Câmara MoravianSensor monocromático C1-3000A CMOS Sony IMX265
Os modelos de câmaras C1 estão equipados com detectores CMOS deobturador globalSony IMX com 3,45 × 3,45 μm pixels quadrados.Os modelos individuais diferem apenas na resolução.
Todos os sensores utilizados utilizam um obturador electrónico global.Isto significa que cada pixel dentro da imagem é exposto ao mesmo tempo, ao contrário dos sensores de obturador rolante, que expõem linhas individuais uma após a outra.Não há diferença para exposições longas de objectos estáticos, mas a imagem de objectos em movimento utilizando um tempo de exposição curto com o obturador rolante leva a distorções na forma da imagem.
Estão disponíveis duas linhas de câmara C1, dependendo do intervalo dinâmico disponível (profundidade de bits dos pixels digitalizados):
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Câmaras C1 com sensores Sony IMX que suportam a digitalização de 8-bit e 12-bit.Como cada pixel de 12 bits ocupa dois bytes quando transferido para o PC anfitrião, o tempo de descarga da imagem de 12 bits é maior em comparação com a imagem de 8 bits.O FPS máximo no modo 8-bit é significativamente mais elevado.
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Câmaras C1 com sensores Sony IMX que suportam apenas a digitalização de 12 bits.Como o modo de leitura de 12 bits é sempre usado para aplicações de exposição longa (fotografia astronómica, investigação científica) de qualquer forma, o tempo de descarga teórica mais curto no modo 8 bits não apresenta limitações para cenários do mundo real.Sendo todos os outros parâmetros iguais (tamanho do sensor, resolução, tamanho do pixel, ruído, etc.), o preço mais baixo destas câmaras pode ser muito atractivo.
Modelos de câmaras C1 com digitalização de 8 bits e 12 bits:
| Modelo |
sensores CMOS |
Resolução |
Tamanho do pixel |
Área de imagem |
| C1-1500 |
IMX273 |
1456 × 1088 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
5,02 × 3,75 mm |
| C1-3000 |
IMX252 |
2064 × 1544 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
7,12 × 5,33 mm |
| C1-5000 |
IMX250 |
2464 × 2056 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
8,50 × 7,09 mm |
| C1-12000 |
IMX253 |
4112 × 3008 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
14,19 × 10,38 mm |
Apenas modelos de câmaras C1 com digitalização de 12 bits:
| Modelo |
sensores CMOS |
Resolução |
Tamanho do pixel |
Área de imagem |
| C1-3000A |
IMX265 |
2064 × 1544 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
7,12 × 5,33 mm |
| C1-5000A |
IMX264 |
2464 × 2056 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
8,50 × 7,09 mm |
| C1-12000A |
IMX304 |
4112 × 3008 pixels |
3,45 × 3,45 microns |
14,19 × 10,38 mm |
As câmaras C1 são concebidas para trabalhar em cooperação com um computador pessoal anfitrião (PC).Ao contrário das câmaras fotográficas digitais, que funcionam independentemente no computador, as câmaras científicas requerem geralmente um computador para controlo da operação, descarregamento de imagens, processamento e armazenamento, etc. Para operar a câmara, é necessário um computador que funcione:
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É compatível com uma norma PC e executa um sistema operativo moderno Windows 32-bit ou 64-bit.
-
É compatível com um PC standard e corre um sistema operativo Linux de 32-bit ou 64-bit.
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O suporte para computadores Apple Macintosh baseados em x64 também está incluído.
As câmaras C1 são concebidas para se ligarem ao PC anfitrião através da interface USB 3.0, operando a 5 Gbps.As câmaras também suportam a porta USB 2.0 para comunicar com um PC anfitrião.
Alternativamente, é possível utilizar odispositivoadaptador de câmara Ethernet Moravian .Este dispositivo pode ligar até quatro câmaras Cx (com sensores CMOS) ou Gx (com sensores CCD) de qualquer tipo e oferece uma interface Ethernet de 1 Gbps e 10/100 Mbps para ligação directa ao PC anfitrião.Uma vez que o PC utiliza então o protocolo TCP/IP para comunicar com as câmaras, é possível inserir um adaptador WiFi ou outro dispositivo de rede no caminho de comunicação.
