➕ 🍢 🧓🏻 برنامج Astrotracker: تجربتي 👩🏾‍🤝‍👩🏻 ✍🏽 👩🏿‍🏫

من أجل الجمع بين هواياته المفضلة: التصوير الفوتوغرافي وعلم الفلك ، قررت أن أجرب نفسي في التصوير الفلكي. إن صور درب التبانة مع نجوم كبيرة لها انطباع عميق للغاية عندي. علاوة على ذلك ، أزور القوقاز كل صيف ، والسماء هناك مثالية للمراقبة. للتصوير عالي الجودة للسماء المرصعة بالنجوم ، لا يمكنك الاستغناء عن a astrotracker. لماذا هي ضرورية؟ لا أرى حاجة لتكرارها ، لأن كانت هناك بالفعل العديد من المقالات حول هذا الموضوع. لذلك ، أود فقط مشاركة تجربتي في إنشاء هذا الجهاز وتكوينه واستخدامه. حصلت على التصميم من هذه المقالة ، وبسطته قليلاً ، وزودته بالتحسينات الخاصة بي. التفاصيل تحت القطع.

يجب أن أقول ذلك على الفور ، على عكس SW. كوزموك(مؤلف المقالة الأصلية) لم تستغرقني عملية صنع منجم فلكي ليس أمسيتين ، ولا حتى أسبوعين ، بل شهرين كاملين. لكن هذه الفترة الطويلة ترتبط في المقام الأول بالتوصيل الطويل لبعض المكونات من الصين. عند إنشاء برنامج التتبع ، قمت بتعيين هدفين رئيسيين: الحد الأقصى من بساطة التصميم وأقصى دقة تتبع مع الجهاز الناتج.

1. القيادة

في المقالة الأصلية ، يستخدم محرك الأقراص محركًا متدرجًا مع سائق و Arduino كوحدة تحكم. ولكن منذ هذا المشروع لم يكن لدي أي خبرة في برمجة Arduino ، قررت استخدام محرك DC بسيط (محرك DC). علاوة على ذلك ، قابلت العديد من تصميمات المتتبع على الإنترنت خاصة مع DPT. لقد طلبت محرك 5V على Ebay ، مع علبة تروس مدمجة ، بسرعة إجمالية تبلغ حوالي 8 دورة في الدقيقة. بالنظر إلى مصدر طاقة مستقر ، توقعت الحصول على سرعة إخراج ثابتة ، على الرغم من أنني فهمت أن سرعة دوران DCT تعتمد على الحمل.

تخيل خيبة أملي. والحقيقة هي أن سرعة المحرك لم تكن مستقرة حتى بدون حمولة مدعومة بمصدر مختبر. في الشكل أدناه يمكنك أن ترى كيف تطفو "السرعة" بمرور الوقت. لم يكن لدي أداة دقيقة لتحديد السرعة ، لذلك استخدمت طريقة القياس الفاصل مع التحسين. النتيجة لم تكن مقبولة.

لم يكن هناك خيار آخر سوى استخدام محرك بسرعة متزامنة ، وهو الخطوة 28BYJ-48 خطوة بخطوة. أظهرت دراسة سريعة على Arduino أنه لا توجد صعوبات ، ويعود البرنامج بأكمله إلى تبديل المراحل الأربع للمحرك بالتناوب مع تأخير معين. كانت السرعة ، كما هو متوقع ، في مثل هذا النظام مستقرة للغاية.

بالإضافة إلى ذلك ، جعل استخدام Arduino من الممكن ضبط سرعة الدوران ، مما قلل من متطلبات التروس الصناعية الدقيقة.

2. آلية الدوران وناقل الحركة

لم أعتبر أنه من الضروري استخدام القطع بالليزر لعمل القاعدة ، لأنني لم أفرض أي قيود على حجم تعقب المستقبل. على العكس من ذلك ، كلما كانت القاعدة أكبر ، زادت الدقة بسبب تقليل رد الفعل في المحور. بالنسبة للقاعدة ، أخذت لوحين لتقطيع الخشب الرقائقي من Auchan. اخترت الستائر مع الحد الأدنى من الخلوص (في وقت لاحق تم تعويض التخليص بمطرقة) ووضعها على طول حواف القاعدة. كلما زادت المسافة بين المظلات ، زادت دقة تشغيل الآلية. طوى دبوس الشعر وفقًا للطريقة الموضحة في المقالة الأصلية.

