CB245CCD-Kamera

1 Inhalt

2 Motivation
3 Die Bauphase
4 First Light
5 Software
6 Bezugsquellen
7 Literatur- und Linkverzeichnis
Bildergalerie

2 Motivation

Nach der digitalen Sensorrevolution in der professionellen Astronomie steht nun in den 90'er Jahren auch dem Amateur die CCD-Aufnahmetechnik zur Verfügung. Im Vergleich zu den kommerziell erhältlichen CCD-Kameras, z.B. SBIG, Pictor, Starlight Xpress, ... , bietet das Selbstbauprojekt der CB245, welches im "CCD Camera Cookbook" von Richard Berry, Veikko Kanto und John Munger ausführlich beschrieben wird, eine leistungsfähige Astrokamera zu einen unschlagbaren Preis. Vorausgesetzt wird natürlich einiges an Eigeninitiative, reichlich Zeit und nur geringe Grundkenntnisse in Elektronik. Mit etwas Geduld erhält man für ca. 600DM eine funktionstüchtige CCD-Kamera, die typische Vorteile der CCD-Technik, wie eine gegenüber der Photographie kürzeren Belichtungszeit und Linearität, aufweist.

3 Die Bauphase

3.1 Das Beschaffungsproblem:

Ende 1995 habe ich mich entschlossen die CB245 zu bauen. Die kleineren Bauteile waren schnell besorgt, auch der AD-Konverter, der bestellt werden mußte, stand schnell zur Verfügung. Nur auf den wichtigsten Chip, den TC245-40 von Texas Instruments, mußte ich 2 Monate lang warten. Letztendlich konnte ich im Spätsommer 1996 mit der CB245 Kamera die ersten Tests und Beobachtungen durchführen. Sie funktionierte auf Anhieb!
Das Problem der Beschaffung der Einzelteile stellt sich heutzutage in Deutschland nicht mehr, da alle elektronischen und mechanischen Bauteile und sogar Komplettsets über den astro-shop erhältlich sind.

Abb.1: Spektrale Empfindlichkeit des TC245-40
Quelle: TC245 Datasheets von Texas Instruments.

3.2 Der Zusammenbau:


Abb.2: Man at work
(Übrigens, hat schon jemand versucht ein Dia, wie dieses, mit einem Handyscanner zu scannen?) Der Zusammenbau der CB245 gestaltete sich sehr abenteuerlich, da mir in der Anfangsphase kein PC kompatibler Art zur Verfügung stand. Die Hilfs- und Testprogramme, die dem 'CCD Camera Cookbook' beiliegen, sind nur unter DOS lauffähig. Diese Programme sind aber zum Aufbau der elektronischen Schaltungen und den anschließenden Funktionstests essentiell notwendig. Ich konnte sie aber unter einer DOS-Emulation auf meinem Atari 1040STFM laufen lassen. Nur das Steuerungsprogramm AP245 der Kamera funktionierte auf dem Atari nicht. Es wäre sowieso in der Emulation zu langsam gewesen. Es führte also kein Weg vorbei an der Beschaffung einer DOSe.

3.3 Eigene Modifikationen:

Der größte Unterschied zu der Konzeption von Richard Berry besteht im Verzicht des Wasserkühlkreislaufes. Statt dessen verwende ich einen Lüfter, der das mit Kühlrippen bewehrte Peltierelement anbläst. Zwar spricht für die Wasserkühlung die höhere Kühlleistung und eine bessere Temperaturstabilität, aber für mich ist der Lüfter handlicher und sorgt mit seinem säuselnden Luftstrom für eine angenehme Klangkulisse ;-).
Statt des aufwendig gedrehten Stahlgehäuses der Kamera verwendete ich handelsübliche Plastikgehäuse. Um diese gegen elektromagnetische Einflüsse abzuschirmen verwendete ich EMV-Lackspray.
Apropos Plastikgehäuse, da die sechs 2N2907 PNP Transistoren nicht, wie im CCD Camera Cookbook dringend empfohlen wurde, im Plastikgehäuse aufzutreiben waren, griff ich auf die normalen im Metallgehäuse zurück. Dabei ist aber zu beachten, daß die 2N2907 im Metallgehäuse gegenüber denen im Plastikgehäuse eine andere Pinbelegung haben. Wenn man das mittlere Beinchen des Transistors durch die äußeren Beinchen hindurch auf die andere Seite biegt kann man diese Transistoren auch ohne Probleme in das vorgegebene Platienenlayout einfügen. Da das Metallgehäuse des 2N2907 mit einem Ausgang - mit dem Kollimator soweit ich es noch in Erinnerung hab - verbunden ist, kann es im engen Preamplifiergehäuse leicht zu einen Kurzschluß kommen. Daher habe ich die Gehäuse der sechs Transistoren mit Stoplötlack abgeschirmt.
Des weiteren habe ich die Kamera mit drei Temperaturmeßfühlern KTY 10 bestückt. Ein Temperatursensor sitzt direkt auf dem Kältefinger dicht am CCD-Chip, der die erreichte Kühlung am TC245 ermittelt. Der zweite Sensor ist am Kühlkörper des Peltierelementes befestigt und dient der Überwachung der Wärmeentwicklung des Peltierelementes. Der letzte Temperatursensor dient allein der Messung der Umgebungstemperatur.
Gleichzeitig mit Umbau der Kamera zur Verringerung des Dunkelstromes um mindestens den Faktor 10 (LDC-Modus), habe ich die ganze Elektronik (Interface- & Preamplifier Card, Temperaturanzeige; siehe Bild 3) in einem einzigen Gehäuse vereinigt. Dadurch hab ich etwas an Kabeln eingespart. Die Verbindung zwischen Preamplifier Card und dem Kamerakopf wird mit einem alten VGA-Kabel sichergestellt. Das Rauschverhalten hat sich gegenüber der alten Konstruktion nicht verschlechtert.


