Si si c'est une camera !....

[david.d]

Bonsoir à tous,

 

Cela faisait bien longtemps que je devais le faire et bien voilà je me lance. Don voici ma petite caméra CCD. Elle a été entièrement conçue et réalisée par mes soins. Aussi bien le côté hard (ainsi que sa partie vhdl) que le coté soft d’acquisition sur le pc. Bon évidemment à la base c’est mon boulot d’en concevoir pour des manips de physique alors passion pour l’astro et déformation professionnelle oblige, je me suis fait la mienne.

Evidemment je n’ai pas eu à disposition tous les moyens techniques dont je dispose au labo surtout niveau méca (le reste j’ai ce qu’il faut à la maison pour l’electronique) et donc à ce niveau (la mécanique) elle est très bricolo mais bricolo parfaitement fonctionnel et robuste en plus.

 

Le dectecteur est un ICX285AL bien connu

J’ai deux mode de fonctionnement :

Mode pleine resolution (1434*1040): 1 image/s , 14bits, transfert via USB2, 11 electrons de bruit max.

Mode basse resolution (full res / 4) : 5 images par secondes toujours 14bits et bruit de lecture toujours de 11 electrons max.

 

Pose de 1/2000s à 1h.

Gain réglable via le PC de +1dB à +20 dB

Enceinte à vide. Tenue au vide primaire pendant 1 semaine max. Pompage par une petite pompe fonctionnant sur piles.

Refroidissement par module peltier –10°C.

 

J’ai sorti le PCB en 4 couches avec les signaux sensibles passant en interne bien entourés par des plans de masse ce qui me permet de me passer sans souci de boitier. Le preampli est au plus prés de la CCD sur une carte intermédiare directement connectée sur les pattes du CCD.

Vous pouvez voir quelques photos prises avec cette caméra sur ce post avec en prime les photos du montage avec diviseur, webcam de guidage, roue à filtre etc … : http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=38544

 

 

Voici les photos de la bête.

 

 

 

 

 

Sinon je suis en train de finir la réalisation de la deuxième version (version très améliorée )... bientôt la première lumière, reste plus qu'à finir l'enceinte à vide pour le détecteur avec son peltier. (les premiers tests pour la mesure du bruit de lecture sont très prometteurs 6 électrons max de bruit et je pense par ailleurs que je pourrais augmenter un peu le débit d’images).

 

Il y aurait évidemment beaucoup de choses à raconter. Donc je ne sais pas trop par ou commencer et j’essaierai de répondre au mieux à vos questions.

 

A bientôt.

David

[xs_man]

Sacré usine à gaz !

En tout cas, respect pour ce travail de spécialiste.

 

Albéric

[patry]

C'est pas très "beau", mais si cela est efficace, why not ! Et il n'y a finalement que cela qui compte.

Par contre, se passer de boitier, j'ai comme un doute quand tu aura de la buée (du givre) qui viendra se poser sur les composants. Mais en tout cas, c'est une belle réalisation que tu a fait là !

 

 

Marc

[sebastien85]

Sacré réalisation !!

 

Chapeau !

 

J'attends avec impatience la deuxièmre version !

 

Petite question : As-tu calculé le prix de revient de cette cdd , tout en sachant que tu l'as faite toi-même ?

 

@+

Seb

[Mouf]

Excellent !

Ca a beau être ton métier, j'applaudis

PCB 4 couches ... tu est bien équipé dit donc

 

j'attends de voir les résultats de la version améliorée avec impatience

[david.d]

Je n'ai jamais eu de pb de givre ou d'humidité sur la carte. Et pourtant j'en ai fait des nuits avec l'humidité qui me stopait (je n'avais pas encore de resistances chauffantes pour la lame de fermeture). D'ailleurs une fois en Bretagne c'est tout bonnement le brouillard qui est tombé et toujours pas de pb. En fait d'elle même la carte chauffe un peu du fait de tous les composants actif dessus (elle dissipe entre 2 et 3W) et de plus elle est contre l'enceinte qui est chauffée par le peltier. Donc pas de pb d'humidité qui condenserait dessus.