كما أنه لم يقم بالتروس عند الطلب ، لكنه أخذها من مركبة فضائية قمرية سوفيتية قديمة بنسبة ترس تبلغ ~ 4. في حالتي ، كان 3.8. وضع الجوز على الغراء الساخن في العتاد الكبير.

النوع الأخير من ناقل الحركة:

3. حساب سرعة

الدوران ليس من الصعب حساب سرعة الدوران المطلوبة لعمود المحرك ، إذا فهمت المبادئ الأساسية. كل شيء مبني على معادلة واحدة. للراحة ، استخدمت Excel:

4. المعايرة

لقد أدركت أنه في صناعة المثالية بدقة تحمل جميع أحجام المتتبع لن تعمل مع كل الرغبات. سيكون هناك خطأ في أي حال ، لذلك قمت بتطوير منهجية لتعويضه مسبقًا. وتتكون من معايرة الليزر لجهاز التعقب: يتم تركيب الليزر على الجزء الدوار ويتألق على شاشة تقع على مسافة معروفة من محور جهاز التتبع. لذلك ، من خلال قياس الوقت الذي يتم فيه تشغيل وإيقاف تشغيل المتتبع ، يمكنك حساب المسار الذي يجب أن تذهب إليه نقطة الليزر على الشاشة وربطها بالروليت المقاسة الفعلية. كلما زادت الشاشة واستمر المتتبع لفترة أطول ، كانت النتيجة أكثر دقة.

من المسلم به أنه حتى بدون المعايرة ، كان خطأ التتبع حوالي 0.8٪ فقط. بعد ضبط وقت التوقف المؤقت بين مراحل تبديل الخطوة ، كان الخطأ حوالي 0.2٪. يوضح الجدول أدناه كيفية انخفاض الخطأ مع زيادة وقت التوقف المؤقت.

تم ترك برنامج Arduino بسيطًا قدر الإمكان. كل ما تفعله هو التنقل في خطوات الخطوة مع التوقف المؤقت أعلاه. يبدأ الدوران فورًا بعد تطبيق الطاقة. أيضا ، يتم تبديل طور واحد فقط في نفس الوقت - عزم المحرك في هذه الحالة أقل (وهو وفير بالفعل) ، لكن البطاريات تعيش مرتين أطول.

كود اردوينو

#define IN1  8
#define IN2  9
#define IN3  10
#define IN4  11
int time_del=5000;     //

void setup() {
pinMode(IN1, OUTPUT); 
pinMode(IN2, OUTPUT); 
pinMode(IN3, OUTPUT); 
pinMode(IN4, OUTPUT);
}

void loop() {
digitalWrite(IN1, HIGH);
digitalWrite(IN2, LOW);
digitalWrite(IN3, LOW);
digitalWrite(IN4, LOW);
delayMicroseconds(time_del);
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, HIGH);
digitalWrite(IN3, LOW);
digitalWrite(IN4, LOW);
delayMicroseconds(time_del);
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, LOW);
digitalWrite(IN3, HIGH);
digitalWrite(IN4, LOW);
delayMicroseconds(time_del);
digitalWrite(IN1, LOW);
digitalWrite(IN2, LOW);
digitalWrite(IN3, LOW);
digitalWrite(IN4, HIGH);
delayMicroseconds(time_del);  
}

بعد الإعداد ، قمت باستبدال اللوحة بـ Arduino Micro ، الذي يتناسب تمامًا مع لوحة محرك المحرك ، ووضع كل شيء في علبة بلاستيكية. لقد استخدمت PowerBank في 2300 mAh كمصدر طاقة (يكفي لمدة 5 ساعات من التتبع).

