GUIADOR DEL TELESCOPIO DE 84 CM DEL OAN.
MANUAL DE USUARIO.
Salvador Zazueta y Joaquin Bohigas
Observatorio Astronómico Nacional
Instituto de Astronomía, UNAM
Se describe la operación del guiador para el telescopio de 84 cm del OAN. El control de los movimientos del instrumento (ejes de AR, DEC y foco, y desplazamiento del espejo) y las funciones de la cámara (exposición, autoguiado, etc.) lo realizan directamente un par de computadoras situadas en el piso de telescopio: PC guiador y PC cámara. El usuario maneja el instrumento a traves de dos programas que corren bajo el ambiente de MS-Windows (GUIADOR.EXE y GSCAT.EXE) en una computadora situada en el cuarto de observación (PC usuario). Desde la PC usuario se manejan varios instrumentos (movimientos y cámara del guiador, consola, rueda de filtros), razón por la cual hay una computadora (PC serie) que regula el tráfico de mensajes de y hacia el usuario. En el caso del guiador los mensajes en una y otra dirección siguen la ruta PC usuario <---> PC serie <---> PC guiador o PC cámara. A continuación presentamos una descripción somera de las componentes necesarias para operar el guiador del telescopio de 84 cm. Para una descripción detallada vea Valdez et al (1997).
PC usuario es la computadora con la que el usuario maneja el guiador. Los programas necesarios para ello son GUIADOR.EXE y GSCAT.EXE, que corren en el ambiente de MS-Windows. Están en el directorio C:\OAN\G84. Cada uno tiene su propia ventana de comandos. Los programas se pueden comunicar entre sí, pero actúan independientemente.
El programa GUIADOR.EXE maneja los movimientos y la cámara del guiador. Abre una ventana denominada "Guiador 84 cm" y, cuando se requiere, las siguientes ventanas auxiliares:
El programa GSCAT.EXE presenta una simulación gráfica del campo que cubre el espejo del guiador y revisa el Hubble Guide Star Catalogue para encontrar estrellas contenidas en este campo. Abre la ventana denominada "Guiador 84 cm. GSC". GSCAT.EXE requiere de una unidad lectora de CD's para revisar el catálogo.
Estos programas corren sin que esté encendida ninguna otra unidad. De esta manera el usuario puede familiarizarse con el programa, o producir mapas de localización de estrellas de guiado para la temporada.
PC serie es la computadora que distribuye los mensajes que manda la PC usuario a diversos instrumentos. Tiene 4 puertos serie tipo RS-232 (COM1 a COM4) para recibir y mandar mensajes. PC serie está en el piso del telescopio y está asociada al mismo. El guiador no puede operar sin ella.
PC guiador controla directamente los movimientos del guiador en sus 4 ejes: AR, DEC y foco, y desplazamiento del espejo para interceptar o dejar pasar el haz de luz que va al instrumento de observación. Está en la platina del telescopio.
PC cámara controla la operación de la cámara del guiador, recibe sus imágenes, las retransmite en formato de video a un monitor situado en el cuarto de observación y envía señales a la paleta de autoguiado para corregir la posición del telescopio. Está en la platina del telescopio.
Guiador es el instrumento propiamente dicho. Sus dimensiones están dadas en la Tabla 1.
| Peso del guiador | 71 Kg |
| Longitud del guiador | 1011 mm |
| Ancho del guiador | 596 mm |
| Grosor total del guiador | 221 mm |
| Platina a Hoyo guiador (PH) | 82.5 mm |
| Hoyo a Base guiador (HB) | 99.2 mm |
| Espejo a Cámara min (EC1) | 274.6 mm |
| Espejo a Cámara max (EC2) | 424.6 mm |
| Longitud de la Cámara | 151.1 mm |
| Diámetro hoyo espejo | 65 mm |
| Longitud del espejo (AR) | 150.8 mm |
| Ancho del espejo (giro DEC) | 150.8 mm |
| Grosor del espejo | 15.9 mm |
| Escala de placa | 17.5 a 16.8 "/mm |
Incluye las siguientes componentes básicas:
El sistema de detección del guiador incluye una cámara CCD sin obturador y un intensificador de segunda generación (Tabla 2 y Tabla 3).
