Quantix 6303E project - Part I

28 Mar 2015
중고장터에서 우연히 Quantix 카메라를 접하고 흥미롭게 생각했다. KAF 6303E 센서를 장착한 카메라가 45만원에 나왔다. 전원 장치, 인터페이스, 케이블 등이 없지만 파격적인 가격이었다. 이미지 센서 크기가 27.6mm×18.4mm로 APS-C보다 크다. 이베이에서 같은 중고 카메라 본체가 여전히 비슷한 가격에 나오고 있다. 전원장치와 인터페이스가 있지만 셔터가 없는 것은 999달러에 나왔다.

KAF6303은 어떤  센서일까? 이 센서를 장착한 카메라와 가격은 아래와 같다.
FLI6303                       $8,500
Moravian G3-6300         €6,222
SBIG SXTL6303E            $7,495

그렇다면 Quantix6303은? 단순 비교는 금물이다. 특징과 장단점을 정리해보았다.
주요 사양
  - 3072px X 2048px
  - 9μm X 9μm
  - full well depth 85,000e
  - readout noise 21~29e (13~41e depanding on mode)
  - dynamic range 76dB
  - QE 67% at 620nm
장점
  - 2중 펠티어 공랭식으로 여름에도 -25ºC까지 냉각된다. ΔT=55ºC. 수냉식 추가 가능
  - 진공 챔버. 결로 없음. 건조제 불필요
  - 읽는 시간이 짧음
  - (중고) 가격 대비 성능이 매우 좋음
단점
  - 12비트로 처리되어 ADU 범위가 작음
  - 무거움(약 5lbs)
  - 1990년대 개발된 제품이라 인터페이스가 구형. (PCI, SCSI)

카메라 연결에 관한 정보
카메라 본체에 셔터 모듈이 결합되고 그 앞에 렌즈 결합용 플랜지가 연결된다. 플랜지는 35mm F mount이며, Nikon 링은 별도로 제작해야 한다. 캐논 렌즈는 백포커스가 나오지 않아서 사용할 수 없다. 이미지 센서가 커졌으니 접안부도 커져야 한다. 2" 접안부까지 사용 가능하다. 필터, 연장링, 비축가이더, 포커서 등도 2"로 가능하다.

셔터에 관한 정보
오리지널 셔터는 Uniblitz VS35 모듈이 결합되어 있다. 셔터 제어는 본체의 보드와 선으로 연결되어 있다. 비네팅이 생길 경우 구경이 큰 셔터로 바꾸어야 한다. 거의 없다. 셔터가 꼭 필요하지 않을 수도 있다. MaxIm DL의 경우 'Use filters as a shutter' 선택 사항이 있어서, 불투명 셔터를 장착해 놓으면 노출이 끝날 때마다 불투명 셔터로 회귀하도록 동작하게 된다. 필터 동작시에도 빛에 노출될 수 있으므로 셔터 사용이 바람직하다.

인터페이스에 관한 정보
전원 연결 : 전원은 15pin D connector로 되어 있다. +24V(셔터용), +16.5V, -16.5V, +6.5V(주 회로, 냉각 TEC) 총 4개의 전원 공급이 필요하다. 전원 장치가 없어서 다중 출력이 되는 SMPS를 사야할 것 같다. 가장 비슷한 전원 장치는 민웰의 QP200F이다. 24V, +15V, -15V, +5V를 제공한다. 이 경우, 안정적인 제어와 냉각 효율을 위해서 DC 컨버터로 승압해야 할 것 같다.
데이터 연결 : 원가만 $629인 Ratoc U2SCX을 구입했다. SCSI-USB2 컨버터로 전송 속도가 빠르고 PC와 Mac에서 모두 사용할 수 있다. 이게.... 카메라 값보다 더 비싸다. Quantix 매뉴얼을 꼼꼼히 읽어보니, Roper Scientific에서 제공하는 Quantix 전용 PCI interface board를 사용해야한다고 명시되어 있다. 이베이에 Roper Scientific capture interface board가 있다.


하... 좀더 알아볼 걸... 외장 PCI를 사용하려면 별도의 PCI expansion board를 구입해야 한다. 다행히 2개의 PCI 카드를 꽂을 수 있는 중국산 저가 expansion이 이베이에서 판매된다. 34mm express card 형태로 노트북에 연결된다. 전원은 12VDC.

