DSI Pro Mods: Astronomische fotometrie met een DSI Pro

Jeff Hopkins
Hopkins Phoenix Observatory
Phoenix, AZ

5 september 2006

Samenvatting

De kleuren-Deep Sky Imager (DSI) is niet geschikt voor astronomische filterfotometrie; de DSI Pro wel. Voor serieus werk zijn enkele eenvoudige aanpassingen aan de camera nodig. Deze aanpassingen omvatten het vervangen van de filterschuif door een filterwiel en het toevoegen van een eenvoudige thermo-elektrische koeler (TEC). Met deze modificaties bieden de DSI Pro (en DSI Pro II) de mogelijkheid om professionele astronomische fotometrie uit te voeren met een bescheiden telescoop, zelfs op een lichtvervuilde suburbane locatie. Dit artikel beschrijft deze aanpassingen en wat er nodig is om BVRI-CCD-fotometrie met de camera uit te voeren.

Figuur 1: Gemodificeerde DSI Pro op een Meade 12” LX200 GPS-telescoop

Hoewel CCD-camera’s voor astronomisch gebruik al meer dan een decennium bestaan, zijn pas recent betaalbare en gebruiksvriendelijke CCD-apparaten beschikbaar gekomen voor de amateurmarkt. Enkele van de eerste waren webcams.

Sommige enthousiastelingen wisten ze aan te passen en behaalden verrassend hoogwaardige resultaten. Webcams werken het beste bij heldere objecten zoals planeten, de Maan en voor zonnebeeldvorming. Voor deep-sky-beeldvorming moeten webcams echter worden aangepast. Deze aanpassingen liggen voor veel amateurs buiten bereik.

Gerelateerd: Airtable — Een spreadsheet-eenvoudige interface bovenop een echte relationele database, met automatiseringen, weergaven en deelbare interfaces..

Toen Meade de kleuren-Deep Sky Imager (DSI) introduceerde, veranderde dit. Vanaf dat moment kon men deep-sky-beeldvorming uitvoeren zonder aanpassingen aan de camera. Bovendien is de AutoStar-software die bij de DSI-serie wordt geleverd uitstekend.

Alleen al daarvoor is de camera zijn prijs waard. Het leren werken met de software vereist wel enige toewijding, omdat de kwaliteit van de software de documentatie ver overtreft.

Twee problemen verhinderen het gebruik van de kleuren-DSI voor filterfotometrie. Omdat de CCD-chip van de kleuren-DSI ingebouwde RGB-filters heeft, is het moeilijk of zelfs onmogelijk om passende filters te vinden die overeenkomen met het standaard fotometrische systeem. Het andere probleem, dat vooral tijdens de warmere maanden speelt, is dat de camera ongekoeld is en op omgevingstemperatuur werkt.

Als u aan het winkelen bent: Zoho Creator — Een low-code app-bouwer die aansluit op de bredere Zoho-suite en prijzen per gebruiker in plaats van per app..

Kort na de release van de kleuren-DSI bracht Meade een monochrome versie uit: de DSI Pro. De DSI Pro biedt een goed uitgangspunt voor serieuze CCD-fotometrie. Omdat de camera monochroom is, wordt er een 4-filter schuif voor RGB-filters meegeleverd.

De filters zelf zijn optioneel. De voordelen van het gebruik van de DSI Pro met externe filters zijn dat de monochrome camera gevoeliger is en een betere resolutie biedt. Hoewel de meegeleverde filterschuif kan worden gebruikt om fotometrische filters in te plaatsen, wordt al snel duidelijk dat dit geen goed idee is. Fotometrische filters zijn duur en de filterschuif is open, waardoor de filters blootstaan aan stof, dauw, vingerafdrukken en krassen.

Een filterwiel is een veel betere manier om de filters veilig op te bergen en te beschermen.

De eerste stap is het vervangen van de houders van de filterschuif door een laagprofiel adapterplaat, vergelijkbaar met die welke wordt gebruikt bij de kleuren-DSI (zie figuur 2). Hiermee verdwijnen de grote openingen waar de schuif doorheen gaat en wordt de afstand tot de CCD-chip verkleind. Deze adapters kunnen worden gekocht bij ScopeStuff op http://www.scopestuff.com/ voor $37.

Opmerking: Het originele 1,25”-neusstuk kan worden gebruikt met de nieuwe adapter, maar het is beter om het filterwiel dichter bij de camera te monteren dan het neusstuk toelaat.

Het vervangen van de originele adapter van de schuifhouder door de laagprofiel adapterplaat is zeer eenvoudig. Er zijn 4 kleine kruiskopschroeven die de adapter op zijn plaats houden. Deze schroeven en de originele adapter worden verwijderd en vervangen door de laagprofiel adapter en nieuwe, kortere schroeven.

Gerelateerd: Knack — Een databasebouwer zonder code, gericht op portals, directory's en interne tools, met vaste prijzen in plaats van kosten per gebruiker..