Abb.3: Innenansicht des Gehäuses, welches die komplette Elektronik beherbergt.

4 First Light

Abb.4: 27.7.1996 18:45 First Light!
Das erste Testbild zeigt das Dach eines Hauses in der Abenddämmerung in ca. 180m Entfernung. 		Abb.5:
Als erstes astronomisches Objekt habe ich den Mond aufgenommen.

Beide Aufnahmen entstanden an einem 60/910mm Refraktor. Da es sich um sehr helle Objekte handelt mußte ich einen Graufilter einsetzen.
Die ersten lunaren Aufnahmen am Refraktor sind etwas unscharf. Abhilfe schafft ein Infrarotsperrfilter, welcher speziell für Refraktoren empfehlenswert ist. Zu beziehen ist er z.B. bei astro-shop. Bei meiner Kamera dient der IR-Sperrfilter gleichzeitig als Abschlußfenster.
Weitere Bilder befinden sich auf meiner Galerieseite.

5 Software

ap245, 245plus:(DOS)
Beide Steuerprogramme der CB245 Kamera sind von Richard Berry, wobei ap245 dem Buch "The CCD Camera Cookbook" beiliegt. Das Programm 245plus ist eine Weiterentwicklung, welche mit dem LDC-Modifikationsblatt als Update erhältlich ist. Beide Programme sind funktionell und auch auf kleinen Rechnern (386er u. 486er), z.B. für den Feldeinsatz, ausreichend schnell.

Win245:(Windows)
Eine Alternative zu dem DOS-Programm Ap245 von Richard Berry, welches dem CCD Camera Cookbook Buch beiliegt, ist das Windoof-Programm Win245. Dieses ist sehr gut ausgestattet aber auch bedeutend langsamer. Es ist schon ein guter 486'er notwendig um damit flüssig arbeiten zu können. Dieser Umstand fällt ins Besondere im Find/Fokus Modus negativ auf.

Midas:(Unix)
Midas ist ein umfangreiches astronomisches Programmpaket zur professionellen Daten- und Bildanalyse. Um den etwas umständlichen Umgang mit Midas zu erlernen, braucht es etwas an Einarbeitungszeit, da man die meisten Befehle über eine Kommandozeile eingeben muß.

FTools:(Unix)
FTools ist eine Sammlung von Programmen, die den Umgang mit FITS Dateien erleichtert.

Skycat:(Unix)
Skycat ist ein Tool des ESO zur Visualisierung von FITS Bildern und Katalogen. Es unterstützt dabei das World Coordinate System (WCS). Die FITS Bilder können auf unterschiedlichster Art in Falschfarben dargestellt und mit Graphikobjekten (Text, Linie, etc.) belegt werden.
Ausgehend von den Weltkoordinaten des FITS Bildes können der Digital Sky Survey (DSS) oder andere Kataloge aufgerufen werden. Der Abruf der Kataloge über einen Objektnamen wird mit Hilfe von SIMBAD unterstützt.

Gimp:(Unix)
Gimp ist ein dem Photoshop nachempfundenes Bildverarbeitungsprogramm, welches mindestens den gleichen Funktionsumfang besitzt. Es ist insbesondere für den Umgang mit FITS Dateien geeignet. Auch lassen sich leicht größere Bilder aus mehreren Einzelbildern zusammenfügen.

6 Bezugsquellen

  • astro-shop Eric Sven Vesting im Planetarium
    Hindenburgstr. Ö1, 22303 Hamburg
    Tel.: 040/5114348, FAX: 040/5114594
    astro-shop Homepage
CCD Cookbook Buch, Leiterplatten,
Bauteile und Komplettsets.
  • Segor Electronics
    Kaiserin-Augusta-Allee 94 10589 Berlin
    Tel.: 030/3449794 FAX: 030/3453968
    Segor Homepage
Elektronische Bauteile.
Elektronische Bauteile, Gehäuse und
Temperaturmeßmodul.
  • Eurodis Enatechnik Electronics GmbH
    Postfach 1240 D-25443 Quickborn
    Tel. Sammel-Nr.: 04106/701-0
    FAX: 04106/701268
TC245-40-TI

7 Literatur- und Linkverzeichnis