Kamera und Objektiv

Als Zentrales Element verwende ich eine Platinenkameramodul, wie es z.B. in Überwachungskameras eingesetzt wird. Diese Kameras sind in den verschiedensten Ausführungen was Auflösung, Lichtempfindlichkeit und Signalübertragung anbelangt erhältlich.

Meine Wahl fiel auf ein Modell mit dem Lichtempfindlichen CCD Sensor ICX639BKA des Herstellers SONY. Dieser Bildsensor hat eine effektive Auflösung von 752 (H) × 582 (V) Pixel = 0,44 Megapixeln. Die Auflösung wird darüber hinaus durch das analoge Videosignal (PAL) der Kamera begrenzt. Die analoge Signalübertragung hat heutzutage einige Nachteile gegenüber einer digitalen "verlustfreien" Datenübertragung, ausschlaggebend für mich war aber die Möglichkeit der einfachen Signalweiterleitung vom Dach der Sternwarte in den Innenbereich, wo die weiter Signalverarbeitung stattfindet. 

Zur Abbildung des gesamten Himmels auf der Bildebene des Bildsensors ist eine Spezielles Objektiv notwendig, ein so genanntes Fischaugenobjektiv.

Gehäuse und Heizung

Beim Gehäuse entschied ich mich für preisgünstige und leicht zu bearbeitende HT-Rohre wie sie im Sanitärbereich verwendet werden.

Eine Kuppel aus Acryl-Glas mit 100 mm Durchmesser ermöglicht freie Sicht auf den Himmel und gibt gleichzeitig genug mechanischen Schutz und Wasserdichtheit für die verbaute Kamera und Elektronik.

Da die Kamera im Jahresverlauf Temperaturen unter der empfohlenen Betriebstemperatur ausgesetzt ist, wurde die Beheizung des Gehäuses notwendig.

Ziel der Beheizung ist es zudem der Kamera jederzeit freie Sicht auf den Himmel zu ermöglichen. Erreicht wird dies mit Hilfe einer selbst gebauten Regelung, die das Innere der Kamera auf ca. 25 °C hält. Hierdurch wird nicht nur vereisen oder einschneien der Acryl-Glas Kuppel verhindert, sondern schon Betauung und ansammeln von Regentropfen effektiv verhindert.

Computer und Archiv

Das analoge Videosignal der Kamera wird mit einem Framegrabber digitalisiert. Angeschlossen ist der Framegrabber per USB an einen ODROID-U3 Einplatinen-Computer. Der Samsung Exynos 4412 Prime Cortex-A9 Quad Core Prozessor mit 4x 1,7 GHz, 2GB Arbeitsspeicher, 3x USB 2.0 Schnittstelle und einem 16 GB eMMC-Modul bietet ausreichend Rechenleistung sowie einen sparsamen Energieverbrauch von maximal 10 Watt.

Alle 30 Sekunden wird das aktuelle Bild der All-Sky-Kamera digitalisiert, die Uhrzeit sowie die Wetterdaten am unteren Bildrand eingefügt und auf dem eMMC-Modul oder einem USB-Stick mit 32 GB Speicherplatz archiviert. Pro Tag entstehen so bis zu 2880 Bilder mit ca. 240 MB. (bis zu 1.051.200 Bilder mit 87,6 GB pro Jahr). Der USB-Stick, welcher für etwa 3 Monate ausreichend ist, wird regelmäßig getauscht und die Bilder auf eine größere Festplatte kopiert.

Dieses vorgehen ist Notwendig da die Internetanbindung der Sternwarte einen sofortigen Upload der Dateien wegen zu geringer Bandbreite nicht zulässt. Zur Zeit ist es deshalb nur möglich alle 5 Minuten das Bild der All-Sky-Kamera auf der Internetseite der Starkenburg-Sternwarte zu veröffentlichen.

Als Betriebssystem kommt ein angepasstes Xubuntu 14.04.2 zum Einsatz. Die gesamten Skripte die zur Steuerung der Aufnahmen und Archivierung verwendet werden, wurden von meinem Freund Jannis Völker entwickelt und geschrieben.