🈷️ 🧛🏻 🎐 Astrotracker: mi experiencia 🙎🏻 👩🏿‍🤝‍👩🏾 🍾

Para combinar sus dos pasatiempos favoritos: fotografía y astronomía, decidí probarme en astrofotografía. Las imágenes de la Vía Láctea con enormes colocadores de estrellas tienen una impresión muy profunda en mí. Además, cada verano visito el Cáucaso, y el cielo allí es ideal para la observación. Para tomar fotografías de alta calidad del cielo estrellado, no puede prescindir de un astrotracker. ¿Por qué lo necesito? No veo la necesidad de repetirlo porque Ya ha habido varios artículos sobre este tema. Por lo tanto, me gustaría compartir mi experiencia en la creación de este dispositivo, su configuración y uso. Obtuve el diseño de este artículo, lo simplifiqué un poco y lo equipé con mis propias mejoras. Detalles debajo del corte.

Debo decir de inmediato que, a diferencia de SW. kuzmuk(autor del artículo original) el proceso de hacer un astrotracker no me llevó dos noches, ni siquiera dos semanas, sino dos meses completos. Pero un período tan largo se asocia principalmente con la entrega prolongada de algunos componentes desde China. Al crear el rastreador, me fijé dos objetivos principales: máxima simplicidad de diseño y máxima precisión de seguimiento con el dispositivo resultante.

1. Conducir

En el artículo original, la unidad utiliza un motor paso a paso con un controlador y Arduino como controlador. Pero como antes de este proyecto no tenía experiencia con la programación de Arduino, decidí usar un motor de CC simple (motor de CC). Además, he conocido muchos diseños de rastreadores en Internet específicamente con DPT. Pedí un motor de 5V en Ebay, con una caja de cambios integrada, con una velocidad total de aproximadamente 8 rpm. Dada una fuente de alimentación estabilizada, esperaba obtener una velocidad de salida constante, aunque entendí que la velocidad de rotación del DCT depende de la carga.

Imagina mi decepción. El hecho es que incluso sin carga, alimentada por una fuente de laboratorio, la velocidad del motor no era estable. En la figura a continuación puede ver cómo la "velocidad" está flotando con el tiempo. No tenía una herramienta precisa para determinar la velocidad, así que utilicé el método de medición de intervalo con refinamiento. El resultado no fue aceptable.

No había otra opción que usar un motor con velocidad síncrona, que es el 28BYJ-48 paso a paso. Un estudio superficial de Arduino mostró que no hay dificultades, y todo el programa se reduce a encender alternativamente las cuatro fases del motor con un cierto retraso. La velocidad, como se esperaba, en dicho sistema era muy estable.

Además, el uso de Arduino hizo posible ajustar la velocidad de rotación, lo que redujo los requisitos para engranajes de fabricación de precisión.

2. Mecanismo giratorio y transmisión

No consideré necesario usar corte por láser para hacer la base, porque no imponía ninguna restricción sobre el tamaño del rastreador futuro. Por el contrario, cuanto más grande es la base, mayor es la precisión debido a una menor reacción en el eje. Para la base, tomé dos tablas de cortar de madera contrachapada de Auchan. Elegí las marquesinas con un espacio libre mínimo (luego el espacio libre todavía fue compensado por un martillo) y lo coloqué a lo largo de los bordes de la base. Cuanto mayor sea la distancia entre las marquesinas, más preciso será el funcionamiento del mecanismo. Dobló la horquilla de acuerdo con el método descrito en el artículo original.

Tampoco hizo engranajes por encargo, sino que lo tomó de un viejo vehículo lunar soviético con una relación de engranajes de ~ 4. En mi caso, fue 3.8. Puso una tuerca en el pegamento caliente en el engranaje grande.

El tipo final de transmisión:

3. Cálculo de la velocidad de rotación El

cálculo de la velocidad de rotación requerida del eje del motor no es difícil, si comprende los principios básicos. Todo se basa en una ecuación. Por conveniencia, utilicé Excel:

4. Calibración

Me di cuenta de que en la fabricación de resistir idealmente con precisión todos los tamaños del rastreador no funcionará con todo el deseo. Habrá un error en cualquier caso, así que desarrollé una técnica para su compensación por adelantado. Consiste en la calibración láser del rastreador: se monta un láser en la parte giratoria y brilla en una pantalla ubicada a una distancia conocida del eje del rastreador. Entonces, midiendo el tiempo que el rastreador se enciende y apaga, puede calcular qué camino debe seguir el punto láser en la pantalla y correlacionarlo con la ruleta medida real. Cuanto más lejos esté la pantalla y el rastreador dure más, más preciso será el resultado.

