Viele Supportanfragen, die mich über Baader Planetarium erreichen, hängen mit der zunehmenden Verbreitung von USB zusammen – egal, ob Montierungen oder Kameras angeschlossen werden, die alten Anschlüsse (RS-232, FireWire...) wurden weitestgehend durch USB ersetzt. Der USB-Anschluss hat einen Siegeszug um die ganze Welt gemacht, und je mehr damit übertragen wird, wachsen auch die Fehlermeldungen mit.
USB 3.0 steht für Universal Serial Bus und ist eine sehr schnelle Datenschnittstelle, die in der Lage ist große Datenmengen – also auch große Bilder – in schneller Folge an den PC zu übertragen. Die Rohbilddateien werden durch die großen, hochauflösenden Sensoren immer größer, und auch die Bildraten für den Download erhöhen sich immer mehr – und das muss die Schnittstelle dann leisten. USB 3.1 kam im Jahr 2013 auf den Markt und überträgt bis zu 10 Gb pro Sekunde. Kurze Zeit später kam USB 3.2, und die Datenrate steigerte sich auf 20 Gb pro Sekunde. 2019 wurde USB 4.0 mit 40Gb/s eingeführt, diese Schnittstellenversion spielt aber bis heute keine große Rolle.
Schnittstellen
Wir hören immer wieder von Kunden im Zusammenhang mit QHY – oder anderen Kameraherstellern wie FLI oder SBIG – über Probleme mit der USB-Verbindung zwischen Kamera und Laptop. Wir haben deshalb Kundenanfragen gesammelt und versuchen in diesem „Paper“ ein paar Lösungswege aufzuzeigen, die bei USB Problemen vielleicht nützlich sein können.
Generell muss zwischen zwei Problemen unterschieden werden:
- Problem 1: Die Software, also z.B. inkompatible Treiber nach Updates des Betriebssystems und
- Problem 2: Die Hardware – können große Datenmengen beim Download von Bildern verlustfrei übertragen werden?
Nun muss man schauen, was bei auftretenden Problemen der Anwender tun kann, und was den Steuerrechner betrifft
Die Software
Ein großes Problem sind Windows Updates. So gab es im Herbst 2021 ein Windows Update, das weltweit fast alle USB 3.0 Drucker lahm gelegt hat. Dieses automatische Betriebssystem-Update hat auch zahlreiche Kameras betroffen.
Ergo: immer den gleichen Treiber nehmen!
Abhilfe schaffte zumindest für QHY-Kameras ein Treiberupdate, das QHY fast zeitgleich mit den Windows-Updates bereitstellte.
Generell: Große Updates von einer bestehenden Windows Version auf eine neuere (vielleicht von 8.0 auf 10) sind immer kritisch zu sehen, weil oft das USB Management nicht aktualisiert wird und es wahrscheinlich wenig Nutzer gibt, die so tief in die Systemsteuerung einsteigen können, um dort eventuell vorhandene Probleme zu beheben. Also: Wenn eine USB-Verbindung zum PC stabil läuft, lieber erst einmal auf ein automatisches Update verzichten.
Wenn ein älteres Windows Betriebssystem aktualisiert werden soll, ist eine Neuinstallation – und kein Update – zu bevorzugen. Nur so ist sichergestellt, dass auch der "Unterbau" auf dem aktuellen Stand ist, und keine Code-Teile Probleme machen können.
Lesen Sie hier den Blog-Beitrag: RASA 8 - mit QHY Kameras und Baader FCCT: erste Tests mit der QHY163M
Meine Erfahrung dazu gibt es beim FCCT Adapter zum RASA 8 zu lesen. Als ich damals die ersten Bilder mit der QHY 163M machte, hatte ich bei einem PC Stress ohne Ende. Aber die gleiche Kamera mit genau der gleichen Software lief an meinem zweiten PC von damals bis heute ohne ein Problem.
Die Ursache war mein sequentielles Update von Win 7 auf Win 8.1 und dann auf Win 10: Das USB Management war im Hintergrund auf dem Stand von Win 7 geblieben. Das führte dazu, dass mir die Kamera im Gerätemanager als problemlos einsatzbereit angezeigt wurde, aber es gab oft Verbindungsprobleme bis hin zum Verlust des Downloads. Übrigens: Die aktuellen All-In-One Treiberpakete auf der QHY-Seite sind stabil und laufen wirklich gut (Win 10)! Auch INDI soll laufen, habe ich aber nicht überprüft.
ABER – Es gibt noch mehr potentielle Fehlerquellen!
Die Hardware
Die Kameras sind seit USB 3.0 in der Lage, in kurzer Zeit extrem große Datenmenge auf den PC zu schaufeln. Auch bei „Fit to Screen“, also wenn man sich das ganze Bild nur in "klein" auf dem Monitor anschaut, wird immer das ganze Bild an den PC übertragen – und erst dort kleingerechnet. Aber es wird das voll aufgelöste Bild in 16Bit an den PC übertragen!
