Активная, Адаптивная Оптика и автогидирование

[Arkady Vodyanik]

Современный непланетный астрограф не должен иметь f/10!

Скажем, при f/3 время экспозиции уменьшится в 9 раз,
требуемая точность гидирования - в 3 раза; а там и само гидирование не надо - при экспозиции всего в несколько минут. Плюс поле зрения (приходящееся на ту же матрицу) намного больше, и при 1200мм фокусного расстояния на 10мк пиксел приходится немного - 1.7 сек дуги.

Это, разумеется, если подход к делу серьезный. Думается, что при 400мм и приличная CCD к лицу, да и монтировка от $10000 не выглядит запредельным изделием. А там, подумаешь еще чуть-чуть, и оценишь - 400мм тоже ни к чему, и 200 вполне устроят. А ту же конскую голову глазами все равно не увидишь, хоть и 1м поставь.

P.S.
"товарищ с запада" денег, может, и больше нашего получает, но он напомнил  о здоровом влиянии хорошей механики при общем хоре в пользу электроники и софта. И не он один так думает: очень софтверные "товарищи" из Software Bisque тоже почему-то взяли и сложили монтировку Paramount.  

[Pluto]

>>Современный непланетный астрограф не должен иметь f/10!

Почему??

>>Скажем, при f/3 время экспозиции уменьшится в 9 раз,

Ну, это верно только для протяженных объектов. А если я хочу фотографировать, например, шаровые или рассеянные скопления.

>>"товарищ с запада" денег, может, и больше нашего получает, но он напомнил  о здоровом влиянии хорошей механики при общем хоре в пользу электроники и софта. И не он один так думает: очень софтверные "товарищи" из Software Bisque тоже почему-то взяли и сложили монтировку Paramount.

Честно говоря, не понял, что Вы хотели сказать.

[Arkady Vodyanik]

>>Скажем, при f/3 время экспозиции уменьшится в 9 раз,

Ну, это верно только для протяженных объектов. А если я хочу фотографировать, например, шаровые или рассеянные скопления.

На это постараюсь ответить завтра. Спать пора
Скажу только вкратце, что границы между точечным и протяженным об'ектом весьма условны.


>>"товарищ с запада" денег, может, и больше нашего получает, но он напомнил  о здоровом влиянии хорошей механики при общем хоре в пользу электроники и софта. И не он один так думает: очень софтверные "товарищи" из Software Bisque тоже почему-то взяли и сложили монтировку Paramount.

Честно говоря, не понял, что Вы хотели сказать.


Борис, Вы все понимаете

Вот пока о ТАР скажу: теория расцвела пышным цветом на неспособности докомпьютерной науки просчитать нелинейные уравнения. Отсюда и П, ПИ и ПИД-законы регулирования, передаточные функции. Пишу несколько эмоционально, так как приходилось иметь дело с "учеными", готовыми представить взаимодействие цехов предприятия на основе "линеаризации" нелинеаризуемого

[Anton]

одним из главных условий является отказ от компьютера.
..............

Мой гид строится для работы в горах (Приэльбрусье), где нет розетки в 220 вольт. Как здесь быть?

Ну если совсем без компьютера, ну тогда ква... Но тогда не очень понятно, что можно делать с таким монстром 400мм 1/10 без компьютера. Использовать его в качестве гида для съемок Рубинаром-300 на пленку? Снимать на пленку в четырехметровом фокусе с выдержкой на всю ночь? Но что? Для планет на пленку фокуса маловато, для дипская многовато... На ПЗС то снимать все равно компьютер понадобится...

Насчет розетки 220v:
Я надеюсь Вы этот телескоп не на горбу в горы то  потащите? Ну наверняка на машине хоть какой... А в ней аккумулятор есть,  а за сотню долларов можно купить полукиловаттный инвертер и запитать даже полноценный системный блок с 21" монитором. Ну и бензогенераторы никто пока не запрещал...

[Pluto]

Беседа скатывается в оффтопик. В обсуждение оптимальных для астрофотографии светосил, цен на монтировки, ПЗС и т.п.

Думаю, что пока lorka не расскажет более развернуто про свой телескоп и задачи, которые он хочет решать, вопрос не прояснится.

[Anton]

Думаю, что пока lorka не расскажет более развернуто про свой телескоп и задачи, которые он хочет решать, вопрос не прояснится.

Это точно.