드라이버와 응용프로그램
다행히 Quantix 제품의 제조사인 Roper Scientific에서 PVCam 드라이버와, RSImage 애플리케이션을 제공한다. Mac용 드라이버와 애플리케이션도 제공한다.(아래 링크)
http://www.photometrics.com/support/software/
MaxIm DL에서도 연동이 된다고 하는데 확인은 안해봤다. 시험판이기는 하나 ASCOM 드라이버도 나왔다.(아래 링크)


Quantix 사용자 포럼
http://www.cloudynights.com/topic/328659-quantix-help/


Jim Chung의 책자와 개조 경험 설명




1 April 2015
드디어 물건이 도착했다. 헉... 생각보다 크고 무겁다. 한손으로 들기 불편할 정도다.

이미지 칩이 놓인 방향.
이미지 칩 가로 세로 비율은 3:2
오리지널 셔터 Uniblitz VS35. 
셔터 내경 35mm
셔터 내경과 챔버 윈도우 내경이 동일하다.


2 April 2015
광학적 분해능 검토
GSO 8" RC와 함께 사용한다면 초점 거리는 1624mm이다. FOV는 58.5'×39', 이미지 스케일은 1.14"/px이다. 시상이 좋아서 FWHM=3"이라고 할 때 별 상의 FWHM=2.63px에 걸치게 되므로 샘플링도 적절한 수준이다.

비네팅 검토
카메라 플랜지에 뚫린 윈도우의 직경, 셔터의 직경, 필터의 직경에 따라 비네팅 정도를 예상해 보았다. 이들의 사양은 아래와 같다. 센서 대각선 길이는 33.2mm 이다.
    - 플랜지 : 구경 35mm, 위치 CCD의 전방 47.8mm
    - 셔터 : 구경 35mm, 위치 CCD의 전방 26.5mm
    - 2" 필터 : 구경 48mm, 위치 CCD의 전방 55~75mm
이와 같은 조건에서 비네팅이 생기는지 계산해 보았다. 카세그레인 계열의 망원경은 부경의 크기와 백포커스에 의해 비네팅이 결정된다는 점을 유의하면서 계산해 보았다.


카메라 셔터와 플랜지에 의해 이미지 센서의 대각선 끝부분에서 약 10%의 광량 손실이 발생하지만 플랜지를 조금 넓히면 문제가 없어보인다. 어차피 지금 가지고 있는 EFW2 필터휠을 붙이려면 플랜지를 42~54mm로 가공해야 한다. 연장통, 필터, 플래트너, 비축가이더 모두 2" 규격이면 문제가 없겠다. 내경이 48mm라고 볼 때 CCD 전방 150mm까지는 영향이 없다. 다만 카메라 하중에 의한 문제의 소지는 여전히 있다.

3 April 2015
cloudy nights 사용자 포럼을 먼저 살펴보는 중이다. 몇몇 중요한 사항들을 정리해 두려고 한다.
Q 정해진 노출 시간이 끝나면 리딩을 하는데 굳이 셔터가 필요한가?
A 노출이 끝나도 셔터가 없으면 리딩 중에도 빛을 담게 된다. 밝은 천체를 찍는 경우엔 문제가 될 수도 있다. 필터휠을 셔터 대용으로 사용할 수 있지만 역시 노출이 끝나고 리딩이 되는 동안 셔터가 돌아가는 데 중간 중간 빈 셔터를 지날 때 빛이 노출된다.

Q 안티 블루밍 CCD가 아닌데... 어떡하지?
A 블루밍이 일어나지 않을 만큼만 노출을 주고 여러 장 반복해서 찍어라. 시그널/노이즈 비는 긴 노출 한 장과 다르지 않지만 블루밍은 생기지 않는다. (추가 : MaxIm에서 raw 이미지 한장 한장 블루밍 제거 한다음 합치면 된다. 안티블루밍 안되는 카메라로 옛날에 다 이렇게 했다고 한다.)

Q  응용프로그램은 어떤 것이 호환되나?
A CCDsoft, MaxImDL이 PVcam 지원한다. 오픈 소스 프로그램 사용해보는 것도 새로운 재미일 듯
https://micro-manager.org/wiki/Micro-Manager

Q  성공한 사람~~?
A 이 사진 좀 보게.
http://www.cloudynights.com/index.php?app=core&module=attach&section=attach&attach_id=302171
http://www.cloudynights.com/index.php?app=core&module=attach&section=attach&attach_id=302188
M101은 1분 노출(gain 세팅 3)이라네....!!!
(AT65EDQ + Quantix6303)

Q 카메라가 무거운데 괜찮은가?
A nosepiece는 안전하지 않다. 접안부는 나사로 결속하는 것이 좋겠다.
(이 부분 때문에 고민이 된다. Moonlite 포커서가 여러모로 편리할 것 같은데 하중을 잘 견딜지 걱정된다  잘 견딘다. 보그 헬리컬 포커서와 다카하시 회전 장치 등을 조합하려니 어댑터 제작이 귀찮을 뿐 아니라 기존에 가진 플래트너와 비축가이더와 호환성이 사라진다. 비용은 또 얼마나 들까? 그렇게 하면 만족스럽긴 할까?)

