 |
ΠΡΟΛΟΓΟΣ - ΓΕΝΙΚΑ H δραστική μείωση των τιμών των webcam που χρησιμοποιούμε στους υπολογιστές μας με τη ταυτόχρονη και κατακόρυφη επαύξηση των δυνατοτήτων τους, έκαναν τους ερασιτέχνες αστρονόμους και αστροφωτογράφους να σκέπτονται τη χρησιμοποίησή τους για φωτογράφηση «κοντινών» αντικειμένων του ηλιακού μας συστήματος, δηλαδή της σελήνης, των πλανητών και του ήλιου. Μερικοί προχώρησαν ακόμη περισσότερο, ψάχνοντας τρόπο να τις κάνουν περισσότερο ευαίσθητες για να χρησιμοποιηθούν προς φωτογράφηση αντικειμένων του βαθέως ουρανού. Μετά από πολλές προσπάθειες και έρευνες, αυτό έγινε τελικά εφικτό. Έτσι δημιουργήθηκαν οι τροποποιημένες webcam που μπορούν να κρατούν το κλείστρο τους (shutter) περισσότερη ώρα ανοικτό έτσι ώστε ο οπτικός αισθητήρας της κάμερας να μαζέψει όσο περισσότερο μπορεί από το πολύτιμο λιγοστό φως που εκπέμπεται από τα αντικείμενα αυτά. Βέβαια οι κάμερες αυτές τροποποιημένες και μη, δεν αντικαθιστούν σε καμία περίπτωση τις επαγγελματικές ccd κάμερες που είναι κατασκευασμένες με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και για συγκεκριμένη χρήση. Απλά προσφέρουν ικανοποιητικά αποτελέσματα, με μικρό κόστος, εύκολο χειρισμό, στοιχεία σημαντικά για έναν αρχάριο ακόμη και για έναν εμπειρότερο αστροφωτογράφο.
|
PREFACE - GENERAL The significant price reduction of the webcams that we are using in our personal computers with a simultaneous increase of their capabilities turned the amateur astronomers and astrophotographers to think about using them for shooting "close" to the earth celestial objects such as the sun, the moon and the planets. Some people moved a bit further by looking for a tweak of the camera that would make the long exposure of the photographs taken possible. In this way the deep sky imaging could become a capability of the webcam! Finally, after extensive experiments and hundreds of hours, the dream came true ! We are talking about the modified webcams which are able to keep their shutter open for long periods of time so the optical sensor can collect as much as it can of that precious faint light transmitted by those deep sky objects.
Of course these webcams, even if they are modified, they cannot compete or replace in any way the professional ccd cameras for astronomy. Those cameras have been manufactured with specific standards for a specific job. Webcams just offer satisfying results for their attractive price together with ease in their use. All these issues are important for the amateur astrophotographers. |
|
ΤΙ ΣΗΜΑΙΝΕΙ «ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ» Τροποποίηση σημαίνει επέμβαση στα ηλεκτρονικά της κάμερας. Αυτό περιλαμβάνει χειρισμούς μικρής κλίμακας σε εξαρτήματα επιφανειακής στήριξης (όχι τόσο δύσκολο τελικά απ’ όσο ακούγεται), κατασκευή ενός μικρού κυκλώματος ελέγχου εκτός της πλακέτας της webcam και τέλος καλωδίωση αυτού του κυκλώματος με τη πλακέτα της webcam. Ανάλογα με το επίπεδο τροποποίησης γίνονται διαφορετικές επεμβάσεις και από ένα σημείο και μετά απαιτείται ακόμη αντικατάσταση της θήκης της κάμερας από αυτή που διατίθεται αρχικά ως καινούργια.