| Peso | 0.700 Kg |
| Longitud | 55.9 mm |
| Diámetro | 127 mm |
| Formato | 165 x 192 pix |
| Tamaño pixeles | 16 X 13.5 micras |
| Area activa | 2.64 x 2.64 mm |
| Eficiencia cuántica | 50% a 6500 Å |
| Corriente obscura | < 30 e-/pix/seg a -30 C |
| Resolución | Convertidor A/D 12 bits |
| Profundidad del pozo | 150,000 e- |
| Temperatura CCD | -30 C con ambiente a 20 C |
| Longitud del cable | < 15 m |
| Tamaño del campo | 50 X 50 " |
| Escala de placa | 0.31 X 0.27 "/pixel |
| Peso | 0.800 Kg |
| Longitud | 151.1 mm |
| Ancho | 50.8 mm |
| Alto | 71.1 mm |
| Voltaje de entrada | 11 a 15 VDC |
| Diámetro intensificador | 18 mm |
| Rango espectral | 4000 - 9000 Å |
| Eficiencia cuántica (6000 Å) | 8% |
| Temperatura ambiental | 0 a 50 C |
| Humedad ambiental | 0 a 95% sin condensar |
El control del CCD lo realiza PC cámara (que recibe sus instrucciones de PC usuario). El encendido y control del intensificador se hace manualmente con una unidad situada en el cuarto de observación. Tiene un conector ad-hoc.
Este dispositivo corrige la posición del telescopio de igual manera que una paleta, es decir, "oprimiendo" sus botones durante un intervalo de tiempo calculado por PC cámara, con la que la paleta se comunica.
En la Figura 1 se presenta la disposición general y conexiones entre los elementos principales del sistema. Los dispositivos se conectan como sigue (O indica que está en el cuarto de observación, T en el piso de telescopio y el número se refiere a la numeración del cable):
1) PC guiador (T) a guiador (T). Señales de control.
2) PC guiador (T) a guiador (T). Potencia.
3) PC cámara (T) a CCD en guiador (T).
4) PC cámara (T) a paleta de autoguiado (T).
5) PC cámara (T) a monitor (O).
6) Intensificador en guiador (T) a su unidad de control (O).
7) COM1 PC guiador (T) a COM1 PC serie (T).
8) COM1 PC cámara (T) a COM2 PC serie (T).
9) COM1 PC usuario (O) a COM3 PC serie (T).
1) Prenda PC usuario (cuarto de observación, O).
2) Prenda PC serie (piso de telescopio, T).
3) Prenda PC guiador (T).
4) Prenda PC cámara (T).
5) Espere unos 30 segundos, y prenda el monitor de la cámara (O).
6) Cuando en el monitor de la cámara aparezca el mensaje OAN, prenda la paleta de autoguiado (T).
7) Teniendo al mínimo la ganancia en la unidad de control del intensificador, prenda esta unidad (O). Recuerde que EL INTENSIFICADOR ES UN INSTRUMENTO MUY ELICADO y puede quemarse facilmente si hay exceso de luz.
8) En PC usuario active los iconos llamados "Guiador 84 cm" y "Guiador 84 cm. GSC", que están en el grupo "OAN". El guiador se encontrará en la posición en la que quedó la noche anterior.
9) Con el espejo del guiador "fuera", centre y enfoque una estrella (preferentemente de magnitud 5 o 6) en el instrumento.
10) Con la paleta del guiador mueva el espejo a la posición "dentro"
11) Inicie una serie de exposiciones desde la caja de la cámara.
12) Con la paleta del guiador, centre la estrella en el monitor de la cámara y enfóquela.
Si no encuentra la estrella:
a) Aumente la ganancia del intensificador y/o el tiempo de exposición y desplace el guiador en ambos ejes (preferentemente en declinación) ya sea con la paleta de la ventana "Guiador 84 cm" o mandando offsets cercanos al objeto central desde la ventana "Guiador 84cm. GSC".
Si sigue sin encontrar la estrella:
b) De el comando "Inicializa". Aparecerá la ventana "Ceros de instrumentos" con una lista de instrumentos. Seleccione el que está usando para que el guiador se desplace a la posición en donde coinciden los centros. Si su instrumento no está en la lista seleccione "Cero mecánico". Espere hasta que se posicione el guiador y luego repita los pasos 10 al 13.
