Câmara CCD Moravian G0-0300 com Sony ICX424 AL CCD Sensor Mono
A série G0 de câmaras CCD é baseada nos detectores Sony ICX CCD. As câmaras são alimentadas por USB, pelo que são ligadas ao PC com um único cabo. A porta standard "Autoguider" permite à câmara controlar directamente o movimento do telescópio. As câmaras G0 têm dimensões semelhantes às de uma ocular de 1,25".
As câmaras G0 são muito compactas, leves e fáceis de operar. O utilizador só precisa de a inserir no suporte ocular do telescópio, ligar o cabo USB ao computador e este funciona.
A sensibilidade é uma característica importante de qualquer câmara de orientação. Deve fornecer imagens da(s) estrela(s) orientadora(s) com uma relação S/N suficiente num tempo relativamente curto para garantir uma orientação perfeita. A necessidade de acumular luz durante muitas dezenas de segundos ou mesmo minutos é muitas vezes inaceitável para uma orientação de alta qualidade. É por isso que as câmaras G0 utilizam CCDs de alta sensibilidade da Sony ICX.
O Sony EXview HAD CCD tem uma eficiência quântica de mais de 50% e um baixo ruído de leitura.
As câmaras G0 suportam a digitalização de 16 bits, melhorando significativamente a gama dinâmica.
Uma forte protecção de floração mantém redondas até as estrelas mais brilhantes, sem espículas de saturação.
As câmaras G0 também fornecem uma leitura muito rápida: a velocidade de digitalização de pixels atinge 8 MPx/s no modo de leitura rápida.
As câmaras G0 oferecem um corpo redondo, que é mais compacto em comparação com a série G1, o que é importante, por exemplo, em combinação com um guia fora do eixo.
As câmaras G0 não requerem qualquer fonte de alimentação externa, são alimentadas inteiramente a partir do computador através do cabo USB. Como a energia fornecida pela linha USB é bastante limitada, estas câmaras não utilizam um refrigerador Peltier que consome muita energia.
As câmaras G0 são dispositivos alimentados por USB (apenas 1 cabo é necessário para funcionar).
Embora os modernos suportes telescópicos astronómicos suportem a ligação a PC, as câmaras G0 incorporam um conector padrão de 6 pinos para entrada autoguiada. Portanto, o computador pode guiar o suporte através da câmara, mesmo no caso de não haver ligação entre o suporte telescópico e o PC (o corpo da câmara G0 está equipado com um conector Autoguider padrão)
Nota: A corrente da porta autoguiadora não deve exceder 150 mA. Se a montagem não tratar a porta do guiador automático apenas como "entrada lógica", mas comutar os motores guia directamente por estes sinais, deve ser inserida uma "caixa de relé" entre a câmara e a montagem. A caixa de relé assegura a comutação das correntes requeridas pela montagem.
O software de controlo SIPS (Scientific Image Processing System) suporta orientação através da porta da câmara, bem como através da ligação do PC ao telescópio.
Nota: A série G0 de câmaras CCD requer SIPS v2 ou superior para funcionar.
A porta Autoguider no corpo da câmara G0 segue o pinout padrão das câmaras de orientação ST-4, uma vez que as câmaras CCD da série G0 são concebidas para orientação, bem como para imagens CCD, tanto astronómicas como microscópicas.
O software de controlo SIPS trata qualquer câmara CCD como um dispositivo de imagem ou de orientação. O utilizador escolhe qual a câmara que será utilizada para a imagem e qual a que será utilizada para a orientação.
Enquanto o CCD monocromático captura todos os comprimentos de onda de entrada (aos quais o detector é sensível), o detector CCD a cores tem filtros vermelhos, verdes e azuis aplicados em pixels individuais, dispostos numa máscara chamada Bayer. O CCD monocromático é substancialmente mais sensível, mas são necessárias múltiplas exposições através de filtros a cores se quisermos captar imagens a cores. Por outro lado, o detector de cor limita a luz de entrada através dos filtros de cor, mas permite a reconstrução da imagem a cores a partir de uma única exposição, mesmo que a resolução da cor seja inferior à matriz de pixels do CCD.
