lunes, 15 de mayo de 2017

Cámara All Sky HD.

Mi all sky de 2013 sigue funcionando bien, aunque me gustaría aumentar la resolución de las capturas, sobre todo limitada por el antiguo capturador que uso, el IP9100A. En ese sentido se ha evolucionado mucho y los modernos DVR manejan HD o incluso FHD.
La idea sigue siendo usar cámaras y capturadoras usadas en videovigilancia. Al ser un mercado muy extenso los precios son bajos y podemos encontrar una solución por menos de 100€.
Ahora como entonces, resulta difícil encontrar el modelo adecuado ya que la información que aportan los vendedores es imprecisa y a veces errónea en cuanto a sensibilidad. Así que como entonces, me veo probando varios modelos y estudiando las características de sus chips.

Lo único claro es que Sony sigue liderando la innovación en sensores. Su gran avance en los últimos años ha sido con los sensores de imagen CMOS. El nuevo aporte  se llama tecnología ExmorCon ella supera a la sensores tipo AR0130 de Aptina que tan buenos resultados están dando en cuanto a sensibilidad, por ejemplo en cámaras planetarias y de autoguiado.

El top de sensibilidad se alcanza con el Exmor R, el primer CMOS back-illuminated.
La tecnología Exmor se implementan en la  gama IMX , en todas las resoluciones y adaptados a todas las necesidades y resoluciones, desde 1MP a 12MP.
Para los sensores dedicados a vigilancia, en los últimos modelos de esta gama, Sony acuña el logo STARVIS y se refiere a ellos como de ultra baja iluminación.

Estos sensores se montan tanto en cámaras analógicas HD como IP, algo más caras. Para las primeras necesitaríamos usar un  DVDR HD para la captura. Con las cámaras IP, lo único necesario es un PC o un móvil con el software adecuado.
Es precio de las cámaras sin carcasa ronda los 30€.


Montaje de la cámara en manguito de PVC de 110mm.
La segunda ventana es para un sensor TESS.

LA CÁMARA.
Es difícil saber que cámara comprar para tener buenos resultados, la mayoría de las veces hay que probar varias.
A la hora de los resultados, no solo importa el sensor y el objetivo,  el procesador o DSP que hay detrás cada sensor es fundamental.
Hay varios fabricantes
Aunque estos sensores sean más sensibles que los usados hace unos años, estas nuevas cámaras pueden mostrar menos estrellas que otras basadas en los sensores ICX super HAD de Sony descrita en la entrada de 2013. La razón es que acumulan pocas imágenes para generar el video. Esa función, realizada por el procesador, se llamada sense-up, y en los modelos antiguos llegaba a sumar 500 cuadros, que equivalen a 10 sg de integración. Las que estamos probando ahora solo acumula 10 cuadros. Por el momento no encuentro procesadores con más integración.
La imagen que vemos en la noche es más ruidosa, con menor número de estrellas. En principio parece peor, pero hay que insistir en que nos está dando video en tiempo real, apenas integrado. De cara a detectar objetos en movimiento, como una lluvia de estrellas, el resultado debe ser mejor.


Para la compra, en eBay encontramos bastantes modelos, con carcasa o solo la placa por 35€ como la de abajo. No obstante a día de hoy, es en AliExpress donde encontramos la mayor variedad, con diferencia. Una buena referencia es el vendedor H Long Asia, con una serie de modelos muy completa.

Interesa que el módulo traiga el filtro IR retraible, para que la imagen diurna, que es en color, esté equilibrada.
He buscado una cámara con montura para objetivo CS ya que facilita encontrar ópticas más luminosas y de mejor calidad.

En este caso probamos una cámara IP para video vigilancia con el IMX225 de 1,3MP.

Esta cámara trae un objetivo de 4mm que debemos cambiar por otro más corto que abarque más campo. En algunos vendedores el posible seleccionar la óptica, aunque con ojo de pez solo las he encontrado con montura M12.
1.3MP 1/3" SONY IMX225 star-light illumination CMOS sensor. 
Dual-core 32-bit DSP (Hi3518E).
 Color 0.0001Lux @F1.2; B&W 0.0001Lux@F1.2
Support ONVIF; Support Third-party NVR; Support 3D DNR, DWDR


EL OBJETIVO
Lo normal para una cámara de todo el cielo es usar objetivos que abarquen 180º pero en este caso estoy usando uno de 110º que a una misma calidad es más barato.
Después de esto, lógicamente, lo más importante es la luminosidad.
1/2.5" 3MP HD 2.8mm F1.2 CCTV Lens CS mount IR wide angle 115° for Security IP Camera
10 € en eBay

LA VENTANA

En vez de cúpulas de metacrilato, para la ventana vamos a usar los discos de cristal curvos que se usan en laboratorios. Las podemos encontrar en eBay buscando "Lab watch glass". La medida adecuada para este objetivo es de 60mm.

