Arduino Powered 'Scotch Mount' Star Tracker for Astrophotography: 7 Steps (with Pictures)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Έμαθα για το Scotch Mount όταν ήμουν νεότερος και έκανα ένα με τον μπαμπά μου όταν ήμουν 16. Είναι ένας φθηνός, απλός τρόπος για να ξεκινήσετε με την Αστροφωτογραφία, που καλύπτει τα βασικά πριν ασχοληθείτε με τα περίπλοκα θέματα του τηλεσκοπίου με κύρια εστίαση, εκτός άξονα παρακολούθησης, κλπ. Όταν έκανα για πρώτη φορά αυτό το στήριγμα ήταν πίσω στη δεκαετία του '90, οπότε έπρεπε να χρησιμοποιήσω μια φωτογραφική μηχανή και να αναπτύξω την ταινία στο τοπικό κατάστημα φωτογραφικών μηχανών, ήταν μια δαπανηρή και μακρά διαδικασία (τραβήξτε τις φωτογραφίες, χρησιμοποιήστε ολόκληρο το ρολό, αφήστε το, λίγες μέρες αργότερα πάρτε το και δείτε τα αποτελέσματα), είναι πολύ πιο γρήγορο, φθηνότερο και εύκολο να μάθετε από δοκιμές και λάθη τώρα με τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. Μπορείτε να δείτε μερικές παλιές λήψεις από το 1997 στο τελευταίο σκαλί.

Το σχέδιο που χρησιμοποιούσα τότε και σήμερα, προήλθε από αυτό το βιβλίο Star Ware:

Για αυτό το Instructable έχω επίσης ένα αποθετήριο Github για όλα τα στοιχεία του Arduino: Κωδικός, σχηματική και λίστα με διευθύνσεις URL.

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

Το Scotch mount λειτουργεί με μια πολύ απλή αρχή περιστροφής του ρολογιού σε συγκεκριμένες ώρες, αλλά όπως έμαθα η σταθερότητα παίζει τεράστιο ρόλο στο πώς βγαίνουν οι φωτογραφίες. Η περιστροφή του ρολογιού σε ένα ασταθές ή εύθραυστο σχέδιο, ειδικά σε υψηλά ζουμ, εισάγει μονοπάτια με αστέρια και τρεμόπαιγμα στη φωτογραφία. Για να το ξεπεράσω και να κάνω την όλη διαδικασία πιο εύκολη και αυτοματοποιημένη, δημιούργησα μια απλή μηχανή με βάση το Arduino βασισμένη σε έναν κινητήρα DC και μερικά πλαστικά γρανάζια (έβγαλα ένα από τα δικά μου από ένα σπασμένο ελικόπτερο παιχνιδιών).

Υπάρχουν και άλλες οδηγίες για το Scotch Mount ή το Barndoor Tracker, αλλά για το σχέδιό μου ήθελα το στήριγμα μικρό και φορητό ώστε να μπορώ να το πετάξω σε ένα σακίδιο και να το πάω σε απομακρυσμένες περιοχές μακριά από τη φωτορύπανση του Austin TX.

Βήμα 1: "Μου είπαν ότι δεν θα υπήρχαν μαθηματικά!"

Η Γη περιστρέφεται περίπου 360 ° σε 24 ώρες, αν το σπάσουμε τότε είναι 15 ° σε μια ώρα, ή 5 ° σε 20 λεπτά.

Τώρα, η βίδα 1/4-20 είναι ένα συνηθισμένο κομμάτι υλικού, έχει 20 σπειρώματα σε μια ίντσα, οπότε αν περιστραφεί με ταχύτητα 1 περιστροφής ανά λεπτό, τότε θα χρειαστούν 20 λεπτά για να διανύσετε αυτήν την 1 ίντσα.

Η τριγωνομετρία μας δίνει τον μαγικό αριθμό για την τρύπα του ρολογιού μας που είναι 11,42 ίντσες (ή 29,0 εκατοστά) από το σημείο περιστροφής μας στο κέντρο του μεντεσέ.

