Martin_Raabe
Aktives Mitglied
Hallo allerseits,
warum gibt es eigentlich keine Astro-CCDs mit DSLR-Feeling?
Also ein gekühlter, rauscharmer und hochempfindlicher, monochromer CCD-Chip, ein integrierter Filterwechsler, und andererseits eine direkte Bildanzeige auf einem Grafikdisplay, und Speichern direkt auf einer Speicherkarte. Ohne PC/Laptop-Gerödel.
Wäre schick sowas zu haben, dachte ich mir, also frisch an's Werk und die Ärmel hochgekrempelt. Ok, das Vorhaben hat sich dann doch als eher langwierig herausgestellt...
Herausgekommen ist schlussendlich folgendes Gerätchen:
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam1.jpg
Der geneigte Leser erblickt zur Rechten das Gehäuse des Filterrades. Ein kleiner Schrittmotor werkelt darin, um die gewünschte der 8 Filterpositionen in den Strahlengang zu bugsieren.
Zur Linken ist das "Bediengerät" zu sehen. Ein 2,8 Zoll OLED Display ( OLED = völliges Schwarz, strahlende Farben in jedem Winkel, sehr stromsparend bei dunklem Bildinhalt). Und natürlich ein paar Knöpfe.
Darunter der Kühlkörper.
Oben befindet sich der Steckplatz für die Compact-Flash Speicherkarte. Die Kamera speichert die Bilder direkt im FITS Format, in einem FAT File System (die Karte kann also einfach mit einem Kartenleser am PC ausgelesen werden).
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam8.jpg
Daneben noch eine USB-Schnittstelle, die hat aber noch keine Funktion.
Das Display kann übrigens um 90° geschwenkt werden, für die Bequemlichkeit.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam11.jpg
Ein erster Blick ins Innere führt zum Filterrad, hier ist im Moment der neue Baader LRGB Filtersatz gerüstet. Das 5. Filter im Set (Clear) dient übrigens als Fenster der Kühlkammer.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam15.jpg
Der Anschluss an die Optik erfolgt über ein M62 Gewinde. Das ist so groß damit man die Filter mit den Fingern rausschrauben kann, und auch damit ein Kamera-Bayonett reinpasst. Hier ist ein Pentax Bayonettring eingeschraubt, für Aufnahmen mit KB-Objektiven.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam6.jpg
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam7.jpg
Der CCD-Chip ist ein Sony ICX285AL, wie er bei einigen Astro-CCDs verwendet wird. 1392x1040 Pixel (1,4Megapixel), diagonale ca. 11mm. Das gute Stück hat mich 490 Eur gekostet.
Die Kühlkammer besteht aus einem dickwandigen Alu-"Topf". Innen auf dem Boden sitzt ein Peltier-Element, darauf der Kühlfinger. Und auf diesem der CCD-Chip. Im Kühlfinger und in der Außenwand befinden sich Temperatursensoren für die Regelung der Chip-Temperatur.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam22.jpg
Die Elektronik der Kamera ist rund um einen Microcontroller aufgebaut. Ein großer Teil der Elektronik entfällt natürlich auf die Signalerzeugung für den CCD-Chip, und die Erzeugung seiner Versorgungsspannungen.
Kurz ein paar Stichpunkte:
- 16bit Analog-Digitalwandler
- Digitalisierungsrate 1 Mio Pixel/s
- Correlated Double Sampling
- Belichtungszeit 0.001s - 1800s
- Bildspeicher 4MByte
- Schreibgeschwindigkeit auf CF-Karte ca. 5MByte/s
- Temperaturregelung auf ca. 0.1°
- gesteuertes Temperaturprofil zum Schutz des CCD gegen schnelle Temp-Wechsel
- Stromaufnahme mit voller Kühlleistung, Display ein, laufende Aufnahme: 0,6A bei 12V (also ca. 7Watt)
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam21.jpg
Hier nicht zu sehen ist eine weitere kleine Platine, mit der Schrittmotor-Ansteuerung, und den Schaltwandlern für die Versorgungsspannungen.
