Comunicación Técnica del Observatorio No. 97-1
Jorge Valdez, María H. Pedrayes, Benjamín García, Salvador Zazueta, Jose Luis Ochoa, Jose M. Murillo, Jorge Palomares, Oswaldo Harris, Javier Dávalos* y Joaquín Bohigas
Observatorio Astronómico Nacional
Instituto de Astronomía, UNAM
* CICESE
El presente reporte tiene por objeto describir las características mecánicas, ópticas y electrónicas del guiador excéntrico del telescopio de 84 cm del OAN. Este telescopio de diámetro pequeño presenta características atractivas para algunas ramas de la investigación astronómica - su calidad óptica, su gran escala de placa, la calidad de imagen del sitio en donde está ubicado, el área del cielo que cubre - que no han sido totalmente aprovechadas a falta de sistemas modernos de apoyo. Con la instalación de un engrane en declinación, una nueva conón, una nueva consola de control (Ibarra et al 1992; Zazueta 1994) y el sistema de guiado excéntrico que se describe en el presente reporte, parcialmente descrito por Pedrayes et al (1995), se espera superar esa deficiencia. El sistema de guiado para el telescopio de 84 cm tiene las mismas características básicas que el de 150 cm. Con ello hemos buscado reducir el tiempo de desarrollo aprovechando la experiencia ganada en la construcción, instalación y operación del guiador del telescopio de 150 cm (Zazueta 1992; Pedrayes et al 1992; Zazueta y Bohigas 1994). Asímismo, agilizar el mantenimiento y las mejoras a estos instrumentos y, para el usuario, reducir el tiempo dedicado a entrenamiento.
En la Figura 1 y en la Figura 2 presentamos una vista lateral y otra de planta del instrumento, con las siguientes componentes numeradas:
1) Espejumeradas:
1) Espejo inclinado a 45+-4 grados con respecto al plano de la platina, con un agujero por donde pasa el haz del eje óptico del telescopio al instrumento de observación. El centro del agujero es la posición de referencia o centro del campo que visualiza el sistema.
2) Mecanismo para hacer girar el espejo, barriendo de este modo el campo observable en el eje de declinación (ascensión recta en el telescopio de 150 cm).
3) Sistema de movimiento lineal para desplazar el espejo para dejar pasar o bloquear la luz que va a dar al instrumento.
4) Mesa sobre la que descansa la cámara del guiador.
5) Cámara del guiador
6) Eje paralelo al espejo. La cámara se mueve en este eje para cubrir el campo del guiador en ascensión recta (declinación en el telescopio de 150 cm).
7) Eje perpendicular al espejo. Este movimiento es para enfocar la cámara del guiador.
En la Tabla 1 se dan las dimensiones más importantes del guiador.
Para que la cámara del guiador y el instrumento de observación estén en foco simultáneamente, es necesario que la distancia de la base del guiador al detector del instrumento, GI, esté comprendida en el siguiente rango de valores:
GI = (EC1 a EC2) - HB = 175.4 a 325.4 mm
donde EC1 y EC2 son la distancia mínEC1 y EC2 son la distancia mínima y máxima del espejo a la cámara y HB la distancia del hoyo del espejo a la base del guiador (ver la Tabla 1). Si un elemento óptico entre la base del guiador y el detector del instrumento cambia la escala de placa por un factor R, entonces hay que sumarle o restarle EI * R a GI (reductor o amplificador respectivamente), donde EI es la distancia del elemento óptico al detector del instrumento.
Dentro del intervalo de distancias de enfoque (357 a 507 mm desde la platina del telescopio), la escala de placa va de 17.3 a 16.4 segundos de arco por milímetro (Noble, 1987;Noble y Harris, 1990). En consecuencia, el campo que cubre el guiador es cercano a 2600 por 1700 segundos de arco. El hoyo del guiador ocupa un 22% de este campo. Cabe apuntar que, aunque el hoyo del espejo primario del telescopio de 84 cm es muy estrecho, prácticamente no hay viñeta en este campo.
El guiador es controlado directamente por una computadora dedicada (PC guiador), que le envía señales de control y potencia. La PC guiador recibe sus comandos de la PC de usuario. Estos comandos pasan primero por una computadora (PC serie) que regula el tráfico de mensajes a los diversos dispositivos (puertos serie). El control de la cámara lo realiza otra computadora (PC cámara). PC cám). PC cámara recibe las imágenes del CCD, las procesa y calcula el desplazamiento del telescopio y envía señales de error a la paleta de autoguiado para corregir la posición del telescopio. Por último, hay un intensificador frente a la cámara. Este se controla manualmente con su propia unidad.
