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Link alla parte I – Introduzione

Link alla parte II – La Critical Focus Zone

Dopo aver visto un pò l’introduzione di questo splendido progetto di R.Brown ed aver affrontato alcuni aspetti relativi alla Critical Focus Zone e alla risoluzione dei motori, abbiamo compreso come sia necessario (per lavorare in maniera precisa) ottenere un buon accoppiamento tra focheggiatore e motore.

In questo articolo ci spostiamo un pò piu in “la” andando quindi a vedere un altro accoppiamento opportuno da valutare, che è quello tra motore e driver di pilotaggio.

Ebbene si, non solo dobbiamo tenere presente delle caratteristiche meccaniche del sistema, ma dovremmo porre un pò in valutazione anche le caratteristiche di pilotaggio del motore dal momento che questo avviene tramite una schedina contenente un chip, comunemente chiamato DRIVER o DRIVER MOTORI.

I MOTORI PASSO PASSO

Ho scelto di spendere due parole sula tecnologia dei motori passo passo perchè in questi anni di passione ci siamo tutti resi conto come questa tipologia di motori rappresenti da almeno un ventennio la soluzione preferita per tutti gli organi di movimento di precisione, che siano quelli di una montatura, di un focheggiatore, di un rotatore di campo e in alcuni (rarissimi) casi anche di una ruota portafiltri (sebbene queste ultime di solito hanno sensori magnetici di posizione o ottici)

Da quando è stato inventato arduino e tutta la miriade di controllori ad esso associati, sicuramente si è sviluppato in larghissima scala anche il contesto hobbystico di questa tipologia di dispositivi e di motori, portando cosi questa bellissima tecnologia a portata di qualsiasi casalinga di Voghera che voglia controllare con passi numerici determinati meccanismi e che abbia bisogno di sapere precisamente a che punto si trovi uno scorrimento di un organo di rotazione senza dover ricorrere all’encoder seppur quest’ultimo rimane a tutt’oggi l’unico vero sistema di controllo preciso di rotazione. Se pensiamo ad esempio alle stampanti 3D, abbiamo il quadro completo di come siano sfruttabili questi aggeggi..

Il funzionamento di un motore passo passo (o stepper) è relativamente semplice e si può identificare nello schema seguente ma con un’attenzione particolare…non è l’unico schema possibile, è solo quello piu elementare. Di motori passo passo (o stepper) ne son state costruite milioni di versioni con diverse logiche di funzionamento seppur il ragionamento base è sempre lo stesso.

Quello che vediamo sopra, è il tipico funzionamento di un motore passo passo. Ed è piuttosto semplice intuirne il funzionamento seppur possiamo spiegarne in modo elementarissimo la logica di funzionamento…in parole povere, prendendo a riferimento uno degli innumerevoli testi che si trovano online:

Date queste premesse, si immagini di fornire tensione al conduttore A, collegando B a massa e lasciando scollegate le fasi C eD: a causa della magnetizzazione delle espansioni polari connesse alle fasi A e B il magnete permanente del rotore ruoterà, orientandosi in modo da allineare le proprie espansioni polari Nord e Sud nella direzione A-­‐‑B, come mostrato in figura.Se successivamente si toglie tensione alla fase A e la si commuta alla fase C in modo da alimentare il percorso di corrente da C a D, il rotore ruoterà in senso orario di un quarto di giro allineandosi lungo la direzione C-­‐‑D. Per provocare un ulteriore avanzamento sifornirà tensione alla fase B, poi alla D e così via, provocando una continua rotazione dell’asse del motore.La sequenza degli impulsi elettrici da fornire è quella evidenziata in figura(corrispondente a due giri del motore), dove le varie sequenze sono sincronizzate da un clock, il cui periodo determina ovviamente la frequenza di ripetizione degli impulsi, e quindi la velocità di rotazione del motore

Altro aspetto interessante dei motori passo passo è la loro capacità di mantenere la posizione quando sono alimentati, bloccandosi in un determinato punto fino a che non avviene appunto un cambio di stato sulle bobine che ne consenta il movimento.

Risultato immagini per stepper gif

Da qui comprendiamo bene che

a) c’è una sequenza ben precisa con cui fornire alimentazione alle bobine

b) Se io fornissi corrente al motore come ad un normale motore elettrico senza costruirmi un’elettronica di controllo, il motore non si muoverebbe

c) tornando all’immagine di cui sopra, esiste un “clock” con cui alternare le varie fasi, ed agendo su questo clock io determino la velocità con cui ruoterà il mio motore, se ruoterà avanti o indietro e sfruttando determinate peculiarità del clock, posso avere anche passi intermedi aumentando cosi il numero di passi per rotazione (funzione denomianta HALF STEP ovvero Mezzo Passo)

Bene, chi è deputato a fare questo?

IL DRIVER MOTORI E IL CONTROLLER

ESATTAMENTE! Il driver motori. insieme al controller…Ogni volta che sentiamo parlare di motore passo passo, non ci si dovrebbe riferire solo al motore in sè ma a tutta l’elettronica che ne gestisce il movimento e quindi per ogni motore c’è il driver che ne gestisce frequenze, rotazione, alimentazioni e la corrente di alimentazione al motore.

Il driver motori è costituito generalmente da uno o piu Chip saldati su un PCB il quale contiene tutta quella serie di resistenze, diodi di protezione, led etc.etc. che ne permettono il regolare funzionamento. Essendo questo deputato a fornire appunto anche la corrente in transito verso il motore, ha un problemino: se il motore va molto sotto sforzo, il driver scalda. E se scalda troppo, frigge. E se frigge, ciao rotazione perchè chiaramente il motore senza il corretto driver non può funzionare.

Il driver in buona sostanza potremmo associarlo da una serie di interruttori (4) che si aprono e chiudono in maniera consequenziale in base al proprio clock interno e la cui attivazione di un ciclo di sequenza avviene tramite l’ingresso di un segnale di corrente in un determinato piede del chip. Leggendo segnale elettrico in ingresso su quel pin, fa partire la sequenza di On/Off per ogni uscita verso al motore (4 nel nostro caso). Quindi, se arduino , ipotesi, apre il pin XY a cui è collegata l’entrate del chip apposita, il driver lo riconosce e attiva il primo interruttore alla cui uscita è collegato il cavo n.1 del motore, in un altro dei 4 cavi ci sarà il polo negativo e questo stato di cose genererà il primo movimento del motore e quindi il primo passo. Nella sequenza successiva, sarà il cavo n.2 ad essere deputato al ruolo di fornire corrente, e il corrispettivo cavetto diventerà il polo negativo, ripetendo il ciclo per un altro passo, come abbiamo visto in precedenza.

Per citare esempi che facciano vedere un pò le schede di controllo dei motori passo passo, quello che allego qua sotto è un esempio del driver motori di una Heq5 costituito da due chip per asse

Risultato immagini per neq6 motor driver

Mentre questa ad esempio è la motor board di un LX 200

Risultato immagini per vixen motor board

Per capire ancora meglio, penso si aopportuno affidarsi anche ad uno schema generico di funzionamento di un driver motori, in dettaglio questo che sarà il driver di cui ci occuperemo durante la costruzione. In Dettaglio il DRV8825, un driver piuttosto performante, minuscolo, che fornisce tutte le opzioni che ci servono e consente il transito di 0,4 ampere per ogni ciclo…ed è veramente tanto, considerando l’alimentazione a 12V a cui collegeremo la Vmot. Il costo di un driverino del genere si attesta intorno alle 3,5 euro, si trovano a piu e si trovano a meno, ma grosso modo tutti viaggiano intorno a ste cifre.

DRV8825 SCHEMA

Come possiamo vedere, abbiamo un pò di pin sul lato sinistro, che andranno collegati ad arduino. Mentre i pin sul lato destro andranno collegati al motore. In dettaglio, partendo dalla sinistra

LATO ARDUINO

a) ENABLE: Questo pin se alimentato (o quando alimentato) consente l’abilitazione o la disabilitazione del driver. E’ utile qualora si voglia, ad esempio, togliere corrente al motore quando questo è a riposo anche se è preferibile gestirlo non spegnendo l’elettronica (come in questo caso) ma mettendola a riposo, con il pin Sleep che vediamo successivamente

b) da M0 a M2 . Questi pin, consentono una gestione dei passi. Alimentati in certe combinazioni, consentono la divisione dei passi in 1/2, 1/4, 1/8 etc. Praticamente la gestione di questi pin consente di combinare le uscite verso il motore in modo tale da causare una rotazione piu small per passo. Ad esempio potremmo passare da 200 passi giro a 400 passi giro o a 800 passi giro, agendo elettricamente su questi pin. Personalmente, lo sconsiglio perchè io sono un pò antico e preferisco dotarmi di un bel motore ridotto e lasciare il full step. L’half step ha come contropartita quella di diminuire sensibilmente la coppia del motore che opporrà meno resistenza al movimento quando fermo e contestualmente avrà meno spunto quando dovrà iniziare la rotazione per spostarsi verso il fuoco.

c) Reset: non in uso

d) Sleep: fa quello che avevamo anticipato al punto a). In dettaglio…siccome i motori passo passo quando alimentati continuano a mantenere uno stato di blocco, questo pin permette (quando alimentato) di mettere in stand by il driver e di togliere corrente al motore. Questo può essere utile ad esempio se non si vuole che il motore scaldi troppo, perchè anche qualora il motore sia fermo ma l’elettronica di controllo sia attiva, il motore continuerà a scaldarsi pur non muovendosi. Siccome stiamo parlando però di un sistema di focheggiatura su cui ci mettiamo del peso, è consigliabile non gestire funzioni di sleep affinchè il motore rimanga in uno stato di blocco assoluto. Sviluppando la comprensione di questo concetto (cioè di NON disattivare il motore) ed affiancandolo ad un motore con riduttore che a sua volta ha una coppia molto molto alta, ecco dove troviamo la possibiltià di avere un sistema di focheggiatura che sposti fortissimi carichi e che mantenga il fuoco anche in posizioni piu complesse

e) STEP: Questo è il pin che farà partire la sequenza. Quando questo pin rileverà un segnale elettrico consentirà la partenza di un ciclo di movimento. Piu impulsi arriveranno a questo pin e piu il ciclo andrà avanti. Supponiamo che i lmotore si trovi a 5000 passi debba andare a 6.000 passi, arduino conterà per 1000 volte l’apertura del pin che porterà per 1000 volte un impulso di entrata al driver, il quale per 1000 volte completerà il ciclo di rotazione.

f) DIR: questo è il pin piu banale…se non alimentato, consentirà una sequenza di alimentazione verso i 4 fili del motore in una direzione sequenziale, mentre se alimentato invertirà la sequenza.