Sistema de câmara C1
Os componentes do sistema de câmara C1 incluem:
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Cabeça de câmara C1 com adaptador de montagem CS
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Cabeça de câmara C1 com rosca T combinada (M42×0,75) e adaptador de montagem CS
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Montagem C/CS para adaptador de cilindro de 1,25
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Curta (10 mm) variante de montagem C/CS para adaptador de cilindro de 1,25", concebida para utilização com OAG
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Adaptador fora do eixo (OAG) para câmara frigorífica grande (C2/C3/C4 ou G2/G3/G4)
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Tubo de extensão com rosca M48 × 0,75 e distância focal posterior de 55 mm
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Tubo de extensão com rosca M42 × 0,75 e distância focal posterior de 55 mm (adaptador de rosca em T padrão)
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Adaptador de lentes de baioneta Canon EOS
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Adaptador de lentes de baioneta Nikon
A principal função da electrónica da câmara CMOS, além da inicialização do sensor e de algumas funções auxiliares, é transferir dados do detector CMOS para o PC anfitrião para armazenamento e processamento.Portanto, ao contrário das câmaras CCD, o design da câmara CMOS não pode influenciar o número de características importantes da câmara, tais como a gama dinâmica (profundidade de bits dos pixels digitalizados).
Os sensores utilizados nas câmaras C1 mostram uma linearidade muito boa em resposta à luz.Isto significa que a câmara também pode ser utilizada para projectos de investigação de nível inicial, tais como fotometria ou estrelas variáveis mais brilhantes, etc.
C1-3000 (IMX252) resposta à luz
Como já foi referido, existem duas linhas da série de câmaras C1, que diferem no sensor utilizado.A primeira série oferece quatro modos de leitura diferentes:
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8-bit slow modeCom uma velocidade de digitalização de ~132 MPx/s
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Modo 12-bit lentoCom uma velocidade de digitalização de ~72 MPx/s
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Modo rápido de 8 bitsCom uma velocidade de digitalização de ~263 MPx/s
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Modo rápido de 12 bitsCom uma velocidade de digitalização de ~132 MPx/s
A versão "A" das câmaras C1 oferece apenas um único modo de leitura:
As velocidades de digitalização acima mencionadas são válidas para ligação USB 3.0.Note-se também que as velocidades de digitalização não conduzem necessariamente ao FPS correspondente, uma vez que cada imagem descarregada deve ser processada e exibida, o que também consome tempo.Este tempo é insignificante, se a câmara de digitalização lenta precisar de muitos segundos para descarregar a imagem, mas no caso de câmaras CMOS rápidas, o tempo de processamento da imagem no PC (por exemplo, cálculo do desvio padrão da imagem, etc.) pode ser mais longo do que o descarregamento da imagem em si .
Os sensores utilizados nas câmaras C1 oferecem um ganho programável de 0 a 24 dB, o que se traduz numa multiplicação de 1× a 15,9× do sinal de saída.O ganho pode ser definido com um passo de 0,1 dB.
Factores de conversão e ruído de leitura
Geralmente, muitas características dos sensores dependem do ganho utilizado.Por conseguinte, fornecemos duas listas de parâmetros para ganhos mínimos e máximos.
| Resolução de digitalização |
12 bits |
12 bits |
8 bits |
8 bits |
| Ganho do sensor |
0dB |
24dB |
0dB |
24dB |
| Capacidade total do poço |
11000 e- |
1100 e- |
2600 e- |
1100 e- |
| Factor de conversão |
2.8 e-/ADU |
0.3 e-/ADU |
10.0 e-ADU |
4.4 e-/ADU |
| Ler ruído |
2.2 e-RMS |
2.0 e-RMS |
4.2 e-RMS |
9.7e-RMS |
Observação:
Note-se que os valores acima não são publicados pelo fabricante do sensor, mas são determinados a partir de imagens adquiridas com o pacote de software SIPS.Os resultados podem variar ligeiramente dependendo da execução do teste, do sensor específico e de outros factores (por exemplo, temperatura do sensor, condições de iluminação do sensor, etc.), mas também do software utilizado para determinar estes valores, uma vez que o método se baseia na análise estatística da resposta à luz do sensor.
As câmaras C1 são capazes de exposições muito curtas.O tempo de exposição mais curto é de 125 μs (1/8000º de segundo).Este é também o passo pelo qual o tempo de exposição é expresso.Depois a segunda exposição mais curta é de 250 μs, etc.
O PC anfitrião controla o longo tempo de exposição e não há limite superior para o tempo de exposição.Na realidade, as exposições mais longas são limitadas pela saturação do sensor, quer pela luz que entra ou pela corrente escura (ver próximo subcapítulo).