En la Figura 3 se presenta la disposición general y conexiones entre los elementos principales del sistema. Los dispositivos se conectan como sigue (O indica que está en el cuarto de observación, T en el piso de telescopio y el número se refiere a la numeración del cable):
Revise que todo esté bien conectado y encendido cuando aparezca el mensaje "No hay comunicación" en la interfaz de usuario del guiador. Allí mismo de la instrucción "Restablecer comunicación" (vea la sección de comandos en el manual de usuario).
El diseño electrónico es descrito por Zazueta (1995). Consta de las siguientes componentes:
1) Computadora de una tarjeta basada en un microcontrolador 80C31 de Intel, modelo BCC52 con 16 Kb de ROM, 8 Kb de RAM y ducto Z8, fabricada por Micromint. Recibe e interpreta las instrucciones del usuario a través de un puerto serie RS-232 (a 9600 bauds, 8 bits por caracter, no paridad y 1 bit de paro), y manda los comandos de inicialización a la tarjeta de control. En la memoria ROM está grabado el programa (escrito en ensamblador) que ejecuta las tareas de control del guiador.
2) Tarjeta de control T628G84 diseñada en el OAN e insertable en el ducto de la Micromint. Está basada en los circuitos integrados LM628 de la National Semiconductor. Controla la posición y velocidad de los motoreacute;n y velocidad de los motores de corriente directa para AR, DEC y foco con retroalimentación de codificadores incrementales para cerrar el lazo. Los conjuntos motor-codificador para estos tres ejes son idénticos (1000 pulsos por revolución, 4000 en cuadratura). La resolución de los movimientos en AR y foco es de 1 micra por pulso, 2.25" por pulso para DEC. El movimiento de entrada y salida del espejo se controla con un bit del puerto del microcontrolador y es detectado por microinterruptores.
3) Etapa de amplificadores (AMPG84) de potencia para la interfaz entre la tarjeta de control T628G84 y los motores que mueven el sistema en sus 4 ejes (AR, DEC, foco, y movimiento lateral del espejo). Los amplificadores para los tres primeros movimientos son idénticos.
La cámara del guiador consta de tres componentes principales:
1) Una cámara CCD comercial, SpectraSource modelo Lynxx-PC, con enfriado termoeléctrico. Se le ha deshabilitado el obturador. Las características de esta cámara se dan en la Tabla 2.
2) Una computadora personal en donde se ha insertado la tarjeta controladora de la cámara CCD. Envía comandos a la cámara a través de un conector DB15HD. Recibe las ins conector DB15HD. Recibe las instrucciones del usuario a través de un puerto serie RS-232, y envía la señal de video a un monitor situado en el cuarto de observación. La computadora calcula el centroide de la imagen y, a través del puerto paralelo, envía pulsos de corrección a una paleta ad-hoc para realizar el autoguiado (ver siguiente sección).
3) Un intensificador comercial de segunda generación (Xybion modelo IRO-201) acoplado a la cámara CCD a través de un sistema óptico de relevo. Se conecta a la unidad de potencia situada en el cuarto de observación. El control de ganancia variable (automático o manual) se realiza a través de esta unidad. El pin 1 del conector es para potencia (12 VDC), el pin 2 para tierra, el pin 3 está libre, y el pin 4 se usa para la ganancia variable (0 VDC para el máximo, 5 VDC para el mínimo). En la Tabla 3 se apuntan las características de este sistema.
V. Autoguiado V. Autoguiado
El autoguiado se realiza de la misma manera que con el guiador para el telescopio de 150 cm (Zazueta 1994), es decir, a través de una paleta ad-hoc que recibe los pulsos de corrección desde el puerto paralelo de la PC cámara, que realiza las siguientes operaciones:
1) Calcula el valor medio de la señal en el cuadro que incluye la estrella para guiar.
2) Hace cero cualquier señal que esté por debajo del valor medio y amplifica la señal que esté sobre este valor. Hecho el proceso calcula el primer centroide, que es el de referencia.
3) En todos los cuadros subsecuentes hace las operaciones anteriores y calcula diferencias con el centroide de referencia en ambas direcciones.
4) Si la diferencia DX (DY) es inferior a N1 pixeles o superior a N2 pixeles, no corregirá (donde N1 y N2 son valores ajustables). Si DX (DY) está entre estos dos valores, activará la paleta durante un tiempo dado por:
DTX (DTY) = DX (DY) * VALKP milisegundos
VALKP es una constante que fija el usuario. La paleta del telescopio debe estar en "lentos". En la consola del telescopio es posible definir la unidad de pulso de la paleta. Una unidad de pulso (LEN=1) corresponde a 0.008" en AR y 0.04" en DEC. Si las diferencias calculadas exceden N3 veces los N2 pixeles (valores ajustables) se suspende el autoguiado dando aviso al usul autoguiado dando aviso al usuario.