Embora os chamados CCDs de fotograma completo (FF) atinjam a maior sensibilidade, só podem ser utilizados em conjunto com um obturador mecânico; em contraste, os chamados CCDs de transferência interlinear (IT) estão equipados com um obturador electrónico, o que permite exposições muito curtas. É por esta razão que as câmaras G0 utilizam detectores IT. Além disso, os sensores IT diferem em termos de leitura de imagem: enquanto os chips de leitura progressiva podem ler todos os pixels da imagem de uma só vez, os CCDs de leitura intercalada dividem a moldura em dois meios-frames contendo apenas linhas ímpares ou pares e lêem o texto de forma independente.
As câmaras de orientação G0 são concebidas para trabalhar em cooperação com um computador (PC). Os algoritmos de orientação são executados pelo PC, e não pela própria câmara. Para operar a câmara, é necessário um PC com um sistema operativo Windows de 32-bit ou 64-bit com pelo menos uma porta USB livre.
Nota: Também estão disponíveis drivers Linux. Por favor contacte-nos se estiver interessado nos drivers Linux.
Especificações técnicas
Chip CCD
As câmaras G0 utilizam detectores Sony ICX CCD sensíveis e de baixo ruído com eficiência quântica (QE) estimada superior a 50%. A corrente escura e o ruído de leitura destes CCDs são muito baixos. O modelo G0-0300 utiliza o chip Sony ICX424AL VGA (640 × 480 pixels) VCD com leitura progressiva.
- Resolução: 656 (H) × 494 (V) pixels
- Tamanho do pixel: 7,4 μm (H) × 7,4 μm (V)
- Área da imagem: 4,9 mm (A) × 3,7 mm (V)
- Tempo de descarga: ~ 0,05 s
Electrónica de câmara
O conversor A/D de 16 bits com dupla amostragem correlacionada garante uma gama dinâmica elevada, que de facto excede a capacidade do poço de electrões de cada pixel CCD. A interface USB rápida garante o tempo de descarga da imagem em fracções de segundo.
O comprimento máximo do cabo USB é de 5m. Este comprimento pode ser prolongado, por exemplo, até 10 m, utilizando um hub USB ou um cabo extensor USB. Uma extensão de até 100 m pode ser conseguida com extensores.
- Resolução: ADC 16 bit
- Método de amostragem: Dupla amostragem correlacionada.
- Modos de leitura: rápido (8 Mpx / s) // lento, com muito baixo ruído electrónico (2,5 Mpx / s)
- Leitura da subestrutura: Sim
- Interface para computador: USB 2.0 de alta velocidade, compatível com USB 1.1 Full Speed
Nota: O software de controlo SIPS permite o redimensionamento através da alteração da prensagem através de software se imagens de menor resolução forem desejadas.
Refrigeração do chip
As câmaras CCD da série G0 não utilizam arrefecimento activo com módulos Peltier TEC, pelo que o CCD não pode ser arrefecido abaixo da temperatura ambiente, mas incluem um sensor de temperatura integrado, que mede a temperatura actual do CCD. Esta característica permite monitorizar a temperatura do CCD e assegura que a moldura escura utilizada foi tirada à mesma temperatura ou a temperaturas semelhantes às dos disparos científicos que tiveram exposição à luz.
Fonte de alimentação
As câmaras G0 são alimentadas a partir do cabo USB. Não é necessária qualquer fonte de alimentação externa.
O limite de corrente para um único dispositivo USB é de 500 mA a uma fonte de alimentação de 5 V. A corrente requerida pelas câmaras G0 não atinge, em caso algum, o limite de 500 mA, tal como definido na especificação USB.
Nota: Alguns cabos USB incorporam linhas eléctricas muito finas com resistência relativamente alta. Se o dispositivo USB consumir várias centenas de miliamperes, a queda de tensão no cabo USB pode ser de cerca de um volts. Embora a câmara G0 deva funcionar, algumas características podem ser adversamente afectadas. Certifique-se sempre de que o cabo USB utilizado é tão curto quanto possível e com linhas eléctricas de baixa resistência.
Especificações mecânicas
O corpo cilíndrico da câmara tem 40 mm de diâmetro e 85 mm de comprimento, dos quais 18 mm é um adaptador de 1,25 "(31,7 mm) e 67 mm é o corpo da câmara. O corpo é CNC usinado em alumínio de alta qualidade e preto anodizado.
As câmaras G0 utilizam CCDs de transferência entre linhas e não contêm um obturador mecânico. É necessário cobrir o telescópio manualmente para tirar uma moldura escura ou oblíqua (offset).
