Resfriamento de câmera DSLR

O projeto que irei apresentar desta vez representa um desafio muito grande para mim, pois sempre desejei ter uma DSLR com as cores do Homem de Ferro (Marvel). (Brincadeira! risos) De fato era um projeto que residia em minha mente há muito tempo e exigia conhecimentos até então inexplorados por mim, tornando assim inviável a sua execução... ao menos até hoje! (e a câmera acabou ficando com as cores do Iron Man :D).

Sem mais chorumelas... este trabalho trata-se de uma reformulação quase integral da DSLR Canon 450D (XSi), pois foram removidos: filtro IR, LCD, botões, flash, espelho, viewfinder, autofoco, fotômetro, prisma, capas, saída de vídeo, seletores, capacitores, botão de disparo, bateria etc. Tudo o que não é necessário para astrofotografia deixou de fazer parte da câmera. Por outro lado foram instalados sistema de resfriamento com célula peltier, termostato para controle de temperatura, sistema anti-orvalho com fios de nicromo, desumidificador, reguladores, eliminador de bateria e caixa hermética.

O objetivo fundamental deste projeto é fornecer resfriamento controlado ao sensor CMOS da câmera, em geral ele trabalha com aproximadamente 35° C e nas fotos de longa exposição isto se traduz em pequenos pontos coloridos que não fazem parte do objeto fotografado (resumidamente falando). Portanto, reduzindo-se esta temperatura do sensor a quantidade de pontos (ruído térmico) também se reduz. O inconveniente deste tipo de modificação é que acrescentamos massa ao corpo da câmera (sistema de resfriamento) e provocamos o surgimento de orvalho dentro da câmera devido à baixa temperatura com umidade elevada.

Várias outras pessoas ao redor do mundo criaram projetos para este fim, cada qual adotando as suas próprias soluções, no Brasil não há muitos registros deste tipo de trabalho. A solução que encontrei para conseguir atingir o meu objetivo (e mantendo o equilíbrio do sistema) foi reduzir ao máximo a massa da câmera para que as novas peças não excedam o limite de carga suportado por um focalizador.

A câmera é totalmente e exclusivamente controlada por computador via porta USB, desta forma será dedicada ao uso astrofotográfico apenas. Antes de iniciar os procedimentos, uma grande pesquisa precedeu todas as etapas envolvidas e, ainda assim, surgiram vários desafios imprevistos ao longo da jornada que complicaram o projeto. Registro aqui o meu enorme agradecimento aos amigos Rafael Compassi e Jordan Patrick que por várias vezes me auxiliaram com dúvidas pontuais, além de valiosas dicas do Mr. Gary Honis.

Câmera desmontada, todas as peças à esquerda não serão utilizadas.

Novo corpo para a câmera (caixa hermética).

Alguns detalhes dos arranjos elétricos.

Coldfinger feito de cobre e usinado com uma Dremel. Esta peça é instalada atrás do sensor e é a responsável em fazer a transferência térmica entre a célula peltier e o sensor.

Câmera sendo remontada, um cooler de processador de computador foi usado para resfriar a célula peltier.

Aspecto final da câmera com aproximadamente 1kg.

OBJETIVO ALCANÇADO!

Na última foto é possível perceber que o esforço valeu a pena, é recompensador ver o quão significativo é o resultado. Com este novo avanço espero melhorar a qualidade do meu trabalho como astrofotógrafo e fazer os meus registros cósmicos com mais qualidade e fidelidade.

Abraços!

Toto Mount - (Parte 2)

No dia 31 de outubro de 2016 foi apresentado no blog a Toto Mount, desde então a montagem ficou à espera de condições favoráveis aos testes em campo, sendo elas diretamente proporcionais à qualidade do céu noturno (seeing) e à minha disponibilidade de tempo. Na publicação anterior eu havia prometido descrever os passos da construção, porém acabei mudando de ideia e decidi primeiramente realizar os testes em campo porque podem surgir algumas alterações no projeto. Finalmente, em 04 de janeiro de 2017, a almejada noite de testes chegou e publicarei aqui os resultados. 