Q RSImage 프로그램으로 저장되는 이미지 포맷은?
A 12비트 tif로 저장된다...... Deep Sky Stacker와 Nebulosity는 잘 작동된다고 한다.
→ MaxIm(+ASCOM)에서 fit 포맷으로 잘 저장된다.

Q 이미지 어떻게 처리하지?
A 다음 답변 참고
http://www.cloudynights.com/topic/328659-quantix-help/?p=4585917

Q PVcam이 잘 인식되지 않는다.
A 드라이버를 구버전으로 다시 설치해보라.



8 April 2015
구입할 목록(카메라와 셔터 이외의 추가 비용)
- 인터페이스 Ratoc U2SCX Roper Scientific 12bit capture PCI board
- SCSI 젠더 HD68pin to HD50pin 케이블 HD68pin Male to HD68pin Male
- 34mm express card to PCI expansion box (12VDC 사용)
- Mean Well power supply (+24V, ±15V, +5V)
- DC-DC step-up converter +5V to +6.5V / ±15V to ±16.5V
- 15pin D connector for power supply
- 0.75mm² 5C cable for power supply
- flange 가공 : 35mm clear hole to T2 female thread(or M48*0.75 thread)
- LRGB filter 50.4mm unmounted / or 2"(48mm ID) mounted
- Atik OAG ( or 48mm adaptor for TS OAG)
- Moolite focuser CSL (with GSORC flange, heavy load support)

헬리컬 포커서와 로테이터를 사용한다면.... 부담이 크다...
- helical focuser(Borg 7835)
- rotator(Borg 7352) or Takahashi Camera Angle Adjuster for FS78
- focuser adapter



19 April 2015
비축가이더 검토
지금 갖고 있는 TS-OAG9은 전방이 48mm, 후방이 T2(48mm로 교체 가능)이다. 유효구경이 45mm이고 CCD 세로 길이가 18.4mm이기 때문에 프리즘이 들어갈 여백은 7.5mm가 전부다. 프리즘 자체도 일부 가려질 수 있겠다.
대안으로 생각해 본 것은? Atik OAG가 좋겠다. 내경 54mm, 두께는 24mm이고 기존의 Atik 필터휠에 바로 이어서 쓸 수 있다.

카메라 입구 크기에 대한 검토
이건... 어떤 광학계와 연결할 지가 관건이다. 망원경 말고도 SLR 렌즈와 겸해서 쓸까? 글쎄... SLR렌즈와 CCD 조합은 여러 모로 불편하다. 왜냐하면 (1) CCD는 짧은 보조망원경에 물려 쓰면 될 것이고, (2) 광시야라면 CCD보다는 그냥 SLR 카메라가 편하고, (3) SLR 렌즈는 광학적으로 흑백 CCD와 궁합이 잘 안맞는다. 백포커스 문제, 비네팅 문제, 필터 사용 등 제약이 많다. (추가 : 어떻게든 캐논 마운트를 연결하는 설계를 해보려했으나 백포커스 44mm 이내에 필터와 셔터가 들어가기가 어렵다. 셔터를 다른 것으로 교체하면 모를까... 그렇더라도 새로운 셔터와 셔터 마운트 제작 등 추가 비용이 만만치 않다. 2014.04.29)
[결론] SLR 렌즈와 호환은 포기하자. Atik 필터 휠을 통해 망원경에 연결한다.
Quantix 카메라의 전방을 M54x0.75(male)로 가공하기로 결정. Atik 필터휠 M54(female)과 바로 연결된다.

포커스와 비네팅 재검토
- SLR 렌즈와의 호환성 포기
- OAG 포기(가이드경 사용) : 견고성, 플래트너 초점 문제 때문임.
- Moonlite 2.5" CSL 사용 : 견고성. 플래트너 삽입과 위치 조정이 편리함. 회전 가능
- 안전성을 위해 sleeve 대신 모든 접안부 부품을 thread로 연결(설치시 번거로움 감수)



29 April 2015
PCI 확장기, Roper Scientific Photometrics PCI 카드가 도착했다.
파워서플라이가 불완전하기는 하지만 연결 시도(권장 전압보다 낮은 상태)


PC환경 : Windows7 32bit
PCI 확장기는 잘 인식된다. 별도의 드라이버가 필요없었고 "PCI Bridge"로 인식되었다.
카메라와 PC의 연결을 위해 필요한 PVCam 드라이버 설치가 가장 문제다. 무작정 설치와 연결을 하면 안된다.

(실패 1) 카메라 연결 상태에서 PVCam 드라이버를 설치하고.... RSImage까지 설치했다.