Esta pertenece a un lote de 10 unidades por 14€, aunque no todos son utilizables ya que la calidad del vidrio no es buena.

Watch Glass Round Glass Beaker Cover Dia. 60/70/80/90/100/120mm Labware
 Este vendedor las tiene de diferentes diámetros, aunque aún no las he probado. La de 60 mm sale por
2,5 € en eBay

Para pegar la ventana simplemente he usado silicona de buena calidad.


EL MONTAJE
Montaje de la cámara en base a un manguito y dos tapones de PVC de 110mm, pintados de blanco. Un tapón cierra el manguito por arriba y el otro hace de soporte.
En este caso, además de la cámara se ha montado un TESS para medir el brillo del cielo.



Al tapón de pvc interior se quita el borde para poderlo desplazar por el interior del manguito.
Sobre él se coloca la cámara, y en este caso también un TESS comunicado por wifi.

Ya montado, puede verse como los conectores quedan resguardados de la lluvia sujetándolos en el interior del manguito. El único cable que llega a la cámara es el de red, por el también llega la alimentación.

Tres espárragos M5 dan soporte al conjunto, mientras la parte exterior, a modo de carcasa, queda sujeta exteriormente con tres pequeños tornillos.


LOS RESULADOS
Las imágenes siguientes son con la cámar anterior y el objetivo de 2.8mm F1.2 en cielo muy contaminado.

En  una zona muy contaminada, en la periferia de Madrid, el video muestra las estrellas más brillantes, algunas menos que a simple vista.  a más mínima nube es perfectamente visible.


Con la Luna, los reflejos provocados por el cristal son relativamente moderados. Siguen siendo visibles las estrellas más brillantes.

Apilando cuatro capturas a posteriori, podemos ver alguna estrella más. Así podemos determinar el campo abarcado por el objetivo de 2.8mm.

Sobre el planetario, la imagen capturada corresponde al rectángulo amarillo. Aunque lejos de un ojo de pez, este objetivo cubre un campo aceptable de cara al uso en el observatorio.

OTROS MODELOS
También tenemos en pruebas el IMX323 de 2.1MP en cámara analógica, con objetivo ojo de pez y montura M12.
A continuación una foto de pantalla exportada por el DVR para el modelo analógico mencionado con IMX323 en un cielo oscuro:

Por último decir que la siguiente prueba será con el IMX290, dos o tres veces más sensible que el modelo anterior por ser del tipo back-illuminated, por ejemplo con  esta placa de AliExpress que trae ojo de pez, o esta otra que viene en caja de montura CS.

SOFTWARE
La cámara  IP con IMX225 trae un CD con software, manuales e incluso un SDK para desarrollo.
El programa para visionado se llama CMS, es muy completo y está muy extendido. Nos permite ver y configurar todas las cámaras IP y verlas una a una o en mosaico.


El programa CMS también permite acceder a cámaras HD analógicas conectadas a un DVR como el citado anteriormente.   En este caso vemos que de la dirección 192.168.1.9, correspondiente al DVR, cuelgan cuatro posibles cámaras, correspondientes a sus cuatro entradas.

Hay otros programas para PC muy interesantes, como ONVIF Device Manager, que aporta muchos detalles del funcionamiento de cada cámara.

En este caso a la izquierda vemos las cámaras IP que tenemos disponibles, en el centro las acciones posibles y a la derecha el video de la seleccionada.

ANDROID
Para Android está Onvifer que también nos permite acceder a varias cámaras a la vez y consultarlas desde cualquier lugar.



SEGURIDAD
Muy importante con las cámaras IP y cualquier dispositvo de red.
Debemos activar su password, ya que normalmente viene vacía.
Resulta que muchas de ellas pueden actualizarse remotamente, por tanto, caso de abrirlas al exterior en nuestro router, existe el peligro de que sean hakeadas y usadas indebidamente.


domingo, 15 de enero de 2017

TESS en carretera.

Este fin de año, aprovechando el buen tiempo y que no había Luna, he podido hacer algunas medidas de brillo en mi viaje navideño por Córdoba y Ronda.