A corrente escura é uma característica inerente a todos os circuitos de silício.É chamado "escuro" porque é gerado independentemente de o sensor ser ou não exposto à luz.A corrente escura, injectada em pixels individuais, aparece na imagem como ruído.Quanto maior for a exposição, mais ruído está presente em cada imagem.Como é gerado pelo movimento aleatório das partículas, depende exponencialmente da temperatura (é por isso que o ruído gerado pela corrente escura é também chamado "ruído térmico").Geralmente, a redução da temperatura do sensor em 6 ou 7 °C reduz a corrente escura para metade.
Embora as câmaras C1 não estejam equipadas com refrigeração termoeléctrica activa (Peltier), continuam a estar equipadas com um pequeno ventilador que troca o ar dentro do corpo da câmara.Além disso, um pequeno dissipador de calor está localizado directamente no sensor (com excepção do modelo C1-1500, cujo sensor é demasiado pequeno para o dissipador de calor) para remover o máximo de calor possível.Portanto, o sensor C1 não pode ser arrefecido abaixo da temperatura ambiente, mas a sua temperatura é mantida tão próxima quanto possível da temperatura ambiente.Em comparação com desenhos fechados, a temperatura do sensor na câmara C1 pode ser até 10 °C mais baixa e a corrente escura resultante pode ser inferior a metade.
A entrada de ar de arrefecimento está no lado esquerdo da câmara (foto da esquerda), enquanto as aberturas de escape estão no lado oposto (foto da direita)
O funcionamento do ventilador pode ser controlado a partir do software.O SIPS oferece directamente um botão deslizante do ventilador no separador "Cooling" da janela principal da ferramenta de controlo da câmara.Os controladores de câmara para outro software devem confiar no diálogo de configuração do controlador para controlar o ventilador.
Com o ventilador desligado, a temperatura do sensor aumenta rapidamente em mais de 10 °C acima da temperatura ambiente.Quando o ventilador é ligado, a temperatura baixa em 5 °C ou mais.
Muitos montagens telescópicas astronómicas (especialmente as produzidas em massa) não são suficientemente precisas para manter imagens estreladas perfeitamente redondas em longas exposições sem pequenas correcções.Câmaras astronómicas refrigeradas e câmaras SLR digitais permitem imagens perfeitamente nítidas e de alta resolução, de modo que mesmo uma pequena irregularidade no seguimento da montagem aparece como uma distorção da imagem estelar.As câmaras C1 foram especialmente concebidas tendo em mente a orientação de montagem automática.
As câmaras C1 são concebidas para funcionar sem partes móveis mecânicas (com excepção do ventilador levitante magnético).O obturador electrónico permite exposições extremamente curtas e também permite tirar milhares de imagens num curto espaço de tempo, o que é necessário para uma orientação de qualidade.
As câmaras C1 funcionam em ligação com um computador anfitrião (PC).As correcções de orientação não são calculadas na própria câmara, esta apenas envia as imagens adquiridas para o PC.O software em execução no PC calcula a diferença de estado necessária e envia as correcções apropriadas para a montagem do telescópio.A vantagem de utilizar um CPU de PC anfitrião para processar imagens é o facto de os PCs actuais fornecerem uma potência computacional esmagadora em comparação com qualquer processador incorporado dentro do guia da câmara.Algoritmos de orientação podem determinar a posição da estrela à precisão do subpixel, podem combinar várias estrelas para calcular a diferença média, o que limita os efeitos de ver, etc.
As correcções calculadas podem ser enviadas de volta para a montagem através da ligação PC-para-montagem.Se o controlador de montagem não suportar os chamados comandos "Pulse Guide", é possível utilizar a porta "Autoguider".Basta ligar a câmara C1 e o suporte utilizando um cabo padrão de 6 fios e guiar o suporte através da câmara.
A corrente máxima de afundamento de cada pino da câmara C1 é de 400 mA.Se o suporte não trata a porta de auto-guia apenas como uma entrada lógica, mas comuta os motores guia directamente por estes sinais, uma caixa de relé deve ser inserida entre a câmara e o suporte.A caixa de relé assegura a comutação das correntes necessárias para a montagem.
