Arduino Powered „Scotch Mount” Star Tracker pentru astrofotografie: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Am aflat despre Muntele Scotch când eram mai tânăr și am făcut unul cu tata când aveam 16 ani. Este un mod ieftin și simplu de a începe cu astrofotografia, care acoperă elementele de bază înainte de a intra în problemele complicate ale telescopului de concentrare primară, urmărirea în afara axului, etc. Când am făcut această montare pentru prima oară, era în anii '90, așa că a trebuit să folosesc o cameră cu film și să dezvolt acel film la magazinul local de camere, a fost un proces scump și lung (faceți fotografii, folosiți întregul rulou, lăsați-l, câteva zile mai târziu ridicați-l și vedeți rezultatele), este mult mai rapid, mai ieftin și ușor de învățat din încercări și erori acum cu camerele digitale. Puteți vedea câteva fotografii vechi din 1997 pe ultimul pas.

Designul pe care îl foloseam pe atunci și astăzi provine din această carte Star Ware:

Pentru acest instructabil, am și un depozit Github pentru toate activele Arduino: cod, schematic și listă de piese cu adrese URL.

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

Montura Scotch funcționează pe un principiu foarte simplu de rotire a roții de ceas în anumite momente, dar, pe măsură ce am învățat, stabilitatea joacă un rol imens în modul în care ies fotografiile. Întoarcerea roții de ceas pe un design instabil sau slab, în special la zoom-urile mari, introduce trasee stelare și se agită în fotografie. Pentru a depăși acest lucru și pentru a face întregul proces mai ușor și automatizat, am creat un motor simplu pe bază de Arduino bazat pe un motor de curent continuu și pe niște angrenaje din plastic (am scos unul de-al meu dintr-un elicopter de jucărie spart).

Există și alte instrumente instructive pentru Scotch Mount sau Barndoor Tracker, dar pentru designul meu am vrut montura mică și portabilă, astfel încât să o pot arunca într-un rucsac și să o duc în zone îndepărtate, departe de poluarea luminoasă din Austin TX.

Pasul 1: „Mi s-a spus că nu ar exista matematică!”

Pământul se rotește aproximativ 360 ° în 24 de ore, dacă descompunem acest lucru, atunci este de 15 ° într-o oră sau 5 ° în 20 de minute.

Acum șurubul 1 / 4-20 este o piesă obișnuită de hardware, are 20 de fire într-un inch, deci dacă este rotit cu o rată de 1 rotație pe minut, va dura 20 de minute pentru a parcurge acel 1 inch.

Trigonometria ne oferă numărul magic pentru orificiul roții de ceas, care este de 11,42 inci (sau 29,0 cm) de la punctul nostru de pivotare din centrul balamalei.

Pasul 2: Materiale

Muntele Scotch:

• Tablă superioară, 3-inch-12-inch (3/4-inch)
• Placă inferioară, 3-inch-12-inch (3/4-inch)
• Balamale, se recomandă o balamală lungă de 3 inci, asigurați-vă că este o balamală solidă, fără prea mult "joc", am folosit două balamale simple, dar există o mulțime de fluture și le pot schimba pentru o balamală mai solidă.
• Șurub tangent, șurub cu cap rotund de 1 / 4-20-pe-4-inci
• 2 x piuliță, filet interior 1 / 4-20
• Șurub Ochi și bandă de cauciuc
• Cap de trepied (obțineți unul ușor, dar asigurați-vă că este solid, nu doriți o montură ieftină care să lase o cameră scumpă sau montarea care se slăbește și să cadă în timpul unei fotografii).
• Clockwheel Gears (am folosit 3: un mic pentru motor, intermediarul care are un mic și mare și cel mare pentru roata de ceas în sine).
• Standuri de plastic pentru suportul motorului. Am început cu 1 "și le-am redus la dimensiunea de care aveam nevoie odată ce am avut înălțimile potrivite.
• Placaj subțire pentru hobby - pentru suporturi pentru motor și angrenaje (am folosit o placă de circuite de la Radioshack, subțire, ușoară și suficient de puternică, folosesc ceea ce funcționează cel mai bine).
• Arcuri asortate (obișnuiam să ajut unelte / șuruburi și să mențin uneltele în linie). Am luat un cuplu de la Lowes și i-am scos pe alții din pixuri și le-am tăiat la dimensiunile potrivite.
• Șaibe asortate pentru a împiedica măcinarea părților mobile de lemn.
• Suport simplu pentru montarea motorului.

