Teoretické náměty a nápady ohledně filtrů

grajda · #1

Mě asi před dvěma měsíci napadla ještě jedna možnost, avšak s dost omezeným použitím, v místě, kde jsou všechny lampy stejného typu (stejný fázový posun světelného toku oproti napětí sítě) a navíc napojeny na stejnou fázi. Doufám, že do mě za trest zase tady nebudou rejpat.

Světelný tok pouliční lampy můžeme s použitím dobré vůle aproximovat do tvaru k*sin^2((w+f)t), kde k je konstanta, w úhlový kmitočet sítě, na kterou je lampa napojena a f je fázový rozdíl maxima světelného toku a napětí sítě (dneska se v pouličních lampách naštěstí pořád používají tlumivky, nikoli předřadníky) a t je čas. Pokud použijeme určitou konstantu třeba x=(0,pí/2), pak bude při periodickém potlačení světelného toku lampy poměr potlačení světelného toku roven (S je integrál): S(od (w+f)t=0 dp (w+f)t=pí/2)(k*sin^2((w+f)t))dt
lomeno
S(od (w+f)t=0 do (w+f)t=x)(k*sin^2((w+f)t))dw.

Ale potlačení svítivosti DSO bude jen pí/2/x!!!

Dá se najít x tak, aby byl kontrast DSO oproti přesvícené obloze maximální. Sám jsem ještě hodnotu x nikdy nespočítal, protože:

1.) kdo zaručí, že jsou všechny pouliční lampy stejného typu
2.) myslím si, že každá část města bude asi připojena na jinou fázi třífázového rozvodu kvůli stejnému zatížení fází
3.) nevím o žádném materiálu, který by byl použitelný jako elektricky skokově ovladatelný neutrální (nebo dokonce úzkopásmový ;D) filtr.

Synchronizace s napětím sítě, popřípadě PŘÍMO se světelným tokem pouličních světel by neměl být problém, a konstantu x by si mohl každý navíc podle nejlepšího subjektivního dojmu z kontrastu nastavit potenciometrem s aretací na ideální hodnotě.

Jinak nejideálnější stav by asi v tomto případě byl, kdyby byla všechna pouliční světla synchronizována a dávala místo světla ve tvaru na druhou umocněných sinusovek, radši úzké a intenzívní obdélníkové pulsy. Kéž by... :-/ Pak by mohl každel podle libosti nosit i speciální LP sluneční, nebo spíš noční brejle. No, ale příroda by to schytávala nadále...... :'( :'( :'(

#2

grajda napsal: Mě asi před dvěma měsíci napadla ještě jedna možnost, avšak s dost omezeným použitím, v místě, kde jsou všechny lampy stejného typu (stejný fázový posun světelného toku oproti napětí sítě) a navíc napojeny na stejnou fázi. Doufám, že do mě za trest zase tady nebudou rejpat.

Neboj, rejpat nebudu, ale nedalo mi to a udělal jsem nějaké pokusy.

Zkusil jsem u nás v ulici teď venku s přenosným osciloskopem jít pod lampy s bastlem s fotodiodu a měřit osciloskopem generované napětí. Zklamu tě, ale je téměř dokonale vyhlazené. Zvlnění je tak 10-15%. Takže téměř jistě kolem lamp vede 3 fázový kabel (to vede, viděl jsem ho ve výkopu, když se tu v tom vrtali) a lampy jsou nejspíš napojené na střídačku.

Navíc vysokotlaká sodíková výbojka (rozžhavené páry) bude mít zřejmě ještě nějakou "vyhlazovací" funkci, protože když jsem na fotodiodu soustředil čočkou světlo z jedné lampy, zvlnění se sice zvětšilo, ale k nule (zakrytý stav) to minimum mělo stále tak 50%.

