Cámaras de Vídeo Vigilancia en Astronomía

En este artículo me gustaría ser capaz de transmitir como, por una cantidad razonable de dinero, podemos introducirnos en el campo de la observación por medios electrónicos, hoy en día que tan en boga están las cámaras CCD, el análisis fotográfico por ordenador, el tratamiento de imagen, etc.

El principal problema que se encuentra un aficionado a la astronomía que quiera introducirse en este mundo es el alto precio de los componentes de un sistema "digital" de observación. Básicamente éste se compone de un ordenador, indispensable, pero por otra parte cada vez más común en los hogares, y una cámara CCD, que puede suponer un dispendio igual o superior al del elemento óptico. Si a esto queremos añadir un sistema de digitalización de imagen, una videograbadora (o sea, un vídeo corriente y moliente) y ya, rizando el rizo, una impresora de vídeo sobre soporte fotográfico o alguna de estas lindezas, posiblemente hayamos tenido que vender el vehículo que utilizábamos para trasladarnos a nuestro lugar favorito de observación.

También podríamos conformarnos con sistemas más baratos como un escáner de ordenador que nos permita traspasar nuestras fotografías a formato digital, lo que permitiría a su vez mejorarla mediante uno de los muchos programas de tratamiento digital. Pero eso sí, no encontraremos una maldita impresora que sea capaz de volver a reproducir la calidad que teníamos en la fotografía. Por supuesto, siempre podemos ir a alguno de los atentos comercios de la localidad que, por un coste similar al de revelado y ampliación de todo un carrete, nos imprima en una impresora especial un solo fotograma... Alentador panorama, ¿no?.

Pues tampoco es fiero el león como lo pintan. Estoy convencido de que una afición no debe ser cuestión de dinero (aunque es fácil que acabe comiéndose todos nuestros ahorros) sino más bien de horas, esfuerzo, estudio y trabajo. Y dinero, claro, pero no tanto. Con unos cuantos elementos, paciencia y por supuesto, más problemas que aquel compañero de clase hijo de papa, que gracias a la herencia familiar no tiene que trabajar y que ha hecho de la astronomía su "profesión", podemos llegar a disfrutar de una discreta entrada en el mundo digital.

Fundamentalmente el sistema propuesto consta de dos partes fundamentales. Una es un vídeo de los que hay en muchas casas, y cuyo precio puede rondar hoy en día las 30.000 ptas., si no tenemos la suerte de contar ya con uno. El otro es una cámara de vídeo vigilancia que, gracias al abaratamiento de los costes de fabricación de las CCD y, como no, del aumento de raterillos en los comercios y lugares públicos, han alcanzado un precio, unas 25.000 ptas., que las alejan de las sofisticadas cámaras astronómicas.

Claro que con este tan modesto equipo no podemos aspirar a captar objetos del cielo profundo, pero nos va a permitir por supuesto el estudio de los fenómenos planetarios, lluvias de meteoros e incluso elaborar mapas estelares de hasta la novena magnitud.

Este sistema, como ya se ha mencionado en otros artículos tiene algunas ventajas, como son el aumento aparente de los objetos que causa el tomar la imagen sobre una superficie (el CCD en este caso) mucho menor que el fotográfico, la mayor inmunidad de este sistema frente a la contaminación lumínica, y no hay que olvidar que se acabaron los revelados y que una cinta de vídeo se puede usar muchas veces...

Y una vez vendido el producto, vayamos a su análisis un poco mas en profundidad. Ya hemos comprado la cámara de vídeo vigilancia y hemos arrancado a nuestro retoño de la ultima película de Schwarzeneger, llevándonos el vídeo a un lugar seguro. Llegamos a la cuestión de la alimentación y la conexión.

Bien, estas cámaras funcionan a 12 volt. CC y tienen un consumo bastante bajo. Podemos alimentarla, dependiendo de las circunstancias de la batería del coche, de un paquete de 3 pilas de "petaca", o bien, y es lo más adecuado para tener una voltaje estable, mediante una pequeña fuente de alimentación de 12v 1 amperio, que podemos encontrar por menos de 5.000 ptas. en un comercio de electrónica.

No se recomienda el uso de los transformadores que se utilizan con los radiocassetes y similares, ya que el voltaje de salida carece de los requisitos suficientes de calidad para un circuito delicado como el de la cámara.

Por cierto, si no hemos echado un vistazo a esta cosa tan pequeña, ahora es una buena oportunidad. En mi caso, se trataba de una pequeña placa de circuito impreso a doble cara, con un extraño aditamento en una de sus caras que posteriormente comprobé que era un pequeño objetivo de gran angular que se suministraba con la cámara. Por otro lado, la conexión electrónica resulta a primera vista decepcionante por su sencillez, teniendo en cuenta lo que el susodicho artefacto nos ha costado. Solo consta de tres cables: uno rojo, el positivo de 12 v, uno negro, el negativo, y uno blanco donde tenemos ya la salida de vídeo estándar de 1 voltio PEP.