A porta padrão Autoguider de 6 pinos está localizada junto à porta USB3 na parte superior da câmara C1
O porto Autoguider segue a norma de facto introduzida pelo Autoguider SBIG ST-4.Os pinos têm as seguintes funções:
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| 1 |
AR + (direita) |
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Dez + (Início) |
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Dez - (Fundo) |
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AR - (Esquerda) |
| 5 |
Terra Comum) |
|
Não ligado |
|
A cabeça de câmara C1 foi concebida para ser leve e compacta para fácil fixação mesmo a pequenos escopos de mancha ou de mancha.A cabeça de câmara compacta e robusta mede apenas 57 × 57 × 48 mm, excluindo o adaptador da lente.
A cabeça é maquinada por CNC a partir de alumínio de alta qualidade e preto anodizado.O próprio cabeçalho contém um conector USB-B 3.0 (dispositivo) e um conector padrão "autoguia" de 6 pinos.
| Selo mecânico interno |
Não |
| Tempo de exposição mais curto |
125 μs |
| Tempo de exposição mais longo |
Limitado apenas pela saturação do chip |
| Dimensões da cabeça |
57 mm × 57 mm × 48 mm (sem adaptador de lente) |
| Distância focal posterior |
12,5 mm para rosca 1/32 UN (compatível com montagem CS) |
|
18,5 mm para rosca M42 × 0,75 (montagem em T) |
| Peso da cabeça de câmara |
215 gramas |
Adaptadores de telescópio/lentes
As câmaras C1 são fornecidas com dois tipos de adaptadores de telescópio/lentes:
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Adaptador com rosca 1/32 UN e distância focal posterior de 12,5 mm (montagem CS).
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Adaptador com rosca M42 × 0,75 (rosca T) e 18,5 mm de distância focal traseira.Este adaptador também contém 1/32 UN de rosca interna com 12,5 mm BFD (montagem CS).
Câmara C1 com adaptador de rosca T (M42 × 0,75) (esquerda) e com adaptador de montagem CS (direita)
CS-mount é compatível com uma vasta gama de lentes de CCTV.Se for utilizada uma lente de montagem em C (com uma distância focal posterior de 17,5 mm), pode ser utilizado um anel adaptador simples de 5 mm de espessura.
Advertência:
Se a câmara C1 for utilizada com OAG para câmaras Cx ou Gx refrigeradas, deve ser utilizado um adaptador de tubo curto de 10 mm C a 1,25".Este adaptador, fornecido com o respectivo OAG, é totalmente compatível com a câmara C1.
Note-se que a câmara C1 com adaptador M42 × 0,75 (rosca T) não pode ser utilizada com OAG, embora o adaptador de cano curto CS a 1,25" possa ser acoplado a ele. O adaptador M42 de grande diâmetro interfere com os parafusos que fixam a câmara na porta guia OAG. Por este motivo, a variante C1 é ainda fornecida apenas com o adaptador de montagem CS.
O adaptador de C cilíndrico para 1,25", compatível com oculares padrão de 1,25", está incluído na embalagem da câmara.Portanto, a câmara C1 pode ser facilmente montada em praticamente todos os telescópios astronómicos no lugar de uma ocular.
A interface de montagem em T (também conhecida como adaptador de rosca T) é definida pelas dimensões da rosca M42 × 0,75, bem como pela distância focal posterior de 55 mm.O adaptador de rosca T para câmaras C1 não satisfaz o segundo parâmetro, o seu BFD é de apenas 18,5 mm.O BFD de 55 mm não é necessário em todas as aplicações e manter um BFD relativamente grande tornaria o adaptador bastante volumoso.
No entanto, está disponível um tubo de extensão com rosca macho M42 × 0,75.Este tubo de extensão converte a BFD da câmara C1 para 55mm, o que é exigido por muitos redutores focais, nivelador de campo, correctores de coma e outros elementos ópticos.
Estão disponíveis duas variantes dos tubos de extensão BFD de 55 mm:
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Tubo de extensão com M42 × 0,75 (rosca T) no lado do telescópio.
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Tubo de extensão com rosca M48 × 0,75 maior no lado do telescópio.
Câmara C1 (esquerda), tubo de extensão BFD de 55 mm com rosca M42 × 0,75 (centro) e com rosca M48 × 0,75 (direita)
Além disso, estão disponíveis tubos de extensão com interfaces de baioneta para lentes fotográficas padrão:
Dica:
O diâmetro exterior do tubo de extensão é exactamente 2 polegadas (50,8 mm), pelo que pode permitir a utilização da câmara C1 com qualquer focalizador de 2" em vez de uma ocular de 2".