인식이 안된다.
"Cannot open Camera, PVCAM error code=0"
한번에 되리라 기대는 안했지만.... Cloudy Night 포럼에 들어가 보니 PVConfig를 실행하라고 해서 했다. 아무런 변화가 없다.

(실패2) PVCam 드라이버를 낮은 버전부터 모두 시도해 보았다.
version 2791, 2785, 276(설치도 안됨), 2757(설치도 안됨), 2693, 269...

(실패3) 집에서 Photometrics에서 제공한 FAQ를 찾아 읽어보고 재시도!
(1) PVCam 2.7.9.1 driver 설치 (카메라 OFF 상태. Cloudy Night 포럼에서 말하기를 Win7에서 정상 작동된다고 함)
(2) 재부팅
(3) 카메라 ON
(4) RSConfig.exe 실행(Win7에서는 반드시 관리자 모드로 실행)
    → Device 인식 확인
    → C:/Windows 폴더에 PVCam.ini 파일이 생성됨
(5) PVCamTest.exe 실행



(실패 4) 이건 또 무슨 메시지야!! 한번은 '파란 화면'까지 떴다...아흑...
찾아보니 FAQ에 나오는 에러 코드 53번이네. PCI 카드의 펌웨어를 33버전으로 업그레이드 하란다. 버전 확인을 하고 펌웨어를 업그레이드 했다. (version 20 → version 33)



그래도 인식이 안된다. 에러 메시지는 똑같다.

(실패 5) RSConfig.exe를 업그레이드 해야하나 싶어 업그레이드 했다. Roper Scientific에서 최신 버전의 RSConfig.exe 다시 받아서, 매뉴얼 지시대로 덮어씌었다.
version 3.1.1.22 → 3.1.1.7
그러나 소용이.....없다.... 에러 메시지 동일하다.

여기서 막혔다. 아래 메시지는 펌웨어가 구버전이거나 케이블 또는 전원 연결 문제가 의심된다고 FAQ에 나와있다. 펌웨어는 업그레이드 했으니..... 역시 전원의 전압이 불안정하고 낮아서일까?


22 May 2015

전원장치 구성을 위한 준비가 되었다. 야외에서 범용으로 사용할 것에 대비해 12VDC를 변환하여 사용할 생각으로, 승압 회로 2개(24V, 33V), 강압 회로 1개(6.5V), 전압 분할 회로(±16.5V)를 구했다.
Meanwell 전원장치를 쓰지 않는 이유는.... -15V가 제대로 나오지 않았다. -8V로 출력되고 있었다. -15V가 제대로 나온다고 하더라도 일반적인 DC변환기로는 -16.5V를 얻을 수 없다. 역전압 방지가 되어 있기 때문이다. 민웰 사기 전압.....

(실패 6) 전원 스위치를 켜고나서 전압 분할 회로가 과열되어 10초 만에 타버렸다. 17V를 걸어주었고 회로 사양에 15W까지 사용할 수 있다고 했는데 말이다. 무부하 상태였다. 중국산이라 그런가? 테스터로 확인해보니 +9V를 인입했을 때 똑같이 ±4.5V로 분할되지 않고 +5V와 -3V 정도로 분할되었다. 회로를 신뢰할 수가 없다. 게다가 9V의 낮은 전압으로도 굉장히 많은 열이 나오고 있었다. 용량 자체가 작았던 것. 오디오 증폭기 회로였던 것 같다. 따라서 허용 전류값이 크지 않았을 것이다.

(실패 7) 또 한가지 중요한 문제점. 전압 분할 회로의 출력부가 +V, Ground, -V로 되어 있는데 곰곰히 생각해보니 이 Ground는 가상 접지(virtual ground)였던 것이다. 입력부에 들어가는 +V, Ground에서 그 Ground와 전압 차가 존재한다. 전압 분할 회로는 다른 전원 공급 회로와 독립해서 사용해야만 했던 것이다.

(일부 성공과 실패 8) 전원 공급이 불완전한 상태로 카메라를 인식시켜 보았다. +24V, +16.5V, +6.5V만 사용하고 -16.5V는 공급하지 않았다. 회로가 동작하고 셔터가 움직였다.
첫째, PVCAMTest 성공! (Windows 7, 32bit, driver version 2.7.9.1)
테스트 이미지도 얻을 수 있었다.



둘째, Quantix ASCOM driver 설치. 잘 된다.



셋째, MaxIm에서 Quantix 연결하기.... 실패...
카메라 목록에 뜨지만 연결은 되지 않았다.




넷째, RSImage 설치 및 실행은 부분적으로 성공했다. RSImage에서 카메라 제어가 가능했고 셔터 동작도 문제가 없었다.
그러나 이미지 리딩에 문제가 있어 보인다. 픽셀 값은 딱 다섯 가지 뿐이고 노출 시간에 상관없이 거의 똑같은 이미지만 읽혔다. 바이어스 이미지 같기도 하지만 알 수가 없다.
전원 문제인 것 같다. 아무리 생각해도 그게 답이다.