LATO MOTORE

Visto cosa succede in entrata al driver, adesso è il momento di osservare cosa avviene in uscita dal chip

a) Vmot: Questa è l’alimentazione che arriverà al motore, può viaggiare su questo driver dagli 8 volt ai 45 volt. Ma a noi serve la 12V, e quindi qua dovrà essere collegata la 12V in entrata dal nostro controller Ascom che a questo punto, come potremo intuire, non avrà piu una sola tensione all’interno ma 2: la prima è la 5Volt fornita da Arduino, la seconda è la 12V fornita al motore e al driver (ebben si, questo segnale alimenta anche il driver). In realtà nel progetto come l’ho fatto io ho modificato un pò anche questo aspetto, nel mio controller girano ben 3 voltaggi: 12 Volt, 8 Volt e 5 Volt, poi nei prossimi tutorial vediamo perchè ho adottato questa soluzione

b) GND: qua bisogna prestare attenzione…questo Ground rappresenta il polo NEGATIVO deI segnali del motore, quindi non è da confondere con il GND che troviamo in fondo alla scheda che ha un’altro scopo. In parole povere, questo ground è quello diretto al motore, è quel polo negativo che causerà la chiusura del circuito della tensione in transito verso il motore e che viene fornita attraverso i 4 pin che andiamo a spiegare ora

c) B2, B1, A1, A2: Eccoli qua i pin a cui collegare i nostri motori. Qua bisogna prestare un pò di attenzione perchè andranno collegati in maniera corretta altrimenti il motore non girerà, farà rumore, scalderà e in taluni casi potrà portare a fusione il driver a causa di un cortocircuito!! In dettaglio basterà affidarsi alla scheda tecnica del motore dove solitamente viene specificata (per questo motivo consiglio di dotarsi si motori nuovi e non di quelli trovati sotto al cuscino di zia..)

Come si vede chiaramente…avremo...A e /A del motore che saranno A1 e A2 sul driver mentre B e /b del motore saranno B1 e B2 del driver.

Collegato in questo modo, avremo mantenuto la corretta piedinatura delle bobine del motore al nostro driver.

d) Fault;: non in uso

e) GND: ecco questo GROUND è piuttosto importante, perchè qua andrà collegata la Ground di Arduino. Siccome, come stiamo intuendo, tutto il pilotaggio si svolge tramite segnali elettrici, dovremo avre un ground comune tra arduino e il driver altrimenti il segnale in entrata dai pin posti lato arduino andranno a scaricarsi su una GND non corretta non consentendo cosi la chiusura del circuito tra Arduino e il Driver Motori e la risultante sarà che non ci sarà corrente in transito tra arduino e il driver.

CONCLUSIONE

In conclusione, adesso penso che si stiano facendo un pò piu chiare le cose. I driver motori presenti sul mercato sono una miriade, io personalmente mi trovo molto bene con questo, siglato appunto DRV8825. Questo fornisce 0,4 ampere al motore che sono ben sufficienti allo scopo, costa poco, ha una grande versatilità e consente di operare in tutte le condizioni necessarie costituendo cosi un particolare piuttosto importante e ben costruito di questo progetto. Unica raccomandazione che fornisco è di considerare il montaggio di un dissipatore sul driver perchè scalda, ma di solito viene fornito col driver stesso.

Raccomandazione: si tratta di componentistica cinese, il che significa che non tutti i prodotti siano buoni alla stessa maniera. Compratene piu di uno e potrete sostituire qualora un driver non funzioni e ad ogni modo è sempre bene averne qualcuno in piu per scongiurare il blocco del progetto a causa di errori di montaggio.

Nel prossimo articolo, inizieremo a parlare di schemi elettrici e di costruzione.

Stay Tuned

Fabio Mortari

LINK ALLA PARTE N.1

Dopo aver introdotto un pò l’argomento di questo focheggiatore, entriamo un pò nel dettaglio dei requisiti fondamentali che sono utili prima di procedere. In particolare, si parla un pò di questa fatidica CFZ, Critical Focus Zone.

La critical focus zone è la zona critica di fuoco e rappresenta in buona sostanza un range espresso in micron entro cui cade la perfetta messa a fuoco di un sistema ottico.

E’ importantissimo, prima di procedere alla costruzione di un sistema del genere, sapere perfettamente qualche dato elementare, in modo da permetterci di produrre con efficacia dei ragionamenti matematici volti a ottenere una focheggiatura potenzialmente perfetta. I parametri che ci servirà sapere sono i seguenti:

  1. A quanti centimetri di scorrimento del canotto corrisponde un giro completo di manopola del focheggiatore.

Questo dipenderà ovviamente da che lato del focheggiatore verrà montato il motore e con quale organo di trasmissione.., se utilizzeremo ad esempio una cinghia sul riduttore del focheggiatore allora non dovremo preoccuparci troppo di questo aspetto. Diversamente se invece volessimo trasmettere la rotazione tra motore e focheggiatore utilizzando l’albero del focheggiatore stesso collegato al motore attraverso un giiunto, ecco che dovremo inserire la corretta valutazione di movimento.

Risultato immagini per focuser

Considerando (per motivazioni personali) assolutamente da evitare l’utilizzo dell’alberino che si può osservare estraendo la manopola del riduttore, è bene considerare l’utilizzo dell’albero principale non ridotto, che si trova nella manopola dal lato opposto. Questo per due motivi sostanziali…il primo è che la manopola (generalmente dorata) che troviamo dal lato riduttore, è una manopola “pesata”, fornisce cioè una sorta di bilanciamento al piccolo asse del riduttore (provare per credere..toglietela e sentirete grattare tutto e girare in modo piuttosto increspato e “grattoso”) , secondo perchè l’alberino del riduttore lo ritengo davvero minuscolo e se dobbiamo spostare grandi carichi (ruota, ccd, cablaggi) a mio avviso può piegarsi molto facilmente soprattutto se non abbiamo a disposizione dei kit appositi. Quindi, considerando l’idea di risparmiarci due soldi, ritengo la scelta piu vantaggiosa o quella che vede la cinghia, come sistema di trasmissione o quella che vede la connessione dell’albero piu grande al motore tramite giunto.

Bene, affrontato velocemente questo aspetto, andiamo a misurare di quanti centimetri si muove il canotto del focheggiatore facendo compiere alla manopola non ridotta un giro completo di rotazione. Si prende un calibro, si fissano i due punti di “start” e di “end” del movimento di rotazione e si misura quanti centimetri s’è spostato. Semplice..una volta stabilito questo valore, andiamo al punto due:

2. Di quanti passi giro è costituita una rotazione completa dell’asse del motore che vorremo montare:.

questo lo troviamo in tutte le schede tecniche dei motori passo passo. Cito alcuni esempi in tabella:

Queste tre soluzioni, molto diverse tra loro, possono andare bene ciascuna per delle specifiche condizioni di utilizzo, Come vediamo si va dai 200 passi giro fino agli oltre 5.300 passi giro dello stesso motore ma con riduttore, per finire con l’ultimo che ha appena 64 passi giro.

Cosa ne deduciamo? Che ovviamente cambia la risoluzione del movimento...facciamo un esempio pratico.

Supponiamo che un giro di manopola non ridotta faccia scorrere il canotto di 2 centimetri ok? Bene, nelle tre soluzioni avremmo che

a) utilizzando il Nema 17 senza riduttore, ogni passo giro sposterebbe il canotto del focheggiatore di: (/200) = 0,01 cm pari a 10 micron.

b) Utilizzando ilNema 17 CON riduttore, ogni passo giro sposterebbe il canotto del focheggiatore di (2/5300 cc.a) = 0,37 micron

c) Utilizzando l’ultimo della lista, ogni passo giro sposterebbe il canotto del focheggiatore di: (2/64) = 32 micron.

3. Determinare la Critical Focus Zone

A questo punto dovremo determinare la nostra zona critica del fuoco e per farlo potremo utilizzare il calcolatore che trovate a margine di questo articolo. Facciamo un esempio con una tabella dove inserisco qualche setup a cui ho espresso il calcolo e metto come utilizzo un sensore MORAVIAN G2 8300 in ogni setup:

4. Determinare se la potenziale accoppiata motore/focheggiatore consente una risoluzione sufficiente

Arrivati qua, rimane l’ultimo aspetto da valutare e cioè: dobbiamo capire se stiamo mettendo il motore giusto nel nostro sistema.

Per farlo, la regola suggerita dal costruttore (R.Brown) suggerisce che dobbiamo rientrare nella CFZ per almeno 10 steps!

Andiamo quindi a creare una tabellina esplicativa su un setup…dove abbiamo NEWTON 250 F/4,9, e una rotazione di manopola sposta il canotto di 2 CM, come visto in precedenza. Avremo che:

In Conclusione

Per concludere, è opportuno effettuare valutazioni di circostanza sul proprio sistema prima di scegliere il motore adatto per il proprio focheggiatore.

Ovviamente, qualcuno eccepirà che ci sono poi alcuni driver di pilotaggio dei motori che supportano l’Half Step, ma anticipo che personalmente non amo questo tipo di soluzione dal momento che l’Half Step comunque ha dei riscontri negativi in quanto a coppia del sistema. Ma di questo ne parleremo nel prossimo articolo.

Vi lascio con la tabellina con cui calcolare la Critical Focus Zone del vostro sistema. Di norma, potete fare il calcolo utilizzando come lunghezza d’onda il verde.

Ma vi faccio osservare una cosa…noterete che variando la lunghezza d’onda, varierà la CFZ del sistema. Sarà per questo che esistono gli apocromatici e che i filtri realmente parafocali non verranno mai costruiti? Ai posteri l’ardua sentenza.

Cieli Sereni

Fabio Mortari

Critical Focus Zone

Lunghezza D’onda
Lunghezza D’onda
Focal Ratio
Pixel size del sensore (in microns)
Binning utilizzato
 
Zona Critica del fuoco
CCD Focus Zone

Da diversi anni c’è online un progetto per un focheggiatore ASCOM piuttosto interessante, che molti di voi avranno già conosciuto e qualcuno sicuramente avrà già costruito. Il progetto è di R. Brown, un bravissimo e disponibilissimo autocostruttore (perdonate, non ho idea di che lavoro faccia) che ad un certo punto ha creato un sistema piuttosto valido e anzichè vendere il progetto, ha tenuto fede al principio base che ancora rende la passione astrofotografica qualcosa di inclusivo: l’ha reso disponibile gratuitamente.

Nota: Il Tutorial che sto scrivendo è ormai piuttosto obsoleto perchè il progetto è in continua evoluzione, motivo per il quale io mi limito a spiegare come l’ho fatto, ma questo intervento non può essere nè esaustivo nè del tutto completo. Questo aspetto non è dovuto ovviamente a mie restrizioni nello spiegare, quanto piiuttosto alla vastità del progetto. Ad ogni modo, essendo questo un blog, è possibile poi commentare i vari articoli e chiedere approfondimenti, in modo da poter collaborare per trovare le soluzioni migliori.

IL PROGETTO COMPLETO PUOI TROVARLO AL SEGUENTE

LINK

L’aspetto interessante è che il progetto OPEN abbraccia un pò tutte le esigenze, quindi ritengo che R.Brown abbia fatto un lavoro piuttosto completo. Ovviamente, si tratta di un sistema di motorizzazione autocostruito e a mio avviso piuttosto efficace, ma si pone su un piano diverso rispetto a prodotti in commercio e non è questa una sede opportuna su cui fare valutazioni di circostanza, che non avrebbero senso.

Strizzando l’occhio da tempo a questo progettino, circa un anno fa ho deciso di affrontarne la costruzione..sono già un felice possessore di un sistema di motorizzazione Moonlite su un telescopio apocromatico e quindi una piccola parte delle difficoltà di comprensione sul funzionamento del sistema già le avevo superate e trovo abbastanza opportuno avere un pò le idee chiare prima di parlare di autofocus, altrimenti il rischio di trovarsi in braghe di tela con un sistema di difficile diagnostica (un malfunzionamento potrebbe essere dato da impostazioni/interpretazioni/mancata conoscenza del sistema etc.) è piuttosto elevato. Pertanto, consiglio personale poi ognuno si muove come meglio crede, è quello di avere almeno testato altri sistemi di focheggiatura automatica giusto per avere la garanzia di saper individuare eventuali problematiche annesse al “nostro” sistema autocostruito.

