Modyfikacje DSI Pro
Profesjonalna fotometria astronomiczna z użyciem kamery DSI Pro
Jeff Hopkins
Obserwatorium Hopkins Phoenix
7812 West Clayton Drive
Phoenix, AZ 85033
phxjeff@hposoft.com
5 września 2006
Streszczenie
Kolorowa kamera Deep Sky Imager (DSI) nie nadaje się do fotometrii astronomicznej z użyciem filtrów. Kamera DSI Pro – tak. Aby prowadzić poważne badania, konieczne są pewne proste modyfikacje urządzenia. Obejmują one wymianę wysuwu filtrów na koło filtracyjne oraz dodanie prostego chłodzenia termoelektrycznego (TEC). Dzięki tym zmianom kamery DSI Pro (oraz DSI Pro II) umożliwiają przeprowadzanie profesjonalnej fotometrii astronomicznej nawet przy użyciu skromnego teleskopu i w warunkach miejskiego zanieczyszczenia światłem. Niniejszy artykuł opisuje te modyfikacje oraz wyposażenie niezbędne do wykonywania fotometrii CCD w pasmach BVRI.
Rysunek 1. Zmodyfikowana kamera DSI Pro zamontowana na teleskopie Meade 12” LX200 GPS
Chociaż kamery CCD przeznaczone do zastosowań astronomicznych dostępne są od ponad dekady, dopiero niedawno na rynku amatorskim pojawiły się przystępne cenowo i łatwe w obsłudze urządzenia tego typu. Jednymi z pierwszych były kamerki internetowe.
Niektórzy entuzjaści opracowali metody ich modyfikacji, uzyskując zaskakująco wysokiej jakości rezultaty. Kamerki internetowe sprawdzają się najlepiej przy obserwacjach jasnych obiektów, takich jak planety, Księżyc czy Słońce. W przypadku obrazowania głębokiego nieba wymagają one jednak zaawansowanych przeróbek, które wykraczają poza możliwości wielu amatorów. Sytuacja zmieniła się wraz z wprowadzeniem przez firmę Meade kolorowej kamery Deep Sky Imager (DSI).
Od tego momentu możliwe stało się obrazowanie głębokiego nieba bez konieczności ingerencji w konstrukcję kamery. Dodatkowo, oprogramowanie AutoStar dostarczane z serią DSI jest doskonałe – jego wartość sama w sobie uzasadnia cenę kamery. Nauka obsługi tego oprogramowania wymaga pewnego zaangażowania, ponieważ jego jakość znacznie przewyższa poziom dołączonej dokumentacji.
Related: — A spreadsheet-simple interface sitting on top of a real , with automations, views, and shareable interfaces..
Dwa problemy uniemożliwiają wykorzystanie kolorowej kamery DSI do fotometrii filtracyjnej. Po pierwsze, matryca CCD w kolorowej wersji DSI posiada wbudowane filtry RGB, co sprawia, że znalezienie odpowiednich filtrów zewnętrznych dopasowanych do standardowego systemu fotometrycznego jest trudne lub wręcz niemożliwe. Drugim problemem, szczególnie istotnym w cieplejszych miesiącach, jest brak chłodzenia – kamera pracuje w temperaturze otoczenia.
Krótko po premierze kolorowej kamery DSI firma Meade wprowadziła jej monochromatyczną wersję – DSI Pro. Kamera ta stanowi dobry punkt wyjścia do poważnej fotometrii CCD.
Jako urządzenie monochromatyczne jest wyposażona w czteropozycyjny wysuw przeznaczony na filtry RGB (filtry sprzedawane osobno). Zalety stosowania kamery DSI Pro z zewnętrznymi filtrami obejmują wyższą czułość matrycy monochromatycznej oraz lepszą rozdzielczość obrazu. Chociaż dołączony wysuw filtrów może teoretycznie pomieścić filtry fotometryczne, szybko okazuje się, że nie jest to dobre rozwiązanie. Filtry fotometryczne są drogie, a otwarta konstrukcja wysuwu naraża je na działanie kurzu, rosy, odcisków palców i zarysowań.
If you are shopping: — A that plugs into the wider Zoho suite and prices per user rather than per app..
Znacznie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie koła filtracyjnego, które zapewnia bezpieczne przechowywanie i ochronę filtrów.
Pierwszym krokiem jest wymiana uchwytu wysuwu filtrów na niskoprofilową płytę adaptacyjną, podobną do tej stosowanej w kolorowej kamerze DSI (patrz rysunek 2). Eliminuje to duże otwory związane z mechanizmem wysuwu i zmniejsza odległość do matrycy CCD. Takie adaptery można zakupić w firmie ScopeStuff pod adresem http://www.scopestuff.com/ za 37 USD.
Uwaga: Oryginalny element mocujący o średnicy 1,25 cala można użyć z nowym adapterem, jednak lepiej jest zamontować koło filtracyjne bliżej kamery niż pozwala na to ten element.
Wymiana oryginalnego adaptera wysuwu na niskoprofilową płytę adaptacyjną jest bardzo prosta. Adapter utrzymywany jest za pomocą czterech małych śrub krzyżakowych. Należy je odkręcić, zdjąć oryginalny adapter i zastąpić go niskoprofilową płytą oraz nowymi, krótszymi śrubami.