Quería hacer pruebas de adquisición con TESS en movimiento,  probando los programas para Windows y Android. También deseaba comparar medidas de campo ancho y campo estrecho en diferentes circunstancias.


TESS-W de campo estrecho y TESS-UB de campo ancho en el techo del coche.
 Los cabes de alimentación van al conector de mechero con un adaptador doble a 5v.

 He montado encima del coche un TESS-W (Wifi)  de campo estrecho (FOV 17º), diseñado para el proyecto STARS4ALL y un TESS-UB (USB+Bluetooth) de campo ancho (FOV 60º). 

La tableta recibe el primero por wifi y el segundo por bluetooth. 
Como la tableta no tiene GPS, el móvil vuelve a escuchar al sensor wifi y añade los datos de posición. Esto es posible porque el módulo TESS-W admite dos clientes.


Una tableta con windows recibe datos de los dos sensores, uno por wifi y otro por bluetooth. 
Para situar las medidas, el programa del móvil también recibe los datos wifi añadiendo la posición GPS.


Las siguientes medidas y las mostradas en los mapas son las de campo estrecho, tomadas con TESS-W. Al final hago las comparaciones.


Mapas
Para situar las medidas he usado Google Earth, he editando a mano los ficheros kml a partir de los fichero txt de las capturas. En un futuro espero que los programas de captura los generen automáticamente.
Los mapas de brillo que añado estan pensados para astrofotografía. Estan disponibles en la asociación francesa AVEX, donde Frederic Tapissier muestra unos mapas espectaculares generados a partir de los datos de satélite.
Los datos de satelite pueden consultarse en https://www.lightpollutionmap.info/  pero practicamente muestran el brillo medido en la vertical por los satelites, mientras que entre todos los pueblos y ciudades aparece un mismo brillo.
Los mapas de AVEX son una estimación del efecto de la luz proyectada al espacio y medida por el satelite, sobre el fondo de cielo para los observadores terrestres. Además se resalta la contaminación lumínica en las zonas oscuras de cara a la astrofotografía.
Según este mapa, en España quedan pocos espacios totalmente libres de contaminación lumínica. He encontrado algun pequeño fallo, como que falta Azuel, un pueblecito de Córdoba. A parte de eso parece muy acertado y coherente con las pocas medidas que he realizado.

Tramo Puertollano  Valle de los Pedroches.
Se atraviesa una de las zonas más oscuras y menos conocidas de la península. Es una franja que va desde Cabañeros a Sierra Morena.
Esa calidad de cielo ha permitido que a primeros de 2106 inaugurasen en estas sierras el DeSS (Deimos Sky Survey), una instalación con tres telescopios para rastreo de asteroides y basura espacial. 
 
La siguiente curva muestra las lecturas de brillo al atravesar Ciudad Real por las autovías A43, A41, y luego, la zona interesate, a partir de Puertollano en el minuto 80.


23/12/2016 Lecturas entre Ciudad Real y el Valle de los Pedroches (Córdoba), por las Carreteras N-420, CM-4200 y CM-4201. Entre el minuto 90 y el 120 se cambia de comunidad por el Puerto del Mochuelo.

Pasado Puertollano, en vez de seguir para Córdoba por la N-420 pasando junto al observatorio DeSS, me he desviado por la CM-4200, que atraviesa el Valle de Alcudia, practicamente despoblado. De aquí se cruza la sierra por la CM-4201 para llegar al Valle de los Pedroches. 

 Ya en los Pedroches, el tramo de abajo es un recorrido de 40Km entre Peñarroya y Añora. En zonas protejidas de luz directa, dentro de Peñarroya y Añora, las lecturas rondan los 20.5. En la mejor parte del tramo la mejor lectura fué de 21,37.
26/12/2016, 23h30. Recorrido de 40 Km por la A-430 entre Peñarroya y Añora.

El siguiente mapa muestra la contaminación lumínica estimada en la zona que comprende el Valle de Alcudia (Ciudad Real) y el Valle de los Pedroches (Cordoba). De acuerdo con las medidas tomadas, en las zonas azuladas el brillo ronda 21,4 y en las excelentes del margen derecho 21,6.    

Mapa de contaminación lumínica para los valles de Alcudia y los Pedroches.
 En las zonas medidas, la mejor lectura de brillo para los dos tramos recorridos ha sido 21,4 y 21,6.
En zonas protegidas en el interior de los dos pueblos, las lecturas rondan los 20,5.