(계획) 이베이에서 정품 중고로 전원 블록을 사고 싶지만 AC 전원 공급이라 야외에서는 곤란한 점이 있어서 고민이다. 12VDC 공급을 기본으로 한다면 DIY로 전원을 만들어야 하는데 문제는 -16.5V를 구현하는 일이다. 이때 Ground는 다른 전압의 전원 ground와 공유하는 방식이어야 한다.
op-amp(연산증폭기)를 전압 변환으로 활용할 수 있다고 한다.


문제는 전류값과 전력이 너무 작다는 점. 본래 연산증폭기는 신호 증폭을 목적으로 개발된 것이라서 전류값이 작다. Quantix는 -16.5V에서 최대 320mA를 인가한다.

(생각) 실패를 거듭할수록 매몰 비용이 자꾸 증가한다. 괜히 시작했나 싶기도 하고 그만두고 싶기도 하다. 100만원 이내에서 KAF6303을 쓰는 것이 목표였는데...., 넘어버렸다. 그래도.... 해보자. 버리긴 아깝다. 좀만 더 하면 되는데 뭐!!


23 May 2015
(검색 결과)
(1) negative voltage power를 높은 전류값으로 구현하는 것은 쉽지 않다고 한다. 아래 글에 몇가지 방법이 소개되어 있다. 마지막 설계를 제외하고 50~100mA 내외의 허용전류를 가진다.
http://www.ti.com/lit/ml/szzn001/szzn001.pdf

(2) Positive/negative 전압을 사용하는 기기들은 대개 신호 증폭과 관련되어 있는 경우가 많다고 한다. 대표적인 아날로그 증폭기인 op-amp는 기본적으로 공급 전압 단자 +, - 각각 1개, 입력 신호 단자 +, - 각각 1개, 출력 신호 단자 1개로 구성되어 있다.

Quantix 카메라에 ±16.5V 전원은 신호를 증폭하고 읽는 과정에서 증폭기에 들어가는 공급 전압으로 활용되는 것 같다. -16.5V를 구현해서 걸어주는 것이 필수라는 얘기.

(3) Solution! but no solution.
TPS84259 : 입력전압 +4.5~40V, 출력 -3~-17V, 최대 출력 전류 2A, 전력 용량 15W, 열발생 14도/와트. 그런데 이건 9x11mm 크기에 단자가 36개이고 눈꼽만한 열방출 영역이 5군데나 있다. 납땜도 못할 지경이다. 어쩐다....

(4) 절망인가
TPS84259를 탑재한 변환 모듈이 있다. 12/24V를 입력 받아서 ±15V를 출력하는 회로 모듈이다. 모듈 이름은 PMP8372


출력 전압 값은 조정할 수 있다고 하는데.... 어떻게 하는 것인지도 모르겠다.
절망스러운 것은..... 조립된 제품이 아니라 PCB기판과 부품 일체를 판매한다고 한다. 가격은 97USD. 사면 뭐하나, 조립이 까다로와 실패할 텐데.
데이터 시트를 보니 열이 많이 안난다.
http://www.ti.com/tool/PMP8372

추가적인 대안이 될 수 있는 모듈도 있다. PMP9329.
18~42V를 입력 받아 ±15V를 출력한다. 최대 인가 전류는 0.5A.
그런데 이건 가격조차 제시되어 있지 않다.
http://www.ti.com/tool/PMP9379

찾았다. 5월 31일자 아래글 참조


28 May 2015

연결 및 이미지 촬영 성공!!

비결은 역시 전원이다. +24V, ±16.5V, +6.5V를 모두 공급해야 한다. -16.5V가 없으면 냉각 온도 설정, 이미지 리딩, 셔터 동작 등이 모두 불가능하다. 다행스럽게도 -16.5V를 못만들어서 -12V만 공급했는데도 이미지 리딩, 냉각 온도 설정, 셔터 동작 모두 정상이다.
ATX 전원에서 12V를 변압하여 각각 +6.5V, +16.5V, +24V로
만들었다. 변압기가 연결되지 않은 선은 -12V.

렌즈는 니콘 렌즈를 대충 손으로 잡거나 테이프로 붙여서 찍어 보았다. 카메라 어댑터는 주문 제작을 해야한다.