 

Sinon le cout global est assez difficile à donner. Déjà le detecteur (ICX285AL) peut se trouver (à moins d'en récupérer un) chez framos entre autre : 400 euros à peu près si il est acheté à l'unité. Le cout de la sortie du PCB tres variable d'un prestataire à l'autre, peut etre reduite selon le nombre commandé. mais bon on peut s'en sortir aussi vers 400 euros la première carte sortie ensuite toutes les autres seront vers 200 euros. (ce que les fabricants de PCB appellent outillage n'est à faire qu'une fois et la il coute à peu pres 200 euros). Niveaux composants c'est 150 à 200 euros. Apres de la main d'oeuvre pour monter tout ça et faire un peu de mecanique. Je parle evidemment pas des centaines d'heures de conception mais bon ça apres coup c'etait du plaisir ;-) (pendant ça pique un peu les yeux parfois )

 

Mouf : pour le PCB tu l'auras compris je ne le sors pas chez moi , j'envoie les fichiers GERBER que j'ai génerés chez une boite spécialisée dans la sortie des PCB ....

 

Voila;

[christiand]

Bonjour David

 

Oui, nous en avions discuté sur le post précédent.

Belle réalisation. Certains taillent encore leur miroir de telescope, mais bcp plus rares sont les amateurs qui montent de toute piéce leur CCD.

 

De plus tes 1eres images sont trés correctes avec un guidage via DO, made home également !

 

Encore bravo.

 

Christian

[pascvale13]

Chapeau bas,

Une belle réalisation!

Une p'tite question, quel est ton job?

Pascal

[Mouf]

Haaa je pensais que tu pouvais faire ca direct à ton taff ... dommage, car c'est pas donné ces pcb !

C'est le capteur utilisé dans les Atik 16HR je crois (belle bête), qu'est ce qui t'a poussé à faire toi même à part le plaisir, et sans doute le prix (cherro la bêbette toute montée ! même si au final en construction perso ca fini à pas loin de 1000 € )

A tu pu 'améliorer' quelque chose ?

[david.d]

Merci à tous pour vos commentaires.

 

Pascal : mon job est Ingénieur électronicien (et instrumentaliste en general) dans un labo de physique d'une unite mixte de recherche. Je fais l'instrumentation pour ces manips lorsqu'on ne trouve pas d'équivalent dans le commerce. Comme il y a beaucoup de manips de spectrometrie je suis amené à concevoir des cameras CCD.

 

 

Mouf : lorsque j'ai commencé l'etude de cette camera les modèles équipés de ce détecteur étaient très peu présents. Sinon (et ce surtout sur la dernière version j'arrive à un bruit de lecture (total) très faible (6 electrons max) ce qui est peu commun sur les cameras du commerce (d'ailleurs bien souvent les fabriquants donne des bruits de lecture très fantaisistes qu'il est impossbile d'avoir et de loin sur nos écrans). De plus elle est refroidie et cette nouvelle version devrait à terme descendre via un double peltier à -40°C, je devrais être bien plus tranquille avec les longues poses sur le signal de noir que maintenant (la version actuelle descend à -10°). Par ailleurs comme j'ai écrit mon soft, j'ai une très grande souplesse d'utilisation et d'ailleurs au grès de nouvelles fonctions qui me sont utiles, je le fais évoluer.

Sinon, j'ai maintenant une bonne expérience de ce type de système, et j'ai déjà en chantier une future version (je n'en suis qu'aux schematics) , avec un contrôleur plus ouvert qui pourra accepter des chips différents ( moyennant quelques changements du softs pour chaque detecteur) et surtout avec un FPGA bien plus puissant avec lequel je ferais des traitements temps réel plus poussés pour continuer à améliorer le bruit .... un tel projet n'ai possible que par l'expérience retirée des versions de cameras déjà faites. Par ailleurs l'un des composants ( par remplacable sans un changemant de firmware et une refonte du PCB ) que j'utilisais est entré en voie d'obsolescence. Il se trouve encore dans les stocks de distributeurs mais la source se tarira. Quite à changer le PCB et le firmware autant tout refaire pour aller plus loin et envisager la possibilité d'un nouveau détecteur .

Voila les projets.. mais avant j'ai une camera à finir (pendant ces soirées de temps pourri) et à tester derrière un tube.

 

David

[christiand]

David, une question au spécialiste..

 

L'ICX285 Exview de Sony est un capteur trés répandu en astro. Il équipe de nombreuses caméras du "commerce", en commençant par le DSI III de Meade (non refroidie), puis le CP2-MS vendu par M42, l'Atik 16HR remplacée par l'Atik314L, une Starlight et même une Apogee.

Bref un capteur 285 Sony pour tous les budgets, de 1000 à +- 2500 euros, ou plus.

 

question :

 

Compte tenu des caractéristiques du 285 (interligne peu bruité), est il nécessaire d'avoir un refroidissement régulé sur ce type de chips ?

Car certains fabriquants font du refroidissement sans régulation et d'autres du refroidissement avec régulation.