[David]

    Хочу предложить вашему вниманию свой вариант реализации автогида на основе охранной камеры. Это черновой набросок(особенно в аналоговой части) схемы которая пока не реализована .  Я осознаю сомнительную работоспособность некоторых решений,  поэтому в аналоговой части будем считать схему скорее фунциональной чем принципиальной.
Схема состоит из следующих функциональных блоков:
1. Входной повторитель ТВ сигнала (возможно не нужен вообще, нужно доработать )
2. Детектор синхроимпульсов(транзистор,стабилитрон,подстроечный резистор)
3. Широтно-импульсный ЦАП (с 3-й ноги контроллера)
4. Быстродействующий компаратор ( например LM311, LM 211 или LM111)
5. Смеситель отдетектированных синхроимпульсов с результатом сравнения(диод с резистором)
6. Расширитель импульсов с компаратора на 13 ногу контроллера (чтоб не пропустить запрос на прерывание) в принципе можно и без него ,но так быстрее и проще поймать первую звезду(не нужно анализировать всю картинку)
7.Преобразователь последовательного кода в параллельный ( сдвиговый регистр ИР8)
8.Контроллер с обвеской
9 Удвоитель частоты( ЛП5)вырабатыват частоту выборки(паял,работает)
10. смеситель для подмешивания в видео сигнал  маркера выбранного объекта( со 2 ноги контроллера,схема кривая , требует доработки.)
11.кнопки управления и выходные цепи (не показаны).
Теперь о том как это должно работать.
Контроллер синхронизируется и привязывается к кадровым импульсам
Постепенно снижая напряжение на ЦАПе  ждёт прерывание. Наступление которого означает обнаружение в поле зрения камеры самого яркого объекта ( либо горящего пикселя). По времени поступления запроса на прерывание можно определить примерное положение ведущей звезды. Примерное - потому что время ответа на прерывание величина переменная ,да и дискретность времени слишком грубая. Теперь зная строку и грубо положение звезды в строке нужно запомнить несколько байт со сдвигового регистра. 1-2 байта в районе  ожидаемого окончания строчного синхроимпульса, и 2 байта в районе звезды. Делается это командами типа  MOV длительностью 1мкс(для 24 МГц) .Таким образом можно запомнить хоть всю строку длиной 64 байта ,при этом частота выборки сигнала 8 МГц. Поскольку имеется смеситель (5) можно апосля вычислить положение звезды  относительно синхроимпульса с дискретностью 1/416 ширины картинки. Для уверенного захвата нужно попробовать снизить напряжение  сравнения и убедиться что в исследуемом поле зрения ( скажем 16х8 или 16х16 пикселей) не появилось новых объектов. Затем хорошо бы убедиться что захваченный объект не является горячим пикселем для этого автогиду можно слегка "пошевелить"  телескопом и убедиться что звезда перемещается  в поле . Если всё ОК вычисляем центр  звезды , выдаём команды коррекции и анализируем помехи,возможно слегка подстраиваем порог компаратору под изменяющуюся яркость картинки(может небо потемнело ,может от прогрева параметры поплыли). При этом на ввод информации тратится сравнительно скромная часть вычислительных ресурсов( настраиваем  один таймер на прерывание в районе нужной строки,второй прерывает накануне кадрового импульса для его програмного детектирования и реальзации ФАПЧ.Таким образом примерно 4-8 строк из 312 контроллер озадачен вводом интересующей части кадра ,плюс детектирование кадрового синхроимпульса. А остальное время -анализ изображения размером 16х8 или 16х16 пикселей и выдача корректирующих сигналов. Для удобства наладочных работ возможно полезно будет подсвечивать на контрольном мониторе область в которой оказался объект выбранный контроллером в качестве ведущей звезды ,для этого нужен смеситель(10). Если кого смущает однобитовость анализируемого изображения ,то в принципе можно меняя порог на компараторе получить 4-5 градаций яркости (собирая информацию от 4-5 кадров, вернее полей).
Вкратце пожалуй всё. Паять тут особо нечего ,настраивать тоже.Есть добровольцы написать грамотный софт(боюсь я красиво и быстро не напишу )?  
Мне кажется весьма заманчивой идея замены кварца в камере на более тормознутый.Ну не до 1го кадра в секунду а хотя-бы раза в 3-4. Может попробовать купить в складчину одну камеру SK1004x или SK1043x и поставить эксперимент. Жаль в нашей деревне такими не торгуют ,я б попробовал .


Модераторам: Ребята перенесите тему плз ,я в эту ветку случайно попал,читал вначале и утратив интерес давно сюда не заглядываю. Не промахнись я мышкой ...

[Павел Бахтинов]

...тем кто собирается ТАР  изучать всерьез: главное, не спешите вникать в операционное исчисление, критерии Найквиста и Гурвица. Вы будете приятно удивлены тем, что настоящие результаты в этой области получаются хорошо вам знакомым численным моделированием.

И да, и нет.
Pluto ответил уже, но добавлю. Очень уж глубоко вникать в теорию (для данной задачи), может, и не надо, но представление об основных закономерностях нужно иметь обязательно. Моделирование (как численное, так и "натурное") хорошо показывает, как работает система, но, само по себе, не способно ответить на вопрос, почему она так работает. Наилучший результат дает разумное сочетание аналитических методов с численным моделированием. Кстати, для моделирования работы автогида не обязательно решать уравнения самостоятельно, можно воспользоваться любым схемотехническим САПРом (PSpice и т.п.).

...приведу слова одного товарища с Запада: "зачем тебе это гидирование? купи хорошую монтировку и забудь про гидирование"

Неверный подход. Точнее, сильно неоптимальный: стоимость чисто механического решения (при точностях около 1") на пару порядков выше, чем с применением автогида. Столь же неверным было бы и обратное утверждение, будто бы использование автогида позволят "забыть" о качестве механики. Наилучший результат дает разумное сочетание достаточно хорошей монтировки с хорошей электроникой. Кстати, не думаю, что причина таких высказываний "западного товарища" в том, что у него "денег куры не клюют". Скорее всего, он просто не представляет, о чем говорит, либо его слова вырваны из контекста.

Современный непланетный астрограф не должен иметь f/10!

Скажем, при f/3 время экспозиции уменьшится в 9 раз...
(...)
Это, разумеется, если подход к делу серьезный.

Если подход к делу серьезный, то столь крупный инструмент должен снабжаться набором дополнительной оптики (фокальными редукторами и т.п.) для реализации различных фокусных расстояний под решение различных задач. А в качестве базового, отн.отверстие F/10 для Кассегрена - вполне оправдано.

Но вот по поводу требования жесткой экономии электропитания - мне тоже не совсем понятно. Слишком уж мобильным такой инструмент быть не может, и то транспортное средство, на котором его можно увезти, вполне потянет и питание для ноутбука. Или мы чего-то не понимаем? lorka, действительно, расскажите подробнее.


PS. Название темы я подкорректировал. Надеюсь, возражений нет?

[Anton]

   Может попробовать купить в складчину одну камеру SK1004x или SK1043x и поставить эксперимент.

Да камера то для экспериментов есть, уже даже измученная паяльником, но вот под "тормознутую" камеру нужен еще такой же заторможенный телевизор, что бы хоть както оценить ее работоспособность.

[David]

Хоть как то можно оценить осциллографом и полосатой тестовой картинкой.

[Ясь]

А если сделать 1 кадр за 6 секунд, то видеосигнал можно ввести в комп с помощью звуковой платы. Правда, вряд ли при такой частоте будет нормально работать ПЗС.

[Александр Л.]

     Имеем
1.   Готовые опробованные автогиды на ФЭУ, детали есть в продаже, стоимость радиодеталей ~ 500 руб. В случае изготовления  – можно фотографировать в фокусе по меньшей мере 1 м. Есть соображения, что при дальнейшем увеличении фокусного расстояния предел разрешению снимка положит турбуленция. В любом случае для меня 1-метра достаточно.
2.   Несколько идей  как построить автогид на ПЗС. Для выяснения вопроса о работоспособности искусственно придуманных гидов и об их характеристиках надо проводить НИР. Конечный результат не известен. Для построения ПЗС гида в лоб надо либо разрабатывать камеру для гида, либо при использовании готовых камер владеть технологиями программирования DSP процессоров и средства отладки к ним.
3.   Какие преимущества будет иметь ПЗС автогид, если заработает. Возможность ведения по двум осям. В этом случае для управления телескопом надо будет разрабатывать и изготавливать пульт управления который позволит программировать размер шага по склонению, готовые пульты дают большую ошибку.  
4.   Можно собрать в кучу NOTEBOOK, камеру, программу и… самодельный пульт (для двух осей) управления монтировкой. Имеем десятикратное превышения потребляемой мощности против ФЭУ, ориентировочную стоимость в 500 у.е. и примерно ту же точность ведения. Плюс notebook в полевых условиях, сколько веревочка не вейся, а все равно конец будет.
5.   Заявленная точность ведения в 3 угловые секунды (автогид на ФЭУ) была получена на монтировках с самодельным приводом, изготовленным из случайных деталей.

Об чем спорим? Если только о том, как проводить НИР.

Антон, к вам несколько вопросов.
1.   Заявленные вами данные приведены для монтировки EQ5, или монтировки Терешкова?
2.   Какой пульт управления использовался?
3.   Приведена ошибка для ведения по двум осям или по одной?

DAVID, честно до конца не понял, как работает ваша схема, не видя самой схемы, но так понял, что для нахождения положения звезды вы используете амплитудное стробирование, в таком случае ваш автогид обладает минимальной помехоустойчивостью и быстрее всего неработоспособен. Замечание по схемотехнике LM311-LM111, на 100 кгц имеют зону нечувствительности примерно 300 МВ, и фронт у него пологий, работать на реальном видео не будет, компаратор будет подобрать трудно.

Возможно, полезная ссылка - http://vissim.nm.ru/lectures/contents.htm .

А здесь, можно скачать две книги которые любят рекомендовать Павел Бахтинов и Pluto - http://elib.catalysis.nsk.su/elib/sci-lib/DjVu%20books%20edition/electronic/catalog.html - П.Хоровиц, У.Хилл - Искусство схемотехники (издание 5-е, переработанное) , У.Титце, К.Шенк - Полупроводниковая схемотехника (издание 5-е, переработанное) .

 

[Anton]

1.   Заявленные вами данные приведены для монтировки EQ5, или монтировки Терешкова?
2.   Какой пульт управления использовался?
3.   Приведена ошибка для ведения по двум осям или по одной?

1) Для монтировки Терешкова.
2) Контроллер самодельный, на тот момент имел такую же функциональность как и коробочка от EQ-5, только скорость для гидирования была 0.3-0.5
3) Ошибка дана для ведения по одной оси.

Для монтировки EQ-5 точность ведения по двум координатам была оценена на глаз в max. 15 секунд, но все было сделано кое как и инструментально не фиксировалась.

[David]

Александру Л.        Форум проглючил и картинка исчезла, отправил повторно. Не понял на счёт LM311 , он вроде по паспорту за 0,2-0,3 мкс должен срабатывать при 5 вольтовом выходе от 100мвольтового скачка на входе ,хотя спорить не стану ,надо  будет проверить. Я бы не назвал метод амплитудным стробированием т.к. не ловлю одну единственную границу небо/звезда. Я просто оцифровываю интересуюций фрагмент картинки с однобитовой глубиной цвета(порог чёрное/белое подбирается автоматически). А уж на сколько пикселей "расплылось" изображение звезды в каждом конкретном кадре не имеет значения  ,я всё равно вычисляю центр тяжести изображения.  

[lorka]

Крутая баталия пошла, однако! Похоже ночью буря магнитная была.
Попробую ответить на вопросы по порядку:

1. Весь этот сыр-бор затевается в астрономическом кружке Тырныаузского дома пионеров. Организовал кружок мой бывший одноклассник - нынче начальник механо-сборочного (читай токарно-фрезерного) цеха (еще в советские времена окончил МАИ). Весьма толковый и деятельный организатор. Сумел убедить товарищей из Баксанской нейтринной обсерватории взять кружок под свою опеку (правда, те особенно и не упирались). Мэр города толковый попался - дал немного денег на оборудование и готов выделить место под школьную обсерваторию (но это пока перспективы). ГорОНО поддержало. Так что постройка крупного телескопа при таких возможностях вовсе не представляется утопией.

2. По поводу F/10: вообще то в крупных любительских телескопах часто используют два фокуса. Конечно же основным здесь будет фокус Ньютона (F/5). И тогда F/10 для "кассегрена" вполне оптимально. А соорудить нехитрое устройство для смены вторичного зеркала, имея высшее инженерное образование, свободный доступ к токарно-фрезерным станкам и опытных токарей под своим началом, согласитесь, плевое дело.

Должен сказать, что в нашей дискуссии сразу бросается в глаза один факт - чем меньше человек сведущ в этих вопросах, тем более категорично он выступает против F/10. Симтоматично. Те же два человека, к мнению которых действительно стоит прислушаться, не видят в этом никакого криминала. И даже находят "F/10 для Кассегрена - вполне оправдано".

3. По поводу монтировки: Paramount тоже не боги "обжигали". Повторюсь, имея высшее инженерное образование, ... (см выше), можно соорудить монтировку не намного хуже Paramount, затратив на все это копейки. При таких возможностях, мне кажется, вообще грех покупать монтировки.

4. По поводу "что оптимальнее - автогид на ФЭУ или на ПЗС": трудно добавить что либо к аргументам Александр Л. И дело здесь даже не в жесткой экономии электропитания (я вовсе не считаю этот аргумент краеугольным, а привел его только потому, что обо всех других было сказано другими). Просто я считаю, что использовать компьютер только для гидирования, тем более на экваториальной монтировке, - это "забивать микроскопом гвозди". Я понимаю полную "компьютеризацию" телескопа или управление "азимуталкой". Но на "экваториалке" и только для гидирования... Увольте.

