🤬 🏞️ 🧑🏾‍🤝‍🧑🏾 Astrotracker: meine Erfahrung 🌂 👨🏻‍🔬 🏕️

Um seine beiden Lieblingshobbys zu kombinieren: Fotografie und Astronomie, habe ich mich entschlossen, mich in der Astrofotografie zu versuchen. Bilder der Milchstraße mit riesigen Sternchen haben einen sehr tiefen Eindruck auf mich. Außerdem besuche ich jeden Sommer den Kaukasus und der Himmel dort ist ideal zur Beobachtung. Für eine qualitativ hochwertige Aufnahme des Sternenhimmels kann auf einen Astrotracker nicht verzichtet werden. Warum wird es benötigt? Ich sehe keine Notwendigkeit, es zu wiederholen, weil Es gab bereits mehrere Artikel zu diesem Thema. Daher möchte ich nur meine Erfahrungen bei der Erstellung dieses Geräts, seiner Konfiguration und Verwendung mitteilen. Ich habe das Design aus diesem Artikel erhalten, es ein wenig vereinfacht und mit meinen eigenen Verbesserungen ausgestattet. Details unter dem Schnitt.

Ich muss das sofort sagen, im Gegensatz zu SW. Kuzmuk(Autor des Originalartikels) Die Herstellung eines Astrotrackers dauerte nicht zwei Abende und nicht einmal zwei Wochen, sondern zwei ganze Monate. Ein so langer Zeitraum ist jedoch in erster Linie mit der langen Lieferung einiger Komponenten aus China verbunden. Bei der Erstellung des Trackers habe ich mir zwei Hauptziele gesetzt: maximale Einfachheit des Designs und maximale Tracking-Genauigkeit mit dem resultierenden Gerät.

1. Fahren

Im Originalartikel verwendet der Antrieb einen Schrittmotor mit einem Treiber und Arduino als Steuerung. Da ich vor diesem Projekt keine Erfahrung mit der Arduino-Programmierung hatte, entschied ich mich für einen einfachen Gleichstrommotor (Gleichstrommotor). Darüber hinaus habe ich im Internet viele Tracker-Designs speziell mit DPT getroffen. Ich habe bei Ebay einen 5-V-Motor mit integriertem Getriebe und einer Gesamtdrehzahl von ca. 8 U / min bestellt. Bei einer stabilisierten Stromversorgung erwartete ich eine konstante Ausgangsgeschwindigkeit, obwohl ich verstand, dass die Drehzahl des DCT von der Last abhängt.

Stellen Sie sich meine Enttäuschung vor. Tatsache ist, dass die Motordrehzahl auch ohne Last, die von einer Laborquelle angetrieben wird, nicht stabil war. In der Abbildung unten sehen Sie, wie die "Geschwindigkeit" über die Zeit schwankt. Ich hatte kein genaues Werkzeug zur Bestimmung der Geschwindigkeit, deshalb habe ich die Intervallmessmethode mit Verfeinerung verwendet. Das Ergebnis war nicht akzeptabel.

Es blieb keine andere Wahl, als einen Motor mit synchroner Drehzahl zu verwenden, der Schritt für Schritt 28BYJ-48 ist. Eine flüchtige Studie von Arduino zeigte, dass es keine Schwierigkeiten gibt, und das gesamte Programm läuft darauf hinaus, die vier Phasen des Motors mit einer gewissen Verzögerung abwechselnd einzuschalten. Die Geschwindigkeit war in einem solchen System erwartungsgemäß sehr stabil.

Darüber hinaus ermöglichte die Verwendung von Arduino die Feinabstimmung der Drehzahl, wodurch die Anforderungen an Präzisionsfertigungsgetriebe verringert wurden.

2. Schwenkmechanismus und Getriebe

Ich hielt es nicht für notwendig, Laserschneiden für die Herstellung der Basis zu verwenden, da ich die Größe des zukünftigen Trackers nicht einschränkte. Im Gegenteil, je größer die Basis ist, desto höher ist die Genauigkeit aufgrund des geringeren Spiels in der Achse. Als Basis habe ich zwei Sperrholzschneidebretter von Auchan genommen. Ich wählte die Überdachungen mit einem Mindestabstand (später wurde der Abstand noch durch einen Hammer ausgeglichen) und platzierte sie entlang der Kanten der Basis. Je größer der Abstand zwischen den Überdachungen ist, desto genauer funktioniert der Mechanismus. Er bog die Haarnadel nach der im Originalartikel beschriebenen Methode.

Er fertigte auch keine Zahnräder auf Bestellung, sondern nahm sie von einem alten sowjetischen Mondrover mit einem Übersetzungsverhältnis von ~ 4. In meinem Fall war es 3,8. Er legte eine Nuss auf den Heißkleber im großen Zahnrad.

Der endgültige Getriebetyp:

3. Berechnung der Drehzahl Die

Berechnung der erforderlichen Drehzahl der Motorwelle ist nicht schwierig, wenn Sie die Grundprinzipien verstehen. Alles basiert auf einer Gleichung. Der Einfachheit halber habe ich Excel verwendet:

4. Kalibrierung

Ich erkannte, dass bei der Herstellung von ideal genau genau alle Größen des Trackers nicht mit allen Wünschen arbeiten wird. Da es auf jeden Fall einen Fehler geben wird, habe ich im Voraus eine Methode für die Kompensation entwickelt. Es besteht in der Laserkalibrierung des Trackers: Ein Laser ist am Drehteil angebracht und leuchtet auf dem Bildschirm in einem bekannten Abstand von der Trackerachse. Indem Sie die Zeit messen, zu der der Tracker ein- und ausgeschaltet wird, können Sie berechnen, welchen Pfad der Laserpunkt auf dem Bildschirm haben soll, und ihn mit dem tatsächlich gemessenen Roulette korrelieren. Je weiter der Bildschirm entfernt ist und der Tracker länger hält, desto genauer ist das Ergebnis.

