jacek 22/06/2016
• Poradnik
• 3679 czytań
0 komentarzy

Kamera ALL-Sky mojego wykonania na dachu budynku gospodarczego w ŻaganiuW astronomii spotykamy się z częstym problemem obserwacji całego nieba by zarejestrować zjawiska chwilowe jak meteory, satelity i inne. W czasie obserwacji z wykorzystaniem teleskopu nasze zaangażowanie w proces uniemożliwia monitorowanie w zakresie 180 stopni. W przypadku posiadania obserwatorium, nawet niewielkiego potrzebujemy też informacji co dzieje się na niebie w kierunkach na które w danej chwili nie patrzymy – np. zbliżające się chmury, burza czy deszcz. Przy zdalnej obsłudze brak takiej informacji grozi wręcz katastrofą. A czasem chcemy rejestrować zjawiska na niebie, gdy nas nie ma na miejscu lub gdy pogoda uniemożliwia inne obserwacje poza ogólnym przeglądem nieba i zliczaniem meteorów. Do tego celu przyda się nam kamera AllSky – całe niebo w jednym kadrze.

Do tego celu potrzebujemy czułą kamerę, obiektyw typu rybie oko (180°), urządzenie rejestrujące oraz okablowanie. Na forum astronomicznym – Link Jarosław Grzegorzek opracował konstrukcję takiej kamery do samodzielnego wykonania. W zasadzie można zadać sobie pytanie po co budować samemu skoro łatwiej i szybciej można taka kamerę kupić? Odpowiedź jest jedna – cena. Dedykowana kamera to koszt co najmniej 3000 zł. Za to nasza propozycja to zaledwie 280zł. Do tego uzyskujemy rozwiązanie skalowalne i w pełni przez nas konfigurowalne.

Kamera płytkowaZaczynamy oczywiście od zakupów. Wybór kamery jest dość trudny lda tego korzystamy z odkryć naszego kolegi i wybieramy jedną z dwóch kamer płytkowych: 1200TVL 2MP/1080P AHD /CVBS IR-Cut Board Camera DNR - Link lub 1200TVL AHD 0.0001 Lux Starlight Board Camera 960P D-WDR - Link z naciekiem na tę pierwszą. Ma ona więcej ustawień przydatnych dla naszych potrze. Czułość to 0.0001 luxa co przy cenie 23$ daje nam świetne parametry. Kamera płytkowa wymaga wykonania przez nas stosownej obudowy, ale jak się zaraz okaże nie jest to takie trudne.

Do kamery musimy dokupić obiektyw 1.56mm Fish Eye MTV Lens 180 Degree Wide Angle For CCTV, który da nam możliwość obserwacji w 180°. Jeśli obiektyw dotrze do nas z filtrem IR to będziemy musieli go mechanicznie usunąć. Standardowo jest on bez takiego filtra, ale mnie trafiło się inaczej i nie mogłem wyostrzyć obrazu. Stary obiektyw wykręcamy i montujemy rybie oko. Obiektyw musimy wkręcić prawie do końca więc nie obawiajmy się tego, ale róbmy to z wyczuciem. Całość jest z tworzywa i zbyt duży opór mechaniczny po prostu nam wszystko uszkodzi. Ogniskowa obiektywu to tylko 1.56mm więc odległość od matrycy będzie dosłownie minimalna. Ostrożność jest więc jak najbardziej wskazana.

Kamera ma tylko wyjście BNC i gniazdo do zasilania 12V. jest ona bowiem do monitoringu przemysłowego. Nie ma więc złącza USB i do tego celu potrzebujemy mieć w komputerze specjalną kartę lub lepiej oddzielny rejestrator. Urządzenie to będzie zapisywało obraz z kamery. Do naszych celów wystarczy rejestrator GISE GS-404 – (Link). Ma on cztery kanały i obecnie możemy go kupić za 170 zł, ale bez dysku twardego. Ja miałem taki dysk ze starego komputera. Ale można kupić tańsze dyski SATA więc warto wejść w taka opcję. Ten rejestrator obsługuje dyski nawet do 4TB. Jest mały, ma złącze sieciowe RJ45 dzięki któremu podłączymy go do ewentualnej naszej sieci lokalnej by mieć dostęp online. Jest port USB na myszkę oraz podłączania dysku USB do archiwizacji danych.

