CCD-UAI
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aggiornata al 12 maggio 2007
12 maggio 2007: la prima immagine di un oggetto cielo profondo.
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........Autocostruzione della camera CCD-UAI
Il progetto

Non mi ricordo più come mi sono imbattuto in questo progetto ma so per certo che mi ha subito affascinato per lo spirito che lo anima. E' il risultato di una collaborazione tra appassionati astrofili che hanno deciso di mettere a disposizione di tutti, gratuitamente, il loro lavoro.
Nella sezione "presentazione" accessibile dalla home page http://www.uai-ccd.com/ si dice tra l'altro:

"Il progetto è alla portata di qualunque appassionato di elettronica che abbia già realizzato con successo sistemi di media complessità, sia analogici che digitali. Obiettivi principali del team di sviluppo sono stati la semplificazione circuitale, lutilizzo di componenti facilmente reperibili ed una garantita riproducibilità"

Bene vediamo,

  • Sono un appassionato di elettronica e di astrofotografia.
  • Mi piace l'autocostruzione soprattutto se basata su materiale di facile reperibilità e di costo modesto.
  • Al momento non possiedo alcuna camera CCD degna di questo nome.

Che dire? Sembra che questo progetto l'abbiano fatto apposta per me !
Le caratteristiche

  • Campionamento a 16 bit
  • Raffreddato con cella Peltier
  • Utilizza sensori Sony della famiglia ICX di buona reperibilità
  • Il controllo e l'acquisizione avvengono tramite la porta USB (non c'è bisogno della parallela)
  • Firmware aggiornabile da porta seriale
  • Verrà implementato il controllo di una ruota portafiltri
  • Potrà, sostituendo solo il firmware e la cella CCD, montare diversi tipi di sensori
  • Uno dei software previsto per acquisire le immagini è AUDELA (freeware)
  • Tutte le informazioni per la realizzazione sono disponibili sul sito web
  • Una mailing- list, alla quale partecipa il team di sviluppo, può dare supporto attivo

Sempre sul sito si possono già vedere immagini riprese con il prototipo senza il sistema di raffreddamento.

A che punto è?
Al momento in cui scrivo, 24 novembre 2006, la parte elettrica della camera è completa ed i test previsti per verificare la funzionalità dei singoli moduli passano senza problemi. Anche il sensore, l'ICX429ALL, ha passato il primo test di funzionamento.
Nella versione finale il sensore sarà alloggiato in una camera fredda, interna allo chassis principale, che manterrà il CCD ad una temperatura di circa 25 °C al di sotto di quella ambiente.
Sul lato destro dell'immagine ci sono i connettori d'interfaccia:
in alto quello USB, in centro l'RS232 (per la porta COM del PC) in basso quello delle tensioni d'alimentazione. In alto sulla sinistra, sotto al cavetto, il processore PIC16F877A.
Grazie alla mailing-list ed al coordinatore del progetto, Marco Paolilli, è stato possibile acquistare l' ICX429ALL che è il componente più costoso e problematico da reperire. Otto persone hanno partecipato alla lista d'acquisto ed in questo momento sono impegnati nell'assemblaggio del proprio esemplare.
Paolilli, che è il principale artefice del progetto, stà realizzando una guida in linea molto particolareggiata e chiara. Dall'elenco dei componenti, agli schemi elettrici, al master per lo stampato, alla procedura per inciderlo con mezzi di facile reperibilità e costo irrisorio .......... tutto è descritto ed illustrato nei minimi dettagli. Le procedure di test dei moduli aiutano enormemente ad eliminare quei difetti circuitali inevitabili in realizzazioni artigianali di questo tipo. Le stesse procedure potranno servire, in futuro, per risolvere eventuali guasti hardware che dovessero manifestarsi.
15 marzo 2007

L'assemblaggio meccanico è terminato. Il sistema di raffreddamento a cella di Peltier è funzionante. In figura, la prova indica che la differenza di temperatura raggiungibile attualmente è di 25 °C circa. In queste condizioni l'assorbimento di corrente è quasi esattamente di 1 Ampere, alimentando la cella con 5 V di tensione. Durante tutte le prove effettuate non ho mai notato la formazione di condensa nè sul vetro della finestra ottica nè sul vetrino del CCD.
Qualche nota personale

Le sezioni qui di seguito si riferiscono ad alcune fasi della realizzazione della camera. Ho descritto la soluzione adottata quando l'attrezzatura a mia disposizione era diversa da quella indicata sul sito ufficiale http://www.uai-ccd.com/ . Ho anche aggiunto note su problemi riscontrati e relative soluzioni

Esposizione
In questa pagina http://www.uai-ccd.com/CS5.html è descritta la procedura per impressionare lo stampato con l'immagine del master. La lampada che viene utilizzata è un faretto alogeno da 500W.
Esiste un'altra possibilità per chi possiede già una lampada "solare" come quella nella foto qui a fianco. E' un vecchio modello della Siemens che utilizza una sorgente di raggi U.V. (quel bulbo più in basso) ed una I.R. (i due "tubi" in alto). Nel mio caso è possibile accendere indipendentemente le due lampade, cosa molto utile visto che per il nostro scopo servono solo gli U.V. Purtroppo non è indicata la potenza della sezione U.V. che dovrebbe comunque aggirarsi sugli 80 Watt. Chi volesse usarla come descriverò di seguito
deve sapere che gli ultravioletti sono pericolosi per la vista
E' dunque indispensabile adottare tutte le precauzioni per evitare di esporsi direttamente ai raggi emessi dalla lampada.

