

2019 

2016
Presentación del fotómetro.
International Journal of Sustainable Lighting 35 (2016) 49-54


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TESS-W4C

  TESS-W4C es una variante de TESS-W con cuatro canales. Al canal integral se añaden otros tres para tener información de color.

Al igual que los modelos de un canal, este fotómetro envía las lecturas a la red STARS4ALL, donde se pueden crear paneles específicos, por ej. stars856.
También es posible acceder a los datos con aplicaciones locales. 

1 INSTALACIÓN. 

1.1 Configuración del acceso wifi.

Los sensores TESS-W se comunican por wifi, por tanto, para su puesta en marcha es necesario configurar su acceso wifi. Inicialmente  el fotómetro se comporta como un punto de acceso wifi. Cuando se configura y se conecta a la wifi local, el punto de acceso desaparece.
La configuración se hace a través de la web alojada en el sensor y el punto de acceso que este crea cuando no está conectado a wifi alguna.
Estos son los pasos para editar la wifi en la primera conexión:

1- Conectar el sensor a un alimentador USB. En esta primera conexión se recomienda hacerlo en un lugar próximo al router, en vez de en la ubicación final, para asegurar que no tenemos problema de señal wifi en la configuración.

2- Con un smartphone, buscar el punto de acceso creado por el sensor y conectar a él. Su nombre es de la forma TESSW-starsxxx. 
Algunos smartphones se desconectaran al descubrir que no hay Internet en ese AP. Si ocurre esto, podemos borrar del teléfono la wifi a nuestro router e incluso desactivar los datos móviles.

3- Una vez conectados a la wifi del sensor, usaremos el navegador del teléfono para escribir la IP: 192.168.4.1. Nos aparecerá la ventana del sensor con las lecturas (página 1). 
Raramente algún navegador rechaza la conexión. Hay que cambiar a otro navegador o bien probar con otro teléfono. 
    
Páginas web alojadas en el sensor para presentación y ajustes. 

4- Pulsando "Show Settings" en  la página 1 llegamos  a la página 2. 
(No usar la opción "Erase ALL Settings" de la pantalla 2, salvo si fuera necesario cambiar el nombre del sensor por recomendación de los gestores de STARS4ALL.
Una vez borrada la configuración el fotómetro muestra su punto de acceso wifi como TESS-W, sin añadir nombre propio.)

5- En la página 2 pulsar "Edit Wifi". 

6- En la página 3, seleccionar la wifi de nuestro router (SSID), introducir la contraseña y pulsar "Enviar". Si es una wifi abierta, sin contraseña, debemos poner alguna, por ejemplo: 1234. Las redes públicas, donde se requiere un usuario para conectar no son aptas.

7- Para comprobar que el sensor se ha conectado al router, basta hacer una búsqueda de puntos de acceso wifi. Si el fotómetro no vuelve a aparecer como punto de acceso es porque ha conseguido conectar. Si el fotómetro sigue apareciendo, no habrá conseguido conectarse. Es este caso, para verificar si es un problema del nivel de señal wifi, lo mejor es acercar el fotómetro al router wifi para asegurar un nivel alto. 


8- Para confirmar definitivamente que el fotómetro está funcionando y que su nivel de señal wifi es bueno, se recomienda acceder a sus datos con alguna de las aplicaciones locales descritas seguidamente.
Con cualquiera de ellas podrás ver el nivel de señal que le está llegando del router. El nivel de señal optimo está entre -40 y -75 dBm. Es muy bajo a partir de -85 dBm. Con niveles de señal de -90 dBm la comunicación será inestable.
Si la señal es insuficiente en el punto de instalación final, se deberá añadir a la red un extensor de wifi.

9- Cuando los datos sean accesibles localmente podrémos registrar el sensor en la red STARS4ALL, para ver los datos en el portal Grafana. Para solicitar el registro completaremos la HOJA DE REGISTRO.


1.2 Instalación física.

Para la instalación se recomienda seguir las indicaciones: Mounting TESS-W4C v2.pdf 

 
Instalación en mastil.


2 LECTURAS DE DATOS EN LOCAL.

Una vez que el fotómetro se conecta al router, comienza el envío de las lecturas a la base de datos de STARS4ALL. Al mismo tiempo es posible acceder a sus datos localmente gracias a que son enviados en broadcast a nuestra red (UDP puerto 2255). El mensaje enviado a nuestra red tiene este formato:


{"udp":402,"rev":3,"name":"stars1234","wdBm":-73,"ain":319,
"F1":{"freq":60.79,"mag":15.56,"zp":20.02},
"F2":{"freq":36.57,"mag":16.14,"zp":20.05},
"F3":{"freq":7.99,"mag":17.92,"zp":20.18},
"F4":{"freq":13.22,"mag":17.24,"zp":20.04},
"tamb":24.01,"tsky":21.97}

Disponemos de dos aplicaciones diferentes, una multiplataforma en Java y otra para Windows. No requieren instalación, basta descomprimir y hacer doble click sobre el ejecutable .exe ó  .jar. Las dos aplicaciones no funcionan a la vez.