|
WHAT DOES IT MEAN "MODIFICATION" ? Modification means alteration of the camera electronics. This involves manipulations in small scale on surface mount components on the webcam pcb (not so difficult as it sounds), development of a small control circuit and finally connection of that circuit to the webcam pcb. There are three modification stages, each one offer different capabilities to the user. All those mods are described later on this page. |
|
|
ΠΟΙΕΣ WEBCAM ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΘΟΥΝ Δεν μπορούν και δεν έχει νόημα να τροποποιηθούν όλες οι webcam. Υπάρχουν στο εμπόριο webcam που διαθέτουν οπτικό αισθητήρα τύπου ccd. Αυτές είναι οι ιδανικότερες για τη τροποποίηση που αναφέρεται εδώ αφού αυτού του τύπου οι αισθητήρες είναι περισσότερο ευαίσθητοι στο φως και συνεισφέρουν με μικρότερο θόρυβο από άλλους τύπου cmos. Επιπλέον η κατασκευή της κάμερας θα πρέπει να είναι βασισμένη στον επεξεργαστή σήματος της Phillips SAA8115 και με οδηγό το NEC PD16510. Στην Ελληνική αγορά η πιο διαδεδομένη webcam για ερασιτεχνική αστροφωτογραφία είναι η Philips ToUCam 840 Pro II. Αυτή και ccd αισθητήρα διαθέτει και μπορεί να τροποποιηθεί σύμφωνα με τις οδηγίες του συναδέρφου που επινόησε τη τροποποίηση. Διατίθεται απ’ όσο γνωρίζω από το Πλανητάριο Θεσσαλονίκης και από την Ακτίς. Όσοι δεν θέλουν ή δεν μπορούν να κάνουν την επέμβαση μπορούν να προμηθευτούν από την Ακτίς, εμπορικής μορφής, έτοιμες τροποποιημένες webcam με την ονομασία ΑΤΙΚ:
|
WHICH WEBCAMS COULD BE MODIFIED ? Not all the available on the market webcams can be modified. Among others there are webcams that feature a ccd type of optical sensor. These cameras have the potential to become modified cameras for DSO imaging. The ccd type optical sensors are more sensitive to the light and contributes with less electrical noise when compared to other sensors of cmos technology. Additionally the camera must be built around the Philips SAA8115 signal processor with the NEC PD16510 driver. Such a camera is the Philips ToUCam 840 Pro II webcam widely available in computer or astronomy stores.
If one don't want or he cannot perform the modification, he could buy a modified webcam as a commercial product from local astronomy stores.
|
|
ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΜΕΡΑΣ Η κάμερα όπως ακριβώς πωλείται, δύναται να φωτογραφήσει ικανοποιητικά αντικείμενα του ηλιακού μας συστήματος. Η τροποποίηση θα βοηθήσει μόνο στη περίπτωση φωτογράφησης αντικειμένων του βαθέως ουρανού.
|
USING THE CAMERA The webcam just as it comes for the manufacturer is able to take incredible pictures of our solar system objects. The modification will only help in taking long exposure pictures of the Deep Sky Objects.
|
|
|
ΠΟΙΟΣ ΕΠΙΝΟΗΣΕ ΤΗ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ Η αρχική δημοσίευση στο Internet τέτοιας τροποποίησης έγινε από τον Steve Chambers: http://www.pmdo.com. Ακολούθησαν και άλλοι με παραλλαγές στον τρόπο υλοποίησής της αλλά ο Steve είναι αυτός που χρεώνεται τον άθλο. Προς τιμήν του, η τροποποίηση και τα επίπεδά της έχουν σαν πρόθεμα τα αρχικά του ονόματός του: SC.
|
WHO WAS THE INVENTOR OF THE MODIFICATION ? The initial web-publish of that information done by Steve Chambers: http://www.pmdo.com. A lot of other amateur astronomers followed him by giving ideas and options to the basic modification but Steve is the inventor and he takes all the prizes. Honorary each modification level carries his initials "SC" as a prefix.
|
|
 |
ΕΠΙΠΕΔΑ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗΣ Ανάλογα με το τι επιθυμεί ο καθένας μπορεί να προβεί σε διαφορετικού επιπέδου τροποποίηση. Υπάρχουν 3 κύριες κατηγορίες τροποποίησης: SC.1: Με αυτή τη τροποποίηση γίνεται έλεγχος του κλείστρου (shutter) της κάμερας χρησιμοποιώντας ένα διακόπτη on-off. Η κάμερα ανάλογα με τη θέση του διακόπτη λειτουργεί τη μια όπως παλιά και στην άλλη σαν κάμερα με έκθεση μακράς διαρκείας. SC.2: Περιλαμβάνει το SC.1 επίπεδο και επιπλέον έλεγχο του ενσωματωμένου ενισχυτή σήματος του αισθητήρα ccd (amplifier control). O ενισχυτής αυτός υπάρχει μέσα στο ccd και ενισχύει το video σήμα που εξέρχεται από το chip. Σε εκθέσεις μεγάλου χρόνου αυτός ο ενισχυτής προσθέτει σταδιακά ανεπιθύμητη φωταύγεια στις παραγόμενες φωτογραφίες. SC.3: Περιλαμβάνει το SC.1 & SC.2 επίπεδο και επιπλέον προβλέπει αντικατάσταση του ccd με άλλο μεγαλύτερης ανάλυσης και ωφέλιμης οπτικής επιφάνειας.
