L'électronique

Reprise des grands travaux fin 2002.

Il s'agit maintenant de remplacer le capteur CCD issu de mon ancien scanner à main par un autre plus adapté à cette application, en l'occurrence, un ILX751A de Sony. Cette fois, j'ai la notice technique du composant avant de réaliser la mise en œuvre, et je dois dire que ça aide beaucoup. C'est aussi l'occasion pour moi de combler une lacune et de donner d'avantage d'informations à ceux qui hésitent à se lancer dans la réalisation d'un SHG du fait de la partie électronique.

Les avantages de ce capteur sont les suivants:

• Sensibilité accrue d'un facteur 2 par rapport au précédent
• Un seul registre à décalage au lieu de 2, ce qui, malgré un nombre d'impulsions d'horloge doublé simplifie l'électronique et donne aux pixels pairs et impairs des niveaux de réponse identiques
• Un obturateur électronique (fonction shutter)

Le schéma fonctionnel change également: C'est le micro-ordinateur qui va fournir les impulsions d'horloge nécessaires à la lecture des pixels du CCD. Le reste du temps, c'est à dire hors lecture, une horloge externe prendra le relais. La fonction "shutter" permet de vider par une seule impulsion les charges accumulées dans les photosites. Il n'est donc plus nécessaire de faire des lectures à vide pour purger, ce qui était coûteux en temps (14 ms par purge).

J'ai décidé de continuer à utiliser la carte PIO que j'ai réalisée en 2000 comme interface car elle est très simple à gérer et en cas de modification du convertisseur Aanalogique/Numérique (CAN), passage de 8 bits à 10 ou 12 par exemple, il n'y a pratiquement rien à modifier. On peut aussi utiliser des bits en sortie pour commander des moteurs ou autres. Cependant, l'adaptation à un port parallèle reste simple: la méthode "habituelle" consiste à intercaler un multiplexeur entre le CAN et les 4 bits d'entrée du port parallèle. Un bit de sortie supplémentaire est nécessaite pour commander le multiplexeur (choix du quartet à lire). Cette solution sera indispensable pour les utilisateurs de micro-ordinateurs portables.

L'interface PIO

Voici le schéma de principe de l'interface PIO pour PC. La carte est enfichable sur un connecteur ISA et l'adresse des registres du PIO est choisie à l'aide de switches implantés sur la carte. Les 24 bits d'E/S sont envoyés sur un connecteur DB25 (type imprimante).

Les typons et l'implantation des composants se trouvent ici. Ne pas oublier les straps au travers de la carte. Il est nécessaire de récupérer un support de carte pour la fixer correctement à l'arrière du PC.

La carte de contrôle du CCD et de numérisation

J'ai élaboré un schéma synthétique qui regroupe les fonctions de contrôle de la barrette CCD, la mise en forme et l'amplification du signal vidéo, et la conversion analogique/numérique.

La carte de contrôle du CCD et de numérisation

J'ai élaboré un schéma synthétique qui regroupe les fonctions de contrôle de la barrette CCD, la mise en forme et l'amplification du signal vidéo, et la conversion analogique/numérique.

N'étant pas électronicien, j'ai essayé de simplifier le montage électronique en cherchant des solutions logicielles. Ainsi, c'est le micro-ordinateur qui fournira l'horloge de lecture des pixels, ce qui evite la synchronisation sur les fronts d'une horloge externe. La vitesse de lecture s'en trouve d'ailleurs améliorée. Cela permet également à des micro-ordinateurs peu puissants de piloter ce CCD. En dehors des phases de lecture, une horloge externe prend le relais et libère ainsi le PC. 2 bits sont donc nécessaires pour la fonction horloge de lecture: 1 pour l'horloge proprement dite (CLK1) et 1 second pour la sélection de CLK1 ou CLK2 (horloge externe). L'horloge externe est constituée de portes inverseuses montées en oscillateur et fourni un signal rectangulaire d'une fréquence de 500 kHz environ. La sélection de l'horloge est réalisée grace à des portes NAND.

Les 2 autres bits en sortie du PC sont ROG (Read Out Gate) pour l'envoi des charges des photosites vers le registre de lecture, et SHUT (Shutter) pour envoyer la charge des photosites vers un drain, ce qui constitue une purge du CCD.

Le signal vidéo est immédiatement amplifié par un transistor monté en suiveur (2SA1175 ou autre) puis envoyé sur un double amplificateur opérationnel. Ce dernier à pour rôle d'inverser et d'amplifier le signal vidéo et de lui soustraire une tension pour ramener la ligne de base au potentiel de la masse. L'ampli LM358 étant monotension, le montage éléctronique est encore une fois simplifié.

Le signal arrive finalement au convertisseur A/N. La tension générée par le LT1009 sert de référence. Le signal de conversion est donné par l'horloge CLK2 inversée. L'information vidéo se retrouve à la sortie du CAN 1 micro-seconde plus tard sous forme de 8 bits. Le micro-ordinateur peut ainsi lire et enregistrer cette donnée et générer l'impulsion d'horloge suivante.

Entre la carte PIO et la carte de controle du CCD, on veillera à ne pas utiliser un cable de plus de 1.50 m, sinon il pourrait être nécessaire d'amplifier toutes les lignes.

Début février. Les différents éléments sont cablés. La carte principale n'est pas bien grosse mais de nombreuses liaisons doivent etre réalisées entre différents éléments, d'où l'aspect "spaghetti" du montage

Changement de l'entrainement du réseau

8 février. Un élément reste encore à modifier qui retarde le montage de la carte d'interfaçage. Le système de rotation du réseau est équipé d'un moteur pas-à-pas. Afin d'avoir une vitesse de balayage du spectre rapide pour passer par exemple de la raie H-alpha à la raie K, la démultiplication est faible, ce qui implique de faire fonctionner le moteur à basse fréquence pour l'ajustement d'une raie sur le CCD. Il s'ensuit un parasitage du signal électrique et des vibrations que je souhaite éliminer définitivement. La solution que j'ai retenue pour obtenir 2 vitesses très différentes consiste à utiliser 2 moteurs et un réducteur à différentiel. Un circuit de contrôle à modulation de largeur d'impulsion logé dans une raquette de commande permet de varier encore la vitesses de rotation de sortie.
15 février. La carte est installée dans le SHG et les différents éléments raccordés et testés. Tout semble marcher comme prévu, y compris le balayage en longueur d'onde qui ne montre plus de vibrations. Il faut maintenant tout recollimater ... et s'attarder du côté du logiciel ...

Sortie supplémentaire vers une webcam

Un nouveau "flip mirror", copie du précédent destiné à la sortie vers un oculaire, a été construit et placé juste en amont.