Arduino Powered 'Scotch Mount' Star Tracker pro astrofotografii: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

O Skotské hoře jsem se dozvěděl, když jsem byl mladší, a pořídil jsem si ji s tátou, když mi bylo 16. Je to levný a jednoduchý způsob, jak začít s astrofotografií, který pokrývá základy, než se dostanete do složitých záležitostí dalekohledu s hlavním zaměřením, sledování mimo osu atd. Když jsem tento držák poprvé vyrobil, byl zpět v 90. letech, takže jsem musel použít filmovou kameru a ten film vyvinout v místním obchodě s fotoaparáty, byl to drahý a dlouhý proces (pořídit fotografie, použijte celou roli, pusťte ji, o několik dní později ji zvedněte a uvidíte výsledky), je nyní mnohem rychlejší, levnější a snadno se učí z pokusů a omylů s digitálními fotoaparáty. Na posledním kroku můžete vidět některé staré záběry z roku 1997.

Design, který jsem tehdy používal, a dnes, pochází z této knihy Star Ware:

Pro tento Instructable jsem také úložiště Github pro všechna aktiva Arduina: Code, Schematic a seznam dílů s URL.

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

Scotch mount funguje na velmi jednoduchém principu otáčení hodinového kola v určitých časech, ale jak jsem se dozvěděl, stabilita hraje obrovskou roli v tom, jak fotografie vycházejí. Zapnutí hodinového kola na nestabilní nebo chatrný design, zejména při vysokých přiblíženích, přináší do fotografie stopy hvězd a chvění. Abych to překonal a celý proces usnadnil a zautomatizoval, vytvořil jsem jednoduchý motorový pohon založený na Arduinu na základě stejnosměrného motoru a několika plastových ozubených kol (jeden jsem vytáhl ze zlomené hračky helikoptéry).

Pro Scotch Mount nebo Barndoor Tracker jsou k dispozici i další pokyny, ale pro svůj design jsem chtěl držák malý a přenosný, abych ho mohl hodit do batohu a odnést do vzdálených oblastí mimo světelné znečištění Austin TX.

Krok 1: „Bylo mi řečeno, že žádná matematika nebude!“

Země se otáčí zhruba o 360 ° za 24 hodin, pokud to rozložíme, pak je to 15 ° za hodinu nebo 5 ° za 20 minut.

Nyní je šroub 1/4-20 běžným hardwarem, má 20 závitů na palec, takže pokud se otáčí rychlostí 1 otáčky za minutu, bude cestování tohoto 1 palce trvat 20 minut.

Trigonometrie nám dává magické číslo pro náš otvor hodinového kola, které je 11,42 palce (nebo 29,0 cm) od našeho otočného bodu ve středu závěsu.

Krok 2: Materiály

Scotch Mount:

• Horní deska, 3 palce x 12 palců (3/4 palce)
• Spodní deska, 3 palce x 12 palců (3/4 palce)
• Klouby, Doporučuje se jeden dlouhý 3palcový závěs, ujistěte se, že je to pevný závěs bez velké „vůle“, použil jsem dva jednoduché závěsy, ale hodně se kroutí a mohu je přepnout na pevnější závěs.
• Tečný šroub, šroub s kulatou hlavou o délce 1/4-20 x 4 palce
• 2 xTee matice, vnitřní závit 1/4-20
• Šroubovací očka a gumička
• Stativová hlava (pořiďte si lehkou, ale ujistěte se, že je pevná, nechcete, aby levný držák upouštěl drahý fotoaparát nebo aby se držák během záběru uvolňoval a klesal).
• Ozubená kolečka (Použil jsem 3: malý pro motor, střední, který má malý a velký a velký pro samotný hodinový kolečko).
• Plastové distanční sloupky pro stojan motoru. Začínal 1 "a po správných výškách je seřízl na velikost, kterou jsem potřeboval.
• Tenká hobby překližka - pro upevnění motoru a převodovky (použil jsem desku s obvody od Radioshacku, tenkou, lehkou a dostatečně silnou, použijte vše, co funguje nejlépe).
• Rozmanité pružiny (dříve jsem pomáhal převodům/šroubům a držel převody řadově). Dostal jsem pár od Lowese a vytáhl další z kuličkových per a rozřezal je na správné velikosti.
• Různé podložky, které zabraňují broušení pohyblivých částí o dřevo.
• Jednoduchý držák pro uchycení motoru.

