Misure per contrastare il rumore durante la fase di lettura del CCD 

Accade talvolta che, dopo una lunga fase di preparazione, investimenti in strumentazione ed accessori vari, le immagini scaricate dalla camera CCD, magari dopo una posa di diversi minuti, risultino "rumorose". La cosa farebbe perdere il lume della ragione, ma sforziamoci di analizzare la situazione.

  1. Spesso si notano nell'immagine tenui tracce periodiche sotto forma di ondulazioni trasversali che la attraversano in obliquo.
  2. Altre volte si osservano striature senza alcuna periodicità e di livello piuttosto elevato ed assai evidenti. Queste ultime risultano frequenti quando, come oramai avviene sempre, si usa come interfaccia utente Windows 95 o 3.1.
Le prime sono causate da interferenze di origine esterna quali la presenza di trasmettitori radio, video o anche telefonini presenti nelle vicinanze oppure possono essere generate da interazioni indesiderate tra le diverse sorgenti di tensione continua utilizzate per alimentare la strumentazione o da accoppiamenti parassiti tra i diversi tipi di segnali che fluiscono verso il telescopio. Tali fenomeni risultano spesso così deboli da non essere notati mentre in alcune occasioni possono dar luogo ad effetti evidenti essendo legate sia al livello dei segnali esterni che provovano l'interferenza sia alla contingente sistemazione e stesura dei cavi di comunicazione e di alimentazione della strumentazione.

Che fare? Non potendo rimuovere le cause delle interferenze, si possono però adottare delle contromisure per minimizzarne gli effetti. Elenchiamone alcune, pur nella consapevolezza della impossibilità di rendere esaustiva ed univoca la soluzione.

  1. Minimizzare la lunghezza dei cavi di trasmissione dati, soprattutto di quelli a piú elevata velocità e che includono diversi conduttori, quali quelli di comunicazione parallela spesso utilizzati nel collegamento con la camera CCD.
  2. Adottare cavi schermati (con schermatura estesa ai singoli conduttori), porre la schermatura a massa collegandola all'involucro metallico del PC se il processo di conversione A/D avviene su una scheda montata su uno slot del computer oppure dalla parte della camera CCD se questa contiene l'elettronica di conversione A/D. Questo accorgimento non serve tanto a ridurre il rumore di origine EM che condiziona il segnale analogico, ma risulta utile qualora si desideri estendere la lunghezza dei cavi.
  3. Separare le alimentazioni dc della camera da quella per il telescopio e le eventuali altre strumentazioni.
  4. Disporre i cavi in modo da non intrecciare quello di trasferimento dati dalla camera CCD con gli altri cavi di comunicazione e con quelli di alimentazione.
  5. Non sistemare, per quanto possibile, alimentatori o motorini di ventole e pompe od altro in prossimità della camera o dei cavi di comunicazione.
In generale, l'adozione di questi accorgimenti, o solo di una parte di essi, risulta sufficiente a rimuovere gli effetti delle interferenze elettromagnetiche in modo pressoché totale. Questa discussione al riguardo non ha però l'ambizione della completezza e l'elenco di misure indicato è senza dubbio suscettibile di miglioramenti. Siete perciò pregati di trasmettermi eventuali suggerimenti!

Le striature che si originano nel caso (ii) rendono pressoché inutilizzabili le immagini, essendo spesso di livello molto piú elevato del segnale utile, si generano all'interno del PC quando un sistema operativo come Windows gestisce piú applicativi contemporaneamente sulla stessa macchina, oppure quando avvengono operazioni di comunicazione attraverso le interfacce seriali e parallele oppure si verificano operazioni di scrittura su disco rigido contemporaneamente al processo di lettura del CCD. Nella mia esperienza apparivano, quando facevo girare il programma di interfaccia con la camera CCD contemporaneamente ad altri programmi sotto Windows 95, come dei gruppi di linee orizzontali di livello piuttosto diverso rispetto alle altre sistemati a piú riprese lungo l'immagine. Divenivano anche piú frequenti ed intense quando sullo stesso PC collegavo il cavetto di comunicazione seriale con il Computer Drive System della montatura LXD-600 del telescopio. Erano invece quasi del tutto assenti quando non caricavo altri software oltre a quello di interfaccia con la telecamera. Cessavano del tutto se facevo girare tale programma sotto DOS.

 
Figura 1. La strumentazione di base dell'osservatorio di Castelmartini - Pistoia.
 

Data ultimo aggiornamento 98/06/26

Desidero ringraziare per i preziosi suggerimenti che hanno contribuito a migliorare  la stesura ed il contenuto di questa pagina:
Enrico Prosperi -- Email: e.prosperi@itisfedi.pt.it 
Professore di Elettronica e Telecomunicazioni 
Istituto Tecnico Industriale "Silvano Fedi" - via Panconi 39 - 51100 Pistoia - Italy - Tel. 573-23185/6

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