Die Kühlung schafft ca. 30° unter Umgebungsluft-Temp, bei ruhender Luft. Mal sehen ob das draußen noch etwas besser wird, ansonsten kommt vielleicht noch ein Lüfter hinzu.
Die Bedienung der Kamera erfolgt über verschiedene Grundfunktionen:
- FIND: Objekt suchen. Dabei werden kontinuierlich Bilder aufgenommen und auf dem Display dargestellt (Vergrößerung 0.25x, so dass nahezu das ganze CCD-Feld auf die 320x240 Pixel des Displays passt). Ein neues Bild wird alle 2s angezeigt.
- FOCUS: Objekt fokussieren. Es wird ein 320x240 Fenster aus der Mitte des CCD im Maßstab 1:1 dargestellt. Zusätzlich kann noch um einen Faktor 2 oder 4 gezoomt werden. Ein neues Bild wird ca. 1x pro Sekunde angezeigt.
- ACUISITION: die eigentliche Aufnahmefunktion. Entweder ein Einzelbild, oder es wird eine zuvor festgelegte Belichtungssequenz abgefahren. Nach jeder Bildaufnahme wird das Bild auf dem Display angezeigt.
- REPLAY: die bereits gemachten Aufnahmen auf der CF-Karte anschauen
Außerdem gibt es noch Funktionen zum Einstellen der Filterrüstung, Auswahl der CCD-Temperatur, diverse Verzögerungszeiten bis Aufnahmebeginn, und eine Funktion zum langsamen Aufwärmen des CCD vor dem Abschalten.
Hier mal ein paar "Sceenshots". Das Bild der Plejaden ist aber durch die Hintertür als FITS eingespielt worden, die Kamera hatte noch kein First-Knips am Himmel
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam13.jpg
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam12.jpg
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam14.jpg
So ganz rund läuft die Sache aber noch nicht. Ich habe noch ein paar komische Effekte bei kleinen Signalpegeln, die unbedingt noch weg müssen. Ungleichmäßige Pegel im Bild und so. Aber trotzdem werde ich die Tage mal versuchen erste Bilder zu machen.
cs
Martin
warum gibt es eigentlich keine Astro-CCDs mit DSLR-Feeling?
Also ein gekühlter, rauscharmer und hochempfindlicher, monochromer CCD-Chip, ein integrierter Filterwechsler, und andererseits eine direkte Bildanzeige auf einem Grafikdisplay, und Speichern direkt auf einer Speicherkarte. Ohne PC/Laptop-Gerödel.
Wäre schick sowas zu haben, dachte ich mir, also frisch an's Werk und die Ärmel hochgekrempelt. Ok, das Vorhaben hat sich dann doch als eher langwierig herausgestellt...
Herausgekommen ist schlussendlich folgendes Gerätchen:
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam1.jpg
Der geneigte Leser erblickt zur Rechten das Gehäuse des Filterrades. Ein kleiner Schrittmotor werkelt darin, um die gewünschte der 8 Filterpositionen in den Strahlengang zu bugsieren.
Zur Linken ist das "Bediengerät" zu sehen. Ein 2,8 Zoll OLED Display ( OLED = völliges Schwarz, strahlende Farben in jedem Winkel, sehr stromsparend bei dunklem Bildinhalt). Und natürlich ein paar Knöpfe.
Darunter der Kühlkörper.
Oben befindet sich der Steckplatz für die Compact-Flash Speicherkarte. Die Kamera speichert die Bilder direkt im FITS Format, in einem FAT File System (die Karte kann also einfach mit einem Kartenleser am PC ausgelesen werden).
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam8.jpg
Daneben noch eine USB-Schnittstelle, die hat aber noch keine Funktion.
Das Display kann übrigens um 90° geschwenkt werden, für die Bequemlichkeit.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam11.jpg
Ein erster Blick ins Innere führt zum Filterrad, hier ist im Moment der neue Baader LRGB Filtersatz gerüstet. Das 5. Filter im Set (Clear) dient übrigens als Fenster der Kühlkammer.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam15.jpg
Der Anschluss an die Optik erfolgt über ein M62 Gewinde. Das ist so groß damit man die Filter mit den Fingern rausschrauben kann, und auch damit ein Kamera-Bayonett reinpasst. Hier ist ein Pentax Bayonettring eingeschraubt, für Aufnahmen mit KB-Objektiven.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam6.jpg
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam7.jpg
Der CCD-Chip ist ein Sony ICX285AL, wie er bei einigen Astro-CCDs verwendet wird. 1392x1040 Pixel (1,4Megapixel), diagonale ca. 11mm. Das gute Stück hat mich 490 Eur gekostet.