Arduino Motor Driver (konkrétní díly jsou v seznamu dílů Github s adresami URL, kde je můžete získat online):

• Arduino
• Motorový pohon
• H-Bridge Motor Driver 1A (L293D)
• stiskněte tlačítko
• přepínač zapnutí/vypnutí

Krok 3: Změřte a ořízněte horní a spodní desku

Na každé desce odměřte 12 palců, označte ji, ořízněte a obrouste okraje.

Krok 4: Vyvrtejte otvory a přidejte hardware

Existuje spousta otvorů k vyvrtání a vzhledem k požadovanému přesnému měření doporučuji provést hodinové kolo jako poslední (abyste mohli změřit 29 cm přesně mimo závěs)!

Tip: Doporučuji poklepat na otvor pomocí razníku, který pomůže vést otvor na správném místě.

Vyvrtáte následující otvory:

• Panty - Nešroubujte je jen proto, že se deska může rozdělit, vyvrtejte otvory na okrajích obou desek, otvor závisí na velikosti šroubu závěsu, změřte šroub a použijte o něco menší vrták.
• Clockwheel - 29 cm od středu čepu závěsu, získá T -matici, umístění této díry je zásadní pro to, aby se deska a obloha otáčejí stejnou rychlostí, když se šroub otáčí 1 ot / min. Matice T by měla být na straně desky směřující dolů (směrem k zemi).
• Stativová hlava - se středem na horní desce, velikost závisí na hlavě stativu, na moji jsem také použil podložku, aby držel pohodlně.
• Stativový držák-umístěný na spodní desce, 5/16 palců, a tento otvor dostane T-matici. Matice T by také měla být na straně desky směřující dolů (směrem k zemi).

Při přidávání T-ořechů doporučuji dát trochu lepidla dolů, než ho zatlučete, a buďte opatrní. Začal jsem dělení na spodní desce (viz foto), které jsem musel opravit.

Když jej připevníte na stativ, otvor pro stativ a matice T budou nejvíce namáhány (utahovány tam a zpět od hmotnosti kamery, pokud jsou drženy úhly), takže se T matice pravděpodobně uvolní nebo úplně vyskočí, takže ujistěte se, že jste jej dostatečně nalepili a pokusili se udržet váhu uprostřed při montáži. Dobrý stabilní držák je zásadní pro fotografie bez hvězdných stop/chvil.

Krok 5: Uchycení motoru a ozubená kola

Na jeden z převodů nejprve přilepte standardní matici 1/4-20, toto bude hlavní hodinový pohon, na to jsem použil velkorysé lepidlo Gorilla Glue (můžete vidět na fotografii).

Za druhé přilepte malé ozubené kolo na druhé velké ozubené kolo, toto je náš mezilehlý převod, jako osu jsem použil jednoduchý řezaný hřebík na dřevo.

Namontujte motor na držák (zavázal jsem zipem a později lepil, když jsem měl zarovnání vpravo).

Nastavení je takové, že motor otáčí velkým převodovým stupněm relativně rychlým tempem (přibližně 1 ot / 5 sekund), což je spojeno s malým převodovým stupněm, který se pohybuje stejnou rychlostí. Malé ozubené kolo se vyrovnává s hlavním ozubeným kolem s hodinovým pohonem, ale protože jsou obvody různé, ozubené kolo s hodinovým kolem se otáčí mnohem pomaleji. Míříme na rychlost 1 ot/min a na to motor jede příliš rychle. Takže pomocí vypnutí a zapnutí v kódu Arduino se mi podařilo zpomalit rychlostní stupeň. Toto nastavení se nazývá Gear Train a můžete se o něm dozvědět více zde (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Budete muset experimentovat s tím, jaké hodnoty fungují po dobu zapnutí a vypnutí, aby se rychlostní stupeň otáčel správnou rychlostí pro váš motor a převody.

Potřebujete dobré bydlení, aby vše bylo seřazené a plynule se točilo. Dbejte na to, abyste zarovnali své otvory a pomocí pružin a podložek udržovali ozubená kola v pohybu na hladkých površích a nebrousili o žádnou desku. To mi asi zabralo nejvíce času z projektu.

Krok 6: Motorové obvody

Obvody jsou velmi jednoduché, přičemž většina připojení směřuje k ovladači motoru H-Bridge, použijte přiložený obrázek nebo soubor projektu Fritzing je také součástí balíčku Github.

Bylo přidáno tlačítko pro změnu směru (nebo můžete kolečko hodin „přetočit“také rukou).

Přepínač On/Off právě usnadnil zapnutí a vypnutí disku, když se nepoužívá/nevyvíjí, můžete také jednoduše zapojit napájení i do Arduina.

Směr motoru závisí na tom, jak byl zapojen, pokud otáčíte špatným směrem, stačí změnit polaritu.

Krok 7: Ukončete výsledek, tipy a triky

A používat! Vyrovnejte stativ, podívejte se na severní hvězdu dolů v závěsu, přičemž závěs je na levé straně sestavy (jinak budete sledovat v opačném směru).

Pokuste se udržet celé nastavení vyvážené a stabilní. Nedotýkejte se jej během záběrů, ani netahejte za kabely (k fotoaparátu použijte dálkovou spoušť) a zkuste použít techniky, jako je Mirror Lockup (pokud to váš fotoaparát podporuje), abyste získali jasné snímky bez otřesů. O astrofotografii je k dispozici spousta návodů a ze zkušeností se rychle naučíte.

Obrázky ukazují dva záběry, které jsem udělal s použitím celého nastavení, to bylo na světle znečištěném předměstí Austinu TX v ne nejjasnější noci, ale vyšly pěkně. Orion byl dlouhý asi 2,5 minuty a větší záběr na oblohu byl 5 minut (ale byl příliš dlouhý kvůli množství světelného znečištění a musel být zmenšen zpět v Lightroomu). K dispozici jsou také 3 snímky komety Hale-Bopp z roku 1997, to bylo s ručně otočeným držákem a tradiční filmovou kamerou. Můžete vidět, co mohou se záběrem udělat vibrace nebo nesprávné zarovnání.

Závěrečné tipy a myšlenky:

• Fotoaparáty a sklo v čočkách jsou TĚŽKÉ, musel jsem použít pružiny, abych se pokusil sundat váhu z hodinového převodu a pomoci převodům. Motor, který jsem použil, neměl šílený točivý moment/výkon, takže pokud byla příliš velká hmotnost nebo byla ozubená kola zarovnaná na deskách, pak bylo obtížné otočit rychlostní stupeň nebo se zablokovat. Pomůže silnější motor, ale právě to jsem měl k dispozici.
• Klíčové je polární vyrovnání. Pokud není správně zarovnáno, bude nastavení sledovat špatně. Potřebujete robustní stativ vyvážený a vystředěný (jeden s vodováhou pomáhá)!
• Na tangenciálním držáku je inherentní chyba, která se projevuje při delších expozicích. K jeho úpravě můžete použít korekční kameru, kterou najdete zde: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Nebojím se toho, protože používám velmi širokoúhlý objektiv (20 mm ve srovnání s 50 mm) a trváním přibližně 5 minut.
• Astrofotografie je ze své podstaty tvrdá a frustrující. Nenechte se napoprvé očekávat úžasné fotky, existuje křivka učení, jistě vám může pomoci dražší a přesnější vybavení, ale ne, pokud nevíte nebo neoceníte, jak fungují. Ale začněte v malém, zvládněte základy, pak budete vědět, jak používat drahé vybavení, a budete ho umět dobře používat. S jednoduchými nastaveními můžete stále pořizovat skvělé záběry. Staré záběry z roku 1997 byly „nejlepší“ze zhruba 100 ran, takže to byl proces učení. S Digitalem můžete pořizovat fotografie za fotografiemi a učit se ze svých chyb a vítězství zdokonalovat své dovednosti.

Děkujeme za přečtení, pokud chcete vidět více fotografií a videí z mých projektů, podívejte se na můj Instagram a kanál YouTube