Když zvážím fakt, že LP způsobuje integrovaný tok z velkého množství lamp v okolí oblasti, která mne zajímá, těžko budou v tak velkém okruhu na jedné fázi. Už v rámci pouhé jedné vesnice to bude vyvážené. A hlavním zdrojem LP jsou hlavně velká města, ze kterých bude celkový tok dokonale kontinuální :'(

KDan · #3

On by byl pěkný průšvih, kdyby to bylo všechno sfázované a světla by neměla žádnou setrvačnost. Dovedete si představit ty stroboskopické efekty? Z toho by se všichni vzápětí zbláznili.

To už by bylo lepší udělat nějaký adaptivní inverzní filtr, jehož funkce by byla řízená přímo izolovaným snímačem světelného znečištění v místě pozorování. V rychlém hradlovém poli (digitální signálový procesor je příliš pomalý) by potom mohl běžet sofistikovaný algoritmus digitálního zpracování signálu, který by světelné znečištění se zpožděním několika vzorků odečítal.

Dokonce si dovedu představit, že by se toto zařízení kalibrovalo podle výsledného světelného pozadí. Byl by to určitě hezký projekt...

#4

Sem jsem po delší úvaze přesunul různé odbornější až sci-fi nápady ohledně konstrukcí a vlastností filtrů, abychom zbytečně nezatěžovali vlákno s doatzy jaký zvolit filtr

KDan · #5

To MMys: S tím souhlasím. ;)

Možná by ale šlo přiblížit se možnostem současné komerční technologie: okruh adaptivní zpětné vazby vynechat, nic adaptivně nefiltrovat a prostě jen snímat s nějakou rozumnou přesností izolovaně to světelné znečištění, které by se odečítalo od sledovaného obrazu, v němž by byl jak sledovaný objekt, tak světelné znečištění. Výsledek by se posílal na nějaký kvalitní monitor.

#6

To KDan, to jsme tak trocho v oblasti sci-fi. Nějak si nedokážu fyzikálně představit, jak by měl takový filtr vypadat a jak by to mohlo fungovat. To by muselo fungovat už někde na kvantové úrovni, prostě "třídit" (netuším podle čeho, když ne podle vlnové délky, jak se to děje v normálních filtrech) fotony z LP a z objektu. Což asi nejde. Nebo na principu interference, kdy by prostě do daných míst dopadalo vlnění v protifázi s tím pocházejícím z LP, ale toto nejde u nemonochromatického světla. Z téhož důvodu asi zatím nikdo nevymyslel generátor TMY. Je to podivné. Sluchátka, která aktivně tlumí zvuk zvenku reprodukcí inverzního signálu umíme (a taky se jedná o širokospektrální vlnění) tak proč to sakra nejde s tím světlem...

#7

KDan napsal: To MMys: S tím souhlasím. ;)

Možná by ale šlo přiblížit se možnostem současné komerční technologie: okruh adaptivní zpětné vazby vynechat, nic adaptivně nefiltrovat a prostě jen snímat s nějakou rozumnou přesností izolovaně to světelné zněčištění, které by se odečítalo od sledovaného obrazu, v němž by byl jak sledovaný objekt, tak světelné znečištění. Výsledek by se posílal na nějaký kvalitní monitor.

Ale to bohužel neřeší zásadní problém, přesycení senzoru několikanásobně silnějším LP, než jsou slabé části objektu. Dnes není problém třeba v MaxImDL odečítat adaptivně pozadí, určené z pozadí snímku, na to mám skriptík a takhle vlastně kalibruji snímky. Problém je ten, že velké LP snižuje využitelnou dynamiku senzoru, a právě astronomické filtry toto řeší, to, aby se LP na senzor ani nedostalo. Samozřejmě to přitom částečně odnese i objekt (záleží na jeho typu), protože nemáme ten mechanismus, který by dokázal rozlišit fotony z LP a z objektu ještě před detekcí.

Tohle ale možná dokáže oddělit podle mne jedna věc - interferometrie, stejně jako v radiové oblasti. Jenom si nedokážu v současné době představit jinou než optickou cestu, ze které ale nezískáme normální obrázek.

