Arduino Powered 'Scotch Mount' Star Tracker til astrofotografering: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Jeg lærte om Scotch Mount, da jeg var yngre, og lavede et med min far, da jeg var 16. Det er en billig, enkel måde at komme i gang med astrofotografi på, der dækker det grundlæggende, inden du går ind i de komplicerede teleskopspørgsmål med primært fokus, off -tracking tracking osv. Da jeg først lavede dette mount var det tilbage i 90'erne, så jeg var nødt til at bruge et filmkamera og få den film udviklet i den lokale kamerabutik, det var en dyr og lang proces (tag billederne, brug hele rullen, aflever den, få dage senere afhent den og se resultaterne), den er så meget hurtigere, billigere og let at lære af forsøg og fejl nu med digitale kameraer. Du kan se nogle gamle skud fra 1997 på det sidste trin.

Det design, jeg brugte dengang og i dag, stammer fra denne bog Star Ware:

Til denne instruerbare jeg også et Github -lager til alle Arduino -aktiver: Kode, skematisk og deleliste med webadresser.

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

Den skotske holder fungerer på et meget simpelt princip om at dreje urhjulet på bestemte tidspunkter, men efterhånden som jeg lærte, spiller stabilitet en stor rolle i, hvordan billederne kommer ud. Ved at dreje urhjulet på et ustabilt eller spinkelt design, især ved høje zoomer, introduceres stjernestier og rystelser i billedet. For at overvinde dette og gøre hele processen lettere og automatiseret skabte jeg et simpelt Arduino -baseret motordrev baseret på en DC -motor og nogle plastgear (jeg trak en af mine ud af en ødelagt legetøjshelikopter).

Der er andre instruktører derude til Scotch Mount eller Barndoor Tracker, men for mit design ville jeg have foden lille og bærbar, så jeg kan smide den i en rygsæk og tage den til fjerntliggende områder væk fra lysforurening fra Austin TX.

Trin 1: 'Jeg blev fortalt, at der ikke ville være nogen matematik!'

Jorden drejer omkring 360 ° på 24 timer, hvis vi bryder dette ned, er det 15 ° på en time eller 5 ° på 20 minutter.

Nu er 1/4-20 skruen et almindeligt stykke hardware, den har 20 gevind i en tomme, så hvis den drejes med en omdrejningstal på 1 omdrejning pr. Minut, vil det tage 20 minutter at rejse den 1 tomme.

Trigonometri giver os det magiske tal for vores urhjulshul, som er 11,42 tommer (eller 29,0 cm) fra vores drejepunkt i midten af hængslet.

Trin 2: Materialer

Scotch Mount:

• Topplade, 3-tommer-ved-12-tommer (3/4 tommer)
• Bundplade, 3-tommer-ved-12-tommer (3/4 tommer)
• Hængsler, En lang 3-tommer hængsel anbefales, sørg for at det er et solidt hængsel med ikke meget "spil", jeg brugte to enkle hængsler, men der er meget vrikke, og jeg kan skifte dem ud for et mere solidt hængsel.
• Tangensskrue, 1/4-20-by-4-inch-lang rund hovedskrue
• 2 x Tee møtrik, 1/4-20 indvendig gevind
• Skrueøjne og gummibånd
• Stativhoved (få et let, men sørg for at det er solidt, du vil ikke have et billigt mount, der taber et dyrt kamera, eller at mountet løsner og hænger under et skud).
• Clockwheel Gears (jeg brugte 3: en lillebitte til motor, den mellemliggende som har en lille og stor, og den store til selve urhjulet).
• Plastafstande til motorstativet. Startede med 1 "og skar dem ned til den størrelse, jeg havde brug for, når jeg havde de rigtige højder.
• Tynd hobbyfiner - til motor- og gearophæng (jeg brugte et printkort fra Radioshack, tyndt, let og stærkt nok, brug det der virker bedst).
• Assorterede fjedre (jeg plejede at hjælpe gearene/skruerne og holde tandhjulene inline). Jeg fik et par fra Lowes og trak nogle andre ud af kuglepenne og skar dem ned i de rigtige størrelser.
• Assorterede skiver for at forhindre bevægelige dele i at slibe mod træ.
• Enkelt beslag til motorophænget.