Il "bromografo"
disegno di Nadia Corfini
Per costruire il mio bromografo ho usato una scatola di cartone aperta sopra e sotto.
Nella parte superiore ho appoggiato la lampada. Sotto, sul pavimento, in corrispondenza della finestra ricavata tagliando una parte di cartone, è sistemata la lastra di vetro che copre il master e lo stampato.
Sopra al vetro è importante appoggiare un cartoncino disposto in modo da impedire l'irraggiamento nella fase di riscaldamento della lampada; l'emissione U.V. si stabilizza infatti solo dopo un po' di tempo.

Le grandezze che influenzano il processo di sensibilizzazione sono:

  • la potenza della lampada
  • la distanza lampada-stampato
  • il tempo d'esposizione
Nel mio caso, con la lampada da 80W circa, l'altezza della scatola (distanza tra lampada e stampato) era di 60 cm ed il tempo d'esposizione di 3 minuti. Da prove precedenti, fatte su un campione, un'esposizione tra i 2 ed i 4 minuti sembrava dare comunque buoni risultati.

La procedura è la seguente:

  • sistemare nell'ordine stampato, master, vetro e cartoncino alla base della scatola
  • appoggiare la lampada alla parte superiore della scatola
  • coprire le parti ancora aperte tra la lampada e le pareti della scatola con dei panni in modo da assicurarsi una perfetta schermatura dai raggi U.V. L'unica apertura deve rimanere la fessura in basso che servirà a sfilare il cartoncino. Evitare comunque di guardare direttamente la fessura durante il funzionamento del bromografo.
  • accendere la lampada ed attendere 1 minuto prima di sfilare il cartoncino
  • attendere ancora 3 minuti poi spegnere la lampada e proseguire con la fase di sviluppo

Foratura stampato
Usare un'attrezzatura del genere per fare fori da 0,8 mm non è il massimo. Il movimento della colonna non è per niente fluido e scorrevole, il mandrino riesce a malapena a bloccare punte da 1,5 mm. Con qualche accorgimento tuttavia anche questi attrezzi da carpenteria possono essere utilizzati per il nostro lavoro.
Per poter montare la punta e far sì che venga bloccata dalle ganasce del mandrino basta trovare un tubicino in plastica di diametro adatto (figura a lato). Allo scopo può andar bene la guaina in plastica che ricopre i conduttori elettrici, una volta sfilato il filo di rame.
Scartata la possibilità di usare la colonna per guidare il movimento durante la foratura, ho trovato molto più pratico tenere fisso il trapano e muovere lo stampato tenendolo con entrambe la mani. In questo modo si ha una migliore sensibilità e si può regolare la pressione della punta per evitare che si spezzi sotto lo sforzo.

Nonostante queste precauzioni, la durata delle punte è abbastanza limitata e conviene procurarsene un buon numero. Dopo averne rotte quattro ed essere rimasto con una sola a 3/4 del lavoro, ho scoperto un modo per "rigenerare" il filo della punta.

Una pietra per affilare gli scalpelli può servire allo scopo. Bisogna cercare di ricostruire la sfaccettatura passando la punta sulla pietra. Inutile dire che è un'impresa disperata ma con questo sistema sono riuscito a portare a termine il lavoro con l'unica punta rimasta.
Test tensioni
A questo link http://www.uai-ccd.com/TS3.html c'è la procedura di verifica delle tensioni d'alimentazione degli integrati, con le indicazioni dei pin su cui effettuare i test.

Ho trovato utile estendere la misura anche agli altri piedini perchè usando un voltmetro digitale, che ha un'impedenza molto elevata, si possono evidenziare dispersioni tra le piste dovute ai residui invisibili di rame che l'acido non ha rimosso durante il processo di sviluppo.

Molto probabilmente queste leggere dispersioni non avranno influenza sul funzionamento della camera, ma usare qualche precauzione in più non è certo sbagliato. Il consiglio è quindi quello di passare con la punta di uno spillo tra le piste, in quelle zone dove i conduttori sono molto ravvicinati.
Il programmatore ed IcProg
A questo link http://www.uai-ccd.com/TS5.html viene descritto il circuito del programmatore ed il relativo alimentatore.

Ad un controllo sulle tensioni d'uscita dell'alimentatore fatto con l'oscilloscopio, nel mio caso, era presente un'oscillazione a frequenza abbastanza elevata sovrapposta alla continua, sia sul +5 V che sul +13,2 V. Il disturbo è sparito collegando in parallelo ai due condensatori da 220 nF e 100 nF due elettrolitici da 10 uF 25 VL.

A questo link http://www.uai-ccd.com/TS6.html c'è la procedura di caricamento del bootloader ed i files da utilizzare.

Col mio PC, sul quale è installato Win98 SE, il programmatore non voleva saperne di funzionare finchè non ho scoperto che il problema era riconducibile ad un'incompatibilità tra la versione 1.05D di IcProg ed il sistema operativo. Una volta installato IcProg 1.05A tutto ha funzionato regolarmante.
Il link dove prelevarlo :
http://www.ic-prog.com/download.html
Driver FTDI usb module
Ai links che seguono sono prelevabili i driver per il modulo della FTDI (DSP-USB245M). La versione è quella disponibile al novembre 2006. Entrambi i driver sono stati installati e provati con la mia camera

Win98 SE e Xp Home Edition Sp2

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