Driver Arduino Motor (piese specifice sunt în lista de piese Github cu adrese URL de unde le puteți obține online):

• Arduino
• Motor Drive
• Driver de motor H-Bridge 1A (L293D)
• apasa butonul
• pornire / oprire comutare

Pasul 3: Măsurați și tăiați panourile superioare și inferioare

Măsurați 12 pe fiecare scândură, marcați-o, tăiați și șlefuiți marginile.

Pasul 4: găuriți gauri și adăugați hardware

Există o grămadă de găuri de forat și, datorită măsurării exacte necesare, vă recomand să faceți ultimul Clockwheel (astfel încât să puteți măsura cei 29 cm exact de pe balama)!

Sfat: Vă recomandăm să atingeți gaura cu ajutorul unui pumn pentru a ajuta la ghidarea găurii în locul potrivit.

Urmează să găuriți următoarele găuri:

• Balamale - Nu doar înșurubați-le, deoarece placa se poate despărți, găuriți găurile de pe marginile ambelor plăci, gaura depinde de dimensiunea șurubului balamalei, măsurați șurubul și utilizați un burghiu puțin mai mic.
• Roata de ceas - la 29 cm de centrul știftului balamalei, va primi o piuliță în T, locația acestei găuri este esențială pentru a face ca placa și cerul să se rotească în același ritm atunci când șurubul este rotit la 1 rpm. Piulița în T ar trebui să fie pe partea orientată în jos a plăcii (spre sol).
• Cap de trepied - centrat pe placa superioară, dimensiunea depinde de capul de trepied, am folosit și o mașină de spălat pe a mea pentru a o ține bine.
• Suport pentru trepied - Centrat pe placa de jos, 5/16-inch și această gaură va primi o piuliță în T. Piulița în T ar trebui să fie, de asemenea, pe partea orientată în jos a plăcii (spre sol).

Când adăugați piulițele în T, vă recomand să puneți puțin adeziv înainte să-l ciocniți și să fiți ușor de ciocănit. Am început o despărțire pe placa de jos (a se vedea fotografia) pe care a trebuit să o repar.

Atunci când îl montați pe un trepied, orificiul de montare al trepiedului și piulița t se stresează cel mai mult (cuplat înainte și înapoi de la greutatea camerei atunci când este pe unghiuri), astfel încât piulița T să se slăbească sau să iasă în totalitate, astfel încât să faceți asigurați-vă că îl lipiți în mod adecvat și că încercați să mențineți greutatea centrată atunci când utilizați suportul. O montare stabilă bună este crucială pentru fotografiile fără urme de stele / mișcări.

Pasul 5: Suport motor și angrenaje

Mai întâi lipiți o piuliță standard 1 / 4-20 pe unul dintre angrenaje, acesta va fi principalul angrenaj cu ceas, am folosit o cantitate generoasă de adeziv Gorilla pentru aceasta (puteți vedea în fotografie).

Al doilea lipiți un angrenaj mic la celălalt angrenaj mare, acesta este angrenajul nostru intermediar, am folosit un ax de lemn tăiat simplu ca axel.

Montați motorul pe o consolă (am legat cu fermoar și apoi am lipit-o când am avut alinierea la dreapta).

Configurarea este că motorul întoarce treapta mare de viteză la o viteză relativ rapidă (1 turație / 5 secunde aproximativ), aceasta este conectată la treapta de viteză mică, care se deplasează la aceeași rată. Angrenajul mic se aliniază la angrenajul principal cu acționare cu ceas, dar din moment ce circumferințele sunt diferite, angrenajul roții cu ceas se rotește cu o viteză mult mai lentă. Ne propunem o viteză de 1 turație / minut, iar motorul se deplasează puțin prea repede pentru asta. Așadar, folosind un off și on în codul Arduino am reușit să încetinesc viteza. Această configurație se numește Gear Train și puteți afla mai multe despre aceasta aici (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Va trebui să experimentați ce valori funcționează timp de pornire și oprire pentru a face roata să se rotească la viteza corectă pentru motorul și treptele de viteză.

