5 - Progetto CCD Home-Page - < prev - next > Perche' raffreddare il CCD In questa pagina: Introduzione I nostri metodi Raffreddamento casalingo Raffreddamento da professionisti Introduzione Il CCD e' un circuito composto da tanti punti sensibili alla luce. Ogni singolo punto (il CCD della WebCam3 citato ne contiene oltre 300 mila) restituisce un valore in base all'intensita' di luce che lo colpisce. La sensibilita' del CCD in condizioni di poca luminosita', come nel caso di usi in astronomia, e' condizionata da una specie di rumore di fondo che compromette parte delle prestazioni in vicinaza dei limiti minimi di visibilita'. In termini pratici, le immagini di oggetti poco luminosi risulteranno "sporcate" da un fondo mosso e di tonalita' variabile molto fastidioso per l'elaborazione delle stesse immagini. Spesso tale disturbo impedisce la corretta percezione dell'immagini e talvolta ne compromette la buona riuscita nonostante l'elaborazione. Questo rumore di fondo e' una costante comune a tutti i CCD e si genera spontaneamente a causa della natura dei materiali e dell'impiego elettronico dello stesso CCD, che risponde a tutti i tradizionali fenomeni chimici e fisici generando valori "parassiti" (correnti, tensioni, capacitè, etc.) comuni a molti componenti e circuiti. Nonostante tali valori spontanei vengano previsti e limitati, l'unico modo per eliminarli totalmente (e ottenere immagini precise senza disturbo) e' quello di portare il CCD a temperature molto basse. Piu' la temperatura del CCD si abbassa, minore sara' il valore del disturbo. La parte a sinistra e' una foto buia ripresa con un CCD la cui temperatura all'interno del circuito era di circa 30 gradi. La foto a destra e' stata ripresa nelle stesse condizioni con il CCD raffreddato a 10 gradi per circa 10 minuti. Entrambe le immagini sono state successivamente sottoposte allo stesso aumento di luminosita' per evidenziarne i difetti causati dal calore. Raffreddare un componente elettronico non e' un'operazione molto semplice e se da un lato le osservazioni invernali ci possono dare una mano (non per il cielo ma per la temperatura!), i mesi piu' miti e di maggiore visibilita' rappresentano un problema per i CCD molto sensibili. I CCD di alto livello per uso astronomico sono sempre dotati di un apposito circuito di raffreddamento, composto da uno speciale componente elettronico che una volta alimentato genera sulle sue due superfici un lato molto caldo e uno molto freddo (in proporzione alla corrente erogata e alle caratteristiche dello stesso componente). La parte fredda viene messa a contatto con il CCD mentre il lato caldo viene disposto sull'esterno del contenitore, a diretto contatto con dissipatori di calore, spesso ventilati. Questo metodo, presenta il vantaggio di fornire un buon raffreddamento costante al CCD con basse temperature ma presenta anche lo svantaggio di dover essere alimentato e di assorbire parecchia corrente. I nostri metodi OK, il nostro CCD non e' tra i piu' sensibili al mondo e non arriva a 0,01 lux. Ma questo non toglie che anche noi possiamo migliorarne le prestazioni portandolo a basse temperature. I metodi escogitati sono 2: il primo e' a bassissimo costo, non garantisce un raffreddamento costante ed e' il classico rimedio fai da te. Il secondo metodo e' simile a quello presentato poco sopra e necessita di piu' tempo ed un po' di esperienza per poter essere realizzato. Raffreddamento casalingo Il principio del raffreddamento piu' comodo e' quello di applicare sotto o a contatto con il CCD una parte metallica che possa trasmetterne il "gelo" applicato all'estremita' della stessa. Il primo problema e' quindi quello di raggiungere il CCD in modo omogeneo su tutta la sua superficie per evitare di creare zone più fredde di altre, e cio' ci costringe a modellare una parte metallica conduttrice di calore (e quindi anche di "freddo") per portarla al CCD da un lato e in una zona di raffreddamento dall'altra. Nello stesso tempo bisognera' evitare di toccare i piedini del CCD in quanto potrebbero essere messi in cortocircuito se uniti per mezzo della parte di raffreddamento. Il CCD della WebCam3, cosi' come quelli di molte altre WebCam e' praticamente incollato al circuito in quanto dispone di piedini saldati lungo tutti e quattro i suoi lati. Di conseguenza non riusciamo ad arrivare sotto di esso per poterlo raffreddare in modo omogeneo. Sul retro del circuito troviamo un simpatico quarzo disposto proprio in prossimita' del CCD che ci toglie il privilegio di poterlo raffreddare da dietro. L'unica cosa che rimane da fare e' quella di costruire un parte metallica forata, da sovrapporre al CCD lasciando spazio per la sua supeficie sensibile ed evitando il contatto con i piedini. Per poter fare cio', il materiale piu' economico ed utile lo ricaviamo tagliando il normale barattolo di una bibita in lattina. Ora ci serve un po' di ingegno, un buon paio di forbici e molta precisione. A proposito di lattine, c'e' anche chi ha inserito CCD e circuito proprio dentro un barattolo dotato di una intercapedine contenente del liquido. Prima delle osservazioni basta tenere il barattolo in frigo per poi utilizzarlo nei successivi minuti contando sulla carica di freddo accumulata... (vedi il sito web dei ragazzi francesi alla pagina dei link). Torniamo a noi e asportiamo il supporto di plastica che protegge il CCD (quello dove si avvitava l'obiettivo originale dell WebCam). Qui dovrete contare sulla vostra abilita' per realizzare quanto detto sopra e fare in modo che la parte metallica esca all'esterno del supporto che dovra' essere riavvitato. (Io ho dovuto limarlo sul lato piu' lungo e aprire una "fessura" larga quanto il CCD per fare uscire la parte metallica di raffreddamento). Dopo qualche tentativo si riuscira' nell'impresa e a portare la striscia metallica all'esterno della scatola. Ora, per il raffreddamento si possono usare diversi metodi, ma quello piu' efficace sembra essere lo spray dello sportivo, cioe' quella bomboletta che spara aria gelata sul ginocchio o la caviglia del giocatore che ha appena subito un colpo. Con qualche bella spruzzata (ad intervalli costanti) il metallo trasmettera' il suo gelo alla superficie che e' a contatto con il CCD, refrigerandolo a dovere... Raffreddamento da professionisti Il secondo metodo e' praticamente identico a quello applicato sui costosi CCD per astronomia e richiede pertanto una batteria di alimentazione o un trasformatore se lo si usa in casa. Personalmente sto ultimando la realizzazione di questo metodo per il mio CCD e, come per le indicazioni precedenti, saro' in grado di documentare la mia esperienza con tutti i dati relativi tecnici appena ultimero' il lavoro. Pagina precedente - Pagina successiva