Como soporte físico de la cámara elegí una pequeña cajita de las utilizadas en montajes, a ser posible metálica, que deberá tener el suficiente tamaño para contener: la placa de vídeo, las hembras de los conectores de alimentación de vídeo y el adaptador para el objetivo o telescopio.

Además debe permitir que entre la cara donde se colocará el adaptador y la superficie de la placa sobre la que descansa el chip CCD haya una distancia equivalente a la de enfoque. Esta distancia podremos comprobarla experimentalmente antes de comprar la caja.

Bien, vamos a conectar la cámara al vídeo, con la esperanza de que haya sobrevivido a nuestras manipulaciones. Deberemos adquirir previamente dos juegos de conectores de macho aéreo y hembra de instalar a fin de conectar la señal de vídeo y la alimentación de 12 voltios.

Para la conexión de vídeo, sirve cualquiera que se adapte a un cable coaxial de unos tres milímetros. Podemos utilizar un conector RC de audio, que es estándar en muchos equipos caseros de vídeo, un conector BNC, o cualquier otro equivalente.

El conector de alimentación puede ser cualquier conector bipolar, pero desaconsejo el modelo concéntrico usado en las tomas de los casetes y radios, ya que no ofrece la solidez suficiente que evite que un leve tirón del cable o un buen meneo al telescopio cause su desconexión. Hay un tipo usado en emisoras que se rosca sobre la hembra y que puede ser el más adecuado.

Igualmente deberemos adquirir suficiente cable de vídeo de 75 ohm. - hay uno de unos 3 mm apantallado muy flexible y manejable, que tiene una atenuación aceptable hasta los diez metros y de cable rojo/negro para la alimentación. La longitud de dichos cables dependerá de cómo vayamos a instalar el sistema final (telescopio u objetivo mas cámara, vídeo, y televisión), pero es recomendable partir de unos 5 metros de cada.

Esto cubre los conectores necesarios para la parte de la cámara. Para su conexión al vídeo y al sistema de alimentación, el tipo dependerá de estos últimos. En el caso de la alimentación, pueden ser del tipo "banana" (se recomienda que sean rojo y negro para evitar posibles y desgraciadas conclusiones) o bien el simple cable pelado y estañado. Para el vídeo, puede ser un conector del tipo RC o Cinch ya mencionado o bien del tipo Euroconector, cada vez mas extendido. Si se trata de éste último, es conveniente informarse en el comercio de electrónica que se adquiera de las patillas correspondientes a la de entrada de vídeo y su correspondiente masa.

Si ya tenemos todos los componentes, a falta de la caja, podemos hacer un montaje provisional, conectando los pequeños cables que salen de la cámara a sus correspondientes conectores (ojo, la masa del vídeo es el negativo de la alimentación, y es común), procurando no romperlos, y complicarnos la vida en el otro extremo del cable de vídeo si hemos tenido la "suerte" de tropezar con una Euroconexión... (la complejidad de su ensamblaje parece ser equivalente a la de las relaciones que mantienen los Estados de dicha Unión...).

Pondremos el vídeo seleccionando la entrada de vídeo auxiliar, euro, o denominación similar, es decir, la que no sintoniza los canales de TV, y daremos tensión a la placa. Si tras unos momentos no ha salido un humillo sospechoso de la placa de la cámara, y estamos viendo una imagen mas o menos enfocada, todo ha ido bien. Si no, ha llegado el momento de dejar de leer este articulo, organizar un entierro decente a la cámara, y devolver el vídeo a los hijos, utilizando el cable adquirido para hacer una buena soga y pasarla por cualquier viga de suficiente altura como para...

En fin, supongamos que hemos tenido éxito. ¡Enhorabuena! ¡Ya se lo había dicho yo! Estamos en una nueva era, la astronomía en vídeo... Ya podemos seguir viendo la televisión hasta para mirar las estrellas. Espera... Los cables están tirados por el suelo y hay una minicosa que enfoca gran parte de la habitación. Este es un buen momento para pensar en como vamos a "enlatar" la cámara y en su conexión al telescopio.

La parte mecánica no es precisamente mi fuerte, por lo que procuraré dar aquí unas instrucciones un poco más serias y detalladas. Como hemos dicho, las medidas de la caja dependen fundamentalmente del tamaño de la placa de la cámara, de la distancia de enfoque (aprox. 40 a 45 mm) y de dar cabida a los conectores. Hay que tener en cuenta además que la placa debe ir aislada de la caja mediante cuatro pequeños separadores, lo cual suma su altura a la profundidad minina. (Ver Fig. 1)

El orificio que hay en la parte superior de la caja según se ve en el dibujo, es obviamente donde colocaremos el adaptador para el objetivo o telescopio.