Oft lese ich von Drops, halben Bildern, Mustern oder gar schwarzen Bildern, sowie Verbindungsproblemen. Für alle, die gleich einmal denken, die Treiber sind schlecht programmiert: Nein, die Kamera-Treiber von QHY sind genauso gut wie Treiber anderer Hersteller und erfüllen ihre Funktion bei vielen Anwendern weltweit problemlos! Hier sollte nicht vergessen werden, dass auch der PC eine Rolle spielt! Nicht immer ist der Kamera-Hersteller schuld, wenn es nicht so läuft wie man es erwartet.
Da die heutigen Datenmengen enorm hoch sind, sollten Sie nicht mit "uralten" Rechnern arbeiten, selbst wenn diese bereits USB3 besitzen. Die Festplatte muss diese Daten auch schreiben können, was meist eine SSD bedingt.
Auch haben ältere Rechner oft nur zwei USB Schnittstellen, sodass mit USB-Hubs gearbeitet werden muss. Passive USB-Hubs bereiten aber gerne Probleme! Wenn ein Hub benötigt wird, dann greifen Sie zu einem aktiven Hub mit eigener, externer Spannungsversorgung. Schließen Sie Kamera und Guider IMMER direkt an den PC an und nicht an den Hub.
Immer und immer wieder machen auch die Kabel Probleme. Die maximale Kabellänge für USB 3 beträgt drei Meter; längere USB-Kabel – oder auch kürzere, aber zu billige Kabel – übertragen zwar auch Signal, aber nicht in der maximal möglichen Geschwindigkeit. Für die Überbrückung größerer Entfernungen kann als Ausweg auf teurere, aktive Kabel zurückgegriffen werden. Diese verfügen über integrierte Signalverstärker, um dem technisch bedingten Signalverlust durch Signaldämpfung, elektrischen Crosstalk oder externe Interferenzen entgegenzuwirken.
Aktive Kabel haben eine eigene Stromversorgung und lassen sich an einer externen Stromversorgung mit einem weiteren Kabel erkennen. Für anspruchsvolle Anwender unserer QHY-Kameras bieten wir aktive Verlängerungen in den Längen 5 Meter und 10 Meter (
USB 3.0 Aktive Verlängerung für QHY Kameras
USB 3.0 Aktive Verlängerung für QHY Kameras (verschiedene Versionen / Varianten erhältlich)
) an. Somit wird der Arbeitsradius verglichen mit dem 1,8 Meter langen Kabel des Lieferumfangs maßgeblich erweitert.
Außerdem gibt es Lösungen, die das USB-Signal wandeln und für große Distanzen durch ein Netzwerkkabel leiten. Abschließend sei die Signalübertragung mit optischen Signalen erwähnt. Hierbei wird mit einem elektrooptischen Wandler das Signal durch einen Lichtwellenleiter gesendet und vor dem Empfängergerät zurückübersetzt.
Wenn der PC nicht leistungsfähig genug ist, um die Daten schnell genug herunterzuladen und zu verarbeiten, zeigt der Bildschirm im Download manchmal nur halbe oder komplett schwarze Bilder an, und die Datenkommunikation bricht zusammen. Dann ist es empfehlenswert der neuen Kamera auch einen neuen Steuerrechner zu gönnen.
Die Checkliste
Wenn Sie mit Ihrer neuen Astro-Kamera Probleme haben, überprüfen Sie bitte die folgenden Punkte:
- Wenn das Betriebssystem mit Updates versorgt wird (und das sollte bei Rechnern mit Internetzugang immer der Fall sein): Installieren Sie das korrekte Treiberpaket und halten Sie es immer aktuell. Beim Installieren der QHY-Software können Sie die passenden Plugins wählen.
Ja, ich kenne den Spruch: „Never change a running system!“ – trotzdem sollten Sie keine Sicherheitsupdates des Betriebssystem ignorieren, und daher muss auch der Kameratreiber aktuell bleiben. - Ein Standard-USB3-Kabel (ohne Verstärkung!) hat eine maximale Länge von 3m – das ist die Spezifikation zum USB 3.0. Längere (oder billige) Kabel liefern nicht die spezifizierte Geschwindigkeit.
- Zur Sicherheit nehmen Sie für den Anschluss der Kamera immer den gleichen USB-Port am PC.
- Das QHY SDK kann helfen, USB-Kommunikationsprobleme zu lösen, und ist evt. eine Lösung. Es steht auf der QHY Seite zum Download bereit.
- Gibt es Probleme mit statischer Aufladung und Entladung beim Kontakt mit dem PC? Wenn das passiert, ist die Kamera „weg“ und muss neu verknüpft werden. Seien Sie in diesem Fall wachsam: Es kann unter Umständen sogar zu einer Beschädigung der Kamera kommen.