Si aún no la encuentra:
c) Centre una estrella más brillante en el instrumento (recuerde mover el espejo a la posición "fuera"), y repita los pasos anteriores. Una vez centrada anote la posición real en la que quedó el guiador (en AR, DEC y foco) para utilizarla en sus siguientes noches de observación y luego incluir esta información en la lista de "Ceros de Instrumentos" (pase esta información a uno de los autores de este manual).
13) Del menú de comandos de la ventana principal, seleccione "Comandos del guiador". Se abrirá una ventana. Oprima el botón "Define Cero AR/DEC" y pase a la ventana principal.
1) Con el espejo "fuera" anote las coordenadas del cielo a donde apunta el centro del instrumento (que no necesariamente coinciden con las coordenadas de su objeto).
2) Escriba las coordenadas y la época en los campos para objeto central de la ventana "Guiador 84 cm. GSC".
3) Oprima el botón "Busca estrellas en el CD del GSC".
4) Si ya tiene el mapa de estrellas de guiado, omita los pasos anteriores, y búsquelo oprimiendo el botón "Busca archivo de estrellas en el disco duro".
5) Seleccione la estrella de guiado. Los offsets respecto al centro aparecen en el campo de offsets.
6) Mande estos offsets a la ventana "Guiador 84 cm" oprimiendo el botón "Offsets a guiador".
7) Los offsets se anotarán como posición "deseada" en la caja "Posición" de la ventana "Guiador 84 cm". Mueva el guiador a la estrella de guiado con el botón "mueVe". El movimiento termina cuando coinciden la posición "real" y la "deseada".
8) Inicie una serie de exposiones con el botón "eXponer" que está en la caja "Cámara" de la ventana "Guiador 84 cm.". Ajuste el tiempo de exposición y la ganancia del intensificador. El tiempo de exposición determina cada cuanto se corrige la posición del telescopio en modo de autoguiado.
9) Centre y enfoque la estrella de guiado con la paleta del guiador. Vea el final de esta sección si tiene problemas para encontrar la estrella de guiado.
10) Suspenda la exposición con el botón "aBorta".
11) Oprima el botón "autoGuía". Aparecerá un cuadro en el monitor de la cámara.
12) Centre el cuadro en la estrella de guiado usando las "flechitas" que están en la "Caja de autoguiado".
13) Inicie el autoguiado oprimiendo el botón "oK". En la barra de mensajes de la caja "Cámara" aparecerá el desplazamiento de la estrella (EX y EY en pixeles) con respecto a la posición inicial.
14) El autoguiado se suspende con el botón "aBorta".
Bajo ciertas circunstancias el programa suspende automaticamente el autoguiado. Cuando lo hace abre una ventana con el aviso. Debe cerrar esta ventana para proseguir. Si reinicia el autoguiado ponga la estrella de guiado en la posición donde estaba antes de suspenderse, de lo contrario tendrá imágenes dobles. Para mejorar el guiado del telescopio le sugerimos que revise las secciones que describen el autoguiado y las instrucciones que puede usar para ello.
Si tiene problemas para encontrar la estrella de guiado:
1) Revise que el tiempo de exposición y/o la ganancia del intensificador sean suficientes.
2) Busque la estrella moviendo el guiador con la paleta, preferentemente en la dirección de declinación.
3) Si aún no la encuentra, seleccione otra estrella de guiado (paso No. 5),
4) Si tampoco encuentra esta, ponga un tiempo de exposición de 2 a 3 segundos, aumente al máximo la ganancia del intensificador, y busque una estrella en el campo con la paleta del guiador.
1) En la ventana "Guiador 84 cm" de la instrucción "Salir".
2) El guiador se mueve al origen definido en AR y DEC. No hay movimiento en el eje de foco. Cierra la ventana "Guiador 84 cm" cuando deja de moverse.
3) Cierre la ventana "Guiador 84 cm. GSC".
4) Ponga al mínimo la ganancia en la unidad de control del intensificador.
5) Apague la unidad de control del intensificador.
6) Apague el monitor de la cámara.
7) Ya que el guiador llegó a su posición de origen, apague PC guiador
8) Apague la paleta de autoguiado.
9) Apague PC cámara.
10) NO APAGUE PC serie si hay otro instrumento en operación conectado a esta computadora.
