Arduino Powered "Scotch Mount" Star Tracker за астрофотография: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Научих за Скот Маунт, когато бях по -малък и направих едно с баща си, когато бях на 16 г. Това е евтин и прост начин да започнете с астрофотографията, който обхваща основите, преди да се заемете със сложните въпроси на телескопа с основна насоченост, проследяване извън оста и т.н. Когато за първи път направих този монтаж, той беше още през 90 -те, така че трябваше да използвам филмова камера и да разработя този филм в местния магазин за фотоапарати, това беше скъп и дълъг процес (направете снимките, използвайте цялата ролка, оставете я, няколко дни по -късно я вземете и вижте резултатите), това е много по -бързо, по -евтино и лесно за научаване от опити и грешки сега с цифрови фотоапарати. Можете да видите някои стари кадри от 1997 г. на последната стъпка.

Дизайнът, който използвах тогава и днес, идва от тази книга Star Ware:

За този Instructable аз също имам хранилище на Github за всички активи на Arduino: код, схема и списък на части с URL адреси.

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

Скочният монтаж работи на много прост принцип за завъртане на часовника в определени моменти, но както научих, стабилността играе огромна роля в начина, по който снимките излизат. Включването на часовника на нестабилен или крехък дизайн, особено при голямо увеличение, въвежда пътеки на звезди и трептене в снимката. За да преодолея това и да направя целия процес по -лесен и автоматизиран, създадох просто моторно задвижване на базата на Arduino, базирано на DC мотор и някои пластмасови зъбни колела (извадих един от моите от счупен хеликоптер за играчки).

Има и други инструкции за Scotch Mount или Barndoor Tracker, но за моя дизайн исках стойката малка и преносима, за да мога да я хвърля в раница и да я занеса в отдалечени райони, далеч от светлинното замърсяване на Austin TX.

Стъпка 1: „Казаха ми, че няма да има математика!“

Земята се върти приблизително на 360 ° за 24 часа, ако разбием това, това е 15 ° за час или 5 ° за 20 минути.

Сега винтът 1/4-20 е обикновен хардуер, той има 20 нишки в инч, така че ако се завърти със скорост 1 оборот в минута, ще отнеме 20 минути, за да преминете този 1 инч.

Тригонометрията ни дава магическото число за нашия отвор на часовника, който е на 11,42 инча (или 29,0 см) от нашата точка на въртене в центъра на пантите.

Стъпка 2: Материали

Скоч монтаж:

• Горна дъска, 3 инча на 12 инча (3/4 инча)
• Долна дъска, 3 инча на 12 инча (3/4 инча)
• Панти, Препоръчва се една дълга 3-инчова панта, уверете се, че е здрава панта с не много „игра“, използвах две прости панти, но има много мърдане и може да ги сменя за по-здрава панта.
• Тангентен винт, винт с кръгла глава с дължина 1/4-20-на-4 инча
• 2 xTee гайка, 1/4-20 вътрешна резба
• Винтови очи и гумена лента
• Глава на триножник (вземете лека, но се уверете, че е здрава, не искате евтино монтиране да изпусне скъпа камера или стойката да се разхлаби и увисне по време на изстрел).
• Зъбни колела (използвах 3: малък за мотор, междинният, който има малък и голям, и големият за самия часовник).
• Пластмасови стойки за стойката на двигателя. Започнах с 1 "и ги намалих до размера, от който се нуждаех, след като имах правилните височини.
• Тънък шперплат за хоби - за монтиране на мотор и зъбно колело (използвах платка от Radioshack, тънка, лека и достатъчно здрава, използвайте всичко, което работи най -добре).
• Асортирани пружини (използвах за подпомагане на зъбните колела/винтове и поддържах зъбните колела на линия). Взех няколко от Lowes и извадих някои други от химикалките и ги изрязах до правилните размери.
• Разнообразни шайби за предпазване на движещите се части от смилане на дърво.
• Проста скоба за монтиране на двигателя.

Arduino Motor Driver (конкретни части са в списъка с части на Github с URL адреси, където можете да ги получите онлайн):

• Arduino
• Моторно задвижване
• H-Bridge мотор драйвер 1A (L293D)
• Натисни бутона
• превключване за включване/изключване

Стъпка 3: Измерете и изрежете горната и долната дъска

Измерете 12 на всяка дъска, маркирайте я, изрежете и шлайфайте ръбовете.

Стъпка 4: Пробийте дупки и добавете хардуер

Има куп отвори за пробиване и поради необходимото точно измерване препоръчвам да направите последния часовник (за да можете да измерите 29 см точно от пантите)!

Съвет: Препоръчвам да почукате дупката с помощта на перфоратор, за да насочите дупката на правилното място.