5. البصر بالليزر

بعد أن اكتسبت بعض الخبرة في الملاحظات الفلكية ، أدركت أن المتتبع الذي يستهدف نورث ستار سيكون مشكلة كبيرة. من غير المقبول تعريض المحور للعين ، ولم أرغب في تثبيت أداة تحديد القطب بسبب تكلفته. لذلك ، قررت أن أقوم بمنظر ليزر محلي الصنع. للقيام بذلك ، طلبت هنا مثل هذا الليزر الأخضر بطول موجة 532 نانومتر وقوة 5 ميغاواط. إذا حكمنا من خلال المعلومات على الإنترنت ، كان يجب أن تكون شعاعها واضحًا في الظلام.

لكي أتمكن من ضبط اتجاه شعاع الليزر بدقة ، استخدمت أنبوبًا بلاستيكيًا بقطر أكبر مع تعديل المسمار كمثبت:

في هذه الحالة ، تبدو عملية معايرة محاذاة شعاع الليزر مع محور المتتبع كما يلي: يتم قياس المسافة بين محور الليزر ومحور المتتبع ، ثم يتم قياس دائرة نصف قطرها يساوي تغيرت القيمة. يتم وضع الدائرة (لنطلق عليها هدفًا) على مسافة معينة من المتتبع ويتم تغيير موضع الجزء المتحرك من المتعقب يدويًا. إذا كانت المحاور متوازية ، فيجب أن يذهب شعاع الليزر بالضبط في دائرة. ومرة أخرى: كلما زادت المسافة بين المتتبع والهدف ، كانت النتيجة أكثر دقة.

أما بالنسبة للظهور في الظلام ، فلا بد لي من القول إن الصينيين لم يخدعوا:

6. أخرى

للتصوير ، استخدمنا كاميرا نيكون D7000 بعدسة Sigma 17-50 f2.8. لتثبيته على المتعقب ، طلبت رأسًا ثلاثي الأبعاد على Ebay ، وتجنب الاهتزاز عند تحرير الغالق - لوحة تحكم سلكية .

العرض النهائي للتصميم:

يتم تشغيل الليزر من نفس PowerBank من خلال مفتاح التبديل في وحدة التحكم.

بشكل منفصل ، يجب أن يقال بضع كلمات عن الحامل ثلاثي القوائم. لدي واحدة محلية الصنع يمكنها بسهولة تحمل حمولة عدة كيلوغرامات ، ولكن من الواضح أن التعديل الدقيق ليس كافيًا. علاوة على ذلك ، إنه دقيق ، بشكل عام ، غير ضروري تمامًا ، لأنه يكون النجم القطبي دائمًا عند نقطة واحدة في السماء. يمكنك في البداية حساب طول أرجل الحامل ثلاثي القوائم بحيث يمنح جهاز التتبع إمالة 45 درجة تقريبًا ، ثم بمساعدة النجم الدقيق ، صوب النجم.

برنامج القبة السماوية الافتراضي Stellarium مفيد جدًا للتخطيط المسبق للمسح . يمكنك تعيين الإحداثيات والوقت ومعرفة أي نقطة في السماء في هذه اللحظة سيكون مركز درب التبانة والأشياء الأخرى وما إذا كان القمر سيتدخل.

أيضًا ، هذا الموقع مفيد جدًا عند اختيار موقع التصوير. إنها خريطة تلوث الضوء. اختر المناطق الأقل إضاءة.

7. النتائج

تعرض الصورة 5-7 دقائق ، الفتحة 4 ، ISO 400.

في الصورة الأخيرة من سديم Andromeda ، تظهر لطاخة صغيرة ، ولكن أعتقد أن هذا يرجع إلى ضياع هدف في قطب العالم.

تم إطلاق النار في ليلة صافية ، بعيدًا عن توهج المدينة وغياب القمر. في ظل هذه الظروف ، تعتاد العيون بسرعة على الظلام ويمكن رؤية مستوى مجرتنا بالعين المجردة. كانت النتيجة أكثر من راضية. وعملية التحضير والمراقبة والتصوير تجلب السعادة الحقيقية.

برنامج Astrotracker: تجربتي

More articles: