Come usare l'ST-4 in autoguida

COME USO LO SBIG ST-4 IN AUTOGUIDA

Lo SBIG ST-4 nasce come primo CCD ad uso amatoriale alla fine degli anni '80 ma acquisisce fama e fortuna soprattutto come autoguida. Infatti è una delle pochissime camere CCD che non richiedono necessariamente un PC collegato per poter guidare la posa fotografica a un telescopio, purché questo presenti la possibilità di un'autoguida esterna. Oggi, non più in produzione, è stata sostituita dalla STV, una camera CCD più moderna, sensibile, e precisa prodotta sempre dalla Santa Barbara Instruments Group.
	L'ST-4 è composta da una console alimentata a 12V e dalla camera CCD vera e propria. La camera CCD è raffredata mediante una cella peltier ma la sua temperatura non può essere controllata direttamente dalla console. Ciò comunque non comporta problemi particolari nell'uso come autoguida. Nella parte frontale si trovano quattro spinotti. Nell'ordine da sinistra a destra servono: per l'alimentazione, per il collegamento alla montatura per l'autoguida, per il collegamento a un PC mediante cavo seriale, per il collegamento alla camera CCD.
I quattro spinotti non possono essere scambiati fra loro in quanto sono rispettivamente 9 pin maschio, 15 pin maschio, 9 pin femmina e 15 pin femmina. In questo modo è impossibile sbagliare i collegamenti e bruciare l'elettronica dell'ST-4. Una cosa importante è di collegare la camera CCD prima di collegare il cavo all'alimentazione. L'ST-4 non possiede un interruttore di alimentazione per cui controlliamo attentamente tutti i cablaggi prima di dare tensione. L'ST-4 aveva la possibilità di montare anche un flip mirror che permetteva di inquadrare il campo del sensore per controllare che ci fosse una stella sufficientemente luminosa per la guida. L'ST-4 monta un sensore da 2.64 mm x 2.64 mm ma la sua matrice non è quadrata, bensì rettangolare. Conta infatti 192 x 165 pixels da 13.75 x 16 micron cadauno. Ciò, comunque, non comporta alcun problema con l'autoguida.
E' fondamentale che il sensore, al momento della sua installazione sul telescopio di guida, sia il più possibile allineato ai movimenti di A.R. e Declinazione. In tal modo il software di gestione della calibrazione potrà acquisire meglio i dati necessari all'autoguida. Nella fotografia accanto vediamo come può essere montato il sensore che presenta, comunque, nella parte posteriore, una targhetta che aiuta molto nell'installazione. Un'altra cosa alla quale prestare molta attenzione perché è causa di errori di calibrazione e di inseguimento, è la velocità di guida del telescopio. Non dovrebbe mai superare 1x. A questo punto possiamo montare il nostro ST-4 sul telescopio di guida, collegare i nostri cavi, e cominciare con le procedure preliminari. La release del firmware sul mio ST-4 è la 4B per cui i parametri a cui mi riferirò sono quelli derivanti da questa versione.
Per controllare quale sia la vostra versione basta leggere quanto appare sul display al momento dell'accensione. Se appare la scritta F 4 vuol dire che il firmware è aggiornato almeno alla versione 4. Prima di spiegare l'uso dell'autoguida illustriamo brevemente i principali pulsanti esistenti sulla console. Per prima cosa, in alto a sinistra vediamo il display a led rossi, ben visibile. E' composto da sei led alfanumerici che, normalmente, sono usati a coppie di due.

Sotto il display, sulla destra, troviamo tre pulsanti: Interrupt, Menu e Adjust, mentre sulla sinistra, sotto la scritta SBIG, troviamo allineati altri quattro pulsanti: Take Dark Frame, Find And Focus, Calibrate Drive e Track.
Gli altri pulsanti non sono necessari per una buona autoguida. I pulsanti inoltre sono di generose dimensioni e si avverte immediatamente se sono stati correttamente premuti.