Βήμα 2: Υλικά

Scotch Mount:

• Κορυφαία σανίδα, 3 ίντσες επί 12 ίντσες (3/4 ίντσες)
• Κάτω σανίδα, 3 ίντσες επί 12 ίντσες (3/4 ίντσες)
• Μεντεσέδες, Συνιστάται ένας μακρύς μεντεσέ 3 ιντσών, βεβαιωθείτε ότι είναι ένας συμπαγής μεντεσέ με όχι πολύ "παιχνίδι", χρησιμοποίησα δύο απλούς μεντεσέδες, αλλά υπάρχει πολύ κούνημα και μπορεί να τους αλλάξω για έναν πιο συμπαγή μεντεσέ.
• Βίδα εφαπτομένη, 1/4-20-επί-4-ίντσες στρογγυλή κεφαλή
• 2 παξιμάδια xTee, 1/4-20 εσωτερικό σπείρωμα
• Screw Eyes & Rubber band
• Κεφαλή τρίποδου (πάρτε ένα ελαφρύ, αλλά βεβαιωθείτε ότι είναι σταθερό, δεν θέλετε μια φθηνή βάση να ρίξει μια ακριβή κάμερα ή το στήριγμα να χαλαρώνει και να πέφτει κατά τη διάρκεια μιας λήψης).
• Ρολόι ρολογιών (χρησιμοποίησα το 3: ένα μικροσκοπικό για τον κινητήρα, το ενδιάμεσο που έχει ένα μικρό και μεγάλο και το μεγάλο για τον ίδιο τον ρολόι).
• Πλαστικές αναμονές για τη βάση του κινητήρα. Ξεκίνησε με 1 "και κόψτε τα στο μέγεθος που χρειαζόμουν μόλις είχα το σωστό ύψος.
• Λεπτό κόντρα πλακέ για χόμπι - για βάσεις κινητήρα και γραναζιών (χρησιμοποίησα πλακέτα κυκλώματος από το Radioshack, λεπτή, ελαφριά και αρκετά ισχυρή, χρησιμοποιήστε ό, τι λειτουργεί καλύτερα).
• Ανάμεικτα ελατήρια (χρησιμοποιούσα για να βοηθάω τα γρανάζια/τις βίδες και να κρατάω τα γρανάζια εντοιχισμένα). Πήρα ένα ζευγάρι από τον Lowes και τράβηξα μερικούς άλλους από τα στυλό και τα έκοψα στα σωστά μεγέθη.
• Ποικιλία πλυντηρίων για να μην τρίβουν τα κινούμενα μέρη στο ξύλο.
• Απλό στήριγμα για τη βάση του κινητήρα.

Arduino Motor Driver (συγκεκριμένα μέρη βρίσκονται στη λίστα μερών του Github με διευθύνσεις URL από όπου μπορείτε να τα βρείτε online):

• Arduino
• Κινητήρας
• H-Bridge Motor Driver 1A (L293D)
• κουμπί
• ενεργοποίηση/απενεργοποίηση εναλλαγής

Βήμα 3: Μετρήστε και κόψτε τις κορυφαίες και τις κάτω σανίδες

Μετρήστε 12 σε κάθε σανίδα, σημειώστε το, κόψτε και τρίψτε τις άκρες.

Βήμα 4: Τρυπήστε τρύπες και προσθέστε υλικό

Υπάρχουν πολλές τρύπες για να ανοίξετε και λόγω της ακριβούς μέτρησης που απαιτείται, σας συνιστώ να κάνετε το ρολόι τελευταίο (ώστε να μπορείτε να μετρήσετε τα 29 εκατοστά ακριβώς από τον μεντεσέ)!

Συμβουλή: Συνιστώ να χτυπήσετε την τρύπα χρησιμοποιώντας μια διάτρηση για να βοηθήσετε να καθοδηγήσετε την τρύπα στο σωστό σημείο.

