Arduino Powered 'Scotch Mount' Star Tracker for Astrofotografi: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Jeg lærte om Scotch Mount da jeg var yngre og lagde en med faren min da jeg var 16. Det er en billig, enkel måte å komme i gang med astrofotografi på, som dekker det grunnleggende før du går inn på de kompliserte teleskopspørsmålene om hovedfokus, sporing utenfor aksen, etc. Da jeg først laget dette feste, var det tilbake på 90 -tallet, så jeg måtte bruke et filmkamera og få den filmen utviklet i den lokale kamerabutikken, det var en dyr og lang prosess (ta bildene, bruk hele rullen, legg den av, få dager senere hent den og se resultatene), den er så mye raskere, billigere og lett å lære av prøving og feiling nå med digitale kameraer. Du kan se noen gamle skudd fra 1997 på det siste trinnet.

Designet jeg brukte da, og i dag, kom fra denne boken Star Ware:

For denne instruksjonsboken har jeg også et Github -depot for alle Arduino -eiendelene: kode, skjematisk og deleliste med nettadresser.

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

Det skotske feste fungerer på et veldig enkelt prinsipp for å snu klokkehjulet til bestemte tider, men etter hvert som jeg lærte stabilitet spiller en stor rolle i hvordan bildene kommer ut. Hvis du slår på urhjulet på en ustabil eller spinkel design, spesielt ved høye zoomer, introduseres stjernestier og rystelser i bildet. For å overvinne dette og gjøre hele prosessen enklere og automatisert, opprettet jeg en enkel Arduino -basert motorstasjon basert på en likestrømsmotor og noen plastgir (jeg trakk en av mine ut av et ødelagt leketøyshelikopter).

Det er andre instruktører der ute for Scotch Mount eller Barndoor Tracker, men for mitt design ville jeg ha festet lite og bærbart, så jeg kan kaste det i en ryggsekk og ta det til avsidesliggende områder vekk fra lysforurensning fra Austin TX.

Trinn 1: 'Jeg ble fortalt at det ikke ville være noen matematikk!'

Jorden snurrer omtrent 360 ° på 24 timer. Hvis vi bryter dette ned, er det 15 ° på en time, eller 5 ° på 20 minutter.

Nå er 1/4-20-skruen en vanlig maskinvare, den har 20 tråder på en tomme, så hvis den dreies med en omdreining per minutt vil det ta 20 minutter å reise den 1 tommer.

Trigonometri gir oss det magiske tallet for hullet i urhjulet som er 29,0 cm (11,42 tommer) fra svingpunktet i midten av hengslet.

Trinn 2: Materialer

Scotch Mount:

• Toppbrett, 3-tommers-12-tommers (3/4 tommer)
• Bunnplate, 3-tommers-12-tommers (3/4 tommer)
• Hengsler, En lang 3-tommers hengsel anbefales. Sørg for at det er et solid hengsel med ikke mye "spill", jeg brukte to enkle hengsler, men det er mye vrikking, og jeg kan bytte dem ut for et mer solid hengsel.
• Tangentskrue, 1/4-20-by-4-inch-lang rund hodeskrue
• 2 xTee mutteren, 1/4-20 innvendig gjenge
• Skrueøyne og gummibånd
• Stativhode (få et lett, men sørg for at det er solid, du vil ikke ha et billig feste som slipper et dyrt kamera, eller at feste løsner og henger under et skudd).
• Clockwheel Gears (jeg brukte 3: en liten for motor, mellomprodukten som har en liten og stor, og den store for selve urhjulet).
• Plaststandoff for motorstativet. Startet med 1 "og kuttet dem ned til den størrelsen jeg trengte når jeg hadde de riktige høyder.
• Tynn hobbyfiner - for motor- og girfester (jeg brukte et kretskort fra Radioshack, tynt, lett og sterkt nok, bruk det som fungerer best).
• Assorterte fjærer (jeg pleide å hjelpe tannhjulene/skruene og holde tannhjulene på linje). Jeg fikk et par fra Lowes og trakk noen andre ut av kulepenner og kuttet dem ned i riktige størrelser.
• Assorterte skiver for å unngå at bevegelige deler slipes mot tre.
• Enkel brakett for motorfeste.