Preliminarmente, esclareço que os testes foram direcionados exclusivamente à atividade-fim do projeto, ou seja, astrofotografia de céu profundo, portanto, a abordagem realizada não incorporou métodos de aferição sistemática com rigorosa obediência ao método científico coletando, quantificando e classificando os dados obtidos. No entanto, asseguro que o rigor foi mantido para evitar a produção de resultados falso-positivos. Os testes não tiveram como escopo aferir erro periódico, capacidade máxima de carga, ortogonalidade dos eixos, nem qualquer outra coleta de dados a não ser a astrofotografia de longa exposição, porque é este o seu desiderato!

O primeiro passo foi o alinhamento polar da montagem, laconicamente este processo consiste em alinhar o eixo polar da montagem com o eixo de rotação do planeta, para isto foi empregado o método da derivação (drift) com o auxílio de uma webcam (SPC880NC). Durante o processo verifiquei que o ajuste de latitude se mostrou pouco prático e merece uma revisão futura, mas ainda assim é possível usá-lo satisfatoriamente; já o ajuste de latitude funcionou exatamente conforme o desejado. Abaixo segue o link para um vídeo de aproximadamente cinco minutos do planeta Vênus próximo ao horizonte e com turbulência atmosférica, a configuração consiste em um telescópio refrator Orion ED80 + webcam SPC880NC (aprox. 100x de aumento).

LINK:  Vídeo: Planeta Vênus

Assegurado o alinhamento polar, a próxima fase seria realizar capturas de longa exposição com este mesmo telescópio, porém com uma câmera DSLR Canon 450D acoplada. Nesta etapa descobri uma falha que impossibilitou este tipo de captura: o driver ASCOM do PicGoTo de alguma forma inverte o sentido dos motores e, ao acioná-lo, o motor de ascensão reta da montagem passa a trabalhar em sentido inverso ao desejado.

No dia 07 de janeiro de 2017 voltei aos testes (precisei inverter dois fios dos motores para assegurar a compatibilidade com o driver ASCOM), refiz o alinhamento polar e retomei as atividades de onde haviam sido interrompidas, porém não fiz um alinhamento polar tão primoroso quanto o primeiro. Apesar da Lua em fase crescente (62% iluminada), aproveitei para fazer o teste de longa exposição assim mesmo.

Foi utilizado o programa PHD Guiding para a tarefa de autoguiagem, vejam abaixo o gráfico:

Para um teste preliminar ficou bom e sei que pode ficar ainda melhor!

O gráfico não está ruim para a configuração, mas percebi dois pontos para melhorar a qualidade da guiagem na próxima captura: 1) melhorar o alinhamento polar; 2) regular o balanceamento que fiz apressadamente.


Segue abaixo duas exposições de 300s em ISO400 (exposições únicas!):

Nebulosa de Órion M42

Foto anterior com destaque para as estrelas pontuais (objetivo).

Nebulosa da Tarântula

Os testes me deixaram muito satisfeito, o desempenho da montagem foi satisfatório. O próximo objetivo é fazer uma captura completa com várias horas de exposição e processamento adequado.

Nas próximas publicações continuarei a publicar detalhes e os avanços com a Toto Mount.

Abraços!

Toto Mount - (Parte 1)

Nesta publicação apresento o meu projeto ATM mais recente: Toto (lê-se tôtô) Mount ou Montagem Toto*. Trata-se de uma montagem equatorial germânica compacta destinada a compensar o movimento de rotação da Terra para telescópios de pequeno porte e câmeras digitais para astrofotografia de céu profundo, podendo ser utilizada também para observações visuais.

Diante das particularidades do projeto, bem como das referências que podem ser úteis a outros projetistas e entusiastas, resolvi dividir a publicação em duas partes, sendo a primeira destinada à apresentação da montagem e a segunda à fase de construção.