La aplicación más completa es la de windows, ya que muestra gráficos y permite cierta configuración.

También podemos acceder a las lecturas del fotómetro con un navegador web, aunque para ello es necesario conocer que dirección IP asignó el router a nuestro sensor. Esta IP se puede conocer, por ejemplo, lanzando el programa Tess4c.jar, que también presenta la web del sensor.

 Las dos aplicaciones pueden descargarse comprimidas, Dowload AQUI.  


2.1 Programa Java Tess4c.jar

  Se trata de una aplicación multiplataforma que permite monitorizar y guardar las lecturas del sensor y a la vez mostrar su web interna. Para ejecutar esta aplicación se requiere tener instalado Java8, 32bits.

Las lecturas de magnitud están calibradas en función de su Constante Instrumental (CI). Las frecuencias son las nativas ó RAW. 

El fotómetro tiene cuatro canales, con filtros de 740, 640, Rojo y Azul. El canal verde es calculado en función de los tres últimos: fG = f650 - fR -fB 

 La aplicación guarda datos en fichero cada minuto. Opcionalmente guarda todo lo recibido, marcando "Save ALL msg".


Ventana de la aplicación Java mostrando las lecturas para los cuatro canales y el canal verde estimado en función del canal 640, el rojo y el azul (fG = f640-fR-fB).  También se muestra la web del sensor con las lecturas de los cuatro canales y acceso a la configuración.

2.1.1 Configuración del programa Tess4c.jar

  El programa no requiere instalación, basta editar el fichero tess-names.xml para  elegir el sensor a presentar.

ej. tess-names.xml para stars701:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

    <TESSnames>

    <sensor1>stars701</sensor1>

</TESSnames>

 Para ver nuestro sensor basta ponerlo editando el nombre starsxxx con notepad.


2.1.2Fichero de captura generado.

Se guardan en fichero la frecuencia original y la magnitud calibrada en función del la Constate Instrumental (CI).    

El fichero generado, starsxxx_rec.csv, tiene formato csv y almacena las lecturas cada minuto.

ejemplo:



  Opcionalmente, marcando el check “Save all msg” se guardará un fichero con todos los mensajes recibidos, del sensor seleccionado y de otros sensores si existieran en la red.


2.2 Programa Tess4c para Windows.

  La aplicación Tess4ch.exe para Windows muestra las lecturas, guarda los datos en ficheros mensuales y  los presenta gráficamente.

Las lecturas de magnitud están calibradas mientras que las frecuencias son nativas ó RAW. 

Pestaña principal del programa windows para TESS-W4C. 
Se muestran los cuatro canales y el canal verde calculado.

2.2.1 Configuración del programa Tess4c.exe.
Editar el nombre del sensor en la pestaña  Settings  (pulsar Save Changes). La aplicación recibe los datos por broadcast en el puerto 2255 predefinido internamente. 

Opcionalmente se puede ajustar el tiempo de guardar en fichero y el de presentación gráfica. 

Pestaña de configuración. Se edita el nombre del sensor y los periodos para guardar datos y presentarlos gráficamente. La zona del log permite visualizar todos los mensajes entrantes.  
  
2.2.2 Gráficas.
Las gráficas pueden ser de brillo y de temperaturas. Es posible hacer zoom sobre ellas con el botón izquierdo y arrastrando abajo derecha. Para deshacer el zoom, botón izquierdo y arrastrar arriba izquierda.
Las gráficas se guardan automáticamente por defecto cada minuto en ficheros jpg. El tiempo representado en la gráfica puede ajustarse en la pestaña Settings. Con 60sg la gráfica completa presenta 24h.

Gráfica de 48 horas (guardar cada 120sg).
Se observa el paso nubes y de la Luna.

Pestaña de gráficos con un zoom de varias horas.

Los ficheros gráficos, de brillo y temperatura, se guardan en formato jpg cada vez que se actualiza la gráfica según el tiempo de refresco configurado, por defecto 60sg.
También es posible guardar los gráficos, por ejemplo de una zona ampliada, pulsando el botón "Save" en la pestaña de brillo.

2.2.3 Ficheros de datos generados.

Además de guardar los gráficos como jpg, el programa genera dos ficheros tabulares, uno mensual y otro con las lecturas actuales. 

El fichero mensual de datos, con formato csv separado por tabulador, forma su nombre con el  numero del sensor y el mes en curso.  El tiempo entre apuntes se puede ajustar en la pestaña Settings, por defecto está a 1 minuto.



