Projet MASCOT
Mini All-Sky Cloud Observation Tool
Description

 

Après avoir recherché et comparé les différents systèmes de caméras et d'optiques disponibles, nous avons rapidement rejeté les solution à base de caméras vidéos ou appareils photos numériques (souvent utilisés pour la surveillance des aurores boréales), nottament à cause de leur coût élevé et leur complexité.

La caméra est donc une caméra CCD Génésis/Audine et l'optique est de marque Pelco.

La caméra CCD Genesis/Audine

La caméra est une Genesis, directement dérivée de la caméra française Audine. Il s'agit d'une caméra refroidie par module Peltier avec un capteur Kodak KAF-401LE (antiblooming) de grade 2.
Cette caméra Genesis a été conçue pour être étanche (utilisation de joints toriques), limitant donc les risques de givrage. Elle est livrée avec une alimentation comprenant une régulation en température.
L'image délivrée est au format FITS codé sur 32767 niveaux, avec une valeur d'offset de 3500ADU environ.


La caméra et son alimentation lors des premiers tests.

Le seul point délicat reste l'adaptation de l'optique: il a été nécessaire de concevoir une pièce de raccord pour visser l'objectif devant le capteur.

Le capteur KAF-401LE

Voici les principales caractéristiques du capteur KAF-401LE:
  • capteur CCD (surface 393 Kpixels)
  • 768 x 512 pixels (pixels carrés de 9um de côté)
  • dimension 6.91 x 4.6 mm
  • technologie antiblooming (anti-éblouissement) - facteur de remplissage 70%
  • faible courant d'obscurité (~0.1e-/pix/sec @10°C)

L'efficacité quantique est relativement basse à cause de l'option antiblooming (e.q. max = 0.35 à 600nm). Cependant, il était important de disposer de cette option pour éviter une saturation par les objets brillants (Lune, crépuscule,...).

 

L'optique Pelco

L'optique est un objectif zoom de type Pelco 13VA1-3. Utilisé dans des systèmes de vidéosurveillance, il a un champ maximum de 180° et est conçu pour les capteurs vidéo de taille 1/3".
Ainsi, il donne sur le KAF une image de diamètre ~530 pixels.

La projection angulaire de cet objectif est dite "équidistante" (figure ci-dessous)

Ainsi, la résolution du système est la même du centre au bord de l'image: 19arcmin/pixel.

Ci-contre, l'optique montée sur le capot de la caméra, avec la pièce de jonction en laiton (merci Carlos Guerra! ;-)

Conception mécanique et Intégration

La caméra et son alimentation sont intégrées dans un boîtier prévu pour le matériel électrique: plusieurs dimensions sont disponibles commercialement et ce type de boîtier est étanche. On y pratique une découpe circulaire pour le dôme plexiglass (dispo. chez Edmund Scientific); il sera fixé en intercallant un joint hermétique.
Le principal problème est d'éviter la surchauffe à l'interieur du boîtier (dûe au soleil et à l'alimentation interne).
Pour protéger du rayonnement solaire, on a disposé des plaques d'aluminium à quelques centimètres devant les faces: le boîtier se retrouve donc à l'ombre et s'équilibrera à la température ambiante.
L'alimentation interne est mise sous tension grâce à un interrupteur crépusculaire (commercial) se déclenchant environ 20 minutes avant le début des poses (et 20 minutes après la fin).


Dessin du boîtier de MASCOT sous VariCAD

La caméra et sa protection (VariCAD)
Cet interrupteur crépusculaire déclenche donc l'alimentation de la caméra (électronique et refroidissement) et le retrait ou la mise en place de la protection amovible.
Cette protection amovible protège préventivement l'objectif du rayonnement solaire direct. Elle est constituée de trois lames (en vert ci-contre) et d'une membrane souple actionnées par un motoréducteur, et de switches de fin de course.
Ce système est fixé sur la caméra par l'intermédiaire d'une plaque aluminium (en jaune ci-contre) servant à la fois de support ét d'intercalaire.
Ci-contre, une vue du boîtier ouvert en cours d'assemblage; on y voit la caméra fixée sur son support (lames alu), l'alimentation de la caméra, et les plaques aluminium de protection thermique.
Une autre vue du système; on voit bien l'interrupteur crépusculaire (cylindre bordeaux).

 

Enfin, une vue de MASCOT installé sur son support dans son emplacement extérieur définitif. Le boîtier peut être orienté par rapport au socle bleu. On voit également la membrane souple de protection... et les Cerros du désert d'Atacama au fond...

Enfin, voici une table de spécifications résumant les caractéristiques de MASCOT:

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