Al activar el icono "Guiador 84 cm", que está en el grupo denominado "OAN" de la PC usuario aparece una ventana con el mismo nombre. La ventana contiene los siguientes objetos (de arriba hacia abajo):
1) Una barra de menús ("Comandos", "Inicializa", "Offsets", "Salir" y "Ayuda-F1").
2) Una caja titulada "Posición".
3) Una caja titulada "Paleta".
4) Una caja titulada "Cámara".
5) Una caja titulada "Caja de autoguiado".
6) Una barra para mensajes en la parte de abajo.
En esta sección describimos los objetos relacionados con los movimientos del guiador, es decir, todos excepto 4 y 5 (que se describen en la siguiente sección).
Esta opción aparece en la parte izquierda de la barra de menús. Al activarla presenta la instrucción "Comandos del guiador", con la que se abre una ventana para poder realizar las siguientes operaciones:
La instrucción está en la barra de menús, y se emplea para centrar el guiador. Abre la ventana "Ceros de instrumentos", que presenta una lista de instrumentos (que está en el archivo INSTCER.CFG), incluyendo el "Cero Mecánico" del guiador, con la siguiente información:
Seleccione el instrumento que está usando. Si no está en la lista escoja "Cero ecánico". Echo esto, el guiador se mueve a la posición de seleccionada. Mientras lo hace escribe la Posición en donde está, y la siguiente secuencia de mensajes:
Al terminar el movimiento se cierra la ventana.
Si hay problemas de comunicación con PC guiador, reporta "Estado desconocido" y "No hay comunicación". En este caso revise las conexiones, vea que todo esté encendido y de la instrucción "Restablece Com.". Si persiste el mensaje consulte con el técnico.
La instrucción está en la barra de menús. Abre una ventana para escribir offsets relativos a la posición donde está el guiador en AR y DEC (en segundos de arco). La posición resultante se anota en las coordenadas deseadas que están en la caja "Posición". Realice el movimiento oprimiendo el botón "mueVe" de esa caja.
La instrucción está en la barra de menús. Al terminar el programa se realizan los siguientes movimientos:
1) Manda el espejo a la posición "fuera", de tal modo que queda sin obstruir el haz de luz que va al instrumento.
2) Manda el guiador a la posición definida como 0,0 en AR,DEC.
Al terminar estos movimientos se cierra la ventana "Guiador 84 cm". No apague nada mientras esta ventana siga abierta.
Informa al usuario que se despliega este documento al oprimir F1 en el teclado de la PC usuario.
En esta caja aparece la posición real y deseada del guiador en sus 3 ejes: AR, DEC y foco. Los dos primeros están dados en segundos de arco, y se miden con respecto al centro definido del guiador (que debe coincidir con el del instrumento). En AR la posición va de XXX a XXX", en DEC de XXX a XXX". La posición del foco es la distancia en milímetros con respecto al punto de mayor acercamiento de la cámara al espejo: va de 0 a -150 mm.
La posición deseada puede ser ser:
1) Escrita directamente por el observador.
2) Calculada como offset relativo.
3) Transmitida desde la ventana "Guiador 84 cm. GSC".
Para mover el guiador a la posición deseada, oprima el botón "mueVe".
Para regresar el guiador al origen en AR y DEC, oprima el botón "cenTro".
Puede mover cualquiera de los 4 ejes del guiador con esta paleta. Hay dos velocidades que el usuario selecciona oprimiendo el botón "ráPido"/"Lento". El movimiento en AR y DEC es de 1" (lento) o 3" (rápido). El movimiento en foco (= o -) es de 1mm (lento) o 3mm (rápido). Finalmente, el movimiento del espejo para dejar pasar (fuera) o interceptar (dentro) el haz de luz que va al instrumento, solo se puede realizar con esta paleta. La posición del espejo también es reportada en la barra de mensajes. La posición real del guiador en AR, DEC y foco es actualizada en los campos correspondientes de la caja "Posición".
Los signos de estos movimientos corresponden a:
1) AR+: al este con respecto a la posición central.
2) DEC+: al norte con respecto a la posición central.
3) Foco+: la cámara se acerca del espejo.
En la parte inferior de la ventana principal hay una barra reservada a mensajes de PC guiador. Los mensajes (puede haber mas de uno) son:
1) "ESPEJO DENTRO (o FUERA)". Es el estado normal.