Arduino Motor Driver (spesifikke deler er i Github -delelisten med URL -er der du kan få dem online):

• Arduino
• Motordrev
• H-Bridge motordriver 1A (L293D)
• trykknapp
• av/på -bryter

Trinn 3: Mål og kutt topp- og bunnplaten

Mål 12 på hvert brett, merk det, klipp og slip kantene.

Trinn 4: Bor hull og legg til maskinvare

Det er en haug med hull å bore, og på grunn av den nøyaktige målingen som kreves, anbefaler jeg at du gjør klokkehjulet sist (slik at du kan måle 29 cm nøyaktig fra hengslet)!

Tips: Jeg anbefaler å trykke på hullet med et slag for å hjelpe hullet på riktig sted.

Du skal bore følgende hull:

• Hengsler - Ikke bare skru dem inn fordi brettet kan dele seg, bore hullene på kantene på begge brettene, hullet avhenger av størrelsen på hengselskruene, mål skruen og bruk en litt mindre borekrone.
• Klokkehjulet - 29 cm fra midten av hengselstiften, det vil få en T -mutter, plasseringen av dette hullet er avgjørende for å få brettet og himmelen til å snu i samme hastighet når skruen dreies med 1 o / min. T-mutteren skal være på den nedadvendte siden av brettet (mot bakken).
• Stativhode - sentrert på toppbrettet, størrelsen avhenger av stativhodet, jeg brukte også en vaskemaskin på min for å holde den tettsittende.
• Stativfeste-Sentrert på bunnplaten, 5/16-tommers, og dette hullet får en T-mutter. T-mutteren bør også være på den nedadvendte siden av brettet (mot bakken).

Når du legger til T-muttere anbefaler jeg at du legger ned litt lim før du hamrer det inn, og vær forsiktig med å hamre. Jeg startet en splitt på mitt nederste brett (se bilde) som jeg måtte reparere.

Når du monterer det på et stativ, får stativfestehullet og t-mutteren mest belastning (vridd frem og tilbake fra kameraets vekt når det er på vinkler), slik at T-mutteren sannsynligvis vil løsne eller komme helt ut, så gjør sørg for at du limer den tilstrekkelig og prøver å holde vekten sentrert når du bruker festet. Et godt stabilt feste er avgjørende for bilder uten stjernespor/jiggles.

Trinn 5: Motorfeste og gir

Lim først en standard 1/4-20 mutter til et av girene, dette vil være hoveddrevet med klokke, jeg brukte en sjenerøs mengde Gorilla Lim for dette (du kan se på bildet).

For det andre lim et lite utstyr til det andre store giret, dette er vårt mellomutstyr, jeg brukte en enkel kuttet trespiker som akselen.

Monter motoren til en brakett (jeg glidelåste og limte senere når jeg hadde justeringen riktig).

Oppsettet er at motoren snur det store giret med en relativt rask hastighet (1 omdreininger / 5 sekunder eller så), dette er koblet til det lille giret, som kjører i samme hastighet. Det lille giret justerer seg til det viktigste klokkedrevne giret, men siden omkretsene er forskjellige, dreier klokkehjulet mye lavere. Vi sikter på en hastighet på 1 omdreininger/min, og motoren kjører litt for fort til det. Så ved å bruke en av og på i Arduino -koden klarte jeg å bremse giret. Dette oppsettet kalles et Gear Train, og du kan lære litt mer om det her (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Du må eksperimentere med hvilke verdier som fungerer på og av for å få giret til å snurre i riktig hastighet for din motor og gir.