Arduino Motor Driver (specifikke dele er på Github -delelisten med webadresser, hvor du kan få dem online):

• Arduino
• Motordrev
• H-Bridge motordriver 1A (L293D)
• trykknap
• tænd/sluk -skifte

Trin 3: Mål og skær top- og bundpladerne

Mål 12 på hvert bræt, markér det, skær og slip kanterne.

Trin 4: Bor huller og tilføj hardware

Der er en masse huller at bore, og på grund af den nøjagtige måling, der kræves, anbefaler jeg, at du gør urhjulet sidst (så du kan måle de 29 cm nøjagtigt fra hængslet)!

Tip: Jeg anbefaler at trykke på hullet med et hul for at hjælpe med at styre hullet på det rigtige sted.

Du skal bore følgende huller:

• Hængsler - Skru dem ikke bare ind, fordi brættet kan splitte, bor hullerne i kanterne på begge brædder, hullet afhænger af hængselsskruestørrelse, mål skruen og brug et lidt mindre bor.
• Urhjulet - 29 cm fra midten af hængselstiften, det får en T -møtrik, placeringen af dette hul er afgørende for at få brættet og himlen til at dreje i samme hastighed, når skruen drejes ved 1 omdrejninger i minuttet. T-møtrikken skal være på den nedadvendte side af brættet (mod jorden).
• Stativhoved - centreret på topbrættet, størrelsen afhænger af stativets hoved, jeg brugte også en vaskemaskine på min til at holde det tæt.
• Stativmontering-Centreret på bundpladen, 5/16-tommer, og dette hul får en T-møtrik. T-møtrikken skal også være på den nedadvendte side af brættet (mod jorden).

Når du tilføjer T-møtrikkerne, anbefaler jeg, at du lægger lidt lim ned, inden du hamrer det ind, og vær forsigtig med at hamre. Jeg startede en splittelse på mit bundplade (se foto), som jeg skulle reparere.

Når du monterer det på et stativ, får stativmonteringshullet og t-møtrikken mest stress (vrides frem og tilbage fra kameraets vægt, når det er på vinkler), så T-møtrik sandsynligvis vil løsne eller komme helt ud, så gør Sørg for, at du limer det tilstrækkeligt og forsøger at holde vægten centreret, når du bruger holderen. En god stabil holder er afgørende for fotos uden stjernestier/jiggles.

Trin 5: Motorophæng og gear

Lim først en standard 1/4-20 møtrik til et af gearene, dette vil være det vigtigste ur-gear, jeg brugte en generøs mængde Gorilla Lim til dette (du kan se på billedet).

For det andet lim et lille gear til det andet store gear, dette er vores mellemliggende gear, jeg brugte et simpelt skåret træspik som aksel.

Monter motoren til et beslag (jeg lynede bundet og limede senere, da jeg havde justeringen til højre).

Opsætningen er, at motoren drejer det store gear med en relativt hurtig hastighed (1 omdr / 5 sekunder eller deromkring), dette er forbundet med det lille gear, som kører i samme hastighed. Det lille gear flugter med det vigtigste urdrevne gear, men da omkredsen er forskellige, drejer urhjulet med en meget langsommere hastighed. Vi sigter mod en hastighed på 1 omdr./min., Og motoren kører lidt for hurtigt til det. Så ved at bruge en off og on i Arduino -koden lykkedes det mig at bremse gearet. Denne opsætning kaldes et Gear Train, og du kan lære lidt mere om det her (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Du bliver nødt til at eksperimentere med, hvilke værdier der virker til og fra for at få gearet til at dreje med den korrekte hastighed for din motor og gear.