Câmara C1 com lente Canon EOS acoplada
O fundo da câmara C1 contém uma rosca padrão de 0,25" (tripé) e 4 orifícios roscados métricos M3
Se a câmara C1 não estiver ligada ao focalizador telescópico através do seu adaptador telescópio/lente, pode ser ligada a um tripé fotográfico padrão usando um fio de 0,25".Outra possibilidade é utilizar 4 orifícios roscados métricos M3, também localizados na parte inferior da cabeça da câmara.
Posição dos quatro orifícios roscados M3 na parte inferior da cabeça de câmara C1
Dimensões de visão frontal da cabeça de câmara C1 com adaptador de montagem CS (esquerda) e dimensões de visão lateral e distância focal traseira (direita)
Cabeça de câmara C1 com adaptador M42 × 0,75 dimensões de visão frontal (esquerda) e dimensões de visão lateral e distância focal traseira (direita)
O suporte de software e de controladores para as câmaras CMOS da série Cx é tão amplo como para os seus irmãos de câmara CCD da série Gx.
No entanto, as últimas versões de todos os pacotes de software e controladores devem ser instaladas para utilizar as câmaras Cx.
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Se a câmara C1 for ligada directamente ao PC anfitrião através de um cabo USB, deve ser instalado um novo driver de sistema CxCamera.sys (ver o manual "Instalar e Utilizar Drivers e Software", que é enviado com cada câmara).Opacote de pré-instalação do driver do sistema versão 2.3E mais tarde contém este condutor.
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Quando a câmara C1 é ligada através do dispositivo Adaptador Ethernet da câmara Moravian, se o dispositivo tiver de ser actualizado para ofirmware versão 42Ou mais tarde para trabalhar com câmaras CMOS (ver "Camera Ethernet Adapter User Guide") Moravian" para o procedimento de actualização do firmware).
Dica:
Quando o SIPS é ligado à câmara através do dispositivo adaptador Ethernet da câmara Moravian, a versão do firmware do dispositivo anexo é exibida na área de notificação do Centro de Acção Windows.
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Os pacotes de controladores e bibliotecas Linux também devem ser actualizados para as versões mais recentes.Ver a secção de Downloads deste site para mais detalhes.
O pacote de softwareSIPS(Sistema de Processamento de Imagem Científica)versão 3.16Ou mais tarde é necessário para controlar as câmaras C1.
Advertência:
O apoio às câmaras Cx baseadas em CMOS foi gradualmente adicionado à versão individual SIPS.Embora as versões anteriores dos SIPS menores possam reconhecer câmaras C1, utilizar sempre a v3.16 ou posterior para um funcionamento fiável da câmara.
Os controladores de câmara C1 parapacotesO software de terceiros deve também ser actualizado para trabalhar com câmaras C1.As versões mínimas para os respectivos condutores são:
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ControladoresASCOMversão 4.10
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Controladores paraTheSkyX(todas as versões para Windows, MacOS e Linux)versão 2.2
-
ControladoresAstroartversão 3.2
O poderoso softwareSIPS(Scientific Image Processing System), fornecido com a câmara, permite o controlo total da câmara (exposições, arrefecimento, selecção do filtro, etc.).Também são suportadas sequências automáticas de imagens com diferentes filtros, diferentes tipos de descaroçamento, etc.Com total compatibilidade com a norma ASCOM, os SIPS também podem ser utilizados para controlar outros equipamentos de observação.Especificamente montagens telescópicas, mas também outros dispositivos (focalizadores, controladores de cúpula ou de telhado, receptores GPS, etc.).
O SIPS também apoia a orientação automática, incluindo o rastreio de imagem.Tanto a interface de hardware da porta "autoguider" (cabo de 6 fios) como os métodos de orientação de montagem "Pulse-Guide API" são suportados.Para montagens de alta qualidade, capazes de seguimento sem necessidade de orientação final durante uma exposição, só está disponível orientação entre imagens utilizando a câmara principal.
SIPS que controla todo o observatório (mostrado em pele escura opcional)
Mas o SIPS é capaz de fazer muito mais do que apenas controlar a câmara e o observatório.Muitas ferramentas estão disponíveis para calibração de imagens, manipulação de ficheiros FITS de 16 e 32 bits, processamento de conjuntos de imagens (por exemplo, fusão de medianas), transformação de imagens, exportação de imagens, etc.