Como sabemos, a Terra possui dois tipos de movimento bastante conhecidos, sendo o movimento de translação (responsável pelos anos) e o movimento de rotação (responsável pelos dias), este último é o responsável pelo movimento aparente dos astros no céu noturno, portanto, para registrá-los com qualidade faz-se necessário este aparato mecânico que compense tal movimento.
Inicialmente, o projeto contava com dois objetivos bem claros:

• Obter uma GEM (German Equatorial Mount - Montagem Equatorial Germânica) compacta para observações/fotografias em locais distantes da poluição luminosa urbana;
• Colocar em uso vários componentes que estavam parados no depósito.

Com estes dois objetivos em pauta iniciei a fase de projeto, tendo como foco: baixo custo (que nem sempre combina com este tipo de coisa); portabilidade (afinal, precisa ser leve e pequena) e eficiência (sem ela o projeto torna-se um item de decoração da casa).

De certa forma o projeto não é inteiramente genuíno porque eu tinha como meta reaproveitar algumas peças paradas, então precisei partir do que eu já tinha no depósito e, devido a este fato, a montagem ficou maior do que o esperado, acrescentando mais robustez e menos portabilidade. 

Era previsto usar apenas câmeras DSLR com objetivas nesta montagem e, no entanto, ao final ela se mostrou capaz de suportar cargas equivalentes a uma EQ5 comercial (~10kg) devido aos componentes empregados.

Foi utilizado alumínio na estrutura (exceto os mancais que são de ferro fundido) e todos os parafusos são allen de aço inox. Os motores de passo são controlados pelo sistema PicGoTo (com GoTo e autoguiagem), que pode ser alimentado por uma fonte 9V ou por pilhas, oferecendo versatilidade e portabilidade. A motorização de DEC (composto de: engrenagem, fuso, suporte e embreagem) atuam como um contra-peso minimizando a necessidade de carga adicional para equilibrar a montagem. O saddle é padrão Vixen e aceita a maioria dos telescópios comerciais. 

A montagem ficou bem versátil, oferecendo duas configurações interessantes:

1. Peso Pena (câmera + objetiva) eixo DEC curto:
   
2. Peso Leve (telescópio) eixo DEC longo:
   
   

Notem que na segunda configuração o eixo de DEC recebeu um extensor e foi desenvolvido também um pilar de elevação para o tripé possibilitando o uso da montagem em baixas latitudes (no meu local de observação é ~-16°) e com contra-pesos maiores também. 

Detalhes

Procedimento de alinhamento polar pode ser feito
com laser através deste orifício.

Sistemas de ajuste fino para alinhamento polar.

*NOTA: o nome da montagem é uma homenagem ao meu filho de seis anos!

Abraços!

Telescópio Refletor Newtoniano 150mm F/8

O mundo da astronomia amadora é rico em possibilidades para o entusiasta desta incrível atividade (há quem a classifique como hobby, mas pessoalmente não gosto de tal classificação). Uma destas possibilidades é a construção dos próprios equipamentos, tal prática é conhecida como ATM (sigla do termo em inglês Amateur Telescope Maker).

Não me considero um ATM propriamente dito, porque acredito que somente pode ser classificado como tal quem fabrica a própria ótica. Os ATMs são verdadeiros mestres na arte de transformar vidro bruto em espelhos capazes de coletar fótons oriundos do Cosmos.

O meu caso é um pouco peculiar, pois flerto com diversas áreas da astronomia amadora como astrofotografia, ATM, observacional etc. Geralmente faço projetos e construo boa parte dos meus equipamentos, ou então implemento aperfeiçoamentos aos instrumentos já existentes de forma que atendam às minhas necessidades.

Nesta publicação apresento um telescópio que montei recentemente a partir de um conjunto de espelhos já prontos (um dia espero fazer os meus próprios espelhos), levei bastante tempo para concluí-lo porque fui modificando o projeto ao longo do seu progresso.

Mais imagens:

Câmera DSLR acoplada ao focalizador em foco primário.

O telescópio está montado sobre a Montagem Equatorial Libra, que compensa o movimento de rotação da Terra permitindo fotos de longa exposição dos astros celestes, esta montagem equatorial também foi construída por mim.

Este pequeno telescópio no lado oposto ao focalizador será utilizado como telescópio-guia para o telescópio maior em fotos de longa exposição.

Nesta imagem vemos o espelho primário instalado no final do tubo.

A foto abaixo foi obtida com este instrumento em seu primeiro trabalho de campo:

Lua crescente e o Brilho Da Vinci (10 de abril de 2016).

Características do instrumento:

• Abertura: 150mm
• Distância Focal: 1200mm
• Design ótico: refletor newtoniano

Na próxima publicação irei demonstrar os processos da construção deste equipamento.

Abraços,
Delberson.

Como construir uma Montagem Dobsoniana

O projeto desta vez é a construção de uma montagem dobsoniana para um telescópio refletor newtoniano com abertura de 150mm e distância focal de 1200mm. Geralmente esta é a primeira montagem que o astrônomo amador tem contato, por ser bastante intuitiva e de manuseio extremamente fácil, é também a mais popular. 

Apesar de eu ter começado com montagens equatoriais (verdade, fiz o caminho inverso), eu decidi construir tal montagem para aplicá-la em um projeto social que iniciarei neste ano levando o telescópio às praças e escolas da pequena cidade do interior de Goiás na qual resido.

A matéria-prima desta montagem é a madeira, ou compensados de madeira, então resolvi reaproveitar um velho sapateiro que eu tinha em casa como fornecedor da matéria-prima necessária.

Transformação!

Inicialmente a melhor coisa a se fazer é MEDIR e PLANEJAR antes de cortar ou comprar algo. A primeira medida a ser aferida é o centro de gravidade do OTA (Optical Telescope Assembly) "tubo do telescópio". Para fazer isto coloque o tubo completo (com espelhos, focalizador, buscadora e ocular com massa mediana) sobre um ponto no qual o OTA fará um movimento similar a uma gangorra, altere o ponto de apoio até encontrar a posição de equilíbrio, depois afira a distância deste ponto até a extremidade do tubo onde está instalada a célula do espelho primário. Esta medida servirá de base para definirmos a altura da montagem.

Após fazer as devidas aferições e desmontar o móvel, bem como esboçar em papel quais partes deverei cortar, fiz os cortes iniciais utilizando uma serra circular manual, que é a ferramenta ideal para fazer cortes retos.

Cortes com a serra circular.

Optei por iniciar a montagem pelo berço do OTA, que no meu caso consiste em um cubo no qual o OTA passará através dele. Considerando que o diâmetro externo do tubo é de 20cm, então a distância interna entre as paredes do berço deverá possuir tal medida também. Realizei os cortes de quatro peças iguais e, utilizando um gabarito 90 graus, fixei todas elas formando um caixote sem fundo.

Gabaritos ajudam bastante.

Cortes da base, fixei as peças para que os cortes fossem espelhados.

Corte da base de movimento  azimutal.

Montagem da base.

Novamente utilizando gabaritos.

Aqui a montagem já está bem encaminhada, notem que já temos o berço do telescópio e a base montados. Utilizei dois caps de cano hidráulico 60mm como rolamentos para o movimento de altitude.

Falta o acabamento...

Detalhe da base de giro, reaproveitei os pés de plástico da base do móvel e coloquei um revestimento de borracha em cada um para aumentar o atrito com o solo.

Sequência de montagem das peças.

Um detalhe interessante na foto abaixo é que aproveitei os puxadores das portas do móvel como alças, que são muito úteis para transportar a montagem.

Montagem pronta sem o OTA.

Sistema que criei para travar a posição do OTA no berço,
há internamente uma placa de alumínio que empurra o OTA
evitando danificar o tubo com o parafuso da manopla.

Os movimentos ficaram bem suaves e com atrito residual suficiente para manter o telescópio estável. O custo foi insignificante, pois foi necessário comprar apenas dois caps, alguns parafusos e o vinil branco para revestir o compensado de madeira.

Um aspecto interessante deste projeto foi o reaproveitamento de algo que possivelmente iria parar no lixo e que agora foi transformado em um instrumento que propiciará oportunidades a diversas pessoas que nunca tiveram a possibilidade de observar o Universo através de um telescópio.

Abraços a todos!

Montagem Equatorial Libra

Montagem Equatorial Libra

Montagem Equatorial Libra

Sempre digo que uma das principais vantagens de projetar os próprios equipamentos é a possibilidade de aprimorá-los. Ao passo que surge uma nova idéia, ou mesmo que se identifique uma deficiência, é possível providenciar novas soluções capazes de impulsionar o desempenho.

Um projeto como esse demanda muita criatividade e persistência, principalmente no meu caso que resido numa pequena cidade do interior de Goiás, conseguir as peças necessárias é um desafio, pois exige muito tempo de procura e custa muito caro. O monitoramento do custo do projeto é feito continuamente, afinal não é interessante que ele custe muito mais do que um produto comercial equivalente.

Em 4 de novembro de 2012 eu publicava neste blog a primeira versão da minha montagem equatorial, o projeto original funcionou bem, porém contava com algumas deficiências que dificultariam a prática da astrofotografia de céu profundo, que é o principal objetivo do equipamento em questão.

No dia 1º de junho de 2013 algumas modificações foram feitas a fim de minimizar tais deficiências e corrigir algumas falhas do projeto original; o ponto negativo desta reconfiguração foi a substituição dos motores unipolares de 200 passos por motores bipolares de 48 passos, tal mudança foi necessária porque a redução secundária do projeto inicial possuía uma considerável folga no acoplamento com os motores de 200 passos, já os motores de 48 passos possuíam uma redução original de 120:1 que funcionava muito bem. Com esta redução tão elevada a montagem perdeu bastante em termos de velocidade, conseguindo apenas 16x em slew, portanto isto deveria ser revisto logo.

Para conseguir fazer o upgrade desejado precisei investir em polias sincronizadas, porque foi a melhor maneira que encontrei de transmitir a rotação do motor para os eixos da montagem, bem como produzir a redução secundária necessária. As polias sincronizadas além de serem bem eficientes na transmissão, são também muito versáteis na sua instalação.

Polias sincronizadas encomendadas especificamente para a Montagem Libra.

O objetivo era conseguir a redução total (primária x secundária) em torno de 1000:1, então considerando que a coroa do eixo polar possui 244 dentes (244:1), instalei um par de polias cuja relação é de 4:1, portanto: (244 x 4) = 976:1 (algo bem próximo do objetivo). Já no eixo de declinação ficou assim (144 x 6) = 864:1.

Par de polias sincronizadas instaladas no eixo DEC.

A seguir listo todos os itens que foram corrigidos:

• Instalação dos motores de 200 passos e polias sincronizadas;
• Instalação de suportes completamente ajustáveis aos sem-fim de ambos os eixos;
• Correção do ângulo das pernas da base e acréscimo no tamanho para melhorar a estabilidade;
• Instalação de niveladores nas pernas da base;
• Instalação de espaçadores na base do dovetail;
• Correção da folga entre a montagem e o pilar;
• Eliminação dos freios;
• Substituição de todos os parafusos de aço comum por parafusos inoxidáveis;
• Eliminação da folga entre os eixos e correção da ortogonalidade;

Agora demonstro em fotos as principais alterações:

Eixo A.R.

Como era o eixo de ascensão reta...

Como ficou.

Suporte do sem-fim AR totalmente regulável e rígido.

Eixo DEC

Como era...

Como ficou.

Suporte do sem-fim DEC totalmente regulável e rígido.

Parafuso de ajuste de tensão da correia dentada.

Parafusos

Como era...

Como ficou com os parafusos inoxidáveis.

Comparação do material.

Pilar

Como era...

Como ficou.

Enfim, agora o próximo passo é esperar por céus limpos para colocar o equipamento em campo e testar a sua verdadeira capacidade. Assim que possível publicarei os resultados neste blog.

A partir de agora considero o status do projeto desta montagem como finalizado, portanto decidi chamá-la de Montagem Equatorial Libra.

Agradeço pela visita e leitura!