Du har brug for et godt hus for at holde alt i kø og dreje gnidningsløst. Sørg for at stille dine huller op, og brug fjedre og skiver til at holde tandhjulene på glatte overflader og ikke slibe mod begge brædder. Dette tog mig nok mest tid ud af projektet.

Trin 6: Motorkredsløb

Kredsløb er ret simpelt, idet størstedelen af forbindelserne går til H-Bridge-motordriveren, brug det vedhæftede billede eller en Fritzing-projektfil er også inkluderet i Github-pakken.

En trykknap blev tilføjet for at vende retningen (eller du kan også "spole tilbage" uret med hånden).

Tænd/sluk -kontakten har lige gjort det lettere at tænde og slukke for drevet, når det ikke er i brug/udvikling, du kan også bare trække strømmen til Arduino også.

Motorretningen afhænger af, hvordan den blev tilsluttet. Hvis du drejer den forkerte retning, skal du bare vende polariteten.

Trin 7: Slutresultat, tips og tricks

Og brug! Juster stativet, se nordstjernen ned ad hængslet, med hængslet i venstre side af opsætningen (ellers sporer du i den modsatte retning).

Prøv at holde hele opsætningen afbalanceret og stabil. Rør ikke ved det under optagelser, eller træk i kablerne (brug en fjernudløser til dit kamera), og prøv at bruge teknikker som Mirror Lockup (hvis dit kamera understøtter det) for at få klare rystelsesfri optagelser. Der er masser af vejledninger til rådighed om astrofotografering, og du lærer hurtigt af erfaring.

Billederne viser to skud, jeg gjorde ved hjælp af hele opsætningen, dette var i de lysforurenede forstæder til Austin TX den ikke den klareste nat, men de kom pænt ud. Orion var cirka 2,5 minutter lang, og det større skydebillede var 5 minutter (men var for langt på grund af mængden af lysforurening og skulle skaleres tilbage i Lightroom). Der er også 3 billeder af Comet Hale-Bopp fra 1997, dette var med en hånddrejet holder samt et traditionelt filmkamera. Du kan se, hvad vibrationer eller en forkert justering kan gøre for skuddet.

Endelige tips og tanker:

• Kameraer og glas i linser er TUNGE, jeg var nødt til at bruge fjedre til at prøve at tage vægten af uret og for at hjælpe gearene. Motoren, jeg brugte, havde ikke vanvittige mængder drejningsmoment/effekt, så hvis der var for meget vægt eller gearene skyllede på brædderne, havde det svært ved at dreje gearet eller ville lige låse op. En stærkere motor vil hjælpe, men det er lige hvad jeg havde til rådighed.
• Polarjustering er nøglen. Opsætningen vil spore forkert, hvis den ikke er justeret korrekt. Du har brug for et robust stativ afbalanceret og centreret (et med bobleniveau hjælper)!
• Der er en iboende fejl i tangentmonteringen, der vises ved længere eksponeringer, du kan bruge et korrigerende kamera til at justere for det, fundet her: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Jeg er ikke bekymret for det, fordi jeg bruger et meget vidvinkelobjektiv (20 mm i forhold til 50 mm) og varigheder på omkring 5 minutter toppe.
• Astrofotografering er i sagens natur hårdt og frustrerende. Gå ikke ud og forvent fantastiske billeder første gang, der er en indlæringskurve, sikkert dyrere og præcist udstyr kan hjælpe, men ikke hvis du ikke ved eller værdsætter, hvordan de fungerer. Men start i det små, mestre det grundlæggende, så ved du, hvordan du bruger det dyre udstyr og vil kunne bruge det godt. Du kan stadig få flotte billeder med enkle opsætninger. De gamle skud fra 1997 var”de bedste” ud af cirka 100 skud, så det var en læringsproces. Med Digital kan du tage foto efter foto og lære af dine fejl og sejre at forfine dine evner.

Tak fordi du læste, hvis du gerne vil se flere fotos og videoer af mine projekter end at tjekke min Instagram og YouTube -kanal