Du trenger et godt hus for å holde alt på linje og snurre jevnt. Pass på å stille hullene dine opp og bruk fjærer og skiver for å holde tannhjulene på glatte overflater og ikke slipe mot noen av brettene. Dette har sannsynligvis tatt meg mest tid ut av prosjektet.

Trinn 6: Motorkretser

Kretsløp er ganske enkelt, med de fleste tilkoblingene som går til H-Bridge Motor Driver, bruk det vedlagte bildet eller en Fritzing-prosjektfil er også inkludert i Github-pakken.

En trykknapp ble lagt til for å snu retningen (eller du kan "spole tilbake" klokkehjulet også for hånd).

På/av -bryteren gjorde det bare enklere å slå på og av stasjonen når den ikke er i bruk/utvikling, du kan også trekke strømmen til Arduino også.

Motorretningen avhenger av hvordan den ble koblet til. Hvis du snurrer feil retning, er det bare å snu polariteten.

Trinn 7: Sluttresultat, tips og triks

Og bruk! Juster stativet, se nordstjernen nedover hengslet, med hengslet på venstre side av oppsettet (ellers vil du spore i motsatt retning).

Prøv å holde hele oppsettet balansert og stabilt. Ikke rør den under skudd, eller dra i kablene (bruk en fjernutløser for kameraet), og prøv å bruke teknikker som Mirror Lockup (hvis kameraet støtter det) for å få klare ristfrie bilder. Det er mange opplæringsprogrammer tilgjengelig om astrofotografi, og du lærer raskt av erfaring.

Bildene viser to skudd jeg tok med hele oppsettet, dette var i de lysforurensede forstedene til Austin TX på ikke den klareste natten, men de kom fine ut. Orion var omtrent 2,5 minutter lang og det større skytebildet var 5 minutter (men var for langt på grunn av mengden lysforurensning og måtte reduseres tilbake i Lightroom). Det er også 3 bilder av kometen Hale-Bopp fra 1997, dette var med et håndsvinget feste samt et tradisjonelt filmkamera. Du kan se hva vibrasjoner eller feil justering kan gjøre med bildet.

Endelige tips og tanker:

• Kameraer og glass i objektiver er TUNGE, jeg måtte bruke fjærer for å prøve å ta vekten av klokkeutstyret og for å hjelpe girene. Motoren jeg brukte hadde ikke vanvittige mengder dreiemoment/kraft, så hvis det var for mye vekt eller tannhjulene spylet på brettene, hadde det vanskelig å snu giret eller ville låse opp rett. En sterkere motor vil hjelpe, men dette er akkurat det jeg hadde tilgjengelig.
• Polarjustering er nøkkelen. Oppsettet vil spore feil hvis det ikke er riktig justert. Du trenger et solid stativ balansert og sentrert (et med boblenivå hjelper)!
• Det er en iboende feil på tangentfeste som vises på lengre eksponeringer. Du kan bruke en korrigerende kamera for å justere for det, funnet her: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Jeg er ikke bekymret for det fordi jeg bruker et veldig vidvinkelobjektiv (20 mm sammenlignet med 50 mm) og en varighet på rundt 5 minutter.
• Astrofotografering er iboende vanskelig og frustrerende. Ikke gå ut og forvent fantastiske bilder første gangen, det er en læringskurve, sikkert dyrere og presist utstyr kan hjelpe, men ikke hvis du ikke vet eller setter pris på hvordan de fungerer. Men begynn i det små, mestre det grunnleggende, så vet du hvordan du bruker det dyre utstyret og vil kunne bruke det godt. Du kan fortsatt få flotte bilder med enkle oppsett. De gamle skuddene fra 1997 var "de beste" av rundt 100 skudd, så det var en læringsprosess. Med Digital kan du ta bilde etter bilde og lære av dine feil og seire for å finpusse ferdighetene dine.

Takk for at du leser, hvis du vil se flere bilder og videoer av prosjektene mine enn å sjekke ut Instagram- og YouTube -kanalen min