Do połączenia kamery z rejestratorem potrzebujemy koncentrycznego kabla. Najlepiej by miał on już wbudowane przewody do poprowadzenia zasilania 12V do naszej kamery. Na końcach kabla montujemy wtyczki BNC. Ich zaprawienie wymaga specjalnej zaciskarki. Możemy też skorzystać z kabla UTP do sieci komputerowych i użyjemy wtedy specjalnych transmiterów za kilkanaście złotych.

Akrylowa kopułka 6"Kamerę umieścimy na dworze i będzie ona tam non stop. Więc wymagana jest obudowa, która zniesie warunki atmosferyczne. Do tego celu nadają się rury kanalizacyjne. Krótka rura ok. 20cm z uszczelkami na obu końcach i do tego dwie zaślepki pozwolą stworzyć szczelną konstrukcję. W zaślepkach wiercimy otwór na kamerę a w drugiej na wyprowadzenie kabla. Kamerę przykryjemy akrylową kopułką (6 Inch Indoor / Outdoor CCTV Replacement Clear Acrylic Camera Dome Housing). Ta niestety jest do kupienia tylko za granicą. W Polsce nie udało się nam znaleźć sprzedawcy takich części. Ja znalazłem ją na EBAY (Link - link może wkrótce przestać być aktualny). Taka kopułka nie zakłóci naszego obrazu kamery. Jej rozmiar 6” pozwoli w przyszłości na różne modyfikacje konstrukcji. Ale całość można zrobić znacznie mniejszą.

Kopułkę musimy podrzewać gdyż inaczej szybko nam zaparuje. Dzieje się tak ze względu na różnice temperatur i wilgotności. Zjawisko znane z obserwacji teleskopowych. Tu jednak wymagane jest nieco inne rozwiązanie ogrzewania. Podgrzewać będziemy całą płytę metalu – krążek wycięty z blachy aluminiowej dostępnej w Castoramie. Ja użyłem obudowy zasilacza komputerowego. Jego blacha jest nierdzewna i akurat był pod ręką. W środku wycinamy otwór na kamerę. I całość montujemy jak na zdjęciach.

Schemat regulatora grzałkiBlachę-ogrzewacza trzeba zasilać ciepłem. I tu mamy kilka rozwiązań do wyboru. Proponuję konstrukcje wykorzystywana w astronomii amatorskiej do odraszania optyki teleskopów. Polega to na tym, że wykonujemy ogrzewacz z drutu oporowego na 12V który pracuje w trybie ciągłym, lub prawie ciągłym. Ma on ogrzać nasze szkło powyżej temperatury rosy. W danej chwili będzie ona różna więc konieczna jest jakaś minimalna regulacja. Dla majsterkowiczów elektroników proponuję budowę kontrolera grzałki na bazie timera NE555 (Simple Dew Heaters and Controllers - Link ). Dla reszty może to być regulator zasilania diod RGB za około 57zł (Regulator natężenia oświetlenia, 3-kanałowy do taśm LED RGB SU12001 - Link) ja podłączyłem do niego jeszcze jedno urządzenie – wentylator komputerowy. Porusza on powietrzem wewnątrz obudowy kamery co ułatwia odraszanie.

Aby wykonać sama grzałkę na 12V warto zajrzeć na stronę Celestii – (Grzałka do teleskopu - Link). Tam są wszelkie podstawy teoretyczne i praktyczne jak to wykonać. Ja zastosowałem drut oporowy z uszkodzonego ogrzewania siedzenia kierowcy. Taki pokrowiec kupić możemy w sklepie LIDL itp. Warto więc zbierać nieraz uszkodzone sprzęty i w takich sytuacjach je wykorzystać. Możemy tez kupić drut oporowy i zrobić z niego grzałkę jak w opisie na stronach Celestii. To jest znacznie lepsze rozwiązanie od drabinek rezystorowych, gdyż rezystory – oporniki – w zasadzie nie służą do wytwarzania ciepła. Wręcz ciepło jest u nich skutkiem ubocznym zmiany napięcia prądu i raczej niepożądanym. Poza tym drut oporowy łatwiej jest ułożyć na płaskiej powierzchni. Po ułożeniu spirali i zakryciu kołem blachy nakładamy kopułkę i całość zamykamy spinaczami do dokumentów. Jest to dość praktyczne, bo szczególnie na początku będziemy musieli kilka razy zaglądać pod tę kopułę dla wszelkich regulacji. Uszczelka z gumy pod krawędzią kopułki uszczelni całość chroniąc przed wodą i brudem.