 

 

 

Christian

[david.d]

Oui Christian le refroidissement régulé est essentiel sur ce capteur comme sur les autres ... Sinon c'est l'enfer des darks surtout en astro. Je m'explique. Le dark est fonction de la temperature du chip donc si sa temérature n'est pas régulée, et à cause du refroidissement au court de la nuit, son signal de noir va changer au court de la nuit. Donc les darks faits pour 10 min de pose en debut de nuit par exmple ne seront plus valables en fin de nuit , et au mileu de nuit etc...

Meme si l'on met un peltier il est essentiel de réguler car la température de la face froide du peltier dépend de la température de la face chaude (celle en contacte avec l'extérieur .. donc si plus froid à l'extérieur , plus froid sur la face froide ...).

Au début de la camera j'avais toujours le peltier à fond et donc pas régulé.... quasi ingérable pour les darks, surtout lorsque je fais des poses de 20 ou 30 min si il faut plusieurs fois par nuit reprendre une serie de dark de 20 ou 30 min on passe sa nuit à cela.

NB : Le signal de dark (que l'on recupère sur nos chers darks) n'a rien à voir avec le bruit de lecture.

Enfin, sur les manips sur lesquelles je bosse, les salles sont climatisées et régulées à température constante, donc les cameras avec peltier que j'ai conçues pour ces manips n'ont pas besoin d'être régulées, la clim à température constante s'en charge.

 

A+

[Leimury]

Bonsoir à tous,

 

Cela faisait bien longtemps que je devais le faire et bien voilà je me lance. Don voici ma petite caméra CCD. Elle a été entièrement conçue et réalisée par mes soins. Aussi bien le côté hard (ainsi que sa partie vhdl) que le coté soft d’acquisition sur le pc. Bon évidemment à la base c’est mon boulot d’en concevoir pour des manips de physique alors passion pour l’astro et déformation professionnelle oblige, je me suis fait la mienne.

Evidemment je n’ai pas eu à disposition tous les moyens techniques dont je dispose au labo surtout niveau méca (le reste j’ai ce qu’il faut à la maison pour l’electronique) et donc à ce niveau (la mécanique) elle est très bricolo mais bricolo parfaitement fonctionnel et robuste en plus.

 

Sinon je suis en train de finir la réalisation de la deuxième version (version très améliorée )... bientôt la première lumière, reste plus qu'à finir l'enceinte à vide pour le détecteur avec son peltier. (les premiers tests pour la mesure du bruit de lecture sont très prometteurs 6 électrons max de bruit et je pense par ailleurs que je pourrais augmenter un peu le débit d’images).

 

Il y aurait évidemment beaucoup de choses à raconter. Donc je ne sais pas trop par ou commencer et j’essaierai de répondre au mieux à vos questions.

 

A bientôt.

David

 

 

Comme les vrais !

[christiand]

Oui Christian le refroidissement régulé est essentiel sur ce capteur comme sur les autres ...

Ok David. C'est bien ce que je pensais. Mais je souhaitais avoir ton avis.

Pour l'histoire, sur un autre forum un astram connu et propriétaire d'une Atik314L (non régulée) soutenais "mordicus" le contraire, à grands renforts de chiffres...

 

Comme quoi il est tjrs bon d'avoir plusieurs avis.

 

Bref, si je comprends bien, cela permet de mettre en avant une CP2M régulée au lieu de l'Atik314L non régulée. Surtout que leurs tarifs sont voisins.

 

Nous en discutions ici :

 

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=38275

 

 

Christian

[david.d]

ah oui sans aucun doute il faut la régulée surtout si les tarifs sont voisins, et à moins de ne pas faire des poses qui dépassent 5 min cela devient ingérable comme je l'ai expliqué. Refaire des darks de 5 min tout au long de la nuit cela va encore quoique rapidement tres contraignant.

Sinon, si le bruit de lecture est enorme évidemment l'effet sera un peu camouflé mais il faudrait un bruit de lecture délirant ( à mon sens ) pour cela.

Je vais essayer de retrouver des brutes du meme objet sous 20 min de pose à differents moments de la nuit .. avec la camera version non regulée .. et y a pas photo

 

A+

 

David

[christiand]

Je vais essayer de retrouver des brutes du meme objet sous 20 min de pose à differents moments de la nuit .. avec la camera version non regulée .. et y a pas photo

 

Ok David. Mais bon, 20 mn en astro c'est quand même un cas extréme (peut être en H Alpha, et encore).

 

En général on réalise des poses de 5 à 10 mn sur tout le spectre et 10 ou 15 mn en H Alpha ou bande étroite.

 

En tous cas, merci pour ces commentaires qui confortent ce que je pensais déja.