Opmerking: Er bevinden zich 4 inbusschroeven in de hoeken van de camera. Deze inbusschroeven houden de camera bij elkaar. Verwijder deze schroeven niet voor deze modificatie.

Figuur 2: Originele DSI Pro met filterschuif en laagprofiel/originele adapters

Met de laagprofiel adapter geïnstalleerd op de DSI Pro is de volgende stap het toevoegen van een filterwiel. Er zijn verschillende modellen op de markt, variërend van ruim onder de $100 tot bijna $1.000.

Onze keuze: Claris FileMaker Pro — Het langlopende relationele databaseplatform voor teams die aangepaste apps nodig hebben op desktop, internet en mobiel vanuit één bestand..

Een uitstekend compromis is het ATIK Handmatig Filterwiel. Ook dit is verkrijgbaar bij ScopeStuff voor $199. Het filterwiel is degelijk gemaakt en biedt ruimte voor maximaal 5 schroefbare 1,25”-filters. Figuur 3 toont de camera met het ATIK-filterwiel en een F/3,3 focal reducer.

De reden voor de focal reducer is om een groter beeldveld voor de imager te creëren. Dit maakt het veel gemakkelijker om sterren te vinden en vergelijkingssterren in hetzelfde beeldveld te krijgen.

Figuur 3: Gemodificeerde DSI Pro met filterwiel en F3,3 focal reducer

Voor de meeste fotometrie moeten speciale filters worden gebruikt. De RGB-filters voor de DSI Pro en DSI Pro II kunnen niet als fotometrische filters worden gebruikt.

Voor CCD-fotometrie zijn 5 fotometrische filters beschikbaar. Hoewel er andere filters bestaan, zijn dit de meest gebruikte: ultraviolet, blauw, visueel, rood en infrarood (UBVRI). Tenzij u van plan bent een telescoop met een spiegel van een meter of meer te gebruiken, heeft het U-filter weinig waarde, omdat de CCD van de DSI Pro niet gevoelig is in dat golflengtebereik. Reken erop dat u alleen de BVRI-filters gebruikt.

Er zijn verschillende leveranciers waar u filters kunt kopen. Astrodon biedt de goedkoopste filters van goede kwaliteit: een set BVRI-filters kost $309. Zie Schuler UBVRI Fotometrische Filters van Astrodon op http://www.astrodon.com/products/product.cfm?CatID=4

De camera’s uit de DSI-serie gebruiken passieve koeling via de omgevingstemperatuur. Bij koele nachtemperaturen presteren deze units goed. Desalniettemin moeten donkerbeelden worden gemaakt en van elke afbeelding worden afgetrokken om hete pixels te verwijderen. Tijdens de zomermaanden in Phoenix, Arizona, kunnen de temperaturen in het observatorium rond middernacht oplopen tot nearly 100 graden Fahrenheit. Bij dergelijke temperaturen werkt zelfs het aftrekken van donkerbeelden niet goed.

Het toevoegen van koeling aan de DSI Pro begon als een experiment om te zien wat er mogelijk was met minimale kosten en aanpassingen.

Opmerking: Deze koelmodificatie kan worden toegepast op alle camera’s uit de DSI-serie.

Naast het verminderen van de dark current verhoogt koeling ook de gevoeligheid van de camera. Misschien is de eenvoudigste manier om de CCD te koelen het gebruik van een Thermo-Elektrische Koeler (TEC).

TEC’s zijn fascinerende apparaten. Een TEC bestaat uit een sandwich van halfgeleiders tussen twee metalen platen. Door een gelijkspanning over de platen aan te leggen, wordt de ene plaat heet terwijl de andere wordt gekoeld. Het is soms verbazingwekkend hoeveel warmte en koeling er wordt gegenereerd.

Bij experimenten moet zorgvuldig worden gewerkt om oververhitting te voorkomen. Een koellichaam aan de warme zijde is essentieel. Thermisch vet is nodig op beide plaatoppervlakken voor een effectieve warmte- en koudeoverdracht.

Sommigen zullen opmerken dat er geen temperatuurregeling of sensor is. Deze zouden kunnen worden toegevoegd, maar dat verhoogt de complexiteit. Het ontbreken van temperatuurregeling is echter geen probleem. Als de camera 15 tot 30 minuten met ingeschakelde voeding en koeling draait, stabiliseert de temperatuur zich. De exacte temperatuur is niet belangrijk. Zodra de unit gestabiliseerd is, moeten nieuwe donkerbeelden voor die avond worden gemaakt. Deze procedure werkt goed.

Voor de onderdelen raad ik het volgende aan:

• 40 mm TEC, onderdeelnummer PJT-7 @ $14,75
• 12 VDC 3,5 A voedingsadapter, onderdeelnummer PS-1231 @ $15,85
• Koellichaam met 12 VDC-ventilator, onderdeel