Arduino Powered 'Scotch Mount' Star Tracker do astrofotografii: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Dowiedziałem się o Scotch Mount, gdy byłem młodszy i zrobiłem go z moim tatą, gdy miałem 16 lat. To niedrogi, prosty sposób na rozpoczęcie pracy z astrofotografią, który obejmuje podstawy, zanim przejdziesz do skomplikowanych kwestii teleskopu o ogniskowej, śledzenie poza osią itp. Kiedy po raz pierwszy wykonałem ten montaż, było to w latach 90., więc musiałem użyć kamery filmowej i wywołać ten film w lokalnym sklepie fotograficznym, był to kosztowny i długi proces (robienie zdjęć, zużyj całą rolkę, podrzuć, kilka dni później weź ją i zobacz wyniki), teraz z aparatami cyfrowymi jest to o wiele szybsze, tańsze i łatwe do nauczenia się metodą prób i błędów. Na ostatnim kroku można zobaczyć stare ujęcia z 1997 roku.

Projekt, którego używałem wtedy i dzisiaj, pochodzi z tej książki Star Ware:

Dla tego Instructable mam również repozytorium Github dla wszystkich zasobów Arduino: kodu, schematu i listy części z adresami URL.

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

Mocowanie Scotch działa na bardzo prostej zasadzie obracania kołem zegarowym w określonych momentach, ale jak się dowiedziałem, dużą rolę w tym, jak wychodzą zdjęcia, odgrywa stabilność. Obracanie kołem zegarowym w przypadku niestabilnej lub słabej konstrukcji, szczególnie przy dużym zbliżeniu, wprowadza na zdjęciu ślady gwiazd i drgania. Aby przezwyciężyć to i uczynić cały proces łatwiejszym i zautomatyzowanym, stworzyłem prosty napęd silnikowy oparty na Arduino oparty na silniku prądu stałego i kilku plastikowych kołach zębatych (wyciągnąłem jeden z moich z uszkodzonego zabawkowego helikoptera).

Istnieją inne instrukcje dotyczące Scotch Mount lub Barndoor Tracker, ale dla mojego projektu chciałem, aby uchwyt był mały i przenośny, abym mógł wrzucić go do plecaka i zabrać w odległe obszary z dala od zanieczyszczenia światłem Austin w Teksasie.

Krok 1: „Powiedziano mi, że nie będzie matematyki!”

Ziemia obraca się w przybliżeniu o 360° w ciągu 24 godzin, jeśli przeanalizujemy to, to 15° w godzinę lub 5° w 20 minut.

Teraz śruba 1/4-20 jest powszechnym elementem sprzętu, ma 20 gwintów na cal, więc jeśli zostanie obrócona z prędkością 1 obrotu na minutę, przejście tego 1 cala zajmie 20 minut.

Trygonometria daje nam magiczną liczbę dziury w kole zegarowym, która znajduje się 11,42 cala (lub 29,0 cm) od naszego punktu obrotu w środku zawiasu.

Krok 2: Materiały

Montaż na szkocką:

• Płyta górna, 3 cale na 12 cali (3/4 cala)
• Płyta dolna, 3 cale na 12 cali (3/4 cala)
• Zawiasy, Zalecany jest jeden długi 3-calowy zawias, upewnij się, że jest to solidny zawias bez dużego „luzu”, użyłem dwóch prostych zawiasów, ale jest dużo kręcenia i mogę je wymienić na solidniejszy zawias.
• Śruba styczna, śruba z łbem okrągłym 1/4-20 na 4 cale
• 2 x nakrętka tee, gwint wewnętrzny 1/4-20
• Śrubowe oczy i gumka
• Głowica statywowa (zdobądź lekką, ale upewnij się, że jest solidna, nie chcesz, aby tani uchwyt upuszczał drogi aparat lub mocowanie poluzowało się i opadło podczas strzału).
• Przekładnie zegarowe (użyłem 3: malutki do silnika, pośredni, który ma malutki i duży, oraz duży do samego koła zegarowego).
• Plastikowe wsporniki do stojaka silnika. Zacząłem od 1 "i przyciąłem je do rozmiaru, którego potrzebowałem, gdy miałem odpowiednią wysokość.
• Cienka sklejka hobby - do mocowania silnika i przekładni (użyłem płytki drukowanej firmy Radioshack, cienkiej, lekkiej i wystarczająco mocnej, użyj tego, co działa najlepiej).
• Różne sprężyny (kiedyś wspomagałem koła zębate/śruby i utrzymywałem koła zębate w linii). Kupiłem kilka od Lowesa i wyciągnąłem kilka innych z długopisów i przyciąłem je do odpowiednich rozmiarów.
• Różne podkładki zapobiegające ocieraniu się ruchomych części o drewno.
• Prosty wspornik do mocowania silnika.

Sterownik silnika Arduino (konkretne części znajdują się na liście części Github z adresami URL, z których można je pobrać online):

• Arduino
• Napęd
• Sterownik silnika mostka H 1A (L293D)
• naciśnij przycisk
• przełącznik włączania/wyłączania

Krok 3: Zmierz i wytnij górną i dolną płytę

Odmierz 12 cali na każdej desce, zaznacz ją, wytnij i przeszlifuj krawędzie.

Krok 4: Wywierć otwory i dodaj sprzęt

Do wywiercenia jest mnóstwo otworów, a ze względu na wymagany dokładny pomiar polecam zrobić koło zegarowe na końcu (abyś mógł dokładnie zmierzyć 29 cm od zawiasu)!

Wskazówka: polecam uderzenie dziurkacza dziurkaczem, aby pomóc poprowadzić otwór we właściwym miejscu.

Zamierzasz wywiercić następujące otwory:

• Zawiasy - Nie przykręcaj, bo deska może się łamać, wywierć otwory na krawędziach obu desek, otwór zależy od rozmiaru wkręta do zawiasu, odmierz wkręt i użyj nieco mniejszego wiertła.
• Koło zegarowe - 29 cm od środka sworznia zawiasu, otrzyma nakrętkę T, lokalizacja tego otworu jest niezbędna, aby deska i niebo obracały się w tym samym tempie, gdy śruba jest kręcona z prędkością 1 obr./min. T-nakrętka powinna znajdować się po stronie deski skierowanej w dół (w kierunku podłoża).
• Głowica statywu - wyśrodkowana na górnej płycie, rozmiar zależy od głowicy statywu, użyłem również podkładki na mojej, aby ją dobrze trzymać.
• Mocowanie do statywu - wyśrodkowane na dolnej płycie, 5/16 cala i ten otwór otrzyma nakrętkę T. T-nakrętka również powinna znajdować się po stronie deski skierowanej w dół (w kierunku podłoża).

Podczas dodawania nakrętek teowych zalecam nałożenie trochę kleju przed wbiciem go i delikatne wbijanie. Zacząłem split na mojej dolnej desce (patrz zdjęcie), który musiałem naprawić.

Kiedy montujesz go na statywie, otwór mocowania statywu i nakrętka teowa są najbardziej naprężone (skręcane w tę i z powrotem pod ciężarem aparatu podczas pracy pod kątem), więc nakrętka teowa może się poluzować lub całkowicie wysunąć, więc wykonaj upewnij się, że odpowiednio go przykleiłeś i staraj się utrzymać wagę pośrodku podczas korzystania z uchwytu. Dobre stabilne mocowanie ma kluczowe znaczenie w przypadku zdjęć bez śladów gwiazd/ruchów.

Krok 5: Montaż silnika i przekładnie

Najpierw przyklej standardową nakrętkę 1/4-20 do jednego z kół zębatych, będzie to główna zębatka napędu zegara, użyłem do tego sporej ilości kleju Gorilla Glue (widać na zdjęciu).

Po drugie przyklej małe koło zębate do drugiego dużego koła zębatego, to jest nasze pośrednie koło zębate, użyłem prostego, ściętego drewnianego gwoździa jako osi.

Zamontuj silnik na wsporniku (związałem suwak, a później przykleiłem, gdy miałem wyrównanie).

Konfiguracja polega na tym, że silnik obraca duże koło zębate ze stosunkowo dużą szybkością (1 obr. / 5 sekund), jest to połączone z małym kołem zębatym, który porusza się z tą samą prędkością. Maleńkie koło zębate jest wyrównane do głównego koła zębatego napędu zegara, ale ponieważ obwody są różne, koło zegarowe obraca się znacznie wolniej. Dążymy do prędkości 1 obr/min, a silnik porusza się trochę za szybko na to. Tak więc, używając wyłączenia i włączenia w kodzie Arduino, udało mi się spowolnić bieg. Ta konfiguracja nazywa się Gear Train i możesz dowiedzieć się o niej nieco więcej tutaj (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Będziesz musiał poeksperymentować z tym, jakie wartości działają na czas włączania i wyłączania, aby koło zębate obracało się z odpowiednią prędkością dla silnika i przekładni.

Potrzebujesz dobrej obudowy, aby wszystko było w jednej linii i płynnie obracało się. Uważaj, aby wyrównać otwory i użyj sprężyn i podkładek, aby koła zębate poruszały się po gładkich powierzchniach i nie ocierały się o żadną deskę. To prawdopodobnie zajęło mi najwięcej czasu z projektu.

Krok 6: Obwody silnika

Obwody są dość proste, ponieważ większość połączeń idzie do sterownika silnika H-Bridge, użyj załączonego obrazu lub pliku projektu Fritzing jest również zawarte w pakiecie Github.

Dodano przycisk do odwrócenia kierunku (można też ręcznie "przewinąć" koło zegarowe).

Przełącznik On/Off właśnie ułatwił włączanie i wyłączanie dysku, gdy nie jest używany/rozwijany, można również po prostu podłączyć zasilanie do Arduino.

Kierunek silnika zależy od tego, jak został podłączony, jeśli kręcisz w złym kierunku, po prostu odwróć polaryzację.

Krok 7: Wynik końcowy, porady i wskazówki

I użyć! Wyrównaj statyw, skieruj gwiazdę północną w dół zawiasu, z zawiasem znajdującym się po lewej stronie konfiguracji (w przeciwnym razie będziesz śledzić w przeciwnym kierunku).

Staraj się, aby cały zestaw był zrównoważony i stabilny. Nie dotykaj go podczas robienia zdjęć ani nie ciągnij za kable (użyj zdalnego spustu aparatu) i spróbuj użyć technik, takich jak Blokada lustra (jeśli Twój aparat to obsługuje), aby uzyskać wyraźne zdjęcia bez drgań. Dostępnych jest wiele samouczków dotyczących astrofotografii i szybko nauczysz się z doświadczenia.

Zdjęcia pokazują dwa ujęcia, które zrobiłem przy użyciu całego zestawu, to było na zanieczyszczonych światłem przedmieściach Austin TX w nie najjaśniejszą noc, ale wyszły ładne. Orion miał około 2,5 minuty, a większe zdjęcie nieba trwało 5 minut (ale było zbyt długie ze względu na ilość zanieczyszczenia światłem i musiało zostać przeskalowane z powrotem w Lightroomie). Są też 3 zdjęcia komety Hale-Bopp z 1997 roku, z ręcznie obróconym uchwytem i tradycyjną kamerą filmową. Możesz zobaczyć, jak drgania lub nieprawidłowe ustawienie mogą wpłynąć na strzał.

Ostatnie wskazówki i przemyślenia:

• Aparaty i szkło w obiektywach są CIĘŻKIE, musiałem użyć sprężyn, aby spróbować odciążyć mechanizm zegarowy i wspomóc biegi. Silnik, którego użyłem, nie miał szalonych momentów obrotowych / mocy, więc jeśli był zbyt duży ciężar lub koła zębate były równo na deskach, trudno było obrócić bieg lub od razu się zablokuje. Pomoże mocniejszy silnik, ale to właśnie miałem do dyspozycji.
• Wyrównanie biegunowe jest kluczowe. Konfiguracja będzie śledzona nieprawidłowo, jeśli nie zostanie prawidłowo wyrównana. Potrzebujesz solidnego, wyważonego i wycentrowanego statywu (pomaga jeden z poziomicą)!
• Istnieje nieodłączny błąd mocowania stycznego, który pojawia się przy dłuższych ekspozycjach, można użyć krzywki korekcyjnej, aby ją skorygować, którą można znaleźć tutaj: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Nie martwię się tym, ponieważ używam bardzo szerokokątnego obiektywu (20 mm w porównaniu do 50 mm) i czas trwania około 5 minut.
• Astrofotografia jest z natury trudna i frustrująca. Nie wychodź i nie spodziewaj się niesamowitych zdjęć za pierwszym razem, jest krzywa uczenia się, na pewno droższy i precyzyjny sprzęt może pomóc, ale nie, jeśli nie wiesz lub nie doceniasz ich działania. Ale zacznij od małych rzeczy, opanuj podstawy, wtedy będziesz wiedział, jak korzystać z drogiego sprzętu i będziesz mógł go dobrze wykorzystać. Nadal możesz robić świetne ujęcia dzięki prostym ustawieniom. Stare ujęcia z 1997 roku były „najlepsze” na około 100, więc był to proces uczenia się. Dzięki Digital możesz robić zdjęcie po zdjęciu i uczyć się na błędach i zwycięstwach, aby doskonalić swoje umiejętności.

Dziękuję za przeczytanie, jeśli chcesz zobaczyć więcej zdjęć i filmów z moich projektów niż zajrzyj na mój kanał na Instagramie i YouTube