Una volta accesa la console premiamo il tasto Interrupt e sullo schermo appare la scritta "HELLO".
A questo punto dobbiamo mettere a fuoco la nostra stella. Se disponiamo di un oculare con reticolo parafocalizzato all'ST-4, cioè che abbia la medesima messa fuoco del sensore CCD, allora sostituiamo la testa dell'ST-4 con l'oculare, mettiamo a fuoco e sostituiamo l'oculare con il CCD. Se invece, come spesso avviene, non possiamo usare un oculare e non abbiamo un PC a cui collegarsi per visualizzare la nostra stella, dobbiamo affidarci al display della console, che comunque permette di ottenere una buona focheggiatura.
Premiamo ora il tasto Find and Focus e vedremo apparire sul display tre cifre di due numeri ciascuna: sono rispettivamente l'intensità luminosa (espressa in percentuale del valore di saturazione) e la posizione lungo l'asse X e l'asse Y (anch'esse espresse in percentuale della distanza tra il punto posto in alto a sinistra e il punto in basso a destra del sensore).
Regoliamo la nostra messa a fuoco fino a quando avremo il massimo valore ottenibile della prima cifra a sinistra, ricordandoci che non è necessario raggiungere valori elevati in assoluto ma semplicemente il maggior valore riconosciuto per la stella di riferimento.
Fatto questo spostiamo la stellina mediante i quattro bottoni sulla console (o se l'elettronica del vostro telescopio lo consente mediante la pulsantiera della montatura) fino a quando la stellina avrà coordinate abbastanza vicine al centro del sensore.
Per un buon inseguimento sono da considerare buoni valori quelli compresi fra 10 e 20 in quanto indicano una stella bel riconoscibile ma non troppo luminosa, con molte possibilità che la stella occupi un solo pixel consentendo una maggior precisione di guida.

Se il valore non rientra in questo range non preoccupiamoci. Possiamo variare il tempo di integrazione o il guadagno in modo da modificare il valore di saturazione. Vediamo ora come fare.
Premiamo il tasto Interrupt e vediamo riapparire la scritta "Hello".
Premiamo ora il tasto Menu. La scritta sul display cambierà e apparirà EA (Exposure Adjust o Tempo di integrazione) con accanto il valore 1.0.
Significa che l'ST-4 è settato per effettuare esposizioni di 1 secondo per controllare la guida.
Premendo il tasto Adjust possiamo variare il valore da 0.1 secondi a 20 secondi.
Premendo di nuovo il tasto Interrupt apparirà una nuova scritta che avrà valori modificabili con il tasto Adjust e così via. Nella tabella sottostante sono indicati i vari parametri, il loro significato, i valori che possono avere e le note di utilizzo:

SIGLA	SIGNIFICATO	TRADUZIONE	VALORI	NOTE DI UTILIZZO
EA	ESPOSURE ADJUST	REGOLAZIONE TEMPO DI INTEGRAZIONE	0.1 - 20 SECONDI	Il tempo di integrazione usato dall’ST4 nel modo autoguida. Il tempo di lettura della matrice è di 0.14 secondi ed è indipendente dal valore impostato in EA
SA	SCINTILLATION ADJUST	REGOLAZIONE DELLA SCINTILLAZIONE	1 -9	L’ST4 modifica, se necessario, il fattore di correzione della calibrazione per migliorare l’inseguimento. Questa modifica è attuata solo se gli errori sono maggiori del fattore SA (espresso in pixel). Usare valori bassi per seeing eccellente, 5 valori medi, 7 scarsi e oltre per serate in cui conviene tornare a casa. Normalmente tendo a usare valori intorno a 4 o 5.
BA	BRIGHTNESS ADJUST	REGOLAZIONE DELLA LUMINOSITA'	A o F	Il settaggio a A è quello normale. Se il parametro è settato a F l’ST4 crea una matrice di 3x3 pixel e calcola la somma dei valori per valutare l’inseguimento. Per un inseguimento più preciso usare A mentre per stelle particolarmente deboli si può usare F
H1	HYSTERESYS ADJUST X AXIS	REGOLAZIONE INERZIA ASSE X		Conviene settarlo a 0 in quanto, durante la calibrazione, l'ST-4 effettua da sé le opportune compensazioni.
H2	HYSTERESYS ADJUST Y AXIS	REGOLAZIONE INERZIA ASSE Y		Conviene settarlo a 0 in quanto, durante la calibrazione, l'ST-4 effettua da sé le opportune compensazioni.
B	BOOST FACTOR	FATTORE DI GUADAGNO	1 - 4	Regola il guadagno dell’ST4 per permettere di inseguire anche stelle deboli e con tempi di integrazione ridotti.
FL	FOCAL LENGHT	LUNGHEZZA FOCALE DEL TELESCOPIO DI GUIDA	S o L	Questo parametro controlla la dimensione del riquadro di tracking. Se è uguale a S (short) il quadrato è di 9 x 9 pixel mentre se è uguale a L il quadrato è di 33 x 33 pixel. Normalmente per telescopi di guida di focale inferiore a 1 metro lasciare impostato su S.
C1	CALIBRATION TIME X AXIS	TEMPO DI CALIBRAZIONE ASSE X	0 - 20	Il tempo, in secondi, nel quale i motori si muoveranno lungo l’asse X per la calibrazione. Se il tempo è troppo breve la calibrazione sarà inefficace. Usare un tempo tale da avere un movimento di almeno 10 unità. Sulla mia EQ6, con un telescopio di guida da 500 mm, uso un valore di 15 secondi con una velocità di correzione di 0.5x.
C2	CALIBRATION TIME Y AXIS	TEMPO DI CALIBRAZIONE ASSE Y	0 - 20	Il tempo, in secondi, nel quale i motori si muoveranno lungo l’asse Y per la calibrazione. Se il tempo è troppo breve la calibrazione sarà inefficace. Usare un tempo tale da avere un movimento di almeno 10 unità. Sulla mia EQ6, con un telescopio di guida da 500 mm, uso un valore di 15 secondi con una velocità di correzione di 0.5x.
AA	AVERAGE ADJUST	REGOLAZIONE DELLA MEDIA		Numero delle esposizioni da mediare prima di fare una correzione. E in funzione del valore impostato in EA, Se si integra per tempi molto brevi conviene fare una media delle integrazioni per non avere una guida troppo aggressiva. Di regola lo imposto in modo da poter fare una correzione ogni 2/4 secondi.
AL	ALARM CYCLES	CICLI PER ALLARME		Numero dei tentativi che l’ST4 deve fare per ritrovare la stella prima di avvisare. Serve per segnalare se la stella di guida è stata persa (per esempio se è passata una nuvola).