2) "NO HAY COMUNICACION". En este caso cerciórese que PC guiador esté prendida, los puertos serie en ambas computadoras (PC usuario y PC guiador) bien conectados, y de la instrucción "Restablece Com.". Si persiste el problema consulte con el técnico.
3) "AR+ (o -)". El guiador llegó a una posición extrema en AR, y activó un interruptor. No puede ir mas allá de esta posición.
4) "DEC+ (o -)". El guiador llegó a una posición extrema en DEC, y activó un interruptor. No puede ir mas allá de esta posición.
5) "FOCO+ (o -)". El guiador llegó a una posición extrema en el eje de foco, y activó un interruptor. No puede ir mas allá de esta posición.
VII. Cámara del guiador y autoguiado
Las operaciones de la cámara del guiador y el autoguiado se realizan con varios objetos contenidos en las cajas "Cámara" y "Caja de autoguiado" de la ventana "Guiador 84 cm".
A la derecha del texto "Tiempo Exp. (ms)" hay un espacio para escribir el tiempo de exposición de la cámara. Debe darlo en milisegundos.
Oprimiendo el botón "eXponer" inicia una secuencia indefinida de exposiciones. Como la cámara no tiene obturador, las imágenes pueden verse `chorreadas'. Suspende la exposición oprimiendo el botón "aborta".
A la izquierda del texto "Sub-cuadro" hay una caja. Indica si la exposición es sobre todo el cuadro o solo la parte central (con una X). Usted hace la selección.
Al oprimir el botón "autoGuía" aparece una caja en el monitor de la cámara de guiado con lo que se inicia la secuencia de operaciones necesarias para autoguiar. Centre esta caja en la estrella de guiado usando las "flechas" que están en la "Caja de autoguiado".
Al oprimir el botón "aBorta" se suspende la exposición o el autoguiado, según sea el caso.
VII.5 Otras instrucciones a PC cámara
A la derecha del texto "Otras instrucciones" hay un espacio para que escriba las siguientes instrucciones destinadas a la cámara (en mayúsculas):
VII.6 Manda la instrucción a PC cámara
El botón denominado "Manda" es para enviar la instrucción escrita a PC cámara. Es necesario suspender el autoguiado para que se ejecute la instrucción.
En la parte de abajo de la caja "Cámara" hay una espacio reservado a los siguientes mensajes de PC cámara:
1) "NO HAY COMUNICACION". Cerciórese que PC cámara esté prendida, y los puertos serie en ambas computadoras (PC usuario y PC cámara) bien conectados, y de el comando "Restablece Com.". Si persiste el problema consulte con el técnico.
2) "EX=X.XX EY=X.XX', son las diferencias de posición de la estrella de guiado con respecto a la posición de referencia, dadas en pixeles (X.XX).
3) "AUTOGUIADO SUSPENDIDO". Mensaje que se presenta cuando se excedió el número máximo de errores permitidos ("NUM_ERRORES"). El usuario debe revisar las condiciones del telescopio y el cielo y, si está satisfecho, reiniciar el autoguiado. Si lo hace cerciórese de que la estrella siga en la misma posición.
Contiene los siguientes objetos necesarios para mover el cursor o iniciar el autoguiado:
VIII. Búsqueda de la estrella de guiado La búsqueda de la estrella de guiado del Hubble Guide Star Catalogue se realiza desde la ventana "Guiador 84 cm. GSC". Se abre activando el icono del mismo nombre que está en el grupo "OAN". Puede comunicarse con la ventana "Guiador 84 cm". Contiene los siguientes objetos:
1) Una barra de botones.
2) Una representación gráfica del campo que cubre el espejo del guiador.
3) Una lista de estrellas de guiado.
4) Espacios con las coordenadas del objeto central.
5) Espacios para offsets relativos al objeto central.
VIII.1 Barra de botones. En la parte superior de la ventana hay una barra de botones gráficos que realizan varias funciones. La función de cada botón es reportada en la barra de mensajes ubicada en la parte de abajo de la ventana cada vez que el cursor se pone encima de uno de ellos. De izquierda a derecha los botones son:
1) "Offsets a guiador". Escribe los offsets seleccionados en la ventana "Guiador 84cm. GSC" al campo de posición deseada que está en la caja "Posición" de la ventana "Guiador 84 cm".