- USB Traffic: Wählen Sie im Treiber (ASCOM) einen Wert zwischen 1 und 5. Null muss nicht sein!
- Kamera-Einstellungen: Deaktivieren Sie den Live View, wenn die Kamera gerade nicht verwendet wird!
- Sind die USB-Kontakte noch in Ordnung? Schmutz in Buchse oder Kabel oder ausgeleierte/abgenutzte Kontakte können ebenfalls für Probleme sorgen.
- Vorsicht mit USB Hubs:
- Da USB 3.0 eine korrekte Kommunikation erwartet, kann es bei einigen Hubs zu Problemen kommen, während andere einwandfrei funktionieren
- Wenn mehrere Anwendungen mit voller Leistung einen USB Hub benutzen, der wiederum an einem einzigen USB-Port am PC angesteckt ist, ist das eine Stress-Situation für den PC!
- Stromversorgung über USB: Auch eine Stromversorgung über den USB-Port (bei der der Strom somit vom PC geliefert wird), kann die Kommunikation beeinflussen. Stromschwankungen können die Verbindung unterbrechen, und die Kamera muss erneut mit dem PC verbunden werden. (QHY hat Kamera + Kühlung und USB Kommunikation getrennt aufgebaut)
- Die USB-Ports und ihre Performance ist bei neueren Computern besser, ABER:
Die Kameras liefern bei aktiven Live View (wenn kein Subframe/ROI ausgewählt wurde) immer das Bild in voller 1:1 Auflösung und 16Bit an den PC. Damit die Kamera dies schnell und stabil liefern kann, hat sie genug DDR-RAM verbaut. - Mini-PCs – klein kann zu klein sein!
- Mittlerweile werden gerne kleine, kompakte Mini-PCs direkt am Teleskop verwendet. Wenn diese mit der Datenmenge der Kamera überfordert sind, kommt es zu dem Effekt, dass die Kamera halbe oder schwarze Bilder liefert und die Kommunikation abbricht!
Achten Sie daher genau darauf, was der (Mini) PC im „Dauerfeuer“ der Kamera kann, ob er dem Datentransfer von der Kamera zum PC gewachsen ist und wie viele Daten er verarbeiten kann.
- Mittlerweile werden gerne kleine, kompakte Mini-PCs direkt am Teleskop verwendet. Wenn diese mit der Datenmenge der Kamera überfordert sind, kommt es zu dem Effekt, dass die Kamera halbe oder schwarze Bilder liefert und die Kommunikation abbricht!
- Klein kann auch zu klein sein – das weiß ich aus eigener Erfahrung. Ich stelle lieber meine älteren, aber bewährten PCs für die Aufnahme ans Teleskop statt eines neuen Mini-PCs – der mir eventuell nur neue Probleme erzeugt!
Wenn Sie keine dieser Effekte kennen – SUPER! Dann weiterhin viel Spaß und viele tolle Bilder!
Wolfgang Paech + Christoph Kaltseis
Über die Autoren:
Christoph Kaltseis ist nicht nur Adobe Photoshop Spezialist und als Nikon Professional für Nikon unterwegs, sondern auch ein erfahrener Astrofotograf. Er gehört zu den Gründern der Central European DeepSky Imaging Conference (www.cedic.at), die seit 2009 regelmäßig alle zwei Jahre in Linz stattfindet.
Neben seinen diversen Projekten hat Christoph mit APF-R (Absolute Point of Focus) in den letzten Jahren einen neuartigen Bildschärfungsprozess entwickelt. Die Prozedur ist dabei nicht immer gleich, sondern wird auf die Kombination von Objektiv und Kamera angepasst. Daher war eine flexible Methode nötig, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.
In seiner Karriere als Astrofotograf hat Christoph auch bereits einige APODs (NASA Astronomy Picture of the Day) erstellt, z.B. die mit APF-R bearbeitete Aufnahme der M33 Galaxie oder das Herz des Orionnebels (M42).
Wolfgang Paech betreibt Astronomie seit nunmehr über 50 Jahren. Neben seinen zahlreichen Erfahrungen mit Sternwarten-Kuppeln aller Art sind seine Kerngebiete die Sonne und der Mond. Auf der Website www.chamaeleon-observatory-onjala.de finden Sie einen kompletten Mondatlas, aufgenommen mit seiner Standardtechnik. Aber auch in Sachen Deep-Sky und Planeten kann ihm, als langjährig erfahrenem Astrofotograf, niemand etwas vormachen.
Die 50+ Jahre Amateurastronomie mit vielen weiteren Bereichen, wie z.B. der Restaurierung historischer Amateurteleskope, Polarlichtreisen und vielem mehr sind auf seiner privaten Webseite unter www.astrotech-hannover.de aufbereitet.
