Arduino poháňaný „Scotch Mount“Star Tracker pre astrofotografiu: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

O Scotch Mount som sa dozvedel, keď som bol mladší, a urobil som ho s otcom, keď mi bolo 16 rokov. Je to lacný a jednoduchý spôsob, ako začať s astrofotografiou, ktorý pokrýva základy, než sa dostanete k zložitým záležitostiam teleskopu s hlavným zameraním, sledovanie mimo osi atď. Keď som tento držiak prvýkrát vyrobil, bol späť v 90. rokoch, takže som musel použiť filmovú kameru a tento film vytvoriť v miestnom obchode s fotoaparátmi, bol to drahý a dlhý proces (fotografovať, použite celý zvitok, zahoďte ho, o niekoľko dní neskôr ho vyberte a uvidíte výsledky), je to teraz s digitálnymi fotoaparátmi oveľa rýchlejšie, lacnejšie a ľahko sa učíte pokusom a omylom. Na poslednom kroku si môžete pozrieť niekoľko starých záberov z roku 1997.

Dizajn, ktorý som používal vtedy a dnes, pochádza z tejto knihy Star Ware:

Pre tento Instructable som tiež úložisko Github pre všetky aktíva Arduina: kód, schému a zoznam súčiastok s adresami URL.

github.com/kmkingsbury/arduino-scotch-mount-motor

Scotch mount funguje na veľmi jednoduchom princípe otáčania hodinového kolesa v určitých časoch, ale ako som sa dozvedel, stabilita hrá obrovskú úlohu v tom, ako fotografie vychádzajú. Zapnutie hodinového kolesa na nestabilný alebo krehký dizajn, najmä pri vysokých priblíženiach, vyvoláva stopy hviezd a chvenie na fotografii. Aby som to prekonal a zjednodušil a zautomatizoval celý proces, vytvoril som jednoduchý motorový pohon založený na Arduine na základe jednosmerného motora a niekoľkých plastových prevodov (vytiahol som jeden svoj z rozbitej helikoptéry).

Existujú aj ďalšie pokyny pre Scotch Mount alebo Barndoor Tracker, ale pre môj návrh som chcel držiak malý a prenosný, aby som ho mohol hodiť do batohu a vziať ho do odľahlých oblastí mimo svetelného znečistenia Austin TX.

Krok 1: „Bolo mi povedané, že matematika nebude!“

Zem sa točí zhruba 360 ° za 24 hodín, ak to rozložíme, je to 15 ° za hodinu alebo 5 ° za 20 minút.

Teraz je skrutka 1/4-20 bežným hardvérom, má 20 závitov na palec, takže ak sa otáča rýchlosťou 1 otáčku za minútu, prejde tento 1 palec 20 minút.

Trigonometria nám dáva magické číslo otvoru pre hodiny, ktoré je 29,4 cm (11,42 palca) od nášho bodu otáčania v strede závesu.

Krok 2: Materiály

Scotch Mount:

• Horná doska, 3 palce x 12 palcov (3/4 palca)
• Spodná doska, 3 palce x 12 palcov (3/4 palca)
• Kĺbové pánty, odporúča sa jeden dlhý 3-palcový záves, uistite sa, že je to pevný záves bez veľa „hry“, použil som dva jednoduché pánty, ale je tu veľa kývania a môžem ich prepnúť na pevnejší záves.
• Dotyková skrutka, skrutka s guľatou hlavou s dĺžkou 1/4-20 x 4 palcov
• 2 xTee matica, 1/4-20 vnútorný závit
• Skrutkové oči a gumička
• Statívová hlava (kúpte si ľahkú, ale uistite sa, že je pevná, nechcete, aby vám lacný držiak zhadzoval drahý fotoaparát alebo aby sa držiak počas záberu uvoľňoval a klesal).
• Ozubené koleso s hodinovým kolesom (Použil som 3: malý pre motor, stredný, ktorý má malý a veľký a veľký pre samotné hodinové koleso).
• Plastové podpery pre stojan motora. Začalo sa 1 palcom a po správnych výškach ich znížil na takú veľkosť, akú som potreboval.
• Tenká hobby preglejka - na uchytenie motora a prevodovky (použil som obvodovú dosku od Radioshack, tenkú, ľahkú a dostatočne pevnú, použite všetko, čo funguje najlepšie).
• Rozmanité pružiny (zvykol som pomáhať prevodom/skrutkám a držať radenie prevodových stupňov v rade). Dostal som pár od Lowesa a vytiahol niekoľko ďalších z guľôčkových pier a rozrezal ich na správne veľkosti.
• Rôzne podložky, aby sa pohyblivé časti nebrúsili o drevo.
• Jednoduchý držiak na uchytenie motora.

Ovládač motora Arduino (konkrétne diely sú v zozname dielov Github s adresami URL, kde ich môžete získať online):

• Arduino
• Motorový pohon
• H-Bridge Motor Driver 1A (L293D)
• tlačidlo
• prepínač zapnutia/vypnutia

Krok 3: Zmerajte a odrežte hornú a dolnú dosku

Na každej doske odmerajte 12 palcov, označte ich, orežte a obrúste okraje.

Krok 4: Vyvŕtajte otvory a pridajte hardvér

Existuje veľa otvorov, ktoré je potrebné vyvŕtať, a kvôli požadovanému presnému meraniu vám odporúčam, aby ste hodinové koleso urobili ako posledné (aby ste mohli 29 cm odmerať presne od závesu)!

Tip: Odporúčam poklepať na dieru pomocou razníka, ktoré vám pomôže viesť dieru na správnom mieste.

Vŕtate nasledujúce otvory:

• Pánty - Neskrutkujte ich, pretože sa doska môže rozdeliť, vyvŕtajte otvory na okrajoch oboch dosiek, otvor závisí od veľkosti skrutky závesu, odmerajte skrutku a použite o niečo menší vrták.
• Clockwheel - 29 cm od stredu čapu závesu, získa T -maticu, umiestnenie tohto otvoru je nevyhnutné na to, aby sa doska a obloha otáčali rovnakou rýchlosťou, keď sa skrutka otáča 1 ot / min. Matica T by mala byť na doske obrátenej strane dosky (k zemi).
• Statívová hlava - vycentrovaná na hornej doske, veľkosť závisí od hlavy statívu, tiež som na moju podložku použil podložku, aby dobre držala.
• Statívový držiak-umiestnený na spodnej doske, 5/16 palcov a tento otvor získa T-maticu. Matica T by mala byť tiež na doske obrátenej strane dosky (k zemi).

Pri pridávaní T-orechov odporúčam dať dolu trochu lepidla a zatĺkať ich opatrne. Začal som rozdelenie na spodnej doske (pozri fotografiu), ktoré som musel opraviť.

Keď ho pripevníte na statív, otvor pre upevnenie na statív a matica t budú najviac namáhané (utiahnuté tam a späť od hmotnosti fotoaparátu v uhloch), takže sa pravdepodobne uvoľní alebo úplne vysunie matica T, takže pri použití držiaka ho primerane prilepte a snažte sa udržať váhu v strede. Dobrý stabilný držiak je kľúčový pre fotografie bez hviezdnych chodníkov/chvenie.

Krok 5: Uchytenie motora a prevody

Na jeden z prevodov najskôr prilepte štandardnú maticu 1/4-20, toto bude hlavný pohon s hodinovým pohonom, na to som použil štedré množstvo lepidla Gorilla Glue (vidíte na fotografii).

Za druhé prilepte malý prevod k druhému veľkému ozubenému kolesu, toto je náš medziľahlý prevod, ako os som použil jednoduchý zrezaný drevený klinec.

Namontujte motor na konzolu (zavrel som na zips a potom neskôr prilepil, keď som mal zarovnanie vpravo).

Nastavenie je také, že motor otáča veľkým prevodovým stupňom relatívne rýchlym tempom (1 otáčka / 5 sekúnd alebo viac), toto je spojené s malým prevodovým stupňom, ktorý jazdí rovnakou rýchlosťou. Malé ozubené koleso je zarovnané s hlavným hodinovým prevodom, ale pretože sú rôzne, prevodovka s hodinovým kolesom sa otáča oveľa pomalšie. Mierime na rýchlosť 1 ot/min a na to motor cestuje príliš rýchlo. Vďaka vypnutiu a zapnutiu v kóde Arduino sa mi podarilo spomaliť prevodový stupeň. Toto nastavenie sa nazýva Gear Gear a môžete sa o ňom dozvedieť viac tu (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Budete musieť experimentovať s tým, aké hodnoty fungujú dobu zapnutia a vypnutia, aby sa prevodový stupeň otáčal správnou rýchlosťou pre váš motor a prevodové stupne.

Potrebujete dobré bývanie, aby bolo všetko zarovnané a plynulo sa otáčalo. Dbajte na to, aby ste zarovnali otvory a pomocou pružín a podložiek udržujte prevody v pohybe po hladkých povrchoch a nebrúste o žiadnu dosku. To mi asi zabralo najviac času z projektu.

Krok 6: Motorový obvod

Obvod je veľmi jednoduchý, pričom väčšina pripojení smeruje k ovládaču motora H-Bridge, použite priložený obrázok alebo súbor projektu Fritzing je súčasťou balíka Github.

Bolo pridané tlačidlo na zmenu smeru jazdy (alebo môžete koliesko hodín „previnúť“aj ručne).

Prepínač On/Off práve uľahčil zapínanie a vypínanie disku, keď sa nepoužíva/nevyvíja, môžete tiež jednoducho napájať aj Arduino.

Smer motora závisí od toho, ako bol zapojený, ak otáčate zlým smerom, stačí zmeniť polaritu.

Krok 7: Ukončite výsledok, tipy a triky

A používať! Zarovnajte statív a pozrite sa na severnú hviezdu v páse, pričom záves je na ľavej strane zostavy (inak budete sledovať v opačnom smere).

Pokúste sa udržať celé nastavenie vyvážené a stabilné. Nedotýkajte sa ho počas záberov, ani nenatahujte za káble (na fotoaparát používajte diaľkové ovládanie) a skúste použiť techniky, ako je Mirror Lockup (ak to váš fotoaparát podporuje), aby ste dosiahli jasné zábery bez chvenia. K dispozícii je množstvo návodov na astrofotografiu a zo skúseností sa rýchlo naučíte.

Obrázky ukazujú dva zábery, ktoré som urobil s použitím celého nastavenia, bolo to na svetlom znečistenom predmestí Austinu TX v nie najjasnejšej noci, ale vyšli pekne. Orion bol dlhý asi 2,5 minúty a záber väčšej oblohy bol 5 minút (ale bol príliš dlhý kvôli množstvu svetelného znečistenia a musel byť zmenšený v Lightroom). K dispozícii sú tiež 3 obrázky kométy Hale-Bopp z roku 1997, ktorá bola s ručne otočeným držiakom a tradičnou filmovou kamerou. Môžete vidieť, čo môžu so záberom urobiť vibrácie alebo nesprávne zarovnanie.

Záverečné rady a nápady:

• Fotoaparáty a sklo v šošovkách sú ŤAŽKÉ. Musel som použiť pružiny, aby som sa pokúsil stiahnuť váhu z hodinového prevodu a pomôcť prevodovým stupňom. Motor, ktorý som použil, nemal šialené množstvo krútiaceho momentu/výkonu, takže ak bola príliš veľká hmotnosť alebo boli prevody zarovnané s doskami, potom bolo ťažké zaradiť prevodový stupeň alebo sa zablokovať. Pomôže silnejší motor, ale práve to som mal k dispozícii.
• Polárne zarovnanie je kľúčové. Ak nie je správne zarovnané, nastavenie bude sledovať nesprávne. Potrebujete robustný statív vyvážený a vystredený (jeden s úrovňou bublín vám pomôže)!
• Dotyková montáž, ktorá sa prejavuje pri dlhších expozíciách, je inherentnou chybou. Na jej úpravu môžete použiť opravnú kameru, ktorá sa nachádza tu: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Nebojím sa toho, pretože používam veľmi širokouhlý objektív (20 mm v porovnaní s 50 mm) a trvácnosť približne 5 minút.
• Astrofotografia je vo svojej podstate ťažká a frustrujúca. Neočakávajte úžasné fotografie na prvýkrát, existuje krivka učenia sa, určite vám môže pomôcť drahšie a presnejšie vybavenie, ale nie, ak neviete alebo oceňujete, ako fungujú. Začnite však v malom, ovládnite základy, potom budete vedieť, ako používať drahé zariadenie, a budete ho vedieť aj dobre používať. S jednoduchými nastaveniami môžete stále vytvárať skvelé zábery. Staré zábery z roku 1997 boli „najlepšie“z asi 100 záberov, takže to bol proces učenia sa. S Digital môžete fotografovať po fotografii a učiť sa zo svojich chýb a víťazstiev a zdokonaľovať svoje schopnosti.

Ďakujem za prečítanie, ak by ste chceli vidieť viac fotografií a videí z mojich projektov, pozrite sa na môj Instagram a kanál YouTube