2) "Busca estrellas en el CD del GSC". Va a la unidad de CD's de PC usuario y busca las estrellas del GSC contenidas alrededor de la posición del objeto central. Al terminar la búsqueda el programa pregunta si desea guardar el mapa en disco duro automáticamente pone la terminación .map).
3) "Busca archivo de estrellas en el disco duro". Para traer un mapa almacenado en el disco duro de la PC del usuario. Se anota la posición del objeto central de este mapa.
VIII.2 Campo del guiador y lista de estrellas de guiado
1) Representación gráfica del campo.
Un rectángulo obscuro representa el campo del espejo del guiador, con la región donde está el hoyo del espejo y las 10 estrellas más brillantes del GSC contenidas en el campo (con un código de color). El usuario puede dar offsets respecto al centro oprimiendo el botón del ratón en cualquier posición del campo.
2) Lista de estrellas de guiado.
A la derecha del campo hay una lista de estrellas contenidas en el mismo, puestas en orden decreciente por magnitud aparente y con el código de color que se usó al dibujarlas. Seleccione la estrella de guiado de esta lista usando el ratón. Esta es la única manera de tener offsets precisos.
VIII.3 Objeto central y offsets
1) "Objeto central"
Las coordenadas y época del objeto central pueden ser:
Las coordenadas del objeto central son utilizadas para realizar la búsqueda en el CD del GSC.
2) "Offsets"
Los offsets relativos al centro del campo se pueden anotar de varias formas:
Los offsets pueden ser enviados como coordenadas deseadas a la ventana "Guiador 84 cm".
El autoguiado se realiza a través de una paleta ad-hoc que recibe los pulsos de corrección desde el puerto paralelo de PC cámara. La paleta del telescopio debe estar en lentos, nunca en rápidos.
PC cámara realiza las siguientes operaciones:
1) En la primera exposición calcula el valor medio de la señal en el cuadro que incluye la estrella para guiar.
2) Iguala a cero cualquier señal menor que el valor medio y amplifica la señal que exceda este valor. Hecho esto calcula el primer centroide, que es el de referencia.
3) En todos los cuadros subsecuentes hace las operaciones anteriores y calcula diferencias (DX y DY en pixeles) con el centroide de referencia en ambas direcciones.
4) Si las diferencias son menores que N1 pixeles o mayores que N2 pixeles, no corrige. Si DX (DY) está entre estos dos valores, activa la paleta durante un tiempo dado por:
DTX (DTY) = DX (DY) * VALKP milisegundos
VALKP es una constante que fija el usuario.
En la consola del telescopio es posible definir cuanto se mueve el telescopio si se oprime el botón de la paleta durante 1 milisegundo con la instrucción LEN=X, donde X es un número (se sugiere usar LEN=1). Por ejemplo, si LEN=DTX=DTY=1, el telescopio se mueve 0.008" en AR y 0.04" en DEC.
El usuario puede mejorar la calidad del autoguiado enviando instruciones desde la caja "Cámara". Por ejemplo:
- Si reduce el tamaño de la `CAJA' mejora la precisión del guiado, pero la estrella puede salirse y/o puede aumentar rápidamente el número de veces que se excede `ERROR_MAX'.
- El parámetro mas importante es VALKP: si es muy pequeño no corige lo suficiente, si es demasiado grande corrige en exceso. Pruebe cambiar este parámetro para mejorar el autoguiado. Puede darse el caso de que el telescopio oscile (verá que la estrella de guiado bailotea). Suspenda el autoguiado y cambie el valor de VALKP para resolver el problema. Será también necesario suspender la integración.
A todos los otros constructores: María Herlinda Pedrayes, Jorge Valdez, Benjamín García, Jose Luis Ochoa, Jose Manuel Murillo, Jorge Palomares, Oswaldo Harris y Javier Dávalos (del CICESE). A DGAPA-UNAM por el apoyo económico (proyecto IN-104693).
Valdez, J., Pedrayes, M.H., García, B., Zazueta, S., Ochoa, J.L., Murillo, J.M., Palomares, J., Harris, O., Dávalos, J. y Bohigas, J. 1997. Com. Técnica del Observatorio 97-1, IAUNAM - Ensenada