카메라는 표면이 약간 미지근해지는 정도로 열이 나지만 CCD 온도는 주변 대비 -50도 정도를 유지한다. 한여름에도 -25℃까지 내릴 수 있을 것 같다.
12bit fit format으로 잘 저장된다. full ADU=4135.
읽기 속도는 두 가지로 설정이 가능하다. 1MHz로 설정하면 1binning full image를 리딩하는 데 6.29초라는 계산이 나온다. 5MHz로 설정하면 1.25초만에 리딩이 된다. 실제로 리딩이 굉장히 빨랐다. Atik 460ex의 경우 10~15초 정도 걸렸는데 Quantix는 확실히 5초 정도 밖에 안걸린다.
챔버 내부에 이슬 전혀 없다.
깜빡 잊고 비닝 테스트를 안해봤네..
이미지의 '위쪽'은 카메라의 전원과 케이블이 연결되는 쪽을 위쪽으로 놓고 찍을 때와 일치한다.

The first light. Nikkor 28mm f2.8 at f22,
exp=0.1sec, gain mode=1, read speed=1MHz/px, at -30C
The first light, Nikkor 28mm f2.8 at f22,
exp=0.1sec, gain mode=2, read speed=1MHz/px, at -30C
The first light, Nikkor 28mm f2.8 at f22,
exp=0.1sec, gain mode=3, read speed=1MHz/px, at -30C
Confirm of camera orientation 

[연결 및 설정 총정리]
Quantix 6303e 카메라를 성공적으로 연결할 수 있었던 팁을 나의 사례를 중심으로 정리해 본다.
(1) 준비물
- Roper Scientific에서 제공하는 전용 PCI 인터페이스 카드
- SCSI Hgih Densiti 68pin cable / male to male
- Power : +24V 2A, ±16.5V(±15V도 가능) ±0.5A, +6.5V 7A
- PCI expansion box (eBay에서 구입, 노트북 연결부는 34mm express card)
- Laptop (Windows 7, 32bit, 34mm express card slot)
- Driver : PVCam driver for Windows 7, 32bit (driver version = 2.7.9.1)
- Application : MaxIm DL 5, ASCOM Quantix 6303e driver (version=0.64)

(2) 연결시 주의 사항
- 카메라, PCI카드 먼저 연결한 후 전원 연결(on)
- RSConfig 실행(Windows 7에서는 반드시 우클릭하여 관리자 모드로 실행)
- PVCam Test 실행
- 필요한 경우(error code 53, for example) firmware upgrade (PVcam 디렉토리에 있음)
- MaxIm DL에서 CCD setup and connect(아래 스크린 샷 참고)
Roper PVCAM 선택 > Advanced

Camera ID : RSConfig에서 정한 카메라 이름으로.
Readout Port : Multiplication Gain(다른 옵션 없음)
Bit Depth : 12bit
Pixel Time : 한 픽셀 읽는 데 걸리는 시간.
  1MHz과 5MHz가 있음. 1MHz는 1초에 1백만픽셀을
  읽으므로 픽셀 당 리딩 시간은 1μs, 5MHz는 200ns.
Gain : 1-2-3모드가 있는데 밝기비는 1-2-4배.

Cooler regulating is operational

31 May 2015
자, 이제 남은 과제는 전원 블럭을 만드는 것
(1) AC 전원을 사용할 것인가?
(2) DC 배터리를 사용할 것인가?

DC 배터리의 약점 : 충전이 귀찮다. 무겁다(리튬인산철 배터리로 바꾸면 되지만 비싸다). 사용 중 전압이 계속 내려간다. 용량에 한계가 있다.
DC 배터리의 장점(필요) : 전원 공급이 안되는 조건에서 사용할 수 있다.

(대안) AC/DC 어댑터와 DC 12V 배터리는 이미 갖고 있으니, DC 12V를 기본으로 하는 전원공급 장치를 만들자. 그렇다면,

+12V → +24V(2A) : DC Boost converter (over 48W)
+12V → +6.5V(6A) : DC Buck converter (over 40W)
+12V → ±15V(+165mA, -352mA) : DC dual converter x2 (Intronics U6-12D15)
    (매뉴얼에는 ±16.5V(+150mA, -320mA Max)로 되어 있다.)

Intronics U6-12D15가 답이다. 다만 출력이 6W이기 때문에 ±15V에서 각각 190mA까지 출력할 수 있다. -15V에서 -352mA를 얻으려면 2개를 병렬로 사용해야 한다. eBay에서 개당 14달러에 구입 완료.

DC 18V 이상을 공급하는 경우라면 이런 것도 답이 될 수 있다.
Astec AA7945A : Vin=DC18~35V, Vout=+5&±15V(5A&±0.8A)
General Electric LW010CL :  Vin=DC18~36V, Vout=±15V(0.33A)


12 Jun 2015

±15V 컨버터가 도착했다. 전압도 정확하고, (-)단자를 공유해도 출력 전압이 독립적으로 잘 나온다.
DC/DC converter U6-12D15HT
12VDC input, ±15VDC output rating 190mA each pair of poles 
manufactured by Intronics Power Inc.
Voltage test


14 Jun 2015

전원 장치를 임시로 구성했다. 작동에는 문제가 없다. 가끔씩 MaxIm에서 셔터 제어를 하지 못하는 경우가 있었다. 노출 시간이 1초 미만으로 짧은 경우에 특히 그랬던 것 같다. 전압이 ±16.5V가 아니라서 발생하는 문제라고 추측해본다.