5.

Но тогда не очень понятно, что можно делать с таким монстром 400мм 1/10 без компьютера.

Ну не перегибайте палку, Anton. Конечно компьютер здесь необходим. Только не для гидирования же, блин.

[Anton]

Ну не перегибайте палку, Anton. Конечно компьютер здесь необходим. Только не для гидирования же, блин.

Ну если компьютер таки будет, то почему бы ему и не погидировать в фоновом режиме параллельно с более важными задачами?

[lorka]

Вроде бы так. Но не забывайте, что речь идет об астрономическом кружке. Значит будет не один телескоп. Так что для фонового режима дело найдется. Да и детишек надо чем то занимать (рассчеты там всякие делать). А крутой комп в горы не потащишь, жалко. К тому же в фокусе Ньютона, я думаю, часто будет сьемка и на пленку, и привязывать телескоп к компьютеру в этом случае вообще неразумно. Разве я не прав?

[Arkady Vodyanik]

Должен сказать, что в нашей дискуссии сразу бросается в глаза один факт - чем меньше человек сведущ в этих вопросах, тем более категорично он выступает против F/10. Симтоматично. Те же два человека, к мнению которых действительно стоит прислушаться, не видят в этом никакого криминала. И даже находят "F/10 для Кассегрена - вполне оправдано".


Смею предположить, что это сказано про меня. Ну что же, готов занять третье место по "сведущести" - после Бахтинова и Пустыгина, разумеется.

А вообще, как только речь идет не о хобби, а о "занятии чем-либо детишек", утрачиваю интерес к разговору. Стремительно!

[Pluto]

Ой, горячий у нас народ! Даже в такой сугубо технической теме умудряются поцапаться.

>>А вообще, как только речь идет не о хобби, а о "занятии чем-либо детишек",
утрачиваю интерес к разговору. ..
 
Ну, это Вы зря, работа с детьми дело нужное. Не все, конечно, способны на это. Я бы, например, не смог. Сразу бы начал раздавать подзатыльники.  
А среди достойных примеров, можно привести Л.Л. Сикорука, который замечательно совмещает свое хобби с преподавательской деятельностью, и создал целую школу телескопостроения.

Теперь по существу.
Вопрос о том, что лучше автогид на ФЭУ или на ПЗС, сильно зависит от личных пристрастий любителя. Если есть склонность и умение работать с цифровой техникой, приобретение лишнего ноутбука и матрицы не представляет проблемы, то вариант, предлагаемый Антоном, выглядит вполне естественно.
Если есть желание обойтись минимальными затратами и создать полностью автономную конструкцию, а необходимость спаять аналоговую схему и высоковольтный блок питания не пугает, то вариант с ФЭУ предпочтительнее. Фактически, автогид на ФЭУ проще, т.к. принципиально не содержит лишних элементов, более долговечен и устойчив к внешним факторам (холоду, например). К тому же он явно проще в настройке и подготовке к работе.
Конструкция с ПЗС и компьютером более универсальна и содержит потенциальную возможность управления по двум осям и всяким интересным экспериментам. Насколько это важно, любитель должен решать сам.

Какая схема точнее? Скорее всего, в пределе их точности сравниваются и ограничиваются атмосферными условиями. Полагаю, что более высокое быстродействие ФЭУ позволяет обеспечить точность более дешевым способом.
В успех экспериментов с диодами и телекамерами я не очень верю, но это  мое субъективное личное мнение.

[Anton]

Вопрос о том, что лучше автогид на ФЭУ или на ПЗС, сильно зависит от личных пристрастий любителя.
...................
Какая схема точнее? Скорее всего, в пределе их точности сравниваются и ограничиваются атмосферными условиями.

Вообщем все правильно, кому что больше нравится, тот тем и пользуется. Я вот осваиваю ПЗСную тему, дело дошло уже до строительства SkySensor-оподобных конструкций и написания увесистого софра для PC, так на ФЭУ уже как-то и не тянет , размах не тот  , но принципиально ничего против не имею.

Ну а насчет точности, так вот исследовал я намедни дрифты, которые наснимал при испытаниях редукторов разных ппри помощи K3CCDTOOLS, и исследовал имено дейфы по склонению, те именно ту часть которая обусловлена исключительно атмосферой. Так вот двойная амплитуда того, что намыла атмосфера - порядка 3 секунд. Вот и предел точности. Тут любой тип гида не имеет никаких преимуществ в плане точности, ибо любой из них упрется в этот предел. Для обоих типов я так понимаю 1 секннда легко достижима.