QHY174GPS

«Este esforço, que durou seis meses, três naves espaciais, 24 telescópios portáteis de solo e o observatório aéreo SOFIA da NASA, foi a ocultação estelar mais desafiante na história da astronomia, mas conseguimos!», disse Alan Stern, investigador principal da New Horizons na SwRI.

http://www.boulder.swri.edu/MU69_occ/july17.html

https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-deploys-global-team-for-rare-look-at-next-flyby-target

https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-new-horizons-team-strikes-gold-in-argentina

Introdução

A câmara QHY174GPS utiliza o sensor CMOS SONY IMX174 de 1/1.2 polegadas com obturador global, píxeis de 5.86 µm, 138FPS@1920*1200, QE elevada de 78% e baixo ruído de leitura de 3-5e-. É útil para imagiologia de ocultações, eclipses, meteoros e outras imagens científicas que exijam um registo altamente preciso da hora e localização da observação em cada fotograma.

A QHY174GPS possui um módulo GPS integrado exclusivo que pode sincronizar com os sinais de relógio atómico recebidos dos satélites GPS. A QHY174GPS pode registar o início e o fim do tempo de exposição com uma precisão de 1us em qualquer lugar da Terra. A QHY174GPS foi selecionada pela equipa da NASA New Horizons para capturar com sucesso a ocultação de MU69 no verão de 2017. A QHY174M-GPS tem arrefecimento TE de dois estágios até -45C abaixo da temperatura ambiente, com controlo total anti-humidade, incluindo janela ótica aquecida e tampa dessecante removível para a câmara do sensor. A QHY174 também tem uma função anti-brilho de amplificador. Pode reduzir significativamente o brilho do amplificador do sensor IMX174 em exposições longas.

O QHY174M-GPS regista a hora de início e fim da exposição do obturador global com precisão de microssegundos. Duas câmaras QHY174, por exemplo, cada uma localizada em qualquer parte do mundo, podem ter a mesma base de tempo, precisa ao microssegundo. Para garantir a hora de início e fim da exposição, o QHY174 possui um circuito de calibração de pulso LED incorporado preciso a 1 microssegundo.

Obturador Global

Ao contrário da tecnologia de obturador rotativo usada na maioria das câmaras CMOS, um obturador global garante que o tempo de exposição para toda a área da imagem seja uniforme, começando e terminando exatamente ao mesmo tempo. Este tipo de obturador é ideal para aplicações de alta precisão. Para objetos em movimento rápido e agitação atmosférica, o obturador global pode gerar imagens sem distorção e alcançar alta qualidade de imagem.

Modos de Trabalho Duplos

Modo Mestre: No Modo Mestre, a câmara funciona livremente e o relógio interno sincronizado por GPS de 10 MHz mede e regista a hora de abertura e fecho do obturador.

Modo escravo: No modo escravo, pode introduzir uma hora de início alvo e o intervalo entre dois fotogramas. Por exemplo: pretende que três câmaras em locais diferentes (talvez a milhares de quilómetros de distância) iniciem uma exposição às 2016.3.9.UTC 14:00:00.000000 e depois continuem com exposições com um intervalo de 0.100000 segundos. Após introduzir estes valores, as três câmaras aguardarão até esta hora e iniciarão a gravação de vídeo simultaneamente, por exemplo:

2016.3.9 UTC 14:00:00.000033

2016.3.9 UTC 14:00:00.100033

2016.3.9 UTC 14:00:00.200033

2016.3.9 UTC 14:00:00.300033

(O 0.00033 é um atraso global do obturador CMOS).

O carimbo de data/hora e outras informações GPS são incorporados na imagem. O software descodifica-os em tempo real e apresenta as informações à esquerda.  Como os dados estão incorporados, nunca se perdem enquanto mantiver a imagem original.

Especificações

Curvas

Ficheiros de referência

Clique para ler o documento técnico online QHY174M-GPS

Clique para ler o ficheiro PDF de design QHY174GPS

Guia do Utilizador

Antes de começar: Instalar o pacote "Tudo-em-um"

Antes de começar: Requisitos de tensão de entrada

A câmara requer uma tensão de entrada entre 11 V e 13.8 V. Se a tensão de entrada for demasiado baixa, a câmara deixará de funcionar ou poderá reiniciar quando a percentagem de potência TEC for elevada, causando uma sobrecarga na alimentação. Portanto, certifique-se de que a tensão de entrada que chega à câmara é adequada. 12 V é o ideal, mas note que um cabo de 12 V muito longo ou um cabo com condutor de secção pequena pode apresentar resistência suficiente para causar uma queda de tensão entre a fonte de alimentação e a câmara. A fórmula é: V(queda) = I × R (cabo). É aconselhável não utilizar um cabo de alimentação de 12 V muito longo. É melhor colocar o adaptador CA de 12 V mais perto da câmara.

