Beiträge von MartinB im Thema „Größere CCD Sensoren“

MartinB · 12. Februar 2006

Auch wenn es mehr Aufwand ist und zusätzliche Fehlerquellen verursachen kann: Ich favorisiere die Lösung mit separater Adapterplatine für jeden CCD-Sensor, falls mehr als ein Typ möglich sein soll. Da kann man dann den Kühlfinger-Durchbruch individuell gestalten, evtl. die ganze CCD-Platine in eine luftdichte, mit getrocknetem Stickstoff gefüllte Kammer stecken, und auch evtl. nötige spezielle "Glue-Elektronik" mit drauf packen.

So eine "Adapter-Platine" könnten evtl. auch andere Leute bauen.
Dadurch würde es möglich, die Basisplatine vielleicht von einer Fachfirma in erträglichen Stückzahlen fertig bestückt zu beziehen, und die individuelle CCD-Anpassung selbst zu machen.
Auch eine spätere Aufrüstung wäre einfacher möglich.

Gruß,
Martin

MartinB · 2. Februar 2006

Hallo oc2k1 ([}:)]wenigstens deinen Vornamen könntest Du uns mal verraten),

ganz so einfach ist das vermutlich nicht mit dem Analogteil.
Leider bin ich auch kein Experte, was das Auslesen von CCD-Sensoren angeht. Die mir im Moment zur Verfügung stehenden Unterlagen für Sony-CCD's enthalten nur Schaltungen mit Correlated Double Sampling.

Es kann schon sein, daß man den LT994 zur Pegelanpassung nehmen kann.
Ich vermute aber, man muß eine Art Sampling unbedingt kurz hinter dem CCD-Ausgang einbauen, damit das Rauschen annehmbar niedrig bleibt. Wenn die ganzen Überschwinger erst mitverstärkt und weitergeleitet werden, sieht es mit der Signalqualität wohl eher bescheiden aus.

Hier mal eine real existierende Schaltung im Prinzip:
Da kommt nach dem CCD VOUT Pin erst mal ein diskreter Vorverstärker (Transistor 2SC2859 in Emitterschaltung mit FET-Konstantstromsenke), dann der CDS-Chip Sony CXA1439, dann noch mal ein diskreter Vorverstärker, und dann ein Operationsverstärker als Leitungstreiber/Impedanzwandler auf 50 Ohm, weil der Wandler bei unseren Kameras nicht im CCD-Kopf, sondern im Controller steckt.
Dort erst wird dann der Schwarzpegel geclampt und der Pegel noch mal angepasst. Die abgedeckten Pixel am Zeilenanfang/ende werden dabei als Referenz benutzt. Danach geht das Signal endlich auf den ADC.

Wenn alles räumlich sehr eng beisammen sitzt, kann man den Leitungstreiber/Impedanzwandler vermutlich einsparen. Der Rest dürfte aber mehr oder weniger nötig sein.

Ich denke, wenn Du auf dem analogen Gebiet selbst nicht fit bist, wird das nur was mit Unterstützung durch jemand, der sich da besser auskennt (ich leider nicht wirklich[V]).

Warum willst Du eigentlich unbedingt mit 12 MHz Samplingfrequenz arbeiten? Da machst Du dir in Sachen Signalqualität nur unnötig das Leben schwer, glaube ich.
3 Bilder pro Sekunde genügen zum Fokussieren (und auch für's Guiding) doch bestimmt. Das sind dann ca. 4 MHz Pixeltakt.

Klar, für Planetenaufnahmen wäre eine höhere Bildfrequenz gut.
Da genügt dann aber ein Bildsensor mit VGA-Auflösung.
Preiswerte gebrauchte Laptop-Computer schaffen die Datenrate bei 12 MHz in 16 Bit sowieso nicht auf's Display und auch nicht auf Festplatte.

Gruß,
Martin

MartinB · 30. Januar 2006

Hallo Leute,
es ist interessant zu lesen, daß sich hier jemand mit dem Design von leistungsfähigen Astrokameras beschäftigt!

==>oc2k1:
Du gehst die Sache offensichtlich ziemlich entschlossen an. Ich hoffe, das Projekt wird erfolgreich!
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das Hauptproblem ist nicht etwa irgend was zu konstruieren, sonern Teile Zu finden, die man auch kaufen kann.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Sogar kommerzielle Kamera-Hersteller haben manchmal solche Probleme, z.B. wenn sie Spezielkameras entwickeln, die voraussichtlich nur einen kleinen Kundenkreis haben werden (d.h. unter 10 bis einige 100 Stück pro Jahr).

Planst Du eigentlich, das Ganze als "Open Source"- Projekt durchzuführen?
Wie stellst Du dir die Treiber-Anbindung vor?

==>Olaf:
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...bevor Du viel Aufwand mit einem DAC betreibst schau Dir mal als Tipp das CDS (correlated double sampling; oder auch Double Correlated Sampling DCS) an. Damit wird das Rauschen zu einem großen Teil eliminiert... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Dem stimme ich zu. Nach meinem bescheidenen Kenntnisstand arbeiten z.B. die Kameras unserer Firma praktisch alle nach diesem Prinzip (alle mit 12-16 Bit).

==>thomasr:
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich würde das Sensor Zeilentiming in einem SRAM ablegen und dann nur noch bei Bedarf die Zeilenadresse umschalten, und dann vom EZ-USB das Taktsignal und den Adresscounter nehmen. So ähnlich macht es die ESO mit deren FIERA CCD Controller.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Diese Technik kenne ich auch. Sie wurde bei einigen unserer älteren Kameras eingesetzt, die sehr flexible CCD- Ansteuersignale benötigten (Binning, Sub-Array auslesen).
Heute wird das mit komplexen programmierbaren Logic Arrays gemacht. Die haben sogar eine Schnittstelle zum späteren Umprogrammieren im eingebauten Zustand in der Kamera.

Noch ein paar mehr oder weniger qualifizierte Anmerkungen meinerseits:
<ul><li>Das analoge Schaltungsdesign ist keinesfalls zu vernachlässigen, wenn man nur den Hauch einer Chance haben will, mehr als 8 Bit effektive Signalqualität zu schaffen</li>
<li>Beachte z.B. die kapazitiven Lasten, Frequenzen, Signalforman, Treiberleistungen, Leitungseigenschaften etc... der Ansteuersignale des CCD's!
Wer schon mal versucht hat, den Bildsensor einer ToUCam auf einen Kühlkörper zu setzen und ihn dann mit wenige cm langen Leitungen wieder mit der Platine zu verbinden, weiß sicher, was ich meine[}:)].
Die Profis schaffen es, selbst bei 15 MHz Pixeltakt das Rauschen der Elektronik auf wenige e- pro Pixel zu begrenzen</li>
<li>Wenn möglich, versucht eine Betriebsart mit verringertem Pixeltakt einzubauen. Das entschärft viele Pobleme dramatisch.</li>
<li>Eingebautes Filterrad und Peltier-Element finde ich gut. Peltier-Stromversorgung über USB wird kaum gehen, aber Filterrad und Lüfter sollte klappen. Dann kann man im Winter gelegentlich auf die extra Stromversorgung verzichten. Aber nehmt bloß kein Kühlbox-Peltierelement mit 40x40 mm Kühlfläche und 40 W Leistungsaufnahme[:0] - lieber ein kleines Element nahe am CCD und die kalten Teile gut isolieren, das spart Strom und dann sollten 5W reichen.
Ach ja: Wenn man mit einem Satz Darkframes auskommen will, muß die CCD-Temperatur genauer als ca. 0,2 °C stabilisiert werden.</li></ul>
Gruß,
Martin