La paleta de autoguiado se conecta (con un cable DB15) al registro de platina del siguiente modo:
Zazueta y Bohigas (1997) describen en detalle la interfaz de usuario. Esta ha sido diseñada para operar en el ambiente de Windows. Se utilizó el compilador Symantec C++ versión 7.2 y el paquete para desarrollo gráfico es el ZINC Application Framework versión 4.0. La interfaz de usuario del guiador está constituida por dos programas de MS-WINDOWS : GUIADOR.EXE y GSCAT.EXE.
El programa GUIADOR.EXE recibe los comandos de alto nivel del usuario y genera los comandos de bajo nivel a las computadoras de control del guiador y de la cámara. Los comandos de bajo nivel son enviados al puerto serie por medio de una DLL ("dynamic link library"). Esta DLL se encarga de dar a cada mensaje el siguiente formato:
como por ejemplo, :10BGLORIATREVI; que significa mensaje al puerto 1, de 11 caracteres (0B en hexadecimal), siendo el mensaje "GLORIATREVI", y fin de mensaje declarado con ";".
El paquete anterior es recibido por la computadora despachadora de mensajes (PC serie), que redirige el paquete por el puerto correspondiente.
El programa GSCAT.EXE realiza la búsqueda en catálogos de objetos de interés astronómico y despliega un mapa de las posiciones de las estrellas del Hubble Guide Star Catalogue (en CD-ROM) contenidas en el campo que cubre el espejo del guiador. Asimismo, manda los offsets de la estrella seleccionada al programa GUIADOR.EXE, con el que se comunica por medio de la DLL mencionada, que tambien contiene las funciones de comunicación entre procesos en WINDOWS.
1) Prenda la PC de usuario (cuarto de observación, O)rto de observación, O).
2) Prenda la PC serie (piso telescopio, T).
3) Prenda la PC del guiador (T).
4) Prenda la PC de la cámara (T).
5) Espere unos 30 segundos, y prenda el monitor de la cámara (O).
6) Cuando en el monitor de la cámara aparezca el mensaje CCD OAN, prenda la paleta de autoguiado (T).
7) Teniendo al mínimo la iluminación en el piso del telescopio y la ganancia en la unidad de control del intensificador, prenda esta unidad (O). Recuerde que EL INTENSIFICADOR ES UN INSTRUMENTO MUY DELICADO, y puede quemarse facilmente si hay exceso de luz. Mantenga estos cuidados durante la noche.
8) En la PC de usuario active los iconos llamados "Guiador 84 cm" y "Guiador 84 cm. GSC", que están en el grupo "OAN" de la PC de usuario. Además de estas dos ventanas, aparecerá la ventana llamada "Ceros de instrumentos".
9) Centre el guiador (vea la sección de encendido en el manual de usuario).
A DGAPA-UNAM por el apoyo económico (proyecto IN-104693). A Rafael Costero por su constante interés. A Leonel Gutiérrez, que revisó esta comunicación.
Ibarra, R., Zazueta, S., Barbosa, F., Ochoa, J.L., Murillo, J.M., Palomares, J. 1992, Rep. Técnico 101, Inst. de Astronomía, UNAM
Noble, R. 1987, comunicación personal
Noble, R., Harris, O. 1990, Rep. Técnico 74, Inst. de Astronomía, UNAM
Pedrayes, M.H., Zazueta, S., Valdez, J., Harris, O. y Bohigas, J. 1992, Rev. Mex. Fís. 39, 96-109.
Pedrayes, M.H., Zazueta, S., Valdez, J., García, B., Harris, O. y Bohigas, J. 1995, Memorias del Congreso de Instrumentación SOMI X, 484-488
Zazueta, S. 1992, Rep. Técnico 104, Inst. de Astr1992, Rep. Técnico 104, Inst. de Astronomía, UNAM
Zazueta, S. y Bohigas, J. 1994, Rep. Técnico 106, Inst. de Astronomía, UNAM
Zazueta, S. 1994, Memorias del Congreso de Instrumentación SOMI IX, 312-316
Zazueta, S., Ibarra, R., Barbosa, F., Murillo, J.M., Palomares, J. 1994, CI-94-02, Inst. de Astronomía, UNAM
Zazueta, S. 1995, RT-95-04, Inst. de Astronomía, UNAM
Zazueta, S. y Bohigas, J. 1997 (en preparación)
Zazueta, S. et al, 1997 (en preparación)