Il progetto completo si trova al seguente LINK e consiglierei di dare una bella lettura al PDF di istruzioni prima di procedere..e andiamo al sodo

E’ DIFFICILE DA COSTRUIRE?

Come ogni progetto di autocostruzione, la risposta è fortemente dipendente da una serie di fattori. Ad esempio, se sai saldare a stagno e ti districhi con un pò di meccanica, non è particolarmente difficile anzi probabilmente l’avrai già costruito e con un discreto successo. Diversamente se hai problemi a saldare, se in genere tutti i tuoi progetti vengono dei “pastrocchi”, si può migliorare sicuramente ma qualche piccola difficoltà si trova. Quindi posso dire che di norma non è difficile farselo da soli, poste però come condizioni un pò di esercizio nelle saldature e un pochettino di dedizione alla meccanica.

Nota: nel mentre in cui stendo questi articoli, è uscita anche una versione SOLDERLESS, cioè senza saldature. Navigare al seguente LINK

Per fornire un’idea, io non sono una persona particolarmente dedita alla precisione nelle lavorazioni, spesso le mie saldature non vengono particolarmente belle da vedere, ma nell’insieme riesco a portare a termine un progetto, districandomi un pò nelle difficoltà leggendo tanto e sperimentando. Questo mi ha aiutato non poco a concludere il progettino che adesso è funzionante sul mio Newton 250mm f/4.9.

COME METTERE INSIEME “I PEZZI”?

Il tutto si basa sostanzialmente su una scheda di appoggio dei componenti, o PCB, su cui vanno poi saldate tutte le parti (Arduino, resistenze, ponticelli etc.etc.). Il PCB può essere acquistato in numero minimo di 3 (almeno cosi era qualche tempo fa) e ha un costo anche irrisorio, mi pare si aggiri intorno alle 25 euro per tre schede da cui nasceranno poi tre sistemi di focheggiatura.

Ovviamente, siccome stiamo parlando di autocostruzione, io ho provveduto a farmi da solo il mio schema seguendo ovviamente le indicazioni di progetto. Ho fatto alcune piccole modifiche per adattarlo alle mie esigenze, sviluppando il tutto con il software FRITZING e stampandomi il circuito con il bromografo.

Se non sai cos’è un bromografo, puoi leggere un tutorial che avevo fatto tempo fa per costruirsene uno e che trovo strumento piuttosto indispensabile per sviluppare propri progetti di elettronica ANCHE legati alla nostra passione. AUTOCOSTRUIRSI UN BROMOGRAFO

DA DOVE INIZIARE?

Rivolgendomi ai meno smanettoni, per risparmiare qualcosa ed evitare di comprare componenti col rischio che rimangano in un cassetto, la cosa migliore da fare è partire ovviamente dalla scheda precostruita (troverete i link dove acquistarle nei vari pdf) e “vestire” quella. I componenti elettronici a corredo hanno costi che viaggiano intorno a qualche decina d’euro e una volta fatto bene il controller il resto è piuttosto semplice fatti salvi alcuni punti a cui prestare attenzione.

Gli aspetti di cui tenere conto prima di iniziare il progetto sono questi

a) Leggere tutto il contenuto della cartella!!! LINK — IL progetto è in continua evoluzione e rimanere aggiornati è importante almeno durante le fasi costruttive.

b) Effettuare il calcolo della CFZ (Critical Focus Zone) – Questo servirà a comprendere in dettaglio entro quanti passi giro far ricadere la possibilità della messa a fuoco. Detta in parole povere, se il fuoco si trovasse in un range di 10 micron e la risoluzione del nostro motore è di 1 micron per step, allora avremmo ottime possibilità di ottenere un fuoco perfetto. Viceversa, se il fuoco si trovasse in un range di 5 micron e la risoluzione del nostro sistema è di 7 micron per passo, allora non otterremo un buon fuoco. Questi calcoli li potete fare tramite un software che si trova all’interno delle cartelle di progetto. Dovrete misurare di quanti millimetri si sposta il focheggiatore in seguito ad un giro di manopola, dopodichè dovre rapportare questa misura alla lunghezza focale e all’apertura.

c) Decidere il tipo di motore e il driver di pilotaggio utilizzare : Il motore è mosso da un driver, praticamente possiamo definirla come una schedina che ha delle peculiarità: ad esempio fornisce una corrente max al motore, ha una velocità massima, ha un’elettronica interna piu o meno complessa, può essere a 5 Volt o a 12 Volt etc.etc. L’accoppiata motore/driver va valutata in seguito ad una serie di considerazioni: il peso da muovere (ad esempio se si collega una webcam , una reflex, un moderno cmos, o un sensore mono con Ruota portafiltri esterna. Sono casi molto diversi tra loro e richiedono valutazioni diverse. Ad esempio una Canon eos 450D pesa poco piu di mezzo chilo, se ci mettiamo il correttore arriveremo max a 1 kg a star larghi… mentre una Moravian g2-8300 pesa piu di 1 kg, con ruota portafiltri esterna andiamo a 2 kg coi filtri e correttore di coma supereremo i 2,5 kg e quindi cambiano totalmetne il tipo di motore da utilizzare e le potenze in gioco. Oltre a questo, dobbiamo ottenere un’ottima precisioine in fuznione della CFZ e qua entra in gioco proprio la caratteristica del motore.

Esempio noioso: lampante assurdo e volutamente surreale: supponiamo di avere una CFZ di 5 micron, cioè il nostro fuoco ricade in 5 micron ok? Bene, una rotazione completa di manopola è pari a 2 centimetri, ergo 2000 micron. Se il mio motore compie una rotazione completa in 200 passi,, significa che ogni passo mi muove il fuoco di circa 10 Micron. Questo non è ok, perchè un singolo passo motore sposta il canotto del focheggiatore di un valore che va oltre alla zona di fuoco (in 5 mic ron ricade il mio fuoco, ma la risoluzione massima del motore è 10 micron!). Tra l’altro, il range di passi entro cui “azzeccare” il fuoco deve essere almeno pari a 10 passi giro, questo per garantirsi una buona risoluzione e limitare un pò gli effetti negativi di un backlash. Se però, ad esempio, io monto un motore con riduttore che mi porta la rotazione completa a 5000 passi per giro, ecco che ogni passo mi sposterebbe il fuoco di 0,4 micron. Moltiplicato per 10 passi giro arrivo a 4 micron, raggiungendo cosi una larghissima tolleranza nel movimento, cioè anche avessi un backlash, questo verrebbe recuperato ENTRO la zona di fuoco.

Altri aspetti legati al riduttore del motore, sono maggiore coppia disponibile e maggior resistenza a movimenti indesiderati dovuti al peso. Non è poco!

D) Decidere il tipo di alimentazione da fornire: ci sono un paio di possibilità, da 5V tramite USB o a 12V. Non mi dilungo tanto, io sono andato diretto a 12V senza nemmeno pensarci troppo, ma il perchè è presto detto. Usb fornisce 0,5 ampere a a 5 Volt, totale watt = 2,5. Utilizzando invece una circuiteria a 12V e montando un driver motore spefico (che vedremo dopo) vengono forniti 0,4 ampere. Totale watt: 4,8..quasi il doppio. Altro aspetto, nella versione a 5Volt via USB, i lmezzo ampere è diviso tra alimentazione arduino, alimentazione scheda motori, alimentazione motore, led e ammenicoli vari..ergo: impensabile che si abbia una coppia sufficiente e se messo tutto sotto carico non è escluso che si frigga la porta usb sul pc. Quindi, a mio parere, se si decide di autocostruirsi anche la board tantovale pensare tutto a 12V con alimentazion esterna.

e) Come comunicare col pc: anche qua ci sono diverse versioni, io ho scelto quella via BLUETOOTH. E’ la piu comoda, un cavo in meno, meno tiro, il bluetooth se configurato bene si collega immediatamente, non è necessaria una velocità di comunicazione particolarmente alta per questo tipo di dispositivo (semplici dati testuali). Quello che può essere comodo è PREVEDERE comunque una comuniciatività via USB amche se si è scelto di adottare l’interfaccia bluetooth..pertanto nella versione che presenterò prevede appunto comunicatività bluetooth ma con integrazione di una porta usb necessaria per programmazione del sistema e come sistema di backup nel caso dovesse non funzionare il modulo bluetooth (capitato una volta ma per un errore mio)

f) Quale versione scegliere: ho provato a costruirne due, uno piu massiccio con schermo LCD, pulsantiera, led etc….e uno molto piu small, che comunica appunto via bluetooth, senza schermo LCD, esenza pulsanti. Inutile dire quale sia la piu comoda. La puslantiera, purtroppo, consente di ruotare il motore di solo uno step per pressione del pusante e quindi diventa praticamente inutile. Inoltre lo schermo LCD non serve assolutamente a nulla se non ad aumentare le luci parassite. Ho costruito quindi una versione con led di stato per indicare la connettività bluetooth e la presenza della 12V ai motori e l’accensione regolare di arduino..ma anche questi, sono piuttosto luminosi e presto li maschererò con del nastro adesivo.

ASPETTI CRITICI

g) Come trasmettere il movimento: la trasmissione del motivmento tra motore e focheggiatore può essere a cinghia o a giunto. Questo rappresenta uno degli aspetti critici del sistema, perchè se si decide di optare per il giunto sicuramente bisogna affrontare due problemi. Il primo è relativo all’assialità tra albero del focheggiatore e albero del motore. Devono essere allineati bene e questo dipenderà esclusivamente dal sistema di collegamento del motore al focheggiatore. Se non ci si riesce a garantire questo, bisogna poi optare su giunti flessibili ma hanno dei giochi pazzeschi e si annulla un pò la possibilità di ripetere il fuoco in automatico con successo da una sessione all’altra, troppe variabili (tra cui anche temperatura e carichi). Diverso se si vuole operare sempre con fuoco in modalità motorizzata ma cliccando manualmente sul software di focheggiatura..in questo caso non sussistono problemi.

h) Come collegare il tutto al fochegiattore: anche questo è un aspetto piuttosto critico. Bisogna avere inventiva e un pò di capacità meccanica e creativa. Personalmente ho adottato una soluzione che fin’ora sta funzionando degnamente ma non è eccelsa. Ho praticamente stampato in 3d un sistema di staffe che vengono poi connesse al focheggiatore trmaite la vite di blocco che è posta sotto. Non è un sistema eccezionale, qualche gioco lo introduce e per forza di cose mi obbliga ad utilizzare un giunto di tramsissione flessibile a causa dell’allineamento non preciso tra gli alberi del motore e del focheggiatore..ma per ora va bene cosi, sono nell’atttesa di trovare una soluzione ancora piu vincente.

CONCLUSIONI E SCOPO DI QUESTO LAVORO

Concludendo questa prima parte legata all’autocostruzione di un focheggiatore Ascom, posso dire che oltre che essere divertente è piuttosto risparmioso a patto però di sapere sempre cosa si sta facendo. In generale, senza errori dovuti a inesperienze e avendo le idee ben chiare, il costo di un sistema del genere si aggira appena intonro alle 80 euro compreso il motore NEMA 17 PG 27 che è uno dei piu tosti!