Zugegebenermaßen betrug der Spurfehler auch ohne Kalibrierung nur etwa 0,8%. Nach dem Einstellen der Pausenzeit zwischen den Schaltphasen des Schritts betrug der Fehler etwa 0,2%. Die folgende Tabelle zeigt, wie der Fehler mit zunehmender Pausenzeit abnimmt.

Das Programm für Arduino wurde so einfach wie möglich gelassen. Sie pendelt lediglich die Schritte des Schritts mit der oben definierten Pause. Die Drehung beginnt unmittelbar nach dem Einschalten. Außerdem wird nur eine Phase gleichzeitig geschaltet - das Motordrehmoment ist in diesem Fall geringer (es ist bereits reichlich vorhanden), aber die Batterien leben zweimal länger.

Code für Arduino

#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);  
}

Nach dem Einrichten ersetzte ich das Board durch ein Arduino Micro, das perfekt auf das Motortreiberboard passte, und legte alles in ein Plastikgehäuse. Ich habe PowerBank mit 2300 mAh als Stromquelle verwendet (genug für ~ 5 Stunden Tracking).

5. Lasersicht

Nachdem ich einige Erfahrungen mit astronomischen Beobachtungen gesammelt hatte, wurde mir klar, dass es ein großes Problem sein würde, den Tracker auf den Nordstern zu richten. Es ist nicht akzeptabel, die Achse dem Auge auszusetzen, wollte aber den Polfinder aus Kostengründen nicht installieren. Deshalb habe ich mich für ein selbstgemachtes Laservisier entschieden. Dazu habe ich hier einen solchen grünen Laser mit einer Wellenlänge von 532 nm und einer Leistung von 5 mW bestellt. Nach Informationen im Internet zu urteilen, sollte sein Strahl im Dunkeln deutlich sichtbar sein.

Um die Richtung des Laserstrahls fein einstellen zu können, habe ich ein Kunststoffrohr mit größerem Durchmesser und Schraubeneinstellung als Befestigungselement verwendet:

In diesem Fall sah die Kalibrierung der Ausrichtung des Laserstrahls mit der Trackerachse wie folgt aus: Der Abstand zwischen der Laserachse und der Trackerachse wird gemessen, dann wird ein Kreis mit einem Radius von gleich gemessen geänderter Wert. Der Kreis (nennen wir es ein Ziel) befindet sich in einem bestimmten Abstand vom Tracker und die Position des beweglichen Teils des Trackers wird manuell geändert. Wenn die Achsen parallel sind, muss der Laserstrahl genau in einem Kreis verlaufen. Und noch einmal: Je größer der Abstand zwischen dem Tracker und dem Ziel ist, desto genauer ist das Ergebnis.

Was das Erscheinen im Dunkeln betrifft, muss ich sagen, die Chinesen haben nicht getäuscht:

6. Andere

Für die Aufnahme verwendeten wir eine Nikon D7000-Kamera mit einem Sigma 17-50 f2.8-Objektiv. Um es auf dem Tracker zu installieren, habe ich bei Ebay einen 3D-Kopf bestellt und um ein Zittern beim Auslösen des Verschlusses zu vermeiden - ein kabelgebundenes Bedienfeld .

Endgültige Ansicht des Designs: Der

Laser wird von derselben PowerBank über den Kippschalter in der Steuereinheit mit Strom versorgt.

Separat sollten ein paar Worte über das Stativ gesagt werden. Ich habe eine selbstgemachte, die leicht mit einer Last von mehreren Kilogramm fertig wird, aber die genaue Einstellung reicht eindeutig nicht aus. Darüber hinaus ist es genau, roh, im Allgemeinen völlig unnötig, weil Der Polarstern befindet sich immer an einem Punkt am Himmel. Sie können zunächst die Länge der Beine des Stativs so berechnen, dass der Tracker eine Neigung von ~ 45 Grad aufweist, und dann mit Hilfe einer präzisen Einstellung auf den Stern zielen.

Das virtuelle Planetariumsprogramm Stellarium hilft sehr bei der vorläufigen Planung der Umfrage . Sie können die Koordinaten und die Zeit einstellen und sehen, an welchem Punkt am Himmel sich in diesem Moment das Zentrum der Milchstraße und anderer Objekte befindet und ob der Mond interferiert.

Auch dies ist Ort sehr nützlich , wenn Sie einen Aufnahmestandortwahl. Es ist eine Karte der Lichtverschmutzung. Wählen Sie die am wenigsten beleuchteten Bereiche.

7. Ergebnisse

Belichtung 5-7 min, Blende 4, ISO 400.

Auf dem letzten Foto des Andromeda-Nebels ist ein kleiner Abstrich sichtbar, aber ich denke, dies ist auf ein verlorenes Ziel am Pol der Welt zurückzuführen.

Die Schießerei wurde in einer klaren Nacht durchgeführt, weit weg von der Stadt und in Abwesenheit des Mondes. Unter solchen Bedingungen gewöhnen sich die Augen schnell an die Dunkelheit und die Ebene unserer Galaxie kann mit bloßem Auge gesehen werden. Das Ergebnis war mehr als zufrieden. Und der Prozess der Vorbereitung, Beobachtung und des Schießens macht wirklich Spaß.

Astrotracker: meine Erfahrung

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