Dopo avere settato tutti questi valori dobbiamo ricordarci di premere il tasto Interrupt e, dopo avere tappato il nostro telescopio di guida, prendere un dark frame premendo il corrispondente bottone.
Poi riproviamo con il tasto Find and Focus per vedere se, dopo la regolazione dei parametri, la stella di guida ha un valore di luminosità corretto.
In caso positivo dovremo premere il tasto Interrupt un'altra volta e subito dopo il tasto Calibrate Drive. Sul display apparirà il valore della luminosità della stella e le sue coordinate relative al sensore.
Dopo qualche secondo (dipendente dall'impostazione che abbiamo dato a C1 e C2) vedremo che i valori delle coordinate cambieranno. Significa che l'ST-4 sta spostando la montatura lungo l'asse A.R. e l'asse di Declinazione per controllare la risposta dei motori. Alla fine di questo controllo la stella dovrà essere ritornata al punto di partenza e non dovranno apparire messaggi di errore (E1 o E2). Se appaiono vuol dire che abbiamo regolato male la velocità di inseguimento, oppure che i tempi di calibrazione non sono corretti o che la stella era uscita dal campo. Ricontrolliamo i vari parametri e riproviamo.
Una volta che la calibrazione è andata a buon fine saremo pronti per la nostra posa guidata.

Consiglio sempre di far partire almeno un minuto prima la guida (premendo il pulsante Track) in modo da far stabilizzare l'inseguimento.
Durante l'autoguida il display indicherà i valori della media delle ultime 16 correzioni, l'entità dell'ultima correzione sull'asse X e quella sull'asse Y. I valori indicati sono espressi in unità di 0.2 pixels per cui sono pari a circa 3 micron. Se usiamo perciò una focale di guida di 500 mm con un telescopio di 800 mm di focale un'indicazione di correzione di 3 comporterà un errore di inseguimento, sul piano della pellicola, pari a 3 micron * 3 * 800 /500, cioè 14.5 micron. Tutto sommato un valore più che accettabile, direi.

Ricordiamoci che, se ci spostiamo in zone di cielo differenti, dovremo necessariamente effettuare nuovamente la calibrazione in quanto la risposta dei motori sarà diversa al variare della declinazione ma, soprattutto, sarà invertita proprio in declinazione se passiamo da una parte all'altra del meridiano, usando una montatura equatoriale alla tedesca, come uso io.

Questo non è un trattato sull'uso dell'ST-4 ma solo un promemoria e alcuni appunti basati sulla mia esperienza personale. Ricordo di controllare "sempre" la messa a fuoco, la velocità di inseguimento e il puntamento preciso sulla polare.
Rifate spesso la calibrazione e prendete ogni volta un dark frame.
Con questi piccoli accorgimenti potrete ottenere foto inseguite molto bene e stelline molto piccole. Un esempio?
Guardate un po' questa fotografia ripresa con 35' minuti di esposizione con un Vixen R200 SS (20 cm a F:4) con un telescopio guida da 102/500 e questo particolare.
Per eventuali domande pure.

Renzo Del Rosso