Ligue primeiro a fonte de alimentação de 12V, depois ligue a câmara ao seu computador através do cabo USB3.0. Certifique-se de que a câmara está ligada à corrente antes de a ligar ao computador, caso contrário a câmara não será reconhecida. Quando ligar a câmara pela primeira vez, o sistema deteta o novo dispositivo e procura controladores. Pode saltar o passo de pesquisa online clicando em "Ignorar a obtenção do controlador a partir do Windows Update" e o computador encontrará automaticamente o controlador localmente e instalá-lo-á. Se tomarmos o controlador 5IIISeries como exemplo (mostrado abaixo), após a instalação bem-sucedida do software do controlador, verá QHY5IIISeries_IO no gestor de dispositivos.

Tenha em atenção que a tensão de entrada não pode ser inferior a 11.5V, caso contrário o dispositivo não conseguirá funcionar normalmente.

Instalar o pacote de sistema "Tudo-em-um"

O pacote Tudo-em-um suporta apenas a maioria dos modelos QHYCCD, exceto o PoleMaster e várias câmaras CCD descontinuadas.

Página de descarga: https://www.qhyccd.com/download/

Tutorial em vídeo: https://www.youtube.com/embed/mZDxIK0GZRc?start=1

• Uma vez que a maioria dos conteúdos do pacote Tudo-em-um são plug-ins que suportam software de terceiros, O software de captura de terceiros que pretende utilizar deve ser instalado antes do pacote tudo-em-um.Caso contrário, o programa reportará um erro.
• O pacote tudo-em-um contém:
  • Controlador do sistema,que é necessário para o funcionamento da câmara e deve ser instalado.
  • Controlador de transmissão WDM, que pode fornecer um sinal ao vivo para o OBS e outro software de transmissão ao vivo. Pode instalá-lo se tiver necessidades como abrir um programa ao vivo.
  • EZCAP_QT, desenvolvido pela QHYCCD e que pode ser usado em testes de dispositivos QHY e gestão de atualizações. Portanto, mesmo que não vá usar o EZCAP_QT para captura, sugerimos que o instale.
  • Controlador Ascom,que é necessário para a câmara utilizada no Ascom (a versão mais recente do Ascom é 6.6).
  • Os dois tipos de controladores Ascom CFW correspondem a dois métodos de controlo da roda de filtros: controlo USB e controlo série da câmara. Recomenda-se a instalação de ambos os controladores se tiver uma roda de filtros.
  • CP210X_VCP é um driver série. Alguns computadores vêm com o driver, mas o computador sem ele pode não conseguir controlar a roda de filtros.
  • SDKs para software de terceiros: Basta escolher e instalar o SDK correspondente ao software que pretende utilizar. Não se esqueça de verificar se o software que está a utilizar é de 32 bits ou 64 bits e selecione os SDKs corretos.
  • SHARPCAP também está incluído no pacote; pode escolher instalar a versão de 32 bits ou a de 64 bits. Isto é autorizado pela SHARPCAP.
  • QT LIB é um plug-in para garantir que o software de 64 bits possa ser executado normalmente em alguns computadores com fraca compatibilidade.
• Diferença entre a versão estável e a versão beta: A versão beta é a versão mais recente, que dá prioridade ao suporte para os produtos mais recentes (a versão estável pode ainda não ser compatível com eles) e tem algumas das funcionalidades otimizadas mais recentes, mas experimentais. A versão estável é mais antiga que a versão beta, mas mais estável, por isso é recomendada para principiantes que não utilizam os produtos mais recentes.
• Não ligue a câmara ao computador durante o processo de instalação do pacote tudo-em-um;  ligue-a ao computador apenas após a instalação estar completamente concluída.

Ligar software

Antes de utilizar o software, certifique-se de que ligou a câmara de arrefecimento à fonte de alimentação de 12V e a ligou ao computador com um cabo de dados USB 3.0. Se for uma câmara não arrefecida, não é necessária alimentação de 12V.

Nota: Recomendamos software de 64 bits, se possível, como SharpCAP x64, N.I.N.A x64, etc., especialmente quando utiliza câmaras de 16 bits.

EZCAP_QT

O EZCAP_QT é um software desenvolvido pela QHYCCD. Este software possui funções básicas de captura para câmaras de céu profundo da QHYCCD.

Execute o EZCAP_QT. Clique em "Connect" no menu -> Câmara. Se a câmara for ligada com sucesso, a barra de título do EZCAP_QT apresentará a versão do firmware e o ID da câmara, conforme mostrado abaixo.