KDan · #8

Dynamický rozsah zobrazení by se nezměnil, to je jasné. Šlo mně pouze o subjektivní úpravu vjemu pozorovatele, kdy on na světlém pozadí vidí o něco světlejší objekt hůře, než na tmavém pozadí.

KDan · #9

Tady si odpovím sám, bohužel i zde je potenciální slabina v současné technologii dostupných monitorů. Ty dynamický rozsah oka mnohokrát degradují, takže by to mohlo v jistých případech pomoct, ale jinak prostě TMA je TMA (pokud není zataženo).

;D

grajda · #10

Mám radost, že jsem to neschytal, ale rozjela se tady docela zajímavá, opravdu tak trochu scifi diskuse.

Popravdě, myslel jsem si, že světelný tok nějaké takové výbojky závisí silně právě na okamžitém elektrickém příkonu. A protože tady byla jistá nejistota nad mou aproximací, rozhodlo to měření- popravdě doma nemám k dispozici ani osciloskop, ani fotodiodu, nebo podobné čidlo. A toho, že ani na vesnici nejsou lampy na jediné fázi, jsem se bál asi nejvíc. :'(

Použití interference si tady taky opravdu nedovedu představit, použití adaptivního filtru pro sledování na obrazovce... no, radši by jsem prostě odečetl konstantu už jen vzhledem k počtu snímků za sekundu kamery (byť automatickým výpočtem programu, nic moc nového). Takže jsme zase zpět u vizuálního pozorování, u kterého jsme začali. ::)

Pokud má LP tak žalostně malé zvlnění, a pokud se mám vrátit zpět k původnímu námětu k rozjímání, pak už zbývá snad jen jediná možnost, a sice využití charakteristiky senzoru (oka asi ne, i když o to v první řadě běží). Jinak řečeno, ořezat ty nevýrazné špičky LP a nově vzniklý obraz přesunout s jeho intenzitou tam, kde má funkce "signál senzoru(osvětlení)" nejvíc strmou směrnici. Ořezání špiček by pak mělo smysl v jednodušším "podchycení" míst, kde je tato funkce- právě třeba i v malinkatém rozsahu- hodně strmá. Ale to si jen tak píšu pro sebe a nic neřeším, protože řešení mě opravdu nenapadá. Popravdě, když mě ta věc, o které v prvním příspěvku píšu napadla, docela jsem se divil, že na takto triviální řešení ještě někdo nepřišel. A hle- ono už to asi taky někoho napadlo přede mnou, ale hned si to změřil. Proč jsem nic neměřil já? Popravdě, pořád pendluju mezi brnem a boskovicemi, pořádně nemám na zábavu čas, a navíc mám takovýchto nápadů tolik, že by jsem je stejně nestihnul ani "proměřit"... ;D ::)

Jediné, co snad tím pádem známe, je ten případný integrální průběh LP s časem ( :'() a možná jeho spektrum. Že by návrat k UHC a pod? Nejsu trochu pesimista??

EDIT: Ještě mě napadlo, ale původně to sem nenapsal- pokud je LP zdrojem tenkých emisních čar, ve kterých je většina energie, jako že tak trochu je, pak by to spíš chtělo spektrometr, snímající spektrum velké části oblohy, algoritmus, který by oddělil čáry o vysokých energiích- třeba i s určitým, i když ne nutným důrazem na Hg, Na, a adaptivní filtr, kerý by potlačoval čistě jen tato čárová maxima LP. No, a protože má být adaptivní (co když se začne svítit něčím jiným,....), pak jedinou možnou cestu, ale schůdnou, vidím já osobně v nanotech... ::)

PS: Asi před čtyřmy roky mě napadlo, jak vyrobit levný a rychlý (ale pro pomalé opakovací kmitočty) budič výkonových mosfetů. Aplikoval jsem ho zatím do tří svých zapojení, ale nikdy jsem nedokázal přesně vypočítat jeho spínací a vypínací časy- musel by jsem kvůli tomu do hloubky studovat základní teorii. Jen vím, že například Simetrix je na to krátký (ten, mimochodem pro 8*paralerně IRF540 ukazoval při změně Ugs z 10 na 90% asi 20ns, pokud si vzpomínám- ale objektivní opravdu není). Budič stojí asi do 10 až 50 kč, je tranzistorový a jednoduchý. Teorwticky může dodat až desítky A a nikde jsem podobný princip neviděl. Tak nevím, zdali by zrovna pro tohle zde bylo místečko... ::) ??