Lo scopo di questo lavoro è semplicemente presentare uno dei progetti possbili, che possa essere di stimolo a qualcuno per addentrarsi dentro a questa avventura autocostruttiva piuttosto interessante e che permette di entrare nel dettaglio di molti aspetti legati alla robotizzazione e automazione di un sistema. Detta in parole povere, fa scuola. Dentro a un progetto di questo tipo si trova informatica, meccanica, elettronica, ottica e creatività…pertanto, a patto di non avere fretta nel costruire, è qualcosa di sicuramente vantaggioso anche per l’esperienza diretta di un astrofilo.

In ultima analisi, il progetto che porterò avanti su questo blog è volto a spiegare la versione da me scelta e che funziona da piu di un anno in pianta stabile sul mio newton senza mai avere problemi di sorta (se non legati appunto al giunto..), in dettaglio

Sistema di focheggiatura ASCOM con LED di stato, alimentato a 12V, comunicazione tramite Bluetooth su una schedina autocostruita con BROMOGRAFO <<-. LINK ALL’ARTICOLO, e la cui circuiteria è stata da me ridisegnata sulla base di alcune accortezze. La versione di arduino utilizzata è la NANO acquistata in un negozio cinese a circa 2 euro.

Nei prossimi giorni iniziamo a lavorare.

Cieli sereni

Fabio Mortari

Concludo questa (per forza) non esaustiva rassegna sui sistemi di guida, parlando finalmente del software probabilmente piu usato per l’autoguida, PHD.

Quello che vado a presentare è un articolo piuttosto lungo, quindi consiglio magari di leggerlo in piu momenti. Purtroppo non ho possibilità di spezzare a volte gli argomenti perchè un articolo incompleto crea molte contestazioni/dubbi e quindi certe cose preferisco dirle in unica soluzione e poi eventualmente discuterne e integrare.

Partiamo da un presupposto “basic”. Se

a) abbiamo un corretto campionamento del sistema di ripresa – LINK

b) Abbiamo un corretto campiomento tra sistema di guida e di ripresa – LINK

c) Siamo stati accorti che non ci siano problematiche di montaggio o inaccortezze varie e posto che la montatura non abbia porblematiche interne – LINK

….bene…se queste tre condizioni sono VERE, allora PHD consente una buona autoguida già con le impostazioni di base su un setup che non sia troppo pesante, troppo spinto con le focali lunghe, che la serata sia ottima, che non subentrino delle questioni “dinamiche” allì’interno della sessione.

Definizione di buona autoguida: una buona autoguida si può definire qualora fare una sessione ci trasmetta tranquillità a prescindere dalla perfezione di un grafico, con una stella tonda sulla maggior parte dei frame e che ci trasmetta l’idea di qualcosa di solido Se questo avviene, il sistema sta guidando in maniera sufficiente allo scopo e quindi partiamo da una base già piuttosto buona

Quello che possiamo fare mentre stiamo riprendendo è cercare di capire piu o meno come funziona questo mondo qua, quindi mentre siete li che vi godete il cielo proviamo a leggere insieme due robe.

COS’E’ E COME FUNZIONA UN SOFTWARE DI GUIDA

Un software di guida è un programma che ha lo scopo di rilevare la posizione di un centroide luminoso sugli assi cartesiani di un sensore (x e y) e di effettaure dei calcoli PREDITTIVI…

no spe….ripetiamo…

di effettuare dei calcoli PREDITTIVI…sul posizionamento della stella nel tempo e di calcolare i tempi di apertura di una serie di interruttori affinchè quel centroide rimanga all’interno degli stessi pixel.

In dettaglio, come è ovvio e giusto che sia (stiamo parlando dell’acqua calda) la correzione avviene sulla base di una media di frame per individuare nel corso del tempo dove si posizionerà la stella nel frame successivo e quindi ANTICIPARE un eventuale spostamento attivando interruttori (logici o fisici) affinchè si vada ad annullare il potenziale errore introdotto da cause meccaniche (giochi e periodismi). Detta in parole povere, come avviene in ambito aereonautico, il software deve volare davanti all’aereo, anticipandone quindi le manovre errate per imbastire azioni correttive senza che l’utente se ne accorga. Ovviamente, come ADDENDUM (cioè viene DOPO) si può intervenire per eliminare i DISTURBI (cosi vanno chiamati) dovuti a condizioni estemporanee (vento, seeing etc)

Siccome lo scostamento di una stella avviene su una matrice di pixel numerati in coordinate XY e siccome stiamo parlando di NUMERI, è possibile confezionare una serie di comportamenti del software applicando algoritmi di reazione a questo potenziale spostamento che si possano sposare con una situazione specifica e quindi far comprendere nei calcoli alcune condizioni o escluderne altre, aumentare una frequenza di calcolo o diminuirla, aumentare la richiesta di intervento sulla base di uno scostamento fisico, o diminuirla, o annullarla etc.etc.

Quindi, possiamo agire su PHD affinchè si possano correggere gli errori introdotti dalla montatura.

Detto in parole povere, possiamo parlare a nuora (phd) affinchè suocera (montatura) intenda.

Ora, che PHD sia sostanzialmente una donna lo si può osservare facilmente, tant’è che appunto hanno messo li bel pulsantone verde che ne determina il nome (PULL HERE DUMMY) come a dire “siccome sei uomo e non ce la puoi fare, ecco il pulsantone magico schiaccia li e sei a posto -ergo: telecomando, tv, spaghetti. fine.”. Di fatto però noi vivremmo tanto bene con quel pulsantone verde se non ci fosse la suocera (montatura) a rompere le balle perchè un giorno vuole venirci in casa a trovare il nipote, un altro ha la tachicardia, un altro ancora ha solo bisogno di attenzioni, un altro ancora vuole fare le pulizie in casa etc. pertanto per correggere il comportamento della suocera, per forza di cose dobbiamo prendere la moglie (PHD) e iniziare ad avere a che fare con tutta quelle serie di algoritmi e parametri del tutto femminili volti a educare la suocera affinchè non ci entri in casa creando situazioni piuttosto imbarazzanti e facendoci venire le stelle lunghe fino ai piedi.

Tenete presente che a causa di questi problemi, molti astrofili hanno divorziato, sono diventati visualisti e si godono serenamente la propria esistenza.

Scherzi a parte, provo a fara una carrellata di aspetti che stanno dietro un pò al sistema. Partendo da:

I MOVIMENTI DEGLI ASSI NEL PROTOCOLLO ST4 E PULSEGUIDE

PROTOCOLLO ST4: Il protocollo ST4 è piuttosto banale per quanto geniale, praticamente si prefigge detta in parole spicciole di effettuare un collegamento elettrico tra la camera di guida e la montatura, un collegamento fisico dove passa corrente e attiverà proprio interruttori. I movimenti degli assi sono i seguenti

Declinazione: Nord – Sud

Ascensione Retta: Ovest – Fermo.

Sembra strano che l’ascensione retta quando l’autoguida deve muovere verso ovest possa accelerare e si ferma invece quando deve correggere verso EST ma in realtà è logico, essendo che il moto apparente della volta celeste è costante da est a ovest, quando devo correggere a EST basta fermare l’asse per consentire una correzione.

Diverso invece l’asse di DEC, perchè quello è fortemente dipendente dal buon stazionamento polare. Nel mondo degli allineamenti perfetti, una montatura equatoriale non avrebbe bisogno di ALCUN INTERVENTO DI GUIDA. La montatura equatoriale è stata inventata apposta, ndr…

Specifico questa banalità perchè può capitare in fase di problem solving di appoggiare l’orecchio alla montatura per verificare ad esempio il cavo ST4 e magari si va a pensare con una giusta logica che la montatura non corregge in EST perchè non si sente girare il motore. Ecco, questo è normale…

Il protocollo ST4 viaggia su un cavo con plug telefonico a 6 Fili, di cui ne vengono utilizzati cinque. In dettaglio, 4 fili servono per il polo positivo di 4 movimenti (due per asse, Nord/sud – Est/ovest), uno è il common, o altrimenti detto polo negativo che serve appunto a circuitare il segnale.

Attenzione al cavo, se non sapete cosa state facendo evitate di costruirlo da soli..un cortocircuito al cavo vi fa saltare la scheda motori. Siccome può capitare che i cavi siano invertiti (ad esempio alcuni adattatori SBIG rispetto al cavo standard ST4) state in campana e contattate sempre il produttore per eventuali schemi.

PROTOCOLLO PULSEGUIDE: il protocollo pulseguide fa sostanzialmente la stessa cosa, ma ha qualche features in piu. E’ un protocollo che sfrutta la comunicazione seriale della montatura tramite interfaccia ASCOM (quindi non piu un cavo fisico di pilotaggio), e ha come vantaggio la caratteristica di rendere noto al software di guida in che posizione si trova la montatura, applicando quindi la fatidica “compensazione della declinazione” che si può riassumere in quanto segue: essendo i cielo un cono che parte dalla polare e si estende verso sud, la quantità di moto necessaria per correggere una posizione della stella varia in base al punto di cielo osservato. Questa features corregge e permette di evitare tutta quella serie di errori che ogni tanto compaiono, quali ad esempio “la stella non si muove abbastanza” se puntiamo a nord (e giustamente, dico io, visto che al polo il movimento è minimo) oppure “la calibrazione potrebbe non essere valida”.

Pulseguide quindi permette di andare a compensare tutte quelle caratteristiche introdotte dalla zona di cielo puntata, oltre ovviamente a togliere un cavo di mezzo e a regolare in automatico alcuni aspetti importanti della calibrazione, facendo valutazioni di circostanza sulla base della durata di impulso impostata. In pratica è come guidare l’auto con il navigatore.. Infine, passando il comando di guida tramite interfaccia software/seriale, ed essendo un comando informatico, viene compreso ad esempio nel movimento in AR costante della montatura, causando diverse oscillazioni ni meno rispetto al protocollo nativo ST4 che invece è totalmente indipendente da tutte queste casistiche.

Quindi ricapitolando..abbiamo un software, un sensore, una stella su pixel XY pixel e un sistema elettrico o informatico di pilotaggio dei motori. Le componenti in gioco iniziano ad essere sostanziose e quindi è preferibile tendere una mano ad un aspetto spesso trascurato e cioè…

CONOSCERE LA MECCANICA

Uno degli aspetti principali e su cui non ci soffermiamo mai abbastanza è la questione relativa alla meccanica della montatura. In realtà è un pò un’aberrazione, perchè tutto il sistema di guida serve proprio a questo: correggere la meccanica. Come filastrocca insegna, in un mondo ideale una montatura ideale stazionata ad un nord perfetto e con un asse di Ascensione Retta senza alcun gioco/periodismo, non avrebbe bisogno di alcuna autoguida…ma siamo spesso itineranti, spesso monta e smonta, e il piu delle volte l’economia ci “costringe” a lesinare un pò sulla montatura (chi non vorrebbe una meraviglia da dieci mila euro..?) e quindi ci troviamo di fronte a una serie di aspetti meccanici di cui tenere conto.

In buona sostanza la questione è presto detta: una autoguida corretta cambia di montatura in montatura, anche se fosse lo stesso prodotto ma con un numero diverso di serie. E quindi al di là del leggere le problematiche riscontrate sui forum, non sempre ci sono soluzioni a portata di mano per migliorare una guida ballerina, anzi..è sempre opportuno sapere ciò con cui si a a che fare. Faccio un esempio…

Parliamo di Eq6 o Heq5, non l’ultimo modello..ma quello prima, la Neq6 Pro. Questa montatura usciva con ben tre ingranaggi per motore che consentivano la riduzione dei rapporti. Il tutto finiva poi su una ultima ruota dentata su cui era fissato l’albero della vite senza fine (o VSF). La vite senza fine a sua volta incastrava i propri denti all’interno dei denti della corona permettendone il movimento.