DC 컨버터의 열 발생이 약간 걱정된다. 12V to 6.5V 컨버터는 히트 싱크가 따뜻해지는 정도로 유지가 되었고, 12V to 24V는 열 발생이 거의 없다. 12V to ±15V 컨버터는 2개 모두 따끈하게 느껴졌고 그 중 하나는 5초 이상 잡고 있을 수 없을 정도로 뜨거워졌다. 히트 싱크를 붙여야 할지 팬을 설치해야 할지 고민이다.

Nikon 렌즈에서 포커스가 나오는지 확인해봤다. 28mm f1.4 렌즈를 사용했고, 임시로 테이프로 붙여서 고정한 다음 f5.6에서 촬영했다.

Quantix 6303E, Nikon 28mm f1.4 @f5.6
Temporarily attached on the original camera flange
15sec, 25% zoom
Quantix 6303E, Nikon 28mm f1.4 @f5.6
Temporarily attached on the original camera flange
15sec, Subframe, 100% zoom
[ OUT OF FOCUS ]
결과는 ∞ 초점이 나오지 않는다는 것이다. Quantix 카메라의 접안부 플랜지를 깎아내야 하는데, 과연 얼마만큼을 깎아내야 할까? 매뉴얼 상의 레이아웃을 믿자면 백포커스가 47.8mm이다. 니콘 렌즈 F-mount의 백포커스는 46.5mm이다. 계산상 1.3mm를 깎아내면 된다. 직접 해볼 수 밖에.


그 밖의 이미지 테스트.

Quantix 6303E, Bias frame, 25% zoom
Quantix 6303E, Dark frame, 120sec, -30C, 25% zoom
Quantix 6303E, Dark frame, 120sec, -30C, 100% zoom

1 Jul 2015
±15V 컨버터로 Intronics의 U6는 용량이 작은 듯해서 다시 구입했다.
Power Plaza 제품이다. 이것말고 용량이 더 큰 것도 있지만 사이즈가 커서 맞지 않았다.

DIY 케이스도 도착해서 부품들을 배치해 보았다. 너무 좁은가..... 전력 측정기, 냉각팬, 여분의 승압/강압 겸용 컨버터를 넣었더니 출력 단자를 배열하고 배선을 넣을 공간이 부족하다. 케이스를 바꿀까....


2 Jul 2015
카메라 접안부의 어댑터 제작을 맡겼다. 셔터 케이스의 전방을 약간 깎아내고  구멍을 넓혀서 구경 62mm 암나사를 내기로 했다. Atik 필터휠에 연결하기 위한 직초점용 어댑터 1개, Nikon 렌즈를 연결하기 위한 어댑터 1개가 선택적으로 들어갈 수 있도록 했다. 각각의 어댑터 내경은 2" 필터용 암나사(M48*0.75)로 깎아 필터를 장착할 수 있게 설계 했다.

카메라 후면에 튀어나와 있는 냉각용 호스 노즐이 여러 모로 거슬렸다. 별모양 렌치를 구입해서 분해를 해보았다. 본체 하우징은 신주 합금으로 보이는 재질로 두껍고 튼튼하다. 이러니 무거울 수 밖에.
기판은 2층 4면으로 되어 있고 CCD 챔버는 겉에서는 보이지 않는다.


냉각수 노즐을 풀어서 떼어 냈다. 물이 좀 흘러나왔지만 회로에는 묻지 않았다. 카메라 뒷면이 한결 간편해졌다. 눕혀 놓기도 좋다.




5 Aug 2015
계획하고 있던 어댑터 2개 중 하나가 제작되었다. 오리지널 셔터 커버(?)를 2mm 두께로 깎아낸 다음 안쪽 구멍을 넓히고 직경 62mm 암나사를 냈다. 새로 만든 어댑터는 전방에 Atik EFW2를 물릴 수 있고 후방은 직경 62mm 수나사로 끼울 수 있게 했다.





2인지 노우즈 피스, Atik 비축가이더, Atik 필터휠을 차례로
연결했다.

어댑터 내벽의 반사광이 보인다. 아노다이징이 필요하다.

2인치 슬리브 방식 접안부에 연결해 보았다.
Feather touch 포커서에서 2개의 나사로 고정이 되었다.
전동 포커서 때문인지 저 경사에서 흘러내림은 없었다.
하중에 의한 광축 벗어남, 촬영면 경사는 생길 것 같다.