 

Donc à tarif égal, prendre une CCD régulée ne fait pas de doute, même avec un capteur à faible "bruit" comme le 285.

 

 

Christian

[david.d]

Surtout avec un capteur dit faible bruit , car les variations sur le dark se veront encore plus.

 

Cet ICX285AL est vraiment un capteur assez exceptionnel surtout au vue de son prix, le seul reproche qu'on pourrait lui faire c'est la capacité max par pixel qui est d'environ 18000 electrons ce qui reduit notablement la "dynamique" finale (surtout par rapport à des detecteurs beaucoup plus chers de chez kodak ou bien EEV , Hamatsu et autres...). Sinon toutes ses autres caractéristiques sont excellentes.

 

David

[pascvale13]

Surtout avec un capteur dit faible bruit , car les variations sur le dark se veront encore plus.

 

Cet ICX285AL est vraiment un capteur assez exceptionnel surtout au vue de son prix, le seul reproche qu'on pourrait lui faire c'est la capacité max par pixel qui est d'environ 18000 electrons ce qui reduit notablement la "dynamique" finale (surtout par rapport à des detecteurs beaucoup plus chers de chez kodak ou bien EEV , Hamatsu et autres...). Sinon toutes ses autres caractéristiques sont excellentes.

 

David

 

Un grand merci David,

Pour ton exposé clair et concis, quand à la nécessité d'employé la régulation en imagerie CCD!!!

Surtout si il est possible de faire une bibliothèque de dark!

Prendre des darks une quinzaine de darks de 5 minutes, c'est un peu c....t, en pleine nuit:confused:, je préférerais faire des brûtes à la place...

Régale nous encore avec tes images, et l'avancement de ta nouvelle caméra, c'est intérressant au plus haut point;)...

Cordialement

Pascal

[david.d]

Je te confirme c'est même très c....t, à tel point c'est que tu te dis, "bon ben j'en ai fait il y a deux heures je m'arrangerais avec ".... ça c'est la fatigue qui dicte sa loie et la perspective à 3 heures du mat, d'une scéance passionante de dark. Donc le lendemain, carafe de café en main, on se penche sur ces surperbes brutes et son unique serie de dark. Ben y a pas, on a beau retourner le pb dans tous les sens et on se retrouve à jeter la moitié des brutes (et encore dans le meilleur des cas) car on a pas les darks correspondants.

 

Exemple de dark de 600s pris à 2 heure d'intervalle dans la nuit du 19/10/2008 ou j'avais eu des pb de regul de température dus à une déconnection intempestive de la pt100 (durant cette nuit la temérature avait rapidement chutée)

 

http://farm4.static.flickr.com/3216/3075611096_ac86df2ce8_b.jpg

 

http://farm4.static.flickr.com/3167/3075587002_f5068313e4_b.jpg

 

La différence est peut etre subtile (de plus je suis obligé de convertir mes brutes PNG 16bits en jpg 8 bits et en prime une resolution affaiblie 1024*744 au lieu de mes 1440*1060 natifs) mais cette différence est bien réelle.

 

David

[christiand]

David, concernant les matrices CCD, as tu déja entendu que certains KAF (pleine trame) présentaient des lignes verticales de pixels sombres à basse température (et uniquement à basse t°, en dessous de - 15 par exemple) ?

 

J'en ai déja discuté avec N. Outters qui avait noté cela sur sa ST10 (Kaf3200), j'ai moi même observé ce phénoméne sur le 1er capteur de ma Sigma (kaf1603).

 

J'ai longtemps cherché à comprendre mais je n'ai jamais trouvé d'explication.

Bref comme tu es "dans le domaine"... peut être possédes tu des éléments sur ce point.

Mais on dérive du sujet.

 

Je peux t'en reparler en MP si besoin.

 

 

Christian

[david.d]

Christian: Je ne vois pas de quoi il pourrait s'agir comme ça , il faudrait que je vois une image avec et sans le phénomène .. pourrais tu m'en envoyer (en MP), je regarderai ça.

[xs_man]

Et dire que c'est pour le CP, quel gâchi ! Aiiiie, pas taper...

David, puisque tu connais bien le sujet, quelle est la faisabilité et quel serait le coup de revient d'une caméra monochrome maison de 2 Mpixels style Skynyx 2-2 M (capteur ICX 274 et port USB 2.0, prix : plus de 2000 Euros) ou Unibrain Fire-i 810b (capteur ICX 274 et port firewire 1394, prix : 1900 Euros environ) ou encore à base de CMOS (Lumenera Lw 290) le tout sans système de refroidissement ? Ou pourquoi pas une version en 3 Mpixels ?