Sistema della Heq5

Va da se che un sistema del genere (miracoloso per gli standard e i prezzi di allora) era piuttosto increspato rispetto alle moderne Eq6, che invece godono di kit cinghie che eliminano parzialmente i giochi e che permettono una reattività piu alta. Ecco quindi che proprio vediamo cambiare totalmente il paragone e le impostazioni di guida, e potremmo anche riassumerle cosi…

a) Vecchia eq6 o Heq5 (almeno nel mio caso): una guida piu aggressiva, esposizioni corte (1 sec) per via delle numerose correzioni da apporre in continuo a causa anche dei backlash introdotti dal sistema di ingranaggi, diversi consigli portavano a considerare il mantenimento di un leggero sbilanciamento per evitare che una bilancia troppo perfetta causasse un continuo saltellare della meccanica da un lato all’altro del dente degli ingranaggi con successiva guida ballerina e grafici piuttosto bruttini. Perdita a dettagli a gogo…(poi ovviamente da questa disamina vanno esclusi alcuni interventi di miglioramento, quali ad esempio cuscinetti nuovi, grasso nuovo, regolazioni fini etc..)

b) Nuova Eq6 o Montature native a cinghia (nel caso ad esempio di una CEM60): cambia radicalmente tutto..la montatura è piu reattiva, quindi le esposizioni devono essere piu lunghe (2, 3, 4 sec) diminuendo il numero degli interventi, l’aggressività deve scendere (da 90 a 50/60) onde evitare un andamento sussultorio (cioè ogni correzione sposta di troppo la montatura…) e un blianciamento assolutamente perfetto.

A riprova di ciò che dico ho toccato con mano la questione, quando ho montato sulla mia Eq6 il kit cinghie e i cuscinetti, è la situazione si è totalmente ribaltata…prima avevo un problema dovuto alla troppa resistenza al movimento e agli errori meccanici dati dai numerosi ingranaggi, dopo avevo un errore diametralmente opposto e cioè una correzione esagerata. Stessa cosa l’ho vissuta appena ricevuta la CEM60…ogni cosa va “domata”. Posso dire che dopo diversi tentativi sono riuscito a ottenere un ottimo risultato. (Si ringrazia Christian Mari per alcuni consigli sul tuning)

Quiindi in generale, penso sia opportuno prendere a riferimento una guida in pdf di PHD e prima di tutto domandarsi con che tipo di meccanica stiamo avendo a che fare. Se ci facciamo caso, in queste guide raramente vengono forniti dei parametri, ma si parla in larga parte del loro significato e degli effetti che hanno sulla guida. Questo è giusto, perchè come abbiamo visto, ogni situazione è a sè stante e non esiste “il parametro universalmente riconosciuto” quanto piuttosto una logica di utilizzo che sta alla base d iuna conoscenza, anche superficiale, del sistema meccanico. Ovviamente, rivestendo i panni del neofita, questo crea un pò di confusione perchè a volte è difficile avere parametri di riferimento validi.

Quindi possiamo dire senza ombra di dubbio alcuno che il PRIMO aspetto che riguarda l’autoguida e CONOSCERE il sistema meccanico con cui stiamo avendo a che fare..se è ad esempio una vecchia Eq6, una nuova Eq6, se ha un sistema cinghia o se è a ingranaggi o addirittura se è Direct Drive (magari non oggi ma nel futuro prossimo si svilupperà..)

LE DUE DIREZIONI IN CUI VA CONSIDERATO IL DATO DI PHD

Quando si utilizza PHD o un qualsiasi software di guida, bisogna prestare attenzione a come si interpretano i grafici e i dati che a mano a mano arrivano a costituire le impressioni di guida..detto in maniera semplice, è opportuno dividere i propri pensieri tra diagnostica meccanica (che si dovrebbe fare in serate apposite ad esempio quando c’è luna) e diagnostica di guida (che si opera normalmente durante la sessione). Questa sorta di pulizia mentale la si può sviluppare in due situazioni diverse. Ecco, diciamo che PHD ha di vincente che può mettere tutti i dati a disposizione, facendo valutazioni sul campo di entrambe gli aspetti a patto però di sapere cosa si sta osservando e tenere sempre presente che al di là dei numeri, E’ SEMPRE LA STELLA DI RIPRESA CHE CI DIRA SE TUTTO FUNZIONA.

Quindi quando si osservano grafici, è sempre bene cercare di mettersi nella condizione valutativa migliore e opportuna. E’ stressante fare diagnostica di un sistema se alla fin fine le stelle vengono tonde e magari abbiamo un grafico abbastanza piatto..ci si può godere la serata.

Quindi, fare diagnostica richiede a mi parere interventi mirati e sessioni specifiche, mentre se la montatura ha seguito fino a dieci minuti fa e adesso non segue bene, allora si è introdotto qualcosa di dinamico che andremo a correggere (un cavo che tira, una nuvola o anche la condensa sul tele di guida per esempio..)

Per sfruttare appieno l’aspetto DIAGNOSTICO, è stato prodotto un software che si chiama PHD LOG VIEWER e che lo trovate al seguente LINK

Questo software ha il vantaggio di poter aprire i file di LOG che phd fa automaticamente ad ogni sessione e di farci poi ragionare a mente fredda sui problemi quando saremo a casa. Fornice tutto il grafico della guida, con tutti i dati di calibrazione, la rilevazione di periodismi etc.etc. ed è questo il momento importante in cui si fanno le valutazioni profonde.

Di norma, quando si parla con qualche amico o con un tecnico, QUESTO e’ lo strumento che va utilizzato per valutare. Non hanno alcun senso screenshot di immagini di phd durante il suo funzionamento perchè forniscono solo una ipotesi parziale e mal contestualizzata di una condizione assolutamente temporanea. Se abbiamo un picco in AR e uno solo per tutta la serata e fotografiamo solo quello e andiamo a chiedere pareri, non avremo MAI una reale diagnostica sul sistema. Quindi, armatevi di pazienza, attivate i LOG sul software PHD, scaricate il programma citato e analizzate le vostre sessioni, partendo ad esempio dai dati di calibrazione e arrivando piano piano a valutare i periodismi e gli allineamenti alla polare.

L’importanza di questo software è anche quella di poter risalire a tutte le impostazioni di guida messe in campo nella sessione, e quindi ha un’importanza anche storica. Se fino a 10 sessioni la montatura funzionava e oggi non va, lo vediamo proprio da questi aspetti e ci potremo togliere quindi QUALSIASI DUBBIO dato dalla memoria. Hai un problema? Analizza..vuoi confrontarti con un amico? Mandagli il file log di phd. Queste sono le uniche due cose che realmente contano quando si cerca pareri..

phd log viewer

Ad ogni modo, come regola aereonautica insegna, quando tutto funziona e non sai cosa fare per migliorare un problema inesistente, stai fermo e non fare nulla perchè potresti infilarti in qualche problema circostanziale dato da una valutazione sbagliata. Viceversa, a volte phd sembra perfettamente funzionante eppure qualcosa non torna…E’ il caso ad esempio delle…

FLESSIONI DIFFERENZIALI

..concludo questa prima parte, prima di addentrarci dentro alle impostazioni, per parlare di quanto sia cattivissimo questo problema.

Il giochino funziona cosi…

Caso 1: abbiamo un tele di guida che si sposta impercettibilmente, la guida si accorge che la stella si muove e corregge. Il problema è che in realtà la stella non si sarebbe mossa e quindi la correzione viene fatta sulla base di uno scostamento che in realtà non esiste nel sistema di ripresa.

Caso 2: abbiamo una guida fuori asse e tutto il treno ottico poggia su un focheggiatore ballerino..ad un certo punto i cavi iniziano a pesare, il focheggiatore si muove e viene effettuata la correzione. In questo caso, il problema può nascere o meno, nel senso che in guida fuori asse se si sposta il focheggiatore il problema avviene su entrambe i sensori, ad ogni modo qua sarà anche il campionamento tra i due sistemi a determinare se il problema emergerà o meno.

Caso 3: abbiamo un newton, il tele di guida è perfettamente bloccato ma lo specchio primario non è ben fissato…la guida non si accorge di niente, ma in realtà le stelle verranno mosse perchè il sistema di ripresa ha avuto un problema

Caso 4: il focheggiatore del tele di guida del LIDL. E’ robaccia, io ne uso uno perchè ancora devo finire il setup su cui è stato apposto in via preliminare, ma bisogna assolutamente valutare la’cquisto di un telescopio di guida VALIDO. Certo non serve l’apocromatico, ma la cosa piu importante è sempre sincerarsi che il focheggiatore sia SUFFICIENTEMENTE BUONO.

…e via discorrendo.

La flessione differenziale è qualcosa da cui è bene tenersi alla larga, ma posso dire senza ombra di dubbio che qualora ci siano grafici di guida perfetti e stelle mosse, il problema non è MAI della montatura. Piuttosto c’è qualcosa di lento da qualche parte e si introduce proprio questo errore.

Per evitarsi grande da questo punto di vista, il telescopio di guida deve essere SOLIDALE con la struttura (sconsigliatissimii gli anelli di guida, mi è stato consigliato a suo tempo da un bravo astrofotografo che ringrazio) e ho iniziato a lavorare con i morsetti Vixen.

Stessa cosa per le guide fuori asse, è sempre bene posizionarle su focheggiatori di cui siamo certi che non sussistano problemi di giochi e che siano piuttosto resistenti.

Tutto deve essere sempre considerato e messo in condizione di lavorare come se fosse un unico BLOCCO.

E con questa maratona abbiamo finito la prima parte…alla prossima vedremo alcune impostazioni di un software di guida e che effetti avranno nel nostro sistema.

Cieli sereni

Fabio Mortari.

E cosi siamo arrivati finalmente al 6 gennaio.

Se i lettori si ricordano, lanciai un appello dopo la metà di dicembre, chiedendo di inoltrarmi un file utile a identificare quello che viene considerato dai neofiti come un “problema”, e cioè l’esecuzione corretta delle immagini “flat” di questo tipo di dispositivi.

Come già scritto nell’articolo che si trova a questo LINK , era mia intenzione farmi carico di aiutare qualche amico, dal momento che se è vero che questi dispositivi rappresentano il futuro dell’imaging astronomico, sarebbe stato un lavoro utile per me e per i NUMEROSI (RIPETO NUMEROSI!!) amici che me ne hanno fatto richiesta.

Purtroppo l’appello non ha avuto alcun risultato, solo 1 messaggio (UNO AHHAHAHA) mi è stato recapitato da una persona che personalmente ringrazio. In questa sede volevo però anche esprimere un pò il concetto che ci stava dietro a questa mia richiesta pubblica, e perchè ho scelto di operare in questo modo, raccontando un pò la “storia” di quella richiesta e ciò che avrei messo in campo.