Γενικά διάφοροι ερασιτέχνες που έχουν εφαρμόσει τις προαναφερθείσες τροποποιήσεις έχουν προτείνει ακόμη και ενδιάμεσα επίπεδα (υβρίδια) όπως π.χ. το SC.2.5 όπου η κάμερα μαζί με τη τροποποίηση SC.2 τοποθετείται σε άλλο κουτί το οποίο διαθέτει πρόβλεψη για ψύξη του ccd από σύστημα peltier. Αυτή η διευθέτηση χρησιμεύει στο ότι ένα ψυχωμένο ccd έχει χαμηλότερο ηλεκτρικό θόρυβο ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείται σε τόσο ακραίες συνθήκες (μεγάλοι χρόνοι έκθεσης, ελάχιστο φως που καλείται να καταγράψει).
|
MODIFICATION LEVELS Depending on what capabilities would like one to give in his camera, he could build a different mod level. There are 3 major modification levels: SC.1: This level features a shutter control using an on-off switch. The camera depending on the switch position first operates as it used to operate (normal exposures) and second as a camera capable of doing long exposures. SC.2: This level includes the SC.1 level and additionally controls the integrated to the ccd signal amplifier. This amplifier exists inside the ccd chip and boosts the outgoing optical signal. In long exposures the effect of that amplification is visible as an unwanted illumination on the pictures. SC.3: This level includes the SC.1 and SC.2 levels and additionally gives the option of replacing the ccd chip with another one of larger imaging area and better resolution.
Generally, numerous amateur astronomers have perform the above mentioned modifications and they have proposed various improving ideas, even hybrids between two levels such as the SC.2.5 which is a SC.2 level modified webcam build in a new housing that offers cooling for the ccd sensors from a peltier module. This arrangement has the advantage that a cooled ccd chip contributes to less electrical noise (better signal/noise ratio snr) especially when used in such extreme conditions (long exposure times, faint light).
Gene |
|
ΨΥΞΗ CCD Η ψύξη του ccd μπορεί να επιτευχθεί με δύο τρόπους: 1. Mε φυσική ροή αέρα ή με έναν ανεμιστήρα που προωθεί αέρα προς το ccd. 2. Mε χρήση μονάδας peltier.
|
CCD COOLING The ccd cooling can be achieved in two ways: 1. With the physical air flow or with a fan that circulates fresh cool air to the ccd. 2. With a peltier module.
|
|
 |
ΜΟΝΑΔΑ PELTIER Πρόκειται για μια ηλεκτρική διάταξη ημιαγωγών σε σχήμα σάντουιτς η οποία τροφοδοτούμενη με τάση προκαλεί την ψύξη της μιας πλευράς της ενώ η άλλη θερμαίνεται σημαντικά. Τέτοιες μονάδες εάν τροφοδοτηθούν από πηγή ικανοποιητικής ισχύος και η θερμή πλευρά τους ψύχεται καλά από μια ψήκτρα σε συνδυασμό με έναν ανεμιστήρα, δημιουργούν στη ψυχρή πλευρά τους θερμοκρασίες ίσως χαμηλότερες και από -20οC! Ενδιαφέρουσα θεωρία λειτουργίας και πληροφορίες για τις μονάδες peltier μπορείτε να δείτε εδώ: http://www.digit-life.com/articles/peltiercoolers/
|
PELTIER MODULE We are talking of a semiconductor device in a sandwich-like shape which when powered causes the first side to get cold while the other gets hot! Such devices, when supplied by a capable power supply and their hot side is cooled by a heatsink-fan assembly, can produce temperatures even lower that the -20οC in their cold side! An interesting theory of operation and other information about the peltier modules can be found here:
http://www.digit-life.com/articles/peltiercoolers/
|
 |
Η ΔΙΚΗ ΜΟΥ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ Η δική μου τροποποίηση είναι επιπέδου SC.2. Eπιπλέον σχεδίασα νέο κουτί της κάμερας με πρόβλεψη ψύξης του οπτικού αισθητήρα ccd από μονάδα Peltier. Ένας μικροελεγκτής ανιχνεύει με τη βοήθεια θερμοκρασιακών αισθητήρων τη παραγόμενη ψύξη και ελέγχει τη λειτουργία του peltier. Από την οθόνη που τώρα διαθέτει η κάμερα και το ενσωματωμένο μενού μπορούν να ρυθμιστούν διάφορες παράμετροι λειτουργίας της όπως και τα σχήματα (μέθοδοι) ψύξης του ccd. Για να δείτε τη δική μου τροποποίηση κάντε κλικ στο πιό κάτω κουμπί: |
MY OWN MODIFICATION My camera modification is on level SC.2. Additionally I designed a new housing which accommodates a peltier cooling system for the ccd chip. A microprocessor samples the produced cold with a means of a digital temperature sensor and controls the peltier power accordingly. The lcd dispplay that exits now on the camera, shows all the available options the menu offers, the cooling down method (scenario) and the temperature readings. If you want to see my webcam modification just click on the button below: |
Last modification date: