🤑 💝 🎣 Astrotracker: mon expérience 🚫 👩🏼‍🚀 😡

Afin de combiner ses deux hobbies préférés: la photographie et l'astronomie, j'ai décidé de m'essayer à l'astrophotographie. Les photos de la Voie lactée avec d'immenses placers d'étoiles m'ont profondément marqué. De plus, chaque été, je visite le Caucase et le ciel est idéal pour l'observation. Pour une prise de vue de haute qualité du ciel étoilé, vous ne pouvez pas vous passer d'un astrotracker. Pourquoi est-il nécessaire? Je ne vois pas la nécessité de le répéter, car il y a déjà eu plusieurs articles sur ce sujet. Par conséquent, je voudrais juste partager mon expérience dans la création de cet appareil, sa configuration et son utilisation. J'ai obtenu le design de cet article, je l'ai simplifié un peu et l'ai équipé de mes propres améliorations. Détails sous la coupe.

Je dois dire tout de suite que, contrairement à SW. kuzmuk(auteur de l'article original) le processus de fabrication d'un astrotracker ne m'a pas pris deux soirées, ni même deux semaines, mais deux mois entiers. Mais une si longue période est principalement associée à la longue livraison de certains composants en provenance de Chine. Lors de la création du tracker, je me suis fixé deux objectifs principaux: une simplicité de conception maximale et une précision de suivi maximale avec l'appareil résultant.

1. Conduisez

Dans l'article d'origine, le variateur utilise un moteur pas à pas avec un pilote et Arduino comme contrôleur. Mais comme avant ce projet je n'avais aucune expérience en programmation Arduino, j'ai décidé d'utiliser un simple moteur DC (moteur DC). De plus, j'ai rencontré de nombreux modèles de trackers sur Internet spécifiquement avec DPT. J'ai commandé un moteur 5V sur Ebay, avec une boîte de vitesses intégrée, avec une vitesse totale d'environ 8 tr / min. Compte tenu d'une alimentation stabilisée, je m'attendais à obtenir une vitesse de sortie constante, même si j'ai compris que la vitesse de rotation du DCT dépend de la charge.

Imaginez ma déception. Le fait est que même sans charge, alimenté par une source de laboratoire, le régime moteur n'était pas stable. Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir comment la "vitesse" flotte au fil du temps. Je ne disposais pas d'un outil précis pour déterminer la vitesse, j'ai donc utilisé la méthode de mesure d'intervalle avec raffinement. Le résultat n'était pas acceptable.

Il n'y avait pas d'autre choix que d'utiliser un moteur à vitesse synchrone, qui est le 28BYJ-48 étape par étape. Une étude superficielle d'Arduino a montré qu'il n'y a pas de difficultés, et tout le programme se résume à allumer alternativement les quatre phases du moteur avec un certain retard. La vitesse, comme prévu, dans un tel système était très stable.

De plus, l'utilisation d'Arduino a permis d'affiner la vitesse de rotation, ce qui a réduit les exigences de fabrication de précision des engrenages.

2. Mécanisme pivotant et transmission

Je n'ai pas jugé nécessaire d'utiliser la découpe laser pour réaliser la base, car je n'ai imposé aucune restriction sur la taille du futur tracker. Au contraire, plus la base est grande, plus la précision est élevée en raison de moins de jeu dans l'axe. Pour la base, j'ai pris deux planches à découper en contreplaqué d'Auchan. J'ai choisi les auvents avec un dégagement minimum (plus tard le dégagement était encore compensé par un marteau) et placés le long des bords de la base. Plus la distance entre les auvents est grande, plus le fonctionnement du mécanisme est précis. Il a plié l'épingle à cheveux selon la méthode décrite dans l'article d'origine.

Il n'a pas non plus fabriqué d'engrenages sur commande, mais l'a pris à partir d'un vieux rover lunaire soviétique avec un rapport de vitesse de ~ 4. Dans mon cas, c'était 3,8. Il a mis un écrou sur la colle chaude dans le gros engrenage.

Le dernier type de transmission:

3. Calcul de la vitesse de rotation Le

calcul de la vitesse de rotation requise de l'arbre du moteur n'est pas difficile, si vous comprenez les principes de base. Tout est basé sur une seule équation. Pour plus de commodité, j'ai utilisé Excel:

4. Calibration

Je me suis rendu compte que dans la fabrication de supporter idéalement avec précision toutes les tailles du tracker ne fonctionnera pas avec tous les désirs. Il y aura une erreur dans tous les cas, j'ai donc développé une méthodologie pour sa compensation à l'avance. Elle consiste en un calibrage laser du tracker: un laser est monté sur la partie tournante et brille sur l'écran situé à une distance connue de l'axe du tracker. Ainsi, en mesurant la durée d'activation et de désactivation du tracker, vous pouvez calculer le chemin que le point laser doit parcourir à l'écran et le corréler avec la roulette réelle mesurée. Plus l'écran est éloigné et le tracker dure plus longtemps, plus le résultat est précis.

Certes, même sans étalonnage, l'erreur de suivi n'était que d'environ 0,8%. Après avoir ajusté le temps de pause entre les phases de commutation de l'étape, l'erreur était d'environ 0,2%. Le tableau ci-dessous montre comment l'erreur diminue avec l'augmentation du temps de pause.

Le programme pour Arduino est resté aussi simple que possible. Elle ne fait que commuer les étapes de l'étape avec la pause définie ci-dessus. La rotation commence immédiatement après la mise sous tension. De plus, une seule phase est commutée en même temps - le couple moteur dans ce cas est moindre (il est déjà abondant), mais les batteries vivent 2 fois plus longtemps.

Code pour 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);  
}

Après la configuration, j'ai remplacé la carte par un Arduino Micro, qui s'intègre parfaitement sur la carte du pilote du moteur, et j'ai tout placé dans un boîtier en plastique. J'ai utilisé PowerBank à 2300 mAh comme source d'alimentation (assez pour ~ 5 heures de suivi).

5. Laser Sight

Ayant une certaine expérience dans les observations astronomiques, j'ai réalisé que viser le tracker sur l'étoile polaire serait un gros problème. Il est inacceptable d'exposer l'axe à l'œil, et je ne voulais pas installer le chercheur de pôles à cause de son coût. Par conséquent, j'ai décidé de fabriquer un viseur laser fait maison. Pour ce faire, j'ai commandé ici un tel laser vert avec une longueur d'onde de 532 nm et une puissance de 5 mW. À en juger par les informations sur Internet, son faisceau aurait dû être clairement visible dans l'obscurité.

Pour pouvoir affiner la direction du faisceau laser, j'ai utilisé un tube en plastique de plus grand diamètre avec ajustement par vis comme fixation:

dans ce cas, le processus de calibrage de l'alignement du faisceau laser avec l'axe du tracker se présentait comme suit: la distance entre l'axe laser et l'axe du tracker est mesurée, puis un cercle de rayon égal à valeur modifiée. Le cercle (appelons-le une cible) est placé à une certaine distance du tracker et la position de la partie mobile du tracker est modifiée manuellement. Si les axes sont parallèles, alors le faisceau laser doit aller exactement dans un cercle. Et encore: plus la distance entre le tracker et la cible est grande, plus le résultat est précis.

Quant à l'apparence dans l'obscurité, je dois dire que les Chinois n'ont pas trompé:

6. Autres

Pour la prise de vue, nous avons utilisé un appareil photo Nikon D7000 avec un objectif Sigma 17-50 f2.8. Pour l'installer sur le tracker, j'ai commandé une tête 3D sur Ebay, et pour éviter de trembler lors du déclenchement de l'obturateur - un panneau de commande filaire .

Vue finale de la conception: le

laser est alimenté par la même PowerBank via l'interrupteur à bascule de l'unité de commande.

Séparément, il faut dire quelques mots sur le trépied. J'en ai un fait maison qui peut facilement supporter une charge de plusieurs kilogrammes, mais le réglage exact n'est clairement pas suffisant. De plus, il est exact, brut, en général, est complètement inutile, car l'étoile polaire est toujours à un point dans le ciel. Vous pouvez d'abord calculer la longueur des pieds du trépied afin qu'il donne au tracker une inclinaison de ~ 45 degrés, puis, à l'aide d'un réglage précis, viser l'étoile.

Le programme de planétarium virtuel Stellarium aide beaucoup à la planification préliminaire de l'enquête . Vous pouvez définir les coordonnées et l'heure et voir à quel point dans le ciel en ce moment le centre de la Voie lactée et d'autres objets seront et si la Lune va interférer.

De plus, ce site est très utile lors du choix d'un lieu de tournage. C'est une carte de la pollution lumineuse. Choisissez les zones les moins éclairées.

7. Résultats

Exposition photo 5-7 min, ouverture 4, ISO 400.

Dans la dernière photo de la nébuleuse d'Andromède, un petit frottis est visible, mais je pense que cela est dû à un objectif perdu au pôle du monde.

Le tournage a été effectué par nuit claire, loin de la fusée de la ville et en l'absence de lune. Dans de telles conditions, les yeux s'habituent rapidement à l'obscurité et le plan de notre galaxie peut être vu à l'œil nu. Le résultat a été plus que satisfait. Et le processus de préparation, d'observation et de prise de vue apporte un réel plaisir.

Astrotracker: mon expérience

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