L’antefatto

La questione mi è stata presentata con una domanda da parte di un bravissimo astrofotografo piuttosto conosciuto che leggendo il mio articolo “Quegli stramaledetti Flat” ha deciso di contattarmi per chiedermi di calcolare una base di partenza valida per l’esposizione di un flat con quella logica applicandola ai sensori CMOS di ultima generazione. Essendo io una persona decisamente pragmatica e prevedendo alcune contestazioni che ormai di norma infestano anche l’acqua calda, gli ho proposto un lavoro fatto in maniera piu completa tirando però in mezzo anche chi usa questi benedetti sensori. A me non piace proprio sparare dei valori a casaccio, non ci sono portato..devo sedermi, analizzare la questione e poi si parla, altrimenti tutto diventa piuttosto banale e non farebbe che aumentare ulteriormente discussioni basate su pareri tirati là piuttosto che su dati oggettivi. Se non si fosse presentata la richiesta, io non sarei entrato nel merito e sinceramente nemmeno mi interessava la questione dal momento che io sono felicemente sposato con i miei CCD e non vivo alcun tipo di problematica.

Il lavoro di insieme

Per dare maggior affidabilità a quanto sarebbe stato scritto in merito a questa “curiosa” e “difficile” fase della calibrazione di un’immagine astronomica, e leggendomi MIRIADI di discussioni in merito (diverse ore di letture in pochi giorni, analizzando cose, facendomi passare file etc..) ho raggiunto un risultato alquanto visibile..e cioè.. c’è una grandissima confusione, da tutti i punti di vista. Pratico, informatico, operativo, tecnologico, informativo e costruttivo. Per questo motivo, avevo bisogno di scremare tutte le discussioni e di farne sostanzialmente un riassunto tabellare. Per fare questo avevo bisogno di almeno una cinquantina di risposte, in modo da poter intervenire su tutti i fattori causanti problematiche…dalle procedure, ai dispsoitivi utilizzati fino ad arrivare alla caratterizzazione dei sensori . Ho ritenuto che questa sarebbe stata anche una fantastica occasione per la nostra astrofotografia di approdare ad un lavoro di insieme, una collaborazione molto aperta che avrebbe dato un bel segnale a molte persone, proprio facendo toccare con mano quanto ci sia bisogno di collaborazione e unione in questa passione, un pò come era qualche anno fa.

La procedura

Quello che avrei messo in campo sarebbe stato questo. Dopo la raccolta dati, avrei messo in plot tutte le risposte ai punti in modo da focalizzare in percentuale quelle che sono le casistiche problematiche che insorgono nell’utilizzo “grigio” di questi dispositivi. Una volta raccolti i dati, avrei chiesto a due persone di riferimento (particolarmente esperti nel settore) di costruire una procedura CORRETTA per l’esecuzione di test di linearità. Non che io non lo sappia fare, ma semplicemente serivva qualcosa di CONDIVISO e SCEVRO di possibili errori interpretativi.

Una volta ottenuta la procedura, l’avrei girata a 5 astrofotografi bravi e di mia conoscenza che posseggono il sensore cmos piu famoso (Asi294) e avrei chiesto di seguire quella procedura , ripetendola per 5 range di offset e gain predefiniti. In questo modo avremmo avuto ben 5 risultati per ogni range di gain e offset, da verificare tra di loro e a quel punto si sarebbe ottenuto un test di linearità UNICO basato sulla media dei valori dei 5 dispositivi.

Fatto questo, mi sarei infine premurato di costruire una serie di articoli che favorissero l’emersione di alcuni valori di riferimento entro cui esporre un flat, co una procedura corretta da tenere sul campo (basata sull’emersione delle problematiche individuate dal “sondaggio) e un’esposizione corretta che tenesse conto SIA della linearità, SIA di quanto da me intuito nell’articolo Quegli stramaledetti flat

Fatto questo, ci sarebbe stato sicuramente un valore piuttosto concreto a cui riferirsi e sarebbe stato un lavoro fatto da parte di tutti e fruibile da tutti.

IN CONCLUSIONE

In conclusione, non gliene frega una cippa di niente a nessuno. Nemmeno a chi i flat li sbaglia sul campo e continua a lamentarsi dei sensori che non funzionano o intempestano gli hard disk di amici con intere sessioni da rielaborare.

Pertanto detto questo, rimanendo ancora a lungo un felice possessore dei vecchi CCD e quindi non vivendo queste problematiche ed avendo intuito davvero alcuni focus sostanziali e ricorrenti su buona parte dei sensori CMOS, ho raccolto tantissima documentazione e contattato diverse persone per toccare con mano alcune cose…però però… siccome ad oggi ognuno cura il suo orticello, ho deciso di tenermi per me quanto raccolto lasciando poi all’esperienza del singolo neofita il vederci chiaro, lo studio e lo sbattersi sotto cieli gelidi tornando a casa spesso e volentieri con frame problematici e la testa gonfia di pareri buttati li a velocità di social.

Ci vediamo al prossimo articolo

Cieli sereni

Fabio Mortari

Mi rivolgo sempre ai neofiti…

Dopo aver trattato un attimo l’argomento del campionamento a questo LINK, trovo opportuno iniziare a giocare con un pò di numeri e un pò di valutazioni. Riprendiamo la formula magica

C = (Dp /F) x 206265

dove C = campionamento (in secondi d’arco su pixel) , Dp = dimensioni dei pixel del sensore utilizzato e F = focale del telescopio.

Bene, ora espandiamo un attimo sto discorso, tralasciando per ciò che viene definitivo come risoluzione del sensore di norma legato al numero dei pixel, ed addentrandoci in un altro tipo di risoluzione che è quella data dal risultato della formula.

Ebbene si, il campionamento che ricaviamo si può definire anche “risoluzione del sistema di ripresa” ovviamente espressa in Arcsec/Px (risoluzione sistema ripresa = campionamento.…sono la stessa cosa) Per gli amanti della precisione, nella risoluzione del sistema di ripresa bisognerebbe anche indicare l’apertura, il diametro….anch’essa è un elemento fondamentale delle valutazioni sulle risoluzioni dei sistemi, ma in un ambito leggermente diverso e che non tratto in questa sede, magar in un articolo apposito.

Torniamo quindi uno step indietro e chiedo appunto di tralasciare/dimenticare/scordarsi per un attimo la risoluzione legata al numero dei pixel a cui normalmente siamo abituati… Andiamo invece a bomba sulla risoluzione del sistema di ripresa e facciamo un paio di esempi pratici.

Supponiamo Di avere a disposizione un setup cosi configurato

Telescopio Newton 250 f/4.9 Lunghezza Focale: 1220 mm – Pixel Size: 9 micron

applicando la formula, avremo un campionamento pari a: 1,5 arcsec/pix. E sin qua ci siamo.

Supponiamo di avere a disposizone un altro setup cosi configurato

Telescopio Rifrattore 80mm f/7,6 Lunghezza Focale: 610 mm – Pixel Size: 4,5 micron

applicando la formula, avremo un campionamento pari a….uguale. 1,5 Arcsec/Px.

Sembra una banalità, ma non lo è. Ho voluto rappresentare questo esempio specifico, proprio perchè sebbene si trattino due ottiche completamente diverse, con pesi diversi e caratteristiche completamente diverse, ebbene… messi a lavorare in queste condizioni, ognuno con il suo sensore, posseggono la stessa risoluzione. Non importa che uno sia il doppio di focale o meno, ai fini della risoluzione di campionamento…”tot” cielo cade su un pixel in una configurazione, altrettanto ne cade sull’altra. Quindi, per inciso, in questo caso specifico gli 1,5 arcosecondi che cadono sul pixel nella prima configurazione con una focale da 1220 mm, sono gli stessi che cdono nel pixel dell’altra configurazione con focale da 610mm, chiaramente poste come condizioni le relative dimensioni dei pixel.

Tutto chiaro fin qua? Sunto: io posso avere anche il telescopio piu grande del mondo, ma se ci metto il sensore col pixel piu grande del mondo potrei avere un campionamento che è identico al telescopio piu piccolo del mondo su cui ci metto il sensore col pixel piu piccolo del mondo.

Ovviamente poste le condizioni di questa esemplificazione, se pongo i due sistemi cosi diversi ma col campionamento dannatamente uguale su una montatura e spengo i motori per 10 secondi, una stella inquadrata striscerà di tot pixel in entrambi i sistemi, in maniera identica. Tot pixel sul telescopio A, stesso numero sul telescopio B. Punto. Fine. Inappellabile.

e da qua arriviamo finalmente all’Autoguida!

Ovviamente il paragone a campionamento tra due telescopi diventa essenziale quando si vanno a fare i calcoli dall’autoguida…partendo da un presupposto: a me non frega NULLA di sapere se il telescopio X può stare in coppia con il telescopio Y basandomi SOLO sulla focale, a me interessa esclusivamente il rapporto tra i due sistemi di ripresa, quindi devo mettere in rapporto la FOCALE col PIXEL SIZE come da formula!

Ecco perchè ho iniziato questo articolo ponendo lo stesso risultato su due sistemi diversi, perchè quando mettiamo un sensore su un telescopio si arriva dritti dritti a dover calcolare il campionamento di due sistemi diversi, dove ciò che conta è il rapporto tra i due sistemi di ripresa. Ripeto perchè i termini sono importanti…..tra i due sistemi di ripresa, non solo tra le focali dei due telescopi. ok? Sistema di ripresa = formula del campionamento, che comprende focale e pixel size.

Vediamo quindia alcuni aspetti legati all’autoguida.

Per farlo partiamo dagli astrofili piu esperti e di lunga data, abituati a loro tempo a riprendere con intervallometro manuale inmano (a pulsante ndr), pellicola, e sistema di guida manuale con crocicchio illuminato..se vogliamo capire dove siamo oggi, dobbiamo partire da li.

A quei tempi si usava di norma un telescopio di guida che avesse ALMENO la stessa lunghezza focale del sistema di ripresa. Ma ancora meglio, si andava giu di barlow sul telescopio di guida proprio per diminuire la possibilità di errore nel sistema di ripresa. Con questo sistema, similare al pantografo praticamente, se la lunghezza focale del tele di guida era il DOPPIO di quella del tele di ripresa, ci si poteva garantire in buona approssimazione una stella tonda dal momento che seguendo la stella col crocicchio si poteva intervenire tempestivamente per correggere la posizione senza avere del mosso nell’immagine finale.

Come già detto, oggi siamo nell’era digitale, sostituiamo l’occhio col sensore, discretizziamo in questo modo il cielo e campioniamo con i due sistemi, quello di guida e quello di ripresa. I due risulati vanno messi in rapporto tra di loro. E qua ne nascono di belle, perchè la vastità di opzioni configurabili è enorme e spesso creano tanto disturbo nella scelta perchè nessuna scheda tecnica può fornire realmente un range applicativo su cui utilizzarli.

Faccio un esempio: supponiamo un sistema di ripresa con un NEWTON 250MM F/4.9 con sopra un pixel da 5,4 micron. Totale campionamento = 0,91

Alla luce di quanto detto con cosa lo accoppiereste? Allora, la prima valutazione da fare è provare a mettersi nella condizione ddi avere il campionamento migliore in rapporto, sfruttando un telescopio di guida tra quelli in commercio, prendiamo ad esempio lo SW 70mm f/7.5 e quindi una focale di 525mm. Sopra che ci mettiamo….una Asi 120mm con pixel da 3,75? Proviamo a vedere:

TELESCOPIOFOCALEPIXEL SIZECAMPIONAMENTO
NEWTON 250MM F/4.9 in ripresa12205,40,91
SW 70 F 7/5 in guida5253,751,47

Ecco, cosi siamo ben lontani dall’ottenere un campionamento corretto tra i due telescopi..in questo modo, ad esempio, se la guida ha uno scostamento di 1 pixel, il mosso registrato dal telescopio di ripresa sarà di ben 2 pixel (tenete sempre presente che un pixel non può essere frazionato). Il sistema di guida correggera quindi dopo 1 pixel, causando un mosso da 1,47 arcosecondi che verranno registrati sul telescopio di ripresa su due pixel (0,91+0,91) con ben 1,82 arcosecondi di scostamento su tutta l’immagine!!! olè!

