Eigenbau CCD-Kamera CB245 am Schmidt-Cassegrain C8    

Im Frühjahr 1995 viel mir das exzellent aufbereitete 'CCD Camera Cookbook' von Berry, Kanto und Munger in die Hände und ein Projekt war geboren. Mit der kleinen TC211 wurden die ersten Erfahrungen gesammelt, aber schon nach 2 Monaten mußte es die TC245 sein. Das Kameragehäuse entstand auf Grund der sehr begrenzten mechanischen Fertigungsmöglichkeiten aus zurechtgesägten Alu-Winkeln und Platten, welche mit Metallklebstoff verbunden wurden. Den gedrehten Anschlußstutzen zum C8 mußte ich anfertigen lassen. Er ist über eine Grundplatte und einer Gummidichtung mit dem Kameragehäuse gasdicht verschraubt. Entsprechend der Buchempfehlung begann ich mit der Wasserkühlung des CCD-Chips. Die ganze Sache, besonders die Umstände haben mich nicht überzeugt. Ich arbeite jetzt seit 2½ Jahren mit einer aktiven Luftkühlung, die ich persönlich besser und bequemer finde. Da gibt's aber unterschiedliche Meinungen.

                       

Als optisches Fenster kommt ein einfaches Diaglas zur Anwendung. Um der Betauung des CCD-Chips und des Fenster vorzubeugen ist ein absolut dichtes Kameragehäuse notwendig gewesen (Steckverbinder bzw. Kabel ins Innere beachten). Die im Gehäuse befindliche Luftfeuchte schlägt sich dann völlig hinreichend auf dem zuerst kaltwerdenden Kühlfinger nieder. Betauungsproblemen traten von Anfang an nicht auf. Unerwarteter weise konnte ich nach ca. einem Jahr Betriebszeit eine hauchdünnen, schillernden Belag unbekannter Herkunft auf den CCD-Chipfenster, ähnlich einer Metallbedampfung oder eines sehr gleichmäßigen Ölfilms feststellen, der sich durch Alkohol einfach entfernen ließ (vielleicht verdampfte Bestandteile der Wärmeleitpaste zwischen Peltier-Element und Kühlfinger).

Beim Aufbau der Elektronik habe ich einige kleine Veränderungen vorgenommen. Die MOS-Treiber DS0026 wurden durch einfacher beschaffbare und pinkompatible Typen von Harris ICL7667CPA ersetzt. Der Festwiderstand R43 mußte einem Einstellregler weichen. Diese Einstellung der Verstärkung von U6 ermöglichte eine optimale Anpassung des max. Ausgangssignals von CCD-Chip(Sättigung) an die max. verkraftbare Eingangsspannung des ADUs, d.h. seine max. Auflösung von 12bit. Auf Empfehlung von Dirk Langenbach wurde der Transistor Q7(Schaltplan: CCD Camera Cookbook S.74) entfernt und gebrückt, die Temperaturdrift ohne nachteilige Begleiterscheinungen dadurch gesenkt. Auch das Rauschverhalten hat sich etwas verbessert.

Rauschanalyse aus jeweils 5 gemittelten Messungen Peak/RMS-Test vom 4.2.98; bei Zimmertemp.22°C und Luftkühlung 30min Einschwingzeit

noise: [peak / RMS] Extern378 Intern252 Extern252 Dbl.Sampl.
ursprüngliche Beschaltung [4.0 / 1.00] [6.0 / 1.17] [3.0 / 0.83] [8.6 / 1.73]
Transistor Q7 entfernt [3.7 / 0.93] [5.5 / 1.12] [3.0 / 0.67] [7.3 / 1.40]
Q7 und LDC-Modus [4.0 / 0.90] [5.7 / 1.21] [3.0 / 0.76] [7.7 / 1.70]

Das verwendete Peltier-Element Typ TEC1-12705 ist von Conrad, 4x4cm, und wird mit 12.8V/4.6A betrieben. Dafür eignen sich die sehr preisgünstigen Netzteile für CB-Funkgeräte unter der Voraussetzung einer Glättung (ca. 5000µF Elko), da sie nur pulsierende Gleichspannung abgeben.

  

Die Kamera betreibe ich am C8. Als Verbindungsstück dient der LUMICON Easy Guider. Dieses Off-Axis-Nachführsystem mit der integrierten Shapley-Linse läßt Öffnungsverhältnisse von 1:5, oder 1:6,3 zu. Zur Nachführung habe ich kleine Schrittmotoren mit Getriebe für RA und DEC angebracht. Die kleine schwarze Kiste beherbergt eine Prozessorsteuerung auf Basis des Siemensprozessors 80C537 und etwas Ansteuerungselektronik für die Stepper. Als Programmiersprache habe ich C verwendet. Neben der normalen Nachführung kann man auch Positionen  eingeben und automatisch Anfahren lassen. Mit einem nahe gelegenen Stern kalibriere ich zuvor die Positon(RA,DEC). Über die serielle Schnittstelle des Prozessors ist die Autoguide-Funktion der Berry-Software AP245 oder 245Plus problemlos nutzbar.

Als Nachteil hat sich die kleine, maximale Schrittfrequenz der Billigmotoren (ca. 500Hz)  und damit kleine Positioniergeschwindigkeit herausgestellt. Die vielen Einzelgeräte (Steuerung, Netzteil für Kameraelektronik, Leistungsnetzteil für Peltier-Element) machen das Auf- und Abbauen auch nicht angenehmer.


Das neue Projekt, alles unter einem Gehäusedach        

Die neue Fernrohr- und CCD-Steuerung wird nach ihrer endgültigen Fertigstellung nachfolgende Komponenten enthalten:

  • Prozeßsteuerung auf Basis von µP 80C537, 4x4Tastatur, hintergrundbeleuchtetes, graphikfähiges LC-Display
  • Schrittmotoransteuerung für Scheibenmagnet-Schrittmotoren von ESCAPE die bis 15000 Schritte/sec für schnelle Positionierungen realisieren (verwendete IC's L297 und L298 von SGS-Thomson)
  • Temperaturregelung für CCD-Kühlung/Finger (10bit Temp.Messung u. 10bit PWM für Peltierstromeinstellung)
  • unabhängige TC211 neben dem TC245 als selbständiger Autoguider mit der Prozeßsteuerung gekoppelt, LC-Display zur visuellen Kontrolle
  • Netzteile für Prozeßsteuerung, Peltierkühlung und CCD-Elektronik
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    Balkonsternwarte Stand 2005

                                       

    Teleskop C8 auf Nachführung OTE150                                                                                         Eigenbau Astrosäule aus Aluminium
     
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