#11

P.S.

Elektrofórum zde z toho dělat nebudeme (toliko k poslední poznámce o budičích MOSFETů).

Jinak, LP bohužel nesvítí jako skupina intenzivních čar, je dost spojité, byť samozřejmě špičky tam jsou. Navíc jsou používané různé typy výbojek, takže těch čar je opravdu hromada a na spektru to vypadá spíš jako takový zubatý hrbol. Filtrovat to jinak, než to dělají současné filtry je asi nemyslitelné.

grajda · #12

MMys napsal: P.S.

Elektrofórum zde z toho dělat nebudeme (toliko k poslední poznámce o budičích MOSFETů).

Jinak, LP bohužel nesvítí jako skupina intenzivních čar, je dost spojité, byť samozřejmě špičky tam jsou. Navíc jsou používané různé typy výbojek, takže těch čar je opravdu hromada a na spektru to vypadá spíš jako takový zubatý hrbol. Filtrovat to jinak, než to dělají současné filtry je asi nemyslitelné.

Už to tak vypadá. :'(

KDan · #13

MMys napsal: Jinak, LP bohužel nesvítí jako skupina intenzivních čar, je dost spojité, byť samozřejmě špičky tam jsou. Navíc jsou používané různé typy výbojek, takže těch čar je opravdu hromada a na spektru to vypadá spíš jako takový zubatý hrbol. Filtrovat to jinak, než to dělají současné filtry je asi nemyslitelné.

Kolikrát už tohle člověk prohlašoval. Podle mého názoru bude jednou LP možné filtrovat jinak, než to dělají současné filtry, téměř jistě. Viz pokusy se "zpomaleným a zastaveným světlem", a podobně. Možná to jednou půjde dělat i technologií digitálního zpracování signálu s převodníky ADC a DAC s velkou dynamikou, implementovanou do kvantového DSP. Kvantové technologie teď také stojí před dalším schodem, na nějž už skoro vylezly...

Je to malinko sci-fi, ale ne úplně nepředstavitelná.

Fakt je, že proti těmto technickým zatímskorofantaziím jsou současné používané klasické optické filtry nekonečně jednoduché a pochopiterlné.

Lac · #14

No to je krasne pochechtanicko!

Panove predstavte si vyrobce svetel at uz venkovnich ci interierovych jak jak bicuji sve inovatory,aby nejlepe za nic vymysleli zdroj bileho svetla,samozrejme s nulovou spotrebou.
Ale bileho mysleno s charakteristikou Slunce - tu co vnimame nejprirozeneji,krasne spojitou,s maximem nekde v zlute oblasti.Proto MMys nameril spektrum spojite,i kdyz vsechny umele zdroje maji tezce nespojita spektra(vyjma wolframu).Musi se pouzivat ruzne finty,jak to slunecni spektrum ze zdroju jako Hg,Na,Ag,Ne,...vybojek ziskat.Ale porad to nejak neni ono.
Takze kazda ulice sviti skoro bile ale s jinym nadechem.
Jako kdyz kouknes do nebe,ty tecicky jsou bile.Ale ne uplne...

KpS · #15

Lac napsal:
Proto MMys nameril spektrum spojite,i kdyz vsechny umele zdroje maji tezce nespojita spektra(vyjma wolframu)Měření, které zde provedl MMys, se netýkalo spekter. Vemte do ruky zrcátko, podívejte se přes ně na pouliční osvětlení a zrcátkem rychle v rozumných mezích kmitejte. Lampa bude opisovat jakousi elipsu a pokud to bude výbojka, elipsa bude čárkovaná. Nápad grajdy byl o tom, zda by šlo tohoto pohasínání využít.