Die Kühlkammer besteht aus einem dickwandigen Alu-"Topf". Innen auf dem Boden sitzt ein Peltier-Element, darauf der Kühlfinger. Und auf diesem der CCD-Chip. Im Kühlfinger und in der Außenwand befinden sich Temperatursensoren für die Regelung der Chip-Temperatur.
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam22.jpg
Die Elektronik der Kamera ist rund um einen Microcontroller aufgebaut. Ein großer Teil der Elektronik entfällt natürlich auf die Signalerzeugung für den CCD-Chip, und die Erzeugung seiner Versorgungsspannungen.
Kurz ein paar Stichpunkte:
- 16bit Analog-Digitalwandler
- Digitalisierungsrate 1 Mio Pixel/s
- Correlated Double Sampling
- Belichtungszeit 0.001s - 1800s
- Bildspeicher 4MByte
- Schreibgeschwindigkeit auf CF-Karte ca. 5MByte/s
- Temperaturregelung auf ca. 0.1°
- gesteuertes Temperaturprofil zum Schutz des CCD gegen schnelle Temp-Wechsel
- Stromaufnahme mit voller Kühlleistung, Display ein, laufende Aufnahme: 0,6A bei 12V (also ca. 7Watt)
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam21.jpg
Hier nicht zu sehen ist eine weitere kleine Platine, mit der Schrittmotor-Ansteuerung, und den Schaltwandlern für die Versorgungsspannungen.
Die Kühlung schafft ca. 30° unter Umgebungsluft-Temp, bei ruhender Luft. Mal sehen ob das draußen noch etwas besser wird, ansonsten kommt vielleicht noch ein Lüfter hinzu.
Die Bedienung der Kamera erfolgt über verschiedene Grundfunktionen:
- FIND: Objekt suchen. Dabei werden kontinuierlich Bilder aufgenommen und auf dem Display dargestellt (Vergrößerung 0.25x, so dass nahezu das ganze CCD-Feld auf die 320x240 Pixel des Displays passt). Ein neues Bild wird alle 2s angezeigt.
- FOCUS: Objekt fokussieren. Es wird ein 320x240 Fenster aus der Mitte des CCD im Maßstab 1:1 dargestellt. Zusätzlich kann noch um einen Faktor 2 oder 4 gezoomt werden. Ein neues Bild wird ca. 1x pro Sekunde angezeigt.
- ACUISITION: die eigentliche Aufnahmefunktion. Entweder ein Einzelbild, oder es wird eine zuvor festgelegte Belichtungssequenz abgefahren. Nach jeder Bildaufnahme wird das Bild auf dem Display angezeigt.
- REPLAY: die bereits gemachten Aufnahmen auf der CF-Karte anschauen
Außerdem gibt es noch Funktionen zum Einstellen der Filterrüstung, Auswahl der CCD-Temperatur, diverse Verzögerungszeiten bis Aufnahmebeginn, und eine Funktion zum langsamen Aufwärmen des CCD vor dem Abschalten.
Hier mal ein paar "Sceenshots". Das Bild der Plejaden ist aber durch die Hintertür als FITS eingespielt worden, die Kamera hatte noch kein First-Knips am Himmel
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam13.jpg
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam12.jpg
Link zur Grafik: http://www.astroselbstbau.homepage.t-online.de/cam14.jpg
So ganz rund läuft die Sache aber noch nicht. Ich habe noch ein paar komische Effekte bei kleinen Signalpegeln, die unbedingt noch weg müssen. Ungleichmäßige Pegel im Bild und so. Aber trotzdem werde ich die Tage mal versuchen erste Bilder zu machen.
cs
Martin