- Obturador mecânico interno: Não
- Tempo de exposição mais curto: 0,125 seg
- Maior tempo de exposição: limitado apenas pela saturação do chip
- Comprimento da câmara: 85 mm (dos quais 18 mm é adaptador de 1,25")
- Diâmetro da câmara: 40 mm
- Peso da câmara: 0,1 kg
Nota: O adaptador de 1,25" é uma parte integrante do corpo da câmara G0 e não pode ser removido e substituído por outro adaptador.
Orientação
Embora as câmaras CCD da série G0 sejam capazes de capturar imagens de vários objectos em astronomia, microscopia ou outras aplicações de imagem de baixa luminosidade, destinam-se principalmente a realizar a orientação de montagem telescópica utilizando câmaras G2, G3 ou G4 como câmara principal para fins científicos.
A câmara G0 pode funcionar como um "corpo guia remoto" para qualquer câmara CCD, incluindo a série Gx. O facto de não estar ligada ao corpo da câmara Gx por qualquer cabo proprietário, mas directamente à porta USB do PC, traz inúmeras vantagens:
- A câmara guia pode guiar qualquer câmara de astronomia ou câmara SLR digital, e não apenas o tipo de câmara principal para o qual foi concebida.
- Não existem conectores/cabos proprietários para ligar a câmara principal ao corpo remoto. Em vez disso, é utilizado um cabo USB padrão.
- Não há praticamente nenhum limite para a distância entre a câmara guia e a câmara de imagem científica, pelo que a câmara guia pode ser colocada em qualquer telescópio guia ou num guia fora do eixo.
- Mesmo que a câmara guia partilhe o mesmo telescópio com a câmara principal - utilizando uma guia fora do eixo - a luz que alimenta a câmara guia é deflectida antes de passar pelos filtros, de modo que há luz suficiente para guiar mesmo quando a câmara principal de imagem leva a exposição através de alguns filtros muito "escuros", tais como UV, Azul ou Hα.
- Além disso, o hub USB é capaz de criar uma solução integrada para duas câmaras Gx e G0 que anteriormente funcionavam separadamente.
Software de orientação SIPS:
A câmara de orientação G0 liga-se directamente à porta USB do PC ou do hub USB, sem necessidade de uma "caixa CPU" ou dispositivo semelhante. Os algoritmos de orientação são executados no próprio PC e, como o CPU utilizado por um PC é várias ordens de magnitude mais potente do que qualquer CPU incorporado que pode ser utilizado em qualquer câmara CCD, os algoritmos de orientação podem ser muito mais sofisticados. Tais algoritmos são implementados no software de controlo de câmaras SIPS.
Existem dois algoritmos utilizados no SIPS para orientação:
- Guia de uma estrela. O PC calcula o centróide da estrela mais brilhante da imagem adquirida pela câmara orientadora. A posição do centróide é calculada com uma precisão de fracções de um pixel, pelo que a orientação pode ser muito precisa mesmo quando a guia está ligada a um telescópio de comprimento de focagem curto.
- Guia de redução astrométrica. O PC executa basicamente a mesma operação que no caso de correspondência de sub-pixel de exposição múltipla ou redução astrométrica. O número de triângulos é criado a partir das estrelas mais brilhantes e combinado com triângulos no quadro de referência. A correspondência triangular requer pelo menos três estrelas na imagem orientadora e é portanto adequada quer para telescópios orientadores de curta distância focal quer para campos estelares ricos; o deslocamento da imagem é calculado a partir de múltiplas posições estelares e é menos sensível a erros aleatórios devido a espículas mal vistas, florescentes, etc.
O suporte de orientação SIPS permite a incorporação da porta auto-guiadora da câmara G0 que é de facto padrão e compatível com vários montagens telescópicas. O SIPS pode também guiar através da própria ligação telescópica (por exemplo, através do protocolo Meade LX-200 ou Celestron Nexstar), pelo que pode não ser necessário um cabo autoguiador, mas um dispositivo de guiamento especializado como a guia da câmara G0 pode geralmente controlar o suporte com muito melhor precisão em comparação com a resolução relativamente limitada do tempo de uma aplicação em execução no PC.
Câmara CCD Moravian G0-0300 com Sony ICX424 AL CCD Sensor Mono