Cada 10 sg  se genera otro fichero, en formato xml, con los datos del momento:

<TESS> 
 <Date>09/04/2023</Date>
 <Time>17:03:18</Time>
 <JD2000>8499,21136</JD2000>
 <ST>06:02:01</ST>
 <MV740>19.83</MV740>
 <MV640>20.17</MV640>
 <MVR>21.58</MVR>
 <MVG>20,88</MVG>
 <MVB>22.07</MVB>
 <TAmb>23.73</TAmb>
 <TIR>21.63</TIR>
</TESS>

2.3 App TESS-P para Android.

Esta app está destinada a los fotómetros BT TESS-P y TAS, no obstante también recibe datos por WiFi y por tanto puede ser útil con TESS-W y TESS-W4C en orden a comprobar la conexión del fotómetro a la red. 
Una vez terminada la instalación abrimos la app y ya empezaremos a ver si el fotómetro está presente en la línea de IP. Solo tenemos que editar el nombre para recibir las lecturas. 
Si vemos el fotómetro en la app podemos asegurar que el fotómetro está correctamente conectado a la red. 

En el caso de TESS-W4C solo presentará las temperaturas, pero lo interesante es que muestra la dirección IP del sensor, para acceder desde un navegador en nuestra red. También el nivel de señal wifi del router, al ser un número negativo, mientras mayor es el número peor es la señal, a partir de -80 dbm el nivel es malo. En estos casos puede ayudar mover las antenas del router ó finalmente instalar un repetidor wifi.

Podemos instalar manualmente la app descargándola AQUI.

3 FILTROS

El juego de filtros instalado por defecto se basa en filtros dicroicos industriales dedicados a iluminación. Los cuatro filtros son:

Canal 1: UVIR 740 (TESS-W). 
Canal 2: UVIR 650.
Canal 3: Rojo.
Canal 4: Azul. 
El canal verde se obtiene sintéticamente, Verde = Canal2 - (Canal3 + Canal4).

La respuesta de estos filtros, analizados en el laboratorio LICA de la UCM, es la siguiente:


Se usan monturas de 1'' 1/4, esto permite montar otro tipo de filtros con esta rosca. 
Como filtro alternativo más estandar se recomiendan los Astronomik LRGB Tip 2c. El coste de estos filtros se aproxima a los 300€ en las tiendas del ramo.
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TAS



TAS (Tess Auto Scan), es un fotómetro motorizado, destinado a realizar mapas brillo del cielo nocturno para el estudio de la contaminación lumínica. Se enmarca en los proyectos STARS4ALL de la UE y NixNox de la Universidad Complutense de Madrid.
CARACTERISTICAS PRINCIPALES.
- 145 puntos de medida.
- Óptica compatible TESS-W, FOV 17º.
- Mapas de brillo y de temperatura IR, FOV 30º. 
- Acelerómetro y magnetómetro.
- Comunicación BT (USB en modo estático).
- Batería de litio recargable por USB.
- Datos georeferenciados con el GPS del movil. 
- Caja de transporte, adaptador de bola y pequeño trípode.

TAS en su maletín de transporte con un pequeño trípode auxiliar.

El fotómetro se controla  desde la app TESS por bluetooth. La app guarda las medidas en ficheros de texto csv que luego pueden ser analizados por otras aplicaciones. También guarda el mapa en formato png con escala automática.
La app también puede generar alarmas acústicas ante cambios de brillo o temperatura IR, útil para lecturas estacionarias. 

Proceso de adquisición con la app Android y presentación de mapas con TasPlot y NixNox.

Los ficheros obtenidos se pueden presentar externamente con la aplicación Tasplot y sobre todo se pueden compartir en el proyecto Nixnox  de la Universidad Complutense de Madrid.

La aplicación TasPlot es un programa auxiliar para ordenador que nos permite examinar y comparar rápidamente los resultados con más control sobre la presentación. Los mapas usan una paleta de color estandarizada. La escala puede ser automática o absoluta.
La escala automática, permite estirar al máximo los valores para apreciar los detalles en cada mapa.
La escala absoluta es mejor para comparar visualmente la calidad de diferentes cielos. 

Aplicación Tasplot (versión 1.2 oct. 2024).

Mapas generados automáticamente en la app, escala automática, y los mismos ficheros presentados en el programa de sobremesa TasPlot con escala absoluta. 

INFORMACION: 



DESCARGAS: 


- APP para iOS en su store.

Si no tienes el java adecuado, en windows podemos lanzar la versión exe.
Después de descomprimir, la carpeta Tasplot debe copiarse en la raíz del disco C.
Los ficheros de captura se deben colocar en C:\Tasplot\DATA\  
Los mapas generados quedan en C:\Tasplot\MAPS\
La aplicación puede ser lanzada dos veces, así podemos comparar dos mapas de forma rápida.









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TESS-P

TESS-P es un fotómetro y termómetro IR de mano para medir el brillo de cielo nocturno.

    - Óptica compatible TESS-W.
    - Presenta las lecturas en un display a color, rojo en cielo muy oscuro.
    - Comunicación por BT y USB.  
    - Acelerómetro magnetómetro para determinar la dirección de apuntado.
    - Batería de Litio recargable por USB C.
    - Alarma en la app Android ante cambios de brillo y temperatura IR.


Colocado en el techo de un automóvil y gracias a la app TESS-P para Android, es posible hacer rutas de medidas equidistantes en carretera. El fichero generado es compatible con Google Maps.




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