Arduino -sledilni zvezdni sledilnik 'Scotch Mount' za astrofotografijo: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Za Scotch Mount sem se naučil, ko sem bil mlajši, z očetom pa sem se spoprijateljil pri 16 letih. To je poceni in preprost način, da začnete z astrofotografijo, ki zajema osnove, preden se lotite zapletenih teleskopskih zadev, ki so v središču pozornosti, sledenje zunaj osi itd. Ko sem prvič izdelal ta nosilec, je bil že v 90. letih, zato sem moral uporabiti filmsko kamero in razviti ta film v lokalni trgovini s fotoaparati, to je bil drag in dolg postopek (naredite fotografije, uporabite celo zvitek, ga odložite, nekaj dni kasneje ga vzemite in si oglejte rezultate), tako veliko hitreje, ceneje in enostavno se je naučiti iz poskusov in napak zdaj z digitalnimi fotoaparati. Na zadnji stopnici si lahko ogledate nekaj starih posnetkov iz leta 1997.

Oblikovanje, ki sem ga uporabljal takrat in danes, je prišlo iz te knjige Star Ware:

Za ta Instructable sem tudi skladišče Github za vsa sredstva Arduino: kodo, shemo in seznam delov z URL -ji.

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

Škotski nosilec deluje na zelo preprostem principu, da ob določenem času obračate uro, a kot sem izvedel, ima stabilnost ogromno vlogo pri tem, kako fotografije nastanejo. Če vklopite urno kolo na nestabilni ali šibki zasnovi, zlasti pri velikih povečavah, se na fotografiji pojavijo zvezdne sledi in trepetanje. Da bi to premagal in olajšal in avtomatiziral celoten proces, sem ustvaril preprost motorni pogon na osnovi Arduina, ki temelji na enosmernem motorju in nekaj plastičnih zobnikih (enega sem potegnil iz pokvarjenega helikopterja za igrače).

Obstajajo še drugi navodili za Scotch Mount ali Barndoor Tracker, vendar sem za svojo zasnovo želel nosilec majhen in prenosen, da ga lahko vržem v nahrbtnik in ga odnesem na oddaljena območja stran od svetlobnega onesnaženja Austina TX.

1. korak: "Rekli so mi, da matematike ne bo!"

Zemlja se v 24 urah vrti približno 360 °, če to razčlenimo, je 15 ° v eni uri ali 5 ° v 20 minutah.

Zdaj je vijak 1/4-20 običajen kos strojne opreme in ima 20 niti v palcu, zato, če ga obračate s hitrostjo 1 vrtljajev na minuto, boste potrebovali 20 minut, da prevozite ta 1 palec.

Trigonometrija nam daje čarobno število za luknjo na urnem kolesu, ki je 11,42 palca (ali 29,0 cm) od naše vrtilne točke na sredini tečaja.

2. korak: Materiali

Škotski nosilec:

• Zgornja plošča, 3 x 12 palcev (3/4 palca)
• Spodnja plošča, 3 x 12 palcev (3/4 palca)
• Tečaji, Priporočljiv je en dolg 3-palčni tečaj, prepričajte se, da je trden tečaj, ki nima veliko "igre", uporabil sem dva preprosta tečaja, vendar je veliko premikanja in jih lahko zamenjam za bolj trden tečaj.
• Tangentni vijak, vijak z okroglo glavo dolžine 1/4-20 x 4 palcev
• 2 xTee matica, 1/4-20 notranji navoj
• Vijačne oči in gumijasti trak
• Glava stojala (nabavite lahkotno, vendar se prepričajte, da je trdna, da ne želite, da bi poceni nosilec padel z drage kamere ali da bi se nosilec med posnetkom zrahljal in povešal).
• Zobniki z zobnikom (uporabil sem 3: majhen za motor, vmesni del, ki ima majhen in velik, in velik za samo urno kolo).
• Plastični podstavki za stojalo za motor. Začel sem z 1 "in jih zmanjšal na velikost, ki sem jo potreboval, ko sem imel pravo višino.
• Tanka vezana plošča za hobije - za nosilce motorja in zobnikov (uporabil sem vezje iz Radioshacka, tanko, lahko in dovolj močno, uporabite kar najbolje deluje).
• Različne vzmeti (včasih sem pomagal zobnikom/vijakom in zobnike držal v vrsti). Nekaj sem dobil od Lowesa, nekaj drugih sem izvlekel iz kemičnih svinčnikov in jih razrezal na prave velikosti.
• Različne podložke, ki preprečujejo brušenje gibljivih delov ob les.
• Enostaven nosilec za nosilec motorja.