Da qui bisognerà poi valutare bene sto setup…perchè la domanda è: in questo caso, dove sta l’errore principale? nel tele di guida o in quello di ripresa? Beh, considerando la lunghezza focale del tele di ripresa e l’accoppiamento con un pixel da 5,4 fa capire bene che l’erroreprincipalmente sta li, è la situazione peggiorativa di ripresa perchè potrei avere oltre a questi, anche problemi di seeing e tutto quanto citato nel precedente articolo.

Per inciso: va da se che non sempre si ha il sensore giusto nel taschino, ma di fatto il calcolo di tolleranza è bene farlo PRIMA di qualsiasi acquisto, che sia il tele di guida, che sia il sensore di guida, che sia il tele di ripresa o che sia il sensore di ripresa. Potete giiocare sempre su questi parametri, in base anche alle vostre economie..tenendo presente però che campionare BENE in ripresa ha un vantaggio reale sull’immagine finale, mentre campionare bene solo a rapporto tra i telescopi senza curarsi di un sovracampionamento nella ripresa, non è detto che porti sempre a risultati efficaci in termini di qualità. Quindi la regola che suggerisco è questa:

  1. Hai già comprato il sensore di ripresa? Bene, lavora sul tele di guida e sulla camera di guida
  2. Hai già comprato il sensore di ripresa e quelo di guida? Bene, lavora sulla cosa che costa meno..adegua il telescopio di guida e cerca il miglior compromesso.

L’astrofotografia, come sempre, è l’ARTE DEL COMPROMESSO.

Ed infatti…se al telescopio di ripresa gli metto un sensore con pixel da 9 micron…vediamo cosa accade..

TELESCOPIOFOCALEPIXEL SIZECAMPIONAMENTO
NEWTON 250MM F/4.9122091,52
SW 70 F 7/55253,751,47

Ecco, qua la situazione è totalmente cambiata!! Cioè i telescopi come si vede SONO GLI STESSI. Cambia solo UN SENSORE. Ma il risultato reale è che ad esempio se l’autoguida sposta di mezzo pixel (0,5) la ripresa nemmeno si accorge! Contiene l’errore e quindi la stella sarà tonda.

Immagina quindi quante valutazioni è opportuno fare prima di dire “l’astrofilo X dice che va bene quel sensore quindi lo compro e amen”. Potresti fare la cosa piu sbagliata sul tuo setup E LO PUOI SAPERE SOLO TU! Non fidatevi cosi alla cieca…MAI.

Si, ma mio cugino riprende con un telescopio da 200mm di focale su un RC8 e ha la stella tonda!!!!

Certo! Ma se non mi dici che campionamenti ha sui due telescopi, non mi stai dicendo niente! Di fatto, il cugino può mettere in ripresa un pixel da 20micron, in guida un pixel da 1 micron e potrebbe guidare anche con un cannocchiale trovato nell’uovo di pasqua! Primo: bisogna almeno cercare di capire se lui SA, o se ha azzeccata, a braccio…Secondo: bisogna vedere se il cugino CE LO DICE che ha fatto ste valutazioni. Potrebbe aver dato per scontato che tu le sappia o semplicemente sta facendo il figo, cosa che ultimamente in sta passione avviene piuttosto regolarmente! Ma questo, come è dimostrato, non implica che TU astrofilo impanicato, possa guidare nella stessa configurazione di focali avendo in ripresa il pixel di una webcam da smartphone e in guida una padella!

Quindi MAI fidarsi, mai prendere per buono tout court. A corollario vi faccio un esempio…due anni fa mi son dotato di una lodestar. Bene, il pixel da 8 che la lodestar ha non si accoppiava con nessuno dei miei ben 5 sistemi di ripresa, solo con uno che però non potevo utilizzare per via di una brutta vignettatura o al massimo con una guida fuori asse! Fortunatamente quella camera la presi per una situazione diversa, una postazione fissa in capo a un osservatorio e volevo avere il mio sistema di guida, altrimenti quelli sarebbero stati soldi spesi malissimo in un dispositivo che sulla carta è PERFETTO, le impressioni e recensioni sono PERFETTE ma nei miei sistemi era DISASTROSO. Oggi l’amica lodestar lavora nel mio osservatorio con grande felicità…

Ok, quindi su che parametri mi posso attenere?

Ovviamente, come per il campionamento, anche qua bisogna stare attenti alla troppa precisione (che non porta a scegliere) o alla mancata precisione (che porta a sbagliare). La via di mezzo è la migliore. Prestate però attenzione a un aspetto…programmi come PHD hanno una risoluzione che mi pare si attesti intorno allo 0,2 px. Cioè corregge fino a un massimo di 0,20 pixel sulla media del numero di pixel di un centroide perfetto. Usando la matematica possiamo dire quindi che il sistema corregge 0,20 su 1, quindi in un rapporto 1 a 5, un quinto di pixel o 1/5 della risoluzione.

Ipotesi…nel mondo dei perfetti, se io riprendo a 1 arcosecondo e guido a 5 arcosecondi, se il mondo smettesse di vivere, l’aria di muoversi, la montatura galleggiasse, nessuno usasse l’auto e se nessuno respirasse, se cessasse anche lo scorrere del tempo, sicuramente una posa dritta su 10 ce la porteremmo a casa…PHD lo fa. LOL

Questo misunderstanding tra potenzialità reali e teoriche causa gioie e dolori….

Gioie, perchè ovviamente possiamo essere piu laschi nei rapporti, già un 2/3 tra i due va benissimo ed è di lusso.. tenendo però sempre presente che un campionamento similare tra i due sistemi è sempre preferibile (quindi pixel grande in ripresa, pixel piccolo in guida, salva il didietro nella maggior parte dei casi),

Dolori, perchè demandare sempre tutto all’elettronica equivale a fare (ad esempio) brutte sessioni di ripresa sul campo e mal calibrate e sperare che Pixinsight faccia il miracolo…. No???

Ahimè, non è cosi che funzionano i giochi, i sistemi devono essere ben calibrati. Sia che stiamo parlando di guida, sia di calibrazioni di immagini, sia di quel che si vuole…bisogna attenersi almeno a una logica ferrea di valutazione. DOPO viene il divertimento, DOPO viene l’elaborazione tirata, DOPO viene il contesto estetico…prima viene il bilanciare bene le cose e il lavorare con cognizione di causa, diversamente i telescopi prima o poi inizieranno a prendere la polvere. E’ inutile accontentarsi di un sistema di guida non ben studiato a tavolino per rimandare poi tutto all’elaborazione, ..anche perchè spesso e volentieri in elaborazione il software ti molla e se ne tira fuori…(con tanto di mille domande al seguito sui parametri da impostare per correggere una stella ovale e povero esperto al seguito che deve perdere ore a scriverti per correggere la tua inerzia al problem solvin sul campo).

CONCLUDIAMO

In conclusione, ritiro fuori un softwarino semplice che ho creato qualche anno fa e che aiuta nelle valutazioni. Lo trovate, insieme al suo articolo di spiegazioni, al seguente link: –> FACEPALM

Basta inserire i dati e i calcoli li fa un pò lui.

Ora, ovviamente nonsi “consuma” tutto qua i discorso sull’autoguida ma subentrano in successione altri elementi..ad esempio gli aspetti relativi alla MECCANICA dell’Autoguida e che vengono DOPO una attenta valutazione dei campionamenti sono questi e rappresentano delle verifiche da fare continuamente sia sul campo che a casa:

  1. Bilanciamento: bisogna BILANCIARE bene il telescopio
  2. Allineamento Polare: bisogna farlo BENE e non in maniera approssimativa
  3. Regolazione dei Giochi: sulle montature tipo Eq6, Heq5 e altri modelli è opportuno agire ogni cambio stagione per effettuare le veriifche dei giochi VSF e Corona
  4. Regolazione del cannocchiale polare: regolarlo ogni stagione
  5. Cablaggi: osservare bene che non tirino
  6. Focheggiatore del telescopio di guida: non deve flettere. Evitare di lasciare a penzoloni i cavi, al massimo tirarli su e fissare un occhiello passacavi sul tubo
  7. Sistema di fissaggio del telescopio di guida: evitare gli anelli come la peste, sfruttare attacchi solidali e con facili sistemi di serraggio
  8. Per ultimo: una corretta impostazione del software di guida…e qua si consumano altri misunderstanding.

Di tutti questi aspetti ne parlerò in altri tutorial, con calma. L’importante ora era definire l’importanza del campionamento.

Cieli sereni

Fabio Mortari

NON SARO BREVE!

Ho deciso di inerpicarmi in questo argomento per via delle domande continue che vengono rivolte in genere quando si tratta l’argometno astrofotografico, rivolgendomi soprattutto a chi non ha ben chiara l’importanza del campionamento. Si passa da chi non la considera per nulla a chi la considera addirittura troppo! Trovo sbagliate entrambe le visioni… Leggendo miriadi di discussioni online e decine di domande rivolte nella mia chat, penso sia bene fare chiarezza utilizzando possibilmente terminologia semplice ed efficace. Se ci riesco non lo so, ci provo…non me ne vogliano i guru dell’astrofotografia se qualche concetto può essere tirato via, ma “dovemo capisse”, sennò si continua a parlare sempre delle stesse cose e a fornire sempre le stesse risposte mal spiegate a domande mal poste. E inquesto lancio anche un segnale…non se ne può piu. Datevi una calmata tutti ahahah

Per i neofiti, invece, è impensabile raggruppare in poche manciate di righe tutto l’argomento. Su questi aspetti si scrivono tonnellate di libri e di formule matematiche, quindi per forza di cose non possiamo essere teorici…ma cerchiamo di essere pratici, vedendo ciò che ci serve sapere, perchè e come.

Partiamo dal principio teorico? dai..due minuti.

Proviamo a fare un pò di chiarezza. Seguitemi che forse ci arriviamo…

Il campionamento nasce dai numeri.

Immaginate il vostro occho che osserva una luce. Bene, potete dire che è luminosa, ma non sapete quanto giusto? E’ o “piu luminosa” o “meno luminosa” ma non abbiamo assolutamente idea di “quanto sia luminosa”. Questo perchè il nostro occhio possiamo paragonarlo alla pellicola fotografica, quindi seguendo questa logica ci troviamo nell’ambito analogico.

Bene, fino a un pò…perchè siamo approdati da tempo nell’era digitale e uno dei fondamenti dell’era digitale rappresentativa sta nel “rappresentare” appunto la realtà nella maniera piu reale possibile, con una marcia in piu però…e cioè, riprodurla in numeri,

Questo processo si chiama DISCRETIZZAZIONE. Ci siamo fin qua?

Bene, per rappresentare però la realtà in numeri abbiamo bisogno di un dispositivo che raccolga il segnale (che sia un microfono, un videoregistratore o un sensore fotografico appunto) e che lo trasformi in numeri. Il problema che nasce è che se prendo ad esempio un contesto musicale, ho bisogno che venga rappresentata quanta piu gamma di suoni possibili sia in timbro, sia in ampiezza che nella sua durata.