Para los que vivimos en el centro, es una zona relativamente cercano. 
Si nos centramos en Fuencaliente, en la N-420, dista 300Km de Madrid y se tarda en coche menos de 3h30. Además, hay dos estaciones de alta velocidad cerca. A media hora en coche Villanueva de Córdoba y a tres cuartos de hora Puertollano.
El Valle de los Pedroches ha conseguido la certificación Starlight este año. Confiemos que  esto ayude al menos, a frenar el deterioro de sus cielos. Las zonas realmente oscuras estan en el extremo oeste, entre Conquista, Cardeña y Fuencaliente.

Buscando alojamientos en la zona he encontrado algunos interesantes, como el Hotel Sierra Madrona, a 2 Km de Fuencaliente. Si embargo uno me llama poderosamente la atención: el  Cortijo de Eustaquio.  Aislado en medio del encinar, promete ser un sitio ideal.  Está a 2km de la carretera más próxima, la A-3200, entre los pueblecitos de Azuel y Conquista.
 

Medidas en Ronda.
En Ronda, donde empe mi interés por la astronomía hace ya nada menos que cuarenta años,  la visión del cielo estrellado de mi infancia ya solo es un recuerdo.  No quedan zonas totalmente libres de contaminación.

El recorrido de abajo empieza a 4 Km de Ronda por la carretera de Málaga y se aleja 20 Km por la montaña en dirección Algeciras.


29/12/2016, 21h30. Recorrido desde un punto a 4 Km de Ronda en la carretera de Malaga hasta Atajate.
 
 Segun el siguiente mapa, no quedan zonas totalmente libres de luz. Las mejores zonas están en la Sierra de Grazalema, pero con carreteras de montaña eso significa conducir una hora desde Ronda.

Mapa de contaminación lumínica para Ronda y alrededores. A 4 Km de Ronda las medidas TESS-W rondan los 20,6 y a 15 km, por la carretera de Alegeciaras y a 1000 m de altura, 21,25. 
En una terraza del interior de Ronda la lectura es de 18,95 a las 22h15.

-- Comparación de medidas según el campo y el filtro usado --

Vamos a comparar las lecturas anteriores con otras tomadas puntualmente con otros instrumentos. Aunque el componente electrónico que mide la luz es el mismo siempre, la medida varía ligeramente según el campo abarcado y el filtro usado en cada caso.
La condición fundamental para comparar es ajustar los fotómetros TESS  para dar igual lectura que el SQM-L en los cielos más oscuros, o sea magnitudes en torno a 21,5.
  
Relación entre TESS de campo ancho y estrecho.  

Las medidas mostradas anteriormente son del Tess-W stars14 (CI 20.50), son de campo estrecho. Vamos a compararlas con el  Tess-UB 78:51 (CI 19.78) de campo ancho.

Las condiciones atmosféricas de todas las medidas fueron bastante homogeneas.
La temperatura ambiente osciló entre 5ºC y 10ºC.
La temperatura aparente del cielo rondó los -25ºC, que implica una cantidad total de agua en la atmósfera normal.


La medidas para cuatro puntos del recorrido con diferente brillo son las siguientes:

TESS-W     TESS-UB
Campo      Campo
Estrecho   Ancho    Diferencia
21,35     21,35,   0
20,70     20,55    0,15
19,14    18,95     0,19
18,30    18,06     0,24

Como cabía esperar, las medidas de campo ancho dan peor lectura en zonas contaminadas. Para cielos muy malos, 0,24 magnitudes peor.

Comparación TESS - SQM-L.
El filtro usado en los medidores SQM se asemeja a un filtro fotométrico V, por tanto atenua la contaminación anaranjada de las lamparas de sodio.
En TESS usamos un filtro dicroico que llega hasta el rojo y por tanto recibe sin atenuación la contaminación por sodio.
Por esta razon, en cielos contaminados, las medidas TESS daran cielos más brillantes que un SQM.
 
Por ejemplo, en un cielo muy contaminado como Coslada tenemos:  

Campo:  
estrecho- estrecho - ancho

SQM-L  Tess-W   Tess-UB    
18,6    18,30   18,06    
dif:       0,24        0,54

En campo estrecho, la medida TESS-W aparece 0.24 magnitudes peor que con SQM-L.
En campo ancho, la medida TESS-UB aparece 0.54 mag. pero  dado que nos salimos del cenit, la zona optima.