Kontroler do zdalnego ustawiania kameryRura kanalizacyjna sprawdzi się nam teraz w czasie montażu kamery na jej miejscu. Specjalne obejmy dostępne w handlu ułatwią nam życie i całość prac. Po podłączeniu kamery do rejestratora musimy jeszcze wykonać zmianę ustawień. Do tego celu wykorzystujemy przycisk na kablu przy kamerze. Możemy tez wyposażyć się w specjalny kontroler (OSD UTC Controller For AHD CMOS Camera - Link). Nie będzie trzeba wchodzić na dach do kamery, tylko za jego pomocą wykonamy wszystkie operacje. Wpinamy go w kabel przy rejestratorze i po problemie.

Zmiana ustawień kamery pozwoli na rejestrację obrazów nocnego nieba z odpowiednią czułością. Niestety tym samym obraz dzienny będzie prześwietlony. Ale możemy ponownie ręcznie dokonać zmian ustawień na ten czas. Nam jednak chodzi o obraz w nocy więc dniem się na razie nie przejmujemy.


Ustawienia języka polskiego w menu kamery

Ustawienia ekspozycji w kamerze - x30



Przyciskiem na kablu naszej kamerki włączamy menu – naciskamy przycisk i na ekranie monitora pojawi się menu. Najpierw w ustawieniach specjalnych zmieniamy język na polski. Zaskoczenie? Tak jest język PL. A następnie wprowadzamy ustawienia jak niżej:

1. Kamera 1200TVL 2MP/1080P AHD /CVBS IR-Cut Board Camera DNR
   Można ją ustawić tak aby pracowała z bardzo dobrą czułością w nocny. W dzień obraz jest prześwietlony.
   
   
   1. 
      - EKSPOZYCJA
      - MIGAWKA
      - 30x
      
      
   2. 
      - DZIEŃ/NOC
      - MONOCHROMATYCZNA
   
   
   
   
2. Kamera 1200TVL AHD 0.0001 Lux Starlight Board Camera 960P D-WDR
   Można ją też ustawić na stałą migawkę 30x tak jak wyżej. Ma ona jednak też nieco rozbudowane menu pozwalające na włączenie trybu AUTO, które dosyć poprawnie pracuje zarówno w dzień jak i noc:
   
   
   1. 
      - EKSPOZYCJA
      - MIGAWKA
      - AUTO
      
      
   2. 
      - EKSPOZYCJA
      - ZM. CZUŁOŚCI
      - AUTO i po wejściu w jego podmenu ustawiamy 30x
      
      
   3. 
      - DZIEŃ/NOC
      - AUTO

W przypadku niekorzystnych warunków lokalnych (np. silne światła boczne) ten tryb AUTO może ustawiać niewystarczającą czułość w trybie nocnym. Można wówczas spróbować programowego maskowania pewnych obszarów obrazu (chyba w menu Backlight - nie testowałem) lub ustawić stałą migawkę 30x (jak w kamerze 1) kosztem obrazów dziennych, które nie są dla nas aż tak istotne.

No i to by było na tyle. Jeszcze tylko przykłady uzyskanych obrazów nieba.

Niebo w widoku kamery ALL-Sky. Autor: Jarosław Grzegorzek

Niebo w widoku kamery ALL-Sky. Autor: Jarosław Grzegorzek

AllSky - zaglądam do kamery :) - Autor: Jacek Patka
Prowizoryczne stanowisko na czas wdrażania projektu

Obraz z ekranu

Instalacja grzałki w kamerze All Sky

All Sky z bliska

Kamera na dachu




Przeczytaj więcej:

• Wątek na forum - Budowa własnej kamery All Sky
  
• Galeria kamery All Sky w serwisie astronomicznym