Ai nevoie de o carcasă bună pentru a menține totul aliniat și să se rotească fără probleme. Aveți grijă să vă aliniați găurile și să folosiți arcuri și șaibe pentru a menține angrenajele călătorind pe suprafețe netede și nu șlefuind pe nici o placă. Probabil că acest lucru mi-a scos cel mai mult timp din proiect.

Pasul 6: Circuitul motorului

Circuitul este destul de simplu, majoritatea conexiunilor mergând la H-Bridge Motor Driver, utilizează imaginea atașată sau un fișier de proiect Fritzing este inclus și în pachetul Github.

A fost adăugat un buton pentru a inversa direcția (sau puteți „derula” și ceasul cu mâna).

Comutatorul On / Off tocmai a făcut mai ușor să porniți și să opriți unitatea atunci când nu este utilizat / dezvoltat, puteți, de asemenea, doar să trageți alimentarea cu Arduino.

Direcția motorului depinde de modul în care a fost conectat, dacă rotiți direcția greșită, inversați polaritatea.

Pasul 7: Rezultat final, sfaturi și trucuri

Si foloseste! Aliniați trepiedul, priviți steaua nordică în jos în balama, cu balama în partea stângă a setării (altfel veți urmări în direcția opusă).

Încercați să păstrați întreaga configurare echilibrată și stabilă. Nu-l atingeți în timpul fotografierilor sau trageți de cabluri (utilizați o declanșare de la distanță pentru camera dvs.) și încercați să utilizați tehnici precum Mirror Lockup (dacă camera dvs. o acceptă) pentru a obține fotografii clare fără scuturare. Există o mulțime de tutoriale disponibile despre astrofotografie și veți învăța rapid din experiență.

Imaginile arată două fotografii pe care le-am făcut folosind întreaga configurație, aceasta a fost în suburbiile poluate cu lumină din Austin TX nu în cea mai senină noapte, dar au ieșit frumos. Orion avea o lungime de aproximativ 2,5 minute, iar fotografia mai mare a cerului era de 5 minute (dar era prea lungă din cauza cantității de poluare luminoasă și trebuia redusă în Lightroom). Există, de asemenea, 3 imagini ale cometei Hale-Bopp din 1997, aceasta cu un suport rotit manual, precum și o cameră de film tradițională. Puteți vedea ce vibrații sau o aliniere incorectă poate face asupra fotografierii.

Sfaturi și gânduri finale:

• Camerele și sticla în lentile sunt GRAVE, a trebuit să folosesc arcuri pentru a încerca să iau greutatea de pe treapta de viteză a ceasului și să ajut uneltele. Motorul pe care l-am folosit nu avea un cuplu / putere nebun, deci dacă era prea multă greutate sau treptele de viteză erau la același nivel cu plăcile, atunci avea dificultăți la rotirea treptelor sau ar fi blocat direct. Un motor mai puternic va ajuta, dar tocmai asta aveam la dispoziție.
• Alinierea polară este cheia. Configurarea va urmări greșit dacă nu este aliniată corect. Ai nevoie de un trepied robust echilibrat și centrat (unul cu un nivel de bule ajută)!
• Există o eroare inerentă la montarea tangentă care apare la expuneri mai lungi, puteți utiliza o camă corectivă pentru ajustarea acesteia, găsită aici: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Nu sunt îngrijorat de asta, deoarece folosesc un obiectiv cu unghi foarte mare (20 mm față de 50 mm) și durate de aproximativ 5 minute.
• Astrofotografia este inerent dură și frustrantă. Nu ieșiți așteaptă fotografii minunate prima dată, există o curbă de învățare, sigur că echipamentele mai scumpe și precise vă pot ajuta, dar nu dacă nu știți sau apreciați cum funcționează. Începeți însă mic, stăpâniți elementele de bază, apoi veți ști cum să folosiți echipamentul scump și îl veți putea folosi bine. Puteți obține în continuare fotografii excelente cu configurări simple. Fotografiile vechi din 1997 au fost „cele mai bune” din aproximativ 100 de fotografii, deci a fost un proces de învățare. Cu Digital puteți face fotografie după fotografie și învăța din greșelile și victoriile dvs. pentru a vă rafina abilitățile.

Vă mulțumim că ați citit, dacă doriți să vedeți mai multe fotografii și videoclipuri ale proiectelor mele decât verificați canalul meu Instagram și YouTube