Clique em "Temperature Control" em "Camera Settings" para definir a temperatura do sensor CMOS. Pode ativar "Auto" para definir a temperatura alvo. Por exemplo, aqui definimos a temperatura alvo para -10C. A temperatura do sensor CMOS descerá rapidamente para esta temperatura (aproximadamente 2-3 minutos). Se pretender desligar o arrefecimento, pode escolher Stop. Se pretender apenas definir a potência do TEC e não a temperatura, pode selecionar "Manual" e, em seguida, definir a percentagem da potência do TEC.

Pode usar o "separador de pré-visualização" para pré-visualizar e a ferramenta de focagem para focar. Em seguida, use o "separador de captura" para capturar a imagem.

SharpCap

Inicie o SharpCap. Se o software e os controladores mencionados acima forem instalados com sucesso, a imagem de vídeo aparecerá automaticamente cerca de 3 segundos após o carregamento do software. Verá também a taxa de fotogramas no canto inferior esquerdo da janela do software, conforme mostrado abaixo.

Se já iniciou o SharpCap antes de ligar a câmara, para abrir a câmara, clique em "câmara" na barra de menu e, em seguida, selecione o dispositivo.

Ajuste de offset. Quando bloqueia completamente a câmara (ou seja, como ao capturar um fotograma escuro), pode verificar que a imagem não é realmente zero. Por vezes, isso reduz a qualidade do contraste da imagem. Pode obter um campo escuro melhor ajustando o offset. Pode confirmar isto abrindo o histograma, conforme indicado na figura abaixo.

Se pretender entrar no modo de imagem de 16 bits, selecione o modo "RAW16".

Ao selecionar o modo "LX", pode expandir o intervalo de definição da exposição e capturar exposições longas.

Após ligar os dispositivos de arrefecimento à fonte de alimentação de 12V, o circuito de controlo de temperatura será ativado. Pode controlar a temperatura do CMOS ajustando as definições na figura abaixo. Basicamente, pode controlar a temperatura do CMOS ajustando a "Potência do arrefecedor" ou clicando em "Automático" e definindo a "Temperatura alvo". Também pode ver a temperatura do CMOS no canto inferior esquerdo da janela do software.

Software compatível com ASCOM (ex. MDL)

Com os controladores ASCOM, pode utilizar o dispositivo com muitos pacotes de software que suportam o padrão ASCOM. Utilizaremos Maxim DL abaixo como exemplo, mas um procedimento semelhante é utilizado para The SkyX e outros pacotes de software que suportam ASCOM.

Primeiro, certifique-se de que não só carregou os controladores ASCOM, mas também de que transferiu e instalou a plataforma ASCOM a partir da ASCOM. Depois de instalar tanto os controladores como a plataforma, inicie o MAXIMDL. Siga as instruções apresentadas abaixo para concluir a configuração. Em seguida, clique em Connect e entre no software.

Controlador de câmara WDM BroadCast

A câmara QHYCCD BroadCast WDM é um controlador de difusão que suporta câmaras QHYCCD com função de transmissão de vídeo, permitindo aos clientes enviar imagens de vídeo para outro software de destino. Por exemplo, utilize o sharpcap para ligar uma câmara compatível com WDM e a imagem de vídeo exibida no sharpcap pode ser enviada para outro software compatível com WDM para visualização, adequado para aplicações de transmissão online.

Instalação:

Execute a instalação AllInOne e selecione a opção BroadCast WDM Camera.

Após a conclusão da instalação, clique com o botão direito do rato no computador, abra o Gestor de Dispositivos e verifique se o nome do dispositivo de imagem é QHYCCD BroadCast WDM Camera, o que significa que a instalação foi bem-sucedida.

Ativar a função:

Normalmente, o SharpCap é utilizado para ligar a câmara como terminal de transmissão. Após ligar a câmara, é necessário ativar o interruptor de transmissão em direto para transmitir.

O software de suporte comum (ou seja, recetor de transmissão) inclui: UFOCAPTURE, HANDYAVI, funções de vídeo do QQ, etc.

Gráfico de efeito de teste do AMcap:

Gráfico de efeito de teste do HANDYAVI:

Renderizações de teste UFOCAPTURE:

Precauções:

Atualmente, apenas suporta sistemas Windows.

Atualmente, o SDK não suporta bits 16 por enquanto.

O modo RGB24 deve ser selecionado para imagens a cores, caso contrário, a imagem aparecerá com uma grelha.

Apêndice: Manual do modo de disparo externo

Adequado para as seguintes câmaras com obturador global.

Transferência de ferramentas de controlo avançadas:

Utilize o software Sharpcap como software de captura. Utilize as ferramentas avançadas QHYCCD como software de definição do modo de disparo externo.