La distancia de enfoque puede adecuarse a las dimensiones de la caja utilizando unos separadores mas o menos grandes. Estos pueden ser unos tornillos con un macarrón de plástico rígido a su alrededor cortados a la misma medida exacta, de forma que luego la superficie del chip quede perpendicular al eje óptico del instrumento.

Hablando de dichos tornillos o separadores, el modelo de cámara que se adquirió tenia cuatro orificios destinados a permitir el paso de unos de métrica 2. En este momento es cuando se descubre la poca difusión de esta métrica y la dificultad de encontrarlos... No todo iba a ser fácil. Nos quedan dos soluciones. Conseguir encontrar los mencionados tornillos y tuercas y preguntarnos si realmente serán de platino dado su precio, o bien, y esto hecho con mucho cuidado, aumentar el diámetro de los agujeros de la placa hasta que den cabida a tornillos de métrica 2.5. Estos son mucho más fáciles de encontrar (¿una jugada del destino?).

La construcción del adaptador puede que sea la parte mas complicada del montaje. En esta parte podemos optar por varias opciones:

  1. Conseguir el anillo de rosca o bayoneta de alguna cámara vieja (o adquirida de dudosa procedencia).
  2. Fabricar una pieza cilíndrica roscada al paso de rosca estándar de fotografía.
  3. La misma pieza, pero de forma que se adapte directamente al ocular del telescopio.

La ultima opción es a mi entender la menos aconsejable, ya que no nos permitirá el uso de objetivos fotográficos, mientras que si lo harán las dos primeras. Además existen en el mercado adaptadores de telescopio a cámara y no al contrario. Entre la 1) y la 2) dependerá del tipo de objetivos del que dispongamos (rosca o bayoneta) y de la posibilidad de encontrar la pieza del 1).

Apuntar que es necesario sumar el grosor de la pieza escogida a la hora de calcular la distancia entre la parte superior de la caja y la superficie del circuito CCD.

Si hemos llegado a este punto sin tirar la toalla, no se ha roto nada, y de forma asombrosa todas las piezas coinciden, antes de mecanizar los orificios correspondientes (fase a todas luces sin retorno) deberemos también pensar en instalar un acoplamiento de la caja a trípode o "piggy back" del telescopio. En las tiendas de fotografía se pueden adquirir unas piezas que son a la vez macho y hembra de este tipo y que pueden fijarse a la caja mediante una tuerca, a ser posible con contratuerca para evitar fascinantes giros sobre el trípode y la correspondiente dosis masiva de pegamento extra fuerte como apoyo (araldite, superglue, resina epoxy, o similar).

Es importante fijar de forma mas o menos provisional la placa a la parte trasera de la caja, a fin de determinar exactamente la posición del agujero de la parte anterior, a fin de que este coincida exactamente con el centro del CCD y permita el mejor ajuste posible entre los objetivos o telescopios utilizados y el circuito.

Y esto es todo, si aun tenemos ganas, esperemos la noche y comencemos a grabar. Si con el correr del tiempo conseguimos otras 25.000 del ala, podremos adquirir una placa digitalizadora. Los precios de estas están bajando rápidamente debido a su uso cada vez más extendido en el tratamiento de imagen de vídeo en tiempo real por ordenador en videoconferencia o edición.

 

Su adquisición nos servirá, bien para tomar imágenes directamente de la cámara, bien para digitalizar imágenes o secuencias que tengamos grabadas en vídeo. La incorporación de este elemento, aunque no imprescindible, ampliará nuestro horizonte de forma importante al permitirnos conectar el sistema de vídeo al ordenador con lo que esto implica, es decir, mejora de la imagen, superimposición de tomas para aumentar su contraste, la posibilidad de imprimir las imágenes, su publicación electrónica -Internet-, etc. Espero que disfrutéis de este montaje así como también me gustaría conocer vuestras experiencias en las salidas al monte... ¿De donde *!=*"# saco 220 v. para alimentar la televisión y el vídeo en este *\@*"# sitio?... Esto ya es el tema de otro articulo: "Fuentes de Alimentación de 220 v. a Partir de la Batería del Vehículo, Por qué mi Coche no Arranca Después de una Noche de Observación, o La Conveniencia de Tener un Refugio en el Gorbea"...

 

(Ilustrando el texto se pueden ver algunas imágenes obtenidas con el montaje descrito en el artículo aplicado a un telescopio de 8" y proyección de ocular de 25mm).