Arduino Motor Driver (določeni deli so na seznamu delov Github z URL -ji, kjer jih lahko dobite na spletu):

• Arduino
• Motorni pogon
• Gonilnik motorja H-Bridge 1A (L293D)
• pritisni gumb
• preklop za vklop/izklop

3. korak: Izmerite in izrežite zgornjo in spodnjo ploščo

Izmerite 12 na vsaki plošči, označite, odrežite in pobrusite robove.

4. korak: izvrtajte luknje in dodajte strojno opremo

Obstaja veliko lukenj za vrtanje, zaradi natančnih meritev pa vam priporočam, da naredite Clockwheel nazadnje (tako da lahko 29 cm natančno izmerite s tečaja)!

Nasvet: Priporočam, da z luknjačem udarite v luknjo, ki bo pomagala voditi luknjo na pravem mestu.

Izvrtali boste naslednje luknje:

• Tečaji - Ne privijte jih samo zato, ker se plošča lahko razcepi, izvrtajte luknje na robovih obeh plošč, luknja je odvisna od velikosti vijaka tečaja, izmerite vijak in uporabite nekoliko manjši sveder.
• Ura - 29 cm od središča tečajnega zatiča, bo dobila T -matico, lokacija te luknje je bistvena za enakomerno obračanje plošče in neba, ko vijak zavrtite pri 1 vrt / min. T-matica mora biti na desni strani plošče (proti tlom).
• Glava stojala - centrirana na zgornji plošči, velikost je odvisna od glave stojala, na moji sem uporabil tudi podložko, ki jo je držala tesno.
• Nosilec za stojalo-5 centimetrov na sredini, ta luknja bo dobila T-matico. T-matica mora biti tudi obrnjena navzdol na desko (proti tlom).

Pri dodajanju T-matic priporočam, da pred zabijanjem položite nekaj lepila in nežno udarjate. Na spodnji plošči sem začel razcep (glej fotografijo), ki sem ga moral popraviti.

Ko ga namestite na stojalo, sta luknja za pritrditev na stojalo in t-matica največja obremenitev (nagnjena naprej in nazaj od teže fotoaparata, ko ste pod kotom), tako da bo T-matica verjetno popustila ali popolnoma izstopila, zato naredite Prepričajte se, da ste ga ustrezno prilepili in pri uporabi nosilca poskušali ohraniti težo na sredini. Dober stabilen nosilec je ključnega pomena za fotografije brez zvezdnih poti/pregibov.

5. korak: Nosilec motorja in zobniki

Najprej na eno od zobnikov prilepite standardno 1/4-20 matico, to bo glavna zobniška naprava, za to sem uporabil velikodušno lepilo Gorilla (lahko vidite na fotografiji).

Drugič prilepite drobno orodje na drugo veliko prestavo, to je naša vmesna oprema, kot os sem uporabil preprost posekan lesni žebelj.

Motor namestite na nosilec (privezal sem na zadrgo in nato pozneje zlepil, ko sem imel poravnavo desno).

Nastavitev je, da motor z veliko hitrostjo obrača veliko prestavo (1 vrt / 5 sekund ali več), to je povezano z drobno prestavo, ki potuje z enako hitrostjo. Drobni zobnik se poravna z glavnim zobnikom, a ker se obsegi razlikujejo, se zobniška ura vrti veliko počasneje. Prizadevamo si za hitrost 1 vrt/min in motor za to potuje nekoliko prehitro. Tako sem z uporabo funkcije off in on v kodi Arduino uspel upočasniti prestavo. Ta nastavitev se imenuje Gear Train in o njej lahko izvedete nekaj več (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Morali boste eksperimentirati, katere vrednosti delujejo za čas vklopa in izklopa, da se orodje vrti s pravilno hitrostjo za vaš motor in prestave.

Potrebujete dobro ohišje, da se bo vse vrstilo in se nemoteno vrtelo. Pazite, da poravnate luknje in uporabite vzmeti in podložke, da zobniki potujejo po gladkih površinah in se ne brusijo o nobeno ploščo. To mi je verjetno vzelo največ časa iz projekta.

Korak 6: Motorno vezje

Vezje je precej preprosto, saj večina povezav vodi do gonilnika motorja H-Bridge, uporabite priloženo sliko ali pa je projektna datoteka Fritzing vključena tudi v paket Github.

Dodan je bil gumb za obrnitev smeri (ali pa lahko ročno "previjete" uro).

Stikalo za vklop/izklop je olajšalo vklop in izklop pogona, ko ga ne uporabljate/razvijate, lahko pa tudi napajanje priključite na Arduino.

Smer motorja je odvisna od tega, kako je bil ožičen, če vrtite v napačno smer, samo obrnite polarnost.

7. korak: Končni rezultat, nasveti in zvijače

In uporabite! Poravnajte stativ, poglejte severno zvezdo navzdol po tečaju, pri čemer je tečaj na levi strani nastavitve (sicer boste sledili v nasprotni smeri).

Poskusite ohraniti celotno nastavitev uravnoteženo in stabilno. Med posnetki se je ne dotikajte in ne vlecite za kable (uporabite daljinski sprožilec za fotoaparat) in poskusite uporabiti tehnike, kot je Mirror Lockup (če vaš fotoaparat to podpira), da dobite jasne posnetke brez tresenja. O astrofotografiji je na voljo veliko vadnic in iz izkušenj se boste hitro naučili.

Slike prikazujejo dva posnetka, ki sem jih naredil s celotno postavitvijo, to je bilo v svetlobno onesnaženem predmestju Austina TX ne najbolj jasne noči, vendar sta se izkazala lepa. Orion je bil dolg približno 2,5 minute, večji posnetek neba pa 5 minut (vendar je bil predolg zaradi količine svetlobnega onesnaženja in ga je bilo treba zmanjšati v Lightroomu). Obstajajo tudi 3 slike kometa Hale-Bopp iz leta 1997, to je bilo z ročno obrnjenim nosilcem in tradicionalno filmsko kamero. Vidite lahko, kaj lahko vibracije ali napačna poravnava naredijo za posnetek.

Zadnji nasveti in misli:

• Kamere in steklo v objektivih so TEŽKE, uporabiti sem morala vzmeti, da sem poskušala odstraniti težo z ure in pomagati zobnikom. Motor, ki sem ga uporabil, ni imel norega navora/moči, zato je bilo pri preveliki teži ali zobnikih na ploščah težko obrniti prestavo ali pa bi se naravnost zaklenil. Močnejši motor bo pomagal, ampak to je tisto, kar sem imel na voljo.
• Polarna poravnava je ključna. Nastavitev bo napačno sledila, če ni pravilno poravnana. Potrebujete trden stativ, uravnotežen in centriran (pomaga tisti z nivojem mehurčkov)!
• Tangentni nosilec ima lastno napako, ki se prikaže pri daljših osvetlitvah, zato ga lahko prilagodite s korekcijsko kamero, ki jo najdete tukaj: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. To me ne skrbi, ker uporabljam zelo širokokotni objektiv (20 mm v primerjavi s 50 mm) in traja približno 5 minut.
• Astrofotografija je sama po sebi težka in frustrirajoča. Ne pričakujte odličnih fotografij prvič, obstaja krivulja učenja, zagotovo vam lahko pomaga dražja in natančnejša oprema, vendar ne, če ne veste ali cenite, kako delujejo. Toda začnite z majhnim, obvladajte osnove, potem boste znali uporabljati drago opremo in jo boste lahko dobro uporabljali. S preprostimi nastavitvami lahko še vedno dobite odlične posnetke. Stari posnetki iz leta 1997 so bili "najboljši" od približno 100 posnetkov, zato je bil to učni proces. Z digitalnim lahko fotografirate za fotografijo in se učite na svojih napakah in zmagah, da izboljšate svoje sposobnosti.

Hvala, ker ste prebrali, če bi radi videli več fotografij in videoposnetkov mojih projektov, kot si oglejte moj Instagram in YouTube kanal