Facciamo un esempio, supponiamo che io prenda unmicrofono e voglia registrare la mia voce che dice per un minuto “Astrofilo Neofita Astrofilo Neofita Astrofilo Neofita etc.” . Lo registriamo con un dispositivo che però ha un clock che crea un ciclo al secondo. Purtroppo, ogni ciclo (o cella, per comodità visto che arriviamo al pixel) può contenere solo una informazione ergo un solo suono. Di tutto quel minuto, alla fine saranno registrati solo 60 cicli (un ciclo al secondo, 60 cicli), e quindi avrò registrato 60 suoni….ergo solo una lettera al secondo. Avrete perso buona parte della registrazione giusto? Di un centinaio di parole dette in un minuto, vi rimarranno solo 60 lettere. Ecco, questo si definisce come sottocampionamento, cioè rispetto all’informazione analogica, la digitalizzazione in questo modo ha creato una perdita di informazioni. Risultato, io ho detto “Astrofilo Neofita” ma ho registrato solo: “ATNFT“.

Ora facciamo un altro esempio diametralmente opposto…supponiamo di avere un clock che registra 1.000.000 di celle al secondo, otteremo un effetto inverso, cioè….”Astrofilo Neofita” verrà registrato cosi : “AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS” etc…. Questo è il SOVRACAMPIONAMENTO, che si traduce in una aberrazione dovuta alle troppe informazioni inutili registrateche sporcano il segnale con una molteplice ripetizione dell’informazione identica e che è difficile poi rimaneggiare.

Il Campionamento in Astrofotografia

Ci siamo fin qua? Dai è semplice …ora, dobbiamo arrivare all’astrofotografia. Quindi sostituiamo la parola “analogico” con “cielo”. Poi sostituiamo la parola clock O cella con PIXEL.

Bene, Il risultato in termini di effetto non cambia…il mio cielo è un cerchio il cui diamtro passa per infiniti punti.. Il mio pixel invece ha una dimensione fisica stabilita, non è infinito e si esprime in micron.

Quindi possiamo girare il discorso tranquillamente, dicendo che quando riprendiamo la volta celeste con un sensore, campioniamo il cielo, lo discretizziamo…e quindi rientriamo nelle regole di campionamento. Avete ora presente quello che succede in quanto spiegato in contesto audio? La stessa identica cosa succede nel cielo solo che

a) la cella appunto è la dimensione del pixel Il pixel può registrare una sola informazione e una soltanto!

b) il segnale audio analogico è il cielo, e passa per infiniti punti.

Proseguiamo…essendo il cielo paragonabile un cerchio, l’unità di misura diventa “angolare” e la cui unità di misura è l’arcosecondo, e quindi ecco spiegato perchè parliamo di arcosecondi.

Il campionamento astrofotografico quindi altro non è che la quantità angolare di cielo che cade all’interno di un pixel. e si esprime in Arsec/px (arcosecondi/pixel)

Anche qua abbiamo lo stesso identico effetto…se io SOTTOCAMPIONO, significa che una porzione troppo grande di cielo finice su un singolo pixel, al punto ad esempio di far cadere una stella in un solo pixel che diventerà un puntino bianco quadrato e questo effetto sarà presente su tutta l’immagine (avete presente l’esempio “ASTN” no?)

Se invece SOVRACAMPIONO, significa che una prozione TROPPO PICCOLA di cielo finisce su un singolo pixel, al punto ad esempio di far cadere una singola stella su TROPPI PIXEL, facendola diventare un pallone e sporcando quindi il mio segnale. (se 10 fotoni cascano su un pixel lo riempiono, ma se gli stessi 10 fotoni cascano su 5 pixel, peggiora il rapporto segnale/rumore)

Ora..poste le dimensioni di un pixel, chi determina quanta porzione di cielo ci entra dentro? Ovviamente la grandezza del pixel rispetto ALLA LUNGHEZZA FOCALE. Cioè, come è intuibile, piu è lunga la focale, meno cielo inquadrerà un singolo pixel e piu ingrandirò la stella che si spalmerà su piu pixel, ergo sovracampiono (“aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaassssssssssssssssss”), viceversa piu accorcerò la focale e piu la stella cascherà su meno pixel fino ad arrivare a farla cadere su un pixel solo, ergo sottocampiono (“ASTN”)

Da qui comprendiamo che c’è una relazione tra la grandezza dei pixel del sensore e la lunghezza focale dell’ottica su cui lo utilizzeremo. La formula con cui questo è calcolabile sui vostri setup è stra conosciuta ed è questa:

C = (Dp /F) x 206265

dove C = campionamento (in secondi d’arco su pixel) , Dp = dimensioni dei pixel del sensore utilizzato e F = focale del telescopio.

Ok ma all’atto pratico??? Qual è il valore giusto?

Ecco io lo sapevo che fin qua il discorso poteva essere chiaro ma che poi l’applicazione del concetto causa la piu grande marea di post di cui si possa aver memoria. Allora, faccio chiarezza secondo un MIO PARERE partendo da un concetto base

Se hai cominciato da poco e stai usando la reflex della fidanzata e il telescopio del nonnno NON FARTI STE PARANOIE E RIPRENDI. FINE.

Se hai già acquistato qualcosa e non ne hai tenuto conto, FREGATENE, NON FARTI PARANOIE E RIPRENDI. USA. FAI ESPERIENZA.

Se invece devi acquistare qualcosa, allora si..è opportuno tenerne conto…e quindi partiamo da un valore di riferimento con cui misursarci. Il valore di riferimento con cui misurare un campionamento lo possiamo trovare nell’astrofotografia antica se cosi la vogliam chiamare. E questo valore di masima ce lo fornisce IL NORMO GRAMMA

Lo Zio Normogramma.

Come si legge? Allora a destra abbiamo la Pixel Size. In centro abbiamo una riga con dei valori che riportano una lunghezza focale. A sinistra abbiamo gli arcosecondi pixel. Le bande in BLU rappresentano quello che per la lunga posa è un campionamento considerabile corretto. Allora prendete un righello…lo posizionate in linea retta sul valore della riga centrale 1.500. Bene, Il normogramma ci dice che a 1.500 di focale, utilizzando un pixel da 10 micron ci troviamo a campionare a 1,5 Arcescondi Pixel, quindi nel range di accettabllità. Viceversa se ci mettiamo un pixel da 8 Micron, andiamo a un valore di sovracampionamento. Già cosi potete cercare di capire se siete in linea con una ipotesi di lavoro.

PERCHE’ E’ CORRETTO DA 1,5 A 2 ARCOSECONDI/PIXEL?

iIl motivo per cui si considera questo valore come corretto è presto detto…fin’ora abbiamo parlato di teoria, e la teoria è quella del mondo ideale dove tutto è bello e funziona. Nella pratica abbiamo un elemento di disturbo rispetto al campionamento teorico, che è la massa d’aria che sta sopra le nostre teste.

Questa massa d’aria si muove, si sposta, riflette, rifrange…e crea aberrazioni al modo in cui la luce arriva al telescopio e di conseguenza ha influenze pesanti sul modo in cui viene registrata l’informazione. Una massa d’aria che si sposta verso una direzione ha come risultato quello di deviare il fascio di luce spostando letteralmente la stella, rendendola non piu tonda ma ovale, poi torna tonda, poi si ovalizza verso l’alto, poi diventa una roba strana a punte etc.etc.

Parlo di ovalizzazione proprio perchè si può intuire come la stella non cadrà piu sulla manciata di pixel dove dovrebbe cadere ma cadrà anche su quelli adiacenti…bene, piu saremo sovracampionati e piu questo problema sarà evidente, spallonando le stelle. Viceversa, meno avremo aria che si muove e piu andremo verso un sottocampionamento, dal momento che la stella ipoteticamente “fissa” si raccoglierà in un puntino coprendo molti meno pixel.

Quindi regola assoluta: SI DEVE TENERE CONTO DEL SEEING. Ovviamente siccome non si può cambiare telescopio e sensore tra uno scatto e l’altro, serve un valore di riferimento che permetta di avere un certo margine ed ecco sparato il valore del normogramma. Ma occhio….e’ valido per la lunga posa!!!

Mio cugino riprende campionando a 0,5 arcsec/px e la foto gli viene perfetta

Questa frase, spesso sparata la, costituisce il piu grande misunderstanding in questo contesto e spiego perchè.

Il fatto che ci sia un valore riferimento, non implica che sia la regola assoluta ma solo un margine di garanzia. Anche io riprendo a volte con un campionamento da 0,9 arcosecondi/pixel, ma se devo dire che è il setup che piu mi diverte mentirei…sono sempre in agguato, sempre all’erta e cala il numero di serate in cui è conveniente riprendere con quel determinato setup. Quando invece le cose vanno bene, ottengo immagini dettagliate.

Al di là di questo,quindi, tuo cugino deve anche spiegare con che tecnica riprende. Infatti, ad esempio, il valore citato riguarda sostanzialmente la lunga posa. Significa che tutto ciò che non è lunga posa, può portare ottimi risultati anche se sovracampionati. Perchè la lunga posa? Perchè ad esempio, se io riprendo scatti brevissimi, soffrirò meno dell’effetto del seeing! Cioè praticamente, la reiterazione di migliaia di scatti da 10 secondi in termini di dettaglio sarà migliore rispetto a 10 pose da 15 minuti ma poste alcune condizioni base:

a) OTTICA VELOCE. (< f/4)

b) DIAMETRO (>200 mm)

c) Sensore sensibile e con basso rumore di lettura

Diversamnte, il rapporto segnalre rumore acquisito non può essere vantaggioso, o perlomeno diventa una sfida e una prova da fare. Questa tecnica si chiama Lucky Imaging, è conosciuta dall’albore dei tempi ma è tornata oggi in voga grazie ai nuovi performanti sensori CMOS. Analogamente, l’imaging planetario che consiste nel riprendere un soggetto piuttosto luminoso, predilige lunghissime focali e campionamenti particolarmente “risoluti” proprio perchè si sfrutta una tecnica video con frame molto corti e riduzione dei nefasti effetti del seeing.

Finisco questo papello, dicendo che solo TU sai cosa in mente di fare e COME, chiedere il consiglo è assolutamente OPPORTUNO, ma prendi coscienza che se metti mano al portafoglio non puoi basarti esclusivaemnte sulle esperienze di altri, spesso mal spiegate e mal comprese. Il seeing cambia ogni istante, in ogni momento starai sottocampionando o sovracampionando e viceversa, nel susseguirsi delle pose. Quindi non fartene una malattia…ma tieni conto quando scegli cosa acquistare e sopratutto come utilizzerai il setup (lunga posa, corta posa, planetario)

In soldoni e per finire: NON FARTENE UNA MALATTIA. E’ importante sapere il corretto campionamento ma solo in fase d’acquisto e per effettuare le varie valutazioni in corso di ripresa. Ma di fatto, stiamo parlando di campionamenti teorici, e nella teoria non esiste il disturbo del seeing. Personalmente, io mi attesto sempre intorno a 1,5 arc/sec px quando decido di mettere mano a qualcosa nei miei setup, e come base di partenza la trovo piuttosto efficace.

Cieli Sereni

Fabio Mortari.

Costruire un osservatorio astronomico rapprsenta uno degli aspetti piu controversi di qualsiasi astrofilo