C'est pour de l'imagerie lunaire à grand champ où le paramètre le plus important est surtout le débit image associé à une sensibilité correcte (des pixels de 4 microns en CCD et 5 microns en CMOS me semblent un minimum pour garder des temps d'expo raisonnables).

As-tu développé un soft de capture spécifique ou simplement des drivers génériques ?

Merci pour ton aide.

 

Albéric

[david.d]

Alberic : pour mes cameras j'ai tout developpé : depuis le hard jusqu'aux soft. Pour le Hard, il y a bien sur la conception des schematics et PCBs, mais aussi le developpement VHDL pour le FPGA , et puis pour le Soft il y a toute la partie driver de ma camera et la partie soft d'acquisition.

Pour le coût de ce que tu veux , en matiere premiere , sortie de PCB et autres composants .. pas de pb tu serais à mon avis bien en dessous de 2000 euros. Maintenant en terme de conception et de temps de developpement c'est très très long. Faisable évidemment mais très long et il faut à mon avis avoir de solides bases.

Le nouveau contrôleur CCD dont je parlais plus haut qui en est encore au stade de concept (juste quelques jetés de schematics pour fixer des idées) permettra ce dont tu parles , haute resolution et haut débit d'images, mais c'est pour moi un but secondaire, je vais d'abord m'attacher au coté très faible bruit ( tout en concervant un bon débit d'images pour la MAP à la volée, comme je le fais avec la version actuelle). Ensuite, dans un deuxième temps j'optimiserai le firmware pour avoir un mode avec le plus de debit possible d'images et continu (mode planétaire).

 

A+

 

David

[ralf33]

Salut All

et pour réguler le refroidissement on trouve où cet élément??

roger

[david.d]

Pour reguler je me fabrique mes régulations, pour les puristes on peut faire des PID, je trouve ça un peu lourd , sinon un bon proportionel, simple et le tour est joué. J'évite par contre les regulation PWM sur les cameras bas bruit , car on a des commutations sur de la puissance et donc beaucoup de bruit ce qui peut parfois influencer fortement le bruit de lecture du CCD selon l'organisation du système electronique.

[Mouf]

Tu arrive à atteindre un delta meilleur que 1° avec une régule proportionnelle ? (Genre AmpliOp si je comprend bien ? )

Avec quel genre de capteur ? CTN ? LM35 et consort ou ... ?

Désolé par avance de te saouler avec des question qui peuvent te paraitre triviales

[david.d]

Ma langue a fourché , en fait je rajoute une petite composante integrale pour aider un peu le proportionnel et pouvoir tourner autour de la consigne... et en effet je fais ça avec un ampli op genre OP27 qui commande un ampli qui peut fournir bcp de courant comme un OPA549 de chez TI.

comme capteur on peut prendre des thermocouples, des pt100 etc ..y a le choix

 

David

[xs_man]

Alberic : pour mes cameras j'ai tout developpé : depuis le hard jusqu'aux soft. Pour le Hard, il y a bien sur la conception des schematics et PCBs, mais aussi le developpement VHDL pour le FPGA , et puis pour le Soft il y a toute la partie driver de ma camera et la partie soft d'acquisition.

 

Ah oui quand même, il faut bien toucher sa bille en effet !

 

Pour le coût de ce que tu veux , en matiere premiere , sortie de PCB et autres composants .. pas de pb tu serais à mon avis bien en dessous de 2000 euros. Maintenant en terme de conception et de temps de developpement c'est très très long. Faisable évidemment mais très long et il faut à mon avis avoir de solides bases.

 

Vi, c'est bien le problème, l'envie oui, mais je suis loin d'avoir les compétences malheureusement.

 

Le nouveau contrôleur CCD dont je parlais plus haut qui en est encore au stade de concept (juste quelques jetés de schematics pour fixer des idées) permettra ce dont tu parles , haute resolution et haut débit d'images, mais c'est pour moi un but secondaire, je vais d'abord m'attacher au coté très faible bruit ( tout en concervant un bon débit d'images pour la MAP à la volée, comme je le fais avec la version actuelle). Ensuite, dans un deuxième temps j'optimiserai le firmware pour avoir un mode avec le plus de debit possible d'images et continu (mode planétaire).

A+

David

 

Il sera en effet intéressant de savoir quel débit est atteignable au final.

 

Albéric

[Frederic Jabet]

Le projet est vraiment très interessant.

 

N'as tu pas envisagé de faire produire industriellement ta réalisation ?

[xs_man]

N'as tu pas envisagé de faire produire industriellement ta réalisation ?

 

Même question ?

 

Albéric