7 Aug 2015
Nikon 렌즈를 결합하기 위한 어댑터도 제작이 끝났다.






12 Aug 2015
니콘 렌즈 초점 길이가 되는지 확인해보았다. 오리지널 셔터 커버 부분을 2mm 절삭해 낸 결과다. 초점 잘 나온다.
렌즈의 코마 수차가... ㅎㄷㄷ

CCD에 배드 픽셀이 모여있는 곳도 두 군데 발견되었다. Grade 2인걸 어쩌겠어.....
그나마 주변부라 좀 다행이지만.....





[ Without shutter : TEST ]

4 Nov 2015  
셔터 동작이 불안정하다. 프로그램은 셔터 명령을 내리지만 카메라는 아무런 반응이 없다. 노출이 이루어지지 않은 채 텅 빈 이미지만 불러온다.

아래 연결 방법 모두 불안정하다.
(1) MaxIm DL에서 PVCam 직접 인식
(2) MaxIm DL에서 ASCOM Driver for Qunatix로 인식

두 번 째 방식이 더 안정적이라는 견해가 있다.


문제를 일으키는 곳이 어디인지 알 수가 없다.
- 온도가 낮은 환경에서 셔터가 오작동하는 것인가? 방에서는 잘 되는데 야외에선 안된다.
- 전원 문제인가? 전압은 +24V로 공급되고 있다. 16.5V 부분이 문제인지... DIY 전원 장치에서 셔터에 사용되는 단자를 25, 26, 27V로 바꾸어 봐도 결과는 같다.
- 드라이버를 바꾸면 될까 싶어 검색해보니 그 문제는 아닌 것 같다.
- 셔터 자체의 문제일 가능성도 생각해보았으나 잘 모르겠다. 작동할 때는 너무나도 잘 된다.


10 Nov 2015 

셔터를 포기하면 어떨까?


MaxIm DL의 PVCam 설정에서 '셔터 없음'으로 선택했더니 큰 문제는 없어 보였다. 어댑터를 직접 한다면 카메라가 한결 가벼워질 것으로 기대한다. 백포커스도 많이 단축될 것이다.




13 Nov 2015

노출 직후 리딩 하는 동안 CCD가 빛에 노출되는데 이것이 이미지에 영향을 주는 지는 테스트 해보았다.
걱정했던 대로, 노출이 끝나고 리딩하는 동안에도 셔터가 개방되어 있으면(또는 셔커가 없으면) 빛을 기록한다는 것이다. 아래 사진은 리딩하는 동안 커버를 잠깐 열고 닫았을 때 이미지이다. 이미지 아래쪽에 밝은 영역이 나타나고 히스토그램도 특이하다. 노출시간은 충분이 짧게 주었다.

spoiled image with no shutter.
I have exposed a bit of light when the camera is 'reading'
(not 'exposing').  

결론 : 일단 셔터는 필요해보인다. 셔터가 없으면 자료 리딩을 하는 동안에 도달한 빛 때문에 이미지를 망친다.

16 Nov 2015
- 오리지널 셔터를 다시 조립해서 넣었다. 몇 번 오작동 끝에 제대로 작동했다.
- binning은 문제없이 작동한다.
- PVCamTest에서는 안정적으로 작동해도 MaxIm DL에서 오작동 하곤 한다.
- ASCOM driver를 0.65버전으로 올렸다.
- 맥심에서 subframe 사용시 오류가 난다.
- CCDsoft에서는 셔터가 잘 작동할까?

21 Nov 2015
- 셔터를 없애면 안된다. 리딩 도중 도착하는 광자로 인해 세로 방향으로 선 모양의 흔적이 생긴다. 셔터를 살려야 한다. 어떻게든.



28 Nov 2015
- 온도가 낮을 때마다 셔터가 문제였다. 온도가 낮으면 코일의 저항값이 작아지므로 전자석이 약해질 것 같지는 않았다. 그러다가 생각난 부분은 바로 스프링이다. VS35 셔터는 당기는 스프링 2개에 의해 닫힌 상태가 된다. 전자석은 셔터를 열고 유지시키는 역할을 한다. 그러니까 셔터가 안열리는 것은 스프링이 너무 강해서였다. 특히 온도가 낮을 때에는 스프링이 수축하면서 당기는 힘이 강해서 셔터가 잘 열리지 않았던 것이다.

셔터를 닫는 스프링이 너무 강해서 스프링 고정 부분을
구부렸다.
추운 날씨에서도 셔터가 잘 작동한다. 여러 번 시도해도 오류가 없다. 온도가 아주 낮으면 문제가 생길 수도 있겠지만.


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