Es cierto que, incluso sin calibración, el error de seguimiento fue solo del 0,8%. Después de ajustar el tiempo de pausa entre las fases de conmutación del paso, el error fue de aproximadamente 0.2%. La siguiente tabla muestra cómo el error disminuye al aumentar el tiempo de pausa.

El programa para Arduino se dejó lo más simple posible. Todo lo que hace es conmutar los pasos del paso con la pausa definida anteriormente. La rotación comienza inmediatamente después de aplicar la energía. Además, solo se conmuta una fase al mismo tiempo: el par motor en este caso es menor (ya es abundante), pero las baterías duran 2 veces más.

Código para 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);  
}

Después de la configuración, reemplacé el tablero con un Arduino Micro, que encajaba perfectamente en el tablero del motor, y coloqué todo en una caja de plástico. Usé PowerBank a 2300 mAh como fuente de energía (suficiente para ~ 5 horas de seguimiento).

5. Vista láser

Al tener cierta experiencia en observaciones astronómicas, me di cuenta de que apuntar con el rastreador a la Estrella del Norte sería un gran problema. Es inaceptable exponer el eje al ojo, y no quería instalar el buscador de polos debido a su costo. Por lo tanto, decidí hacer una mira láser casera. Para hacer esto, pedí aquí un láser verde con una longitud de onda de 532 nm y una potencia de 5 mW. A juzgar por la información en Internet, su haz debería haber sido claramente visible en la oscuridad.

Para poder ajustar la dirección del rayo láser, utilicé un tubo de plástico de mayor diámetro con ajuste de tornillo como un sujetador:

en este caso, el proceso de calibración de la alineación del rayo láser con el eje del rastreador fue el siguiente: se mide la distancia entre el eje del láser y el eje del rastreador, luego se mide un círculo con un radio igual a valor cambiado El círculo (llamémoslo objetivo) se coloca a cierta distancia del rastreador y la posición de la parte móvil del rastreador se cambia manualmente. Si los ejes son paralelos, entonces el rayo láser debe ir exactamente en un círculo. Y de nuevo: cuanto mayor sea la distancia entre el rastreador y el objetivo, más preciso será el resultado.

En cuanto a la aparición en la oscuridad, debo decir que los chinos no engañaron:

6. Otros

Para disparar, utilizamos una cámara Nikon D7000 con una lente Sigma 17-50 f2.8. Para instalarlo en el rastreador, pedí un cabezal 3D en Ebay, y para evitar temblar al abrir el obturador, un panel de control con cable .

Vista final del diseño: el

láser se alimenta desde el mismo PowerBank a través del interruptor de palanca en la unidad de control.

Por separado, se deben decir algunas palabras sobre el trípode. Tengo uno hecho en casa que puede hacer frente fácilmente a una carga de varios kilogramos, pero el ajuste exacto claramente no es suficiente. Además, es exacto, crudo, en general, es completamente innecesario, porque la estrella polar siempre está en un punto del cielo. Inicialmente, puede calcular la longitud de las patas del trípode para que le dé al rastreador una inclinación de ~ 45 grados, y luego, con la ayuda de un ajuste preciso, apunte a la estrella.

El programa de planetario virtual Stellarium ayuda mucho con la planificación preliminar de la encuesta . Puede establecer las coordenadas y el tiempo y ver en qué punto del cielo en este momento estará el centro de la Vía Láctea y otros objetos y si la Luna interferirá.

Además, este sitio es muy útil al elegir un lugar de disparo. Es un mapa de contaminación lumínica. Elija las áreas menos iluminadas.

7. Resultados

Exposición fotográfica 5-7 min, apertura 4, ISO 400.

En la última foto de la Nebulosa de Andrómeda, se ve una pequeña mancha, pero creo que esto se debe a un objetivo perdido en el polo del mundo.

El tiroteo se llevó a cabo en una noche despejada, lejos del destello de la ciudad y en ausencia de la luna. En tales condiciones, los ojos se acostumbran rápidamente a la oscuridad y el plano de nuestra galaxia se puede ver a simple vista. El resultado fue más que satisfecho. Y el proceso de preparación, observación y tiro trae verdadero placer.

Astrotracker: mi experiencia

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