1.Execute o SharpCAP e verá o vídeo em direto a aparecer

2. Execute as ferramentas de controlo avançadas. Verifique o "SDKAPI_MODE" e clique em "Coonect"

Modo 1: Disparo externo por hardware. O tempo de exposição depende da largura do impulso externo

No menu suspenso Trig Input Souce, selecione Trig Input Pin Direct. Isto significa que a fonte de entrada de disparo é a porta de entrada externa da câmara (isolada opticamente, ficha RCA dourada); Selecione uma em Trig Controller Source (a seleção não tem significado para este modo, por isso escolha qualquer uma)

Prima o botão TRIG MODE ON. Verá que a imagem de vídeo no software sharpCAP para. A câmara entrou num estado de espera de disparo externo. Dispare a porta de entrada através do isolamento fotoelétrico e introduza um nível alto. Verá que a imagem captura um fotograma, e quanto maior a duração do nível alto, mais tempo a imagem será exposta. Neste modo, o tempo de exposição é igual à duração do nível alto.

Modo 2: Disparo externo por hardware, tempo de exposição definido pelo software

Prima o diagrama para o configurar. Escolha XTRIG CONTROLLER em Trig Input Source, Trig Input Phase para Rise Edge, Trig Controller Controller Enable Source selecione Trig Controller by Hardware. Em seguida, introduza o tempo de exposição, por exemplo, 50 ms. Depois, clique no botão TRIG MODE ON para concluir a configuração do modo e do tempo de exposição.

Ao acionar a interface de entrada fora do isolamento fotoelétrico, é introduzido um nível alto curto e um fotograma é capturado na imagem no SHARPCAP. Note que se a entrada for consistentemente alta, a câmara continua a disparar sob a definição de um tempo de exposição mais longo. Para evitar disparos contínuos, o tempo de nível alto do gatilho de entrada é curto, por exemplo 1 ms

Modo 3: Gatilho externo ao software, o tempo de exposição é determinado pelo intervalo de comandos do software

Neste modo, o software envia uma instrução de início de exposição através do software e, em seguida, aguarda um atraso. Depois, envia uma instrução de fim de exposição. É possível um gatilho para controlo por software. O tempo de exposição é igual ao tempo entre os comandos de início e fim de exposição. Basta seguir as definições abaixo. Uma vez configurado, clique em TRIG MODE ON para alimentar a instrução. Em seguida, clique no botão Software Register Trig Test para observar a captura. Para modificar o tempo de exposição, basta modificar o valor na caixa de tempo de exposição, em vez de clicar em TRIG MODE ON, clique apenas no botão RegisterSoftware Trig Test.

Modo 4: Gatilho externo ao software, tempo de exposição definido pelo software

No modo 3, existe um problema com um tempo de exposição menos estável e preciso. A razão é que o intervalo de tempo entre as duas instruções enviadas pelo computador superior não é tão preciso e será afetado pelo atraso da CPU, ocupação e outros fatores. Portanto, o modo 4 também é fornecido. Defina o padrão conforme mostrado abaixo.

Neste modo, o tempo de exposição é definido pelo software e executado pelo hardware dentro da câmara, em vez do intervalo entre os dois comandos com os quais a máquina superior inicia e termina a exposição, portanto o tempo de exposição é preciso e a repetibilidade é muito boa. A máquina superior só precisa emitir uma instrução de início de exposição e uma instrução de fim de exposição. O intervalo entre as duas instruções deve ser o mais curto possível, por exemplo, cerca de 1 ms. A câmara será exposta de acordo com o tempo de exposição definido pelo software, não de acordo com o intervalo de comandos.

Modo 5: Disparo por hardware externo, captura sequencial

Neste modo, é possível obter captura contínua através de disparo externo. A câmara aguarda até que um sinal de disparo seja dado e, assim que o sinal é recebido, começa a capturar continuamente. O tempo de exposição é definido pelo software.

Siga a figura abaixo para configurar. Após a configuração, prima o botão TRIG MODE ON para manter a câmara em espera e, em seguida, introduza um pulso de alto nível a partir da entrada de disparo opticamente isolada para acionar a captura contínua pela câmara. (É importante notar que o QHY174 não funciona quando o tempo de exposição é curto, e o tempo de exposição é mais longo.) Se pretender entrar no próximo estado de espera, clique em TRIG MODE ON para restaurar a câmara ao estado de espera e aguardar o próximo pulso de disparo externo.

Modo 6: Disparo externo, captura em sequência

Semelhante ao Modo 5, a fonte de disparo é inserida a partir de hardware externo para controlo de software. Após pressionar o diagrama para configurar, clique em TRIG MODE ON, a câmara aguarda, neste momento clique no botão Software Register Trig Test, após o sinal de início, pode ver o início da captação contínua.

Instruções adicionais:

O software SHARCAP tem uma funcionalidade de redução de ruído de riscas horizontais aleatórias na barra de menu direita. Nos CMOS de obturador global, como 174, as riscas horizontais aleatórias são mais evidentes com ganho elevado, e esta coluna pode ser ajustada adequadamente. Comparando a imagem abaixo, não há efeito de ligar/desligar, e a diferença é visível.