Θα ανοίξετε τις ακόλουθες τρύπες:

• Μεντεσέδες - Μην τους βιδώνετε γιατί μπορεί να χωριστεί η σανίδα, ανοίξτε τις τρύπες στις άκρες και των δύο σανίδων, η τρύπα εξαρτάται από το μέγεθος της βίδας του μεντεσέ, μετρήστε τη βίδα και χρησιμοποιήστε ένα ελαφρώς μικρότερο τρυπάνι.
• Το ρολόι - 29 cm από το κέντρο του πείρου μεντεσέ, θα πάρει ένα περικόχλιο T, η θέση αυτής της τρύπας είναι απαραίτητη για να γυρίσει ο πίνακας και ο ουρανός με τον ίδιο ρυθμό όταν η βίδα γυρίζει στις 1 σ.α.λ. Το περικόχλιο T πρέπει να βρίσκεται στην προς τα κάτω πλευρά της σανίδας (προς το έδαφος).
• Κεφαλή τριπόδου - με επίκεντρο την κορυφαία σανίδα, το μέγεθος εξαρτάται από την κεφαλή του τρίποδα, χρησιμοποίησα επίσης μια ροδέλα στο δικό μου για να το κρατήσω άνετο.
• Τρίποδο Mount-Κεντράρισμα στον κάτω πίνακα, 5/16 ιντσών και αυτή η τρύπα θα πάρει ένα παξιμάδι Τ. Το περικόχλιο T πρέπει επίσης να βρίσκεται στην προς τα κάτω πλευρά της σανίδας (προς το έδαφος).

Όταν προσθέτετε τα παξιμάδια Τ, σας συνιστώ να βάλετε λίγη κόλλα πριν το σφυρίξετε και να κάνετε απαλό σφυρί. Ξεκίνησα μια διάσπαση στον κάτω πίνακα (βλέπε φωτογραφία) που έπρεπε να επισκευάσω.

Όταν το τοποθετείτε σε τρίποδο, η τρύπα και το περικόχλιο στήριξης του τρίποδου ασκούν το μεγαλύτερο άγχος (με ροπή μπρος-πίσω από το βάρος της κάμερας όταν είναι σε γωνίες), έτσι ώστε το περικόχλιο T να είναι πιθανό να χαλαρώσει ή να βγει τελείως. βεβαιωθείτε ότι το κολλάτε επαρκώς και προσπαθείτε να διατηρήσετε το βάρος στο κέντρο όταν χρησιμοποιείτε τη βάση. Ένα καλό σταθερό στήριγμα είναι ζωτικής σημασίας για φωτογραφίες χωρίς μονοπάτια/τρεμουλιαστά αστέρια.

Βήμα 5: Βάση κινητήρα και γρανάζια

Πρώτα κολλήστε ένα τυπικό παξιμάδι 1/4-20 σε ένα από τα γρανάζια, αυτό θα είναι το κύριο εργαλείο ρολογιού, χρησιμοποίησα μια γενναιόδωρη ποσότητα κόλλας Gorilla για αυτό (μπορείτε να δείτε στη φωτογραφία).

Δεύτερον κολλήστε ένα μικροσκοπικό γρανάζι στο άλλο μεγάλο γρανάζι, αυτό είναι το ενδιάμεσο εργαλείο μας, χρησιμοποίησα ένα απλό κομμένο ξύλινο καρφί ως άξονα.

Τοποθετήστε τον κινητήρα σε μια βάση (κλείνω με φερμουάρ και μετά κολλάω όταν είχα την ευθυγράμμιση δεξιά).

Η ρύθμιση είναι ότι ο κινητήρας περιστρέφει τη μεγάλη ταχύτητα με σχετικά γρήγορο ρυθμό (1 στροφή / 5 δευτερόλεπτα περίπου), αυτό συνδέεται με τη μικροσκοπική σχέση, η οποία κινείται με τον ίδιο ρυθμό. Το μικροσκοπικό γρανάζι ευθυγραμμίζεται με το κύριο γρανάζι, αλλά επειδή οι περιφέρειες είναι διαφορετικές, το γρανάζι του ρολογιού περιστρέφεται με πολύ πιο αργό ρυθμό. Στοχεύουμε σε ταχύτητα 1 στροφής/λεπτό και ο κινητήρας ταξιδεύει πολύ γρήγορα για αυτό. Χρησιμοποιώντας λοιπόν ένα off και on στον κωδικό Arduino κατάφερα να επιβραδύνω την ταχύτητα. Αυτή η ρύθμιση ονομάζεται Gear Train και μπορείτε να μάθετε περισσότερα για αυτό εδώ (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Θα πρέπει να πειραματιστείτε με τις αξίες που λειτουργούν για τον χρόνο ενεργοποίησης και απενεργοποίησης για να κάνετε το γρανάζι να γυρίζει με τον σωστό ρυθμό για τον κινητήρα και τις ταχύτητες σας.

Χρειάζεστε ένα καλό περίβλημα για να διατηρήσετε τα πάντα στη σειρά και να γυρίζουν ομαλά. Φροντίστε να ευθυγραμμίσετε τις τρύπες σας και να χρησιμοποιήσετε ελατήρια και ροδέλες για να διατηρείτε τα γρανάζια να κινούνται σε λείες επιφάνειες και να μην αλέθουν σε καμία από τις δύο σανίδες. Αυτό μάλλον μου πήρε τον περισσότερο χρόνο από το έργο.

Βήμα 6: Κύκλωμα κινητήρα

Το κύκλωμα είναι αρκετά απλό, με τις περισσότερες συνδέσεις να πηγαίνουν στο H-Bridge Motor Driver, χρησιμοποιήστε τη συνημμένη εικόνα ή ένα αρχείο έργου Fritzing περιλαμβάνεται επίσης στο πακέτο Github.

Προστέθηκε ένα κουμπί για να αντιστρέψετε την κατεύθυνση (ή μπορείτε επίσης να "γυρίσετε" το ρολόι με το χέρι).

Ο διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης απλώς διευκόλυνε την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της μονάδας δίσκου όταν δεν χρησιμοποιείται/αναπτύσσεται, μπορείτε επίσης να τραβήξετε την τροφοδοσία και στο Arduino.

Η κατεύθυνση του κινητήρα εξαρτάται από το πώς συνδέθηκε, εάν περιστρέφετε τη λάθος κατεύθυνση, απλώς αντιστρέψτε την πολικότητα.

Βήμα 7: Τελικό αποτέλεσμα, συμβουλές και κόλπα

Και χρησιμοποιήστε! Ευθυγραμμίστε το τρίποδο, βλέπετε το Βόρειο αστέρι κάτω από τον μεντεσέ, με τον μεντεσέ να βρίσκεται στην αριστερή πλευρά της εγκατάστασης (διαφορετικά θα παρακολουθείτε προς την αντίθετη κατεύθυνση).

Προσπαθήστε να διατηρήσετε ολόκληρη τη ρύθμιση ισορροπημένη και σταθερή. Μην το αγγίζετε κατά τη λήψη ή μην τραβάτε τα καλώδια (χρησιμοποιήστε μια απομακρυσμένη σκανδάλη για την κάμερά σας) και προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε τεχνικές όπως το Mirror Lockup (αν η κάμερά σας το υποστηρίζει) για να λάβετε καθαρές λήψεις χωρίς κούνημα. Υπάρχουν πολλά σεμινάρια για αστροφωτογραφία και θα μάθετε γρήγορα από την εμπειρία.

Οι εικόνες δείχνουν δύο λήψεις που έκανα χρησιμοποιώντας ολόκληρη την εγκατάσταση, αυτό ήταν στα φωτεινά μολυσμένα προάστια του Austin TX την πιο καθαρή νύχτα, αλλά βγήκαν ωραία. Το Orion ήταν περίπου 2,5 λεπτά και το μεγαλύτερο πλάνο στον ουρανό ήταν 5 λεπτά (αλλά ήταν πολύ μεγάλο λόγω της ποσότητας της φωτορύπανσης και έπρεπε να μειωθεί στο Lightroom). Υπάρχουν επίσης 3 εικόνες του κομήτη Hale-Bopp του 1997, αυτό ήταν με χειροκίνητη βάση καθώς και μια παραδοσιακή κινηματογραφική κάμερα. Μπορείτε να δείτε τι δονήσεις ή μια εσφαλμένη ευθυγράμμιση μπορούν να κάνουν στη λήψη.

Τελικές συμβουλές και σκέψεις:

• Οι κάμερες και τα γυαλιά στους φακούς είναι ΒΑΡΕΣ, έπρεπε να χρησιμοποιήσω ελατήρια για να προσπαθήσω να μειώσω το βάρος από το ρολόι και να βοηθήσω τα γρανάζια. Ο κινητήρας που χρησιμοποίησα δεν είχε τρελές ποσότητες ροπής/ισχύος, οπότε αν υπήρχε πολύ βάρος ή τα γρανάζια ήταν στο ίδιο επίπεδο με τις σανίδες τότε δυσκολευόταν να γυρίσει το γρανάζι ή να κλειδώσει κατ 'ευθείαν. Ένας ισχυρότερος κινητήρας θα βοηθήσει, αλλά αυτό είναι ακριβώς αυτό που είχα στη διάθεσή μου.
• Η πολική ευθυγράμμιση είναι το κλειδί. Η ρύθμιση θα παρακολουθεί λάθος εάν δεν είναι σωστά ευθυγραμμισμένη. Χρειάζεστε ένα στιβαρό τρίποδο ισορροπημένο και κεντραρισμένο (ένα με επίπεδο φυσαλίδων βοηθά)!
• Υπάρχει ένα εγγενές σφάλμα στην εφαπτομένη βάση που εμφανίζεται σε μεγαλύτερες εκθέσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια διορθωτική κάμερα για να την προσαρμόσετε, που βρίσκεται εδώ: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Δεν ανησυχώ γιατί χρησιμοποιώ φακό ευρείας γωνίας (20mm έναντι 50mm) και διάρκεια περίπου 5 λεπτών.
• Η αστροφωτογραφία είναι εγγενώς σκληρή και απογοητευτική. Μην βγείτε έξω περιμένοντας υπέροχες φωτογραφίες την πρώτη φορά, υπάρχει μια καμπύλη εκμάθησης, σίγουρα ο ακριβότερος και ακριβέστερος εξοπλισμός μπορεί να βοηθήσει, αλλά όχι αν δεν γνωρίζετε ή δεν εκτιμάτε πώς λειτουργούν. Ξεκίνα όμως μικρά, κατέχεις τα βασικά, τότε θα ξέρεις πώς να χρησιμοποιείς τον ακριβό εξοπλισμό και θα μπορείς να τον χρησιμοποιείς καλά. Μπορείτε ακόμα να έχετε υπέροχες λήψεις με απλές ρυθμίσεις. Οι παλιές λήψεις του 1997 ήταν "οι καλύτερες" από περίπου 100 λήψεις, οπότε ήταν μια διαδικασία εκμάθησης. Με το Digital μπορείτε να τραβήξετε φωτογραφία μετά από φωτογραφία και να μάθετε από τα λάθη και τις νίκες σας για να βελτιώσετε τις ικανότητές σας.

Ευχαριστώ για την ανάγνωση, αν θέλετε να δείτε περισσότερες φωτογραφίες και βίντεο των έργων μου, από το Instagram και το κανάλι μου στο YouTube