Uwaga: W narożnikach obudowy kamery znajdują się cztery śruby z łbem sześciokątnym. Śruby te spinają obudowę kamery. Nie należy ich odkręcać podczas tej modyfikacji.
Rysunek 2. Oryginalna kamera DSI Pro z wysuwem filtrów oraz adapterami: niskoprofilowym i oryginalnym
Po zainstalowaniu niskoprofilowego adaptera na kamerze DSI Pro kolejnym krokiem jest dodanie koła filtracyjnego. Na rynku dostępnych jest kilka modeli, których ceny wahają się od nieco poniżej 100 USD do nearly 1000 USD.
Doskonałym kompromisem jest ręczne koło filtracyjne ATIK. Można je również zakupić w firmie ScopeStuff za 199 USD. Koło to jest solidnie wykonane i mieści do pięciu filtrów gwintowanych o średnicy 1,25 cala. Rysunek 3 przedstawia kamerę z kołem filtracyjnym ATIK oraz reduktorem ogniskowej F/3,3.
Reduktor ogniskowej stosuje się w celu zwiększenia pola widzenia detektora, co znacznie ułatwia lokalizację gwiazd i umieszczenie gwiazd porównawczych w tym samym kadrze.
Rysunek 3. Zmodyfikowana kamera DSI Pro z kołem filtracyjnym i reduktorem ogniskowej F/3,3
Do większości zastosowań fotometrycznych konieczne jest użycie specjalistycznych filtrów. Filtry RGB przeznaczone dla kamer DSI Pro i DSI Pro II nie nadają się do fotometrii.
Do fotometrii CCD dostępne jest pięć podstawowych filtrów fotometrycznych. Istnieją też inne rodzaje filtrów, ale wymienione poniżej są najczęściej stosowane: ultrafioletowy (U), niebieski (B), wizualny (V), czerwony (R) i podczerwony (I) – razem tworzące system UBVRI. Unless planujesz używać teleskopu o średnicy rzędu metra, filtr U nie będzie miał większego zastosowania, ponieważ matryca CCD w kamerze DSI Pro nie jest czuła w tym zakresie widma. Warto zatem ograniczyć się do filtrów BVRI.
Filtry można nabyć w kilku miejscach. Firma Astrodon oferuje najtańsze, a jednocześnie wysokiej jakości filtry – komplet filtrów BVRI kosztuje 309 USD. Zobacz: Filtry fotometryczne Schuler UBVRI od Astrodon pod adresem http://www.astrodon.com/products/product.cfm?CatID=4
Kamery serii DSI wykorzystują chłodzenie powietrzem (ambient cooling). Przy niskich temperaturach nocnych urządzenia te działają dobrze. Niemniej jednak konieczne jest tworzenie i odejmowanie klatek ciemnych (dark frames) od każdego obrazu w celu eliminacji gorących pikseli.
Podczas letnich miesięcy w Obserwatorium Phoenix w Arizonie temperatury w nocy mogą osiągać nawet 100 stopni Fahrenheita około północy. Przy takich wartościach nawet odejmowanie klatek ciemnych nie przynosi zadowalających rezultatów.
Dodanie chłodzenia do kamery DSI Pro rozpoczęło się jako eksperyment mający na celu sprawdzenie, jakie efekty można osiągnąć przy minimalnych kosztach i zakresie modyfikacji.
Uwaga: Tę modyfikację chłodzącą można zastosować we wszystkich kamerach serii DSI. Oprócz redukcji prądu ciemnego, chłodzenie zwiększa również czułość kamery.
Najprostszym sposobem na schłodzenie matrycy CCD jest zastosowanie chłodzenia termoelektrycznego (TEC). Urządzenia TEC są fascynujące – składają się z warstwy półprzewodników umieszczonej między dwiema metalowymi płytkami.
Po przyłożeniu napięcia stałego (DC) do płytek, jedna z nich nagrzewa się, podczas gdy druga ulega schłodzeniu. Ilość generowanego ciepła i chłodu może być zaskakująco duża. Podczas eksperymentów należy zachować ostrożność, aby uniknąć przegrzania urządzenia. Bardzo ważny jest radiator po stronie gorącej.
Na obie powierzchnie płytek należy nałożyć pastę termoprzewodzącą, aby zapewnić skuteczny transfer ciepła i chłodu.
Niektórzy mogą zauważyć brak regulacji temperatury lub czujnika. Można je dodać, zwiększyłoby to jednak złożoność układu. Brak regulacji temperatury nie stanowi problemu. Jeśli kamera będzie pracować z włączonym zasilaniem i chłodzeniem przez 15–30 minut, temperatura ustabilizuje się. Dokładna wartość temperatury nie jest kluczowa. Po ustabilizowaniu się układu należy wykonać nowe klatki ciemne na daną noc. Procedura ta sprawdza się bardzo dobrze.
Do realizacji projektu polecam następujące części:
- Chłodnica termoelektryczna (TEC) 40 mm, numer katalogowy PJT-7 @ 14,75 USD
- Zasilacz 12 VDC 3,5 A, numer katalogowy PS-1231 @ 15,85 USD
- Radiator z wentylatorem 12 VDC, numer
P.S. A few readers have asked which relational database platform we actually reach for — it's Claris FileMaker Pro; if you want the current details.
Try FileMaker Free for 45 Days
The long-running relational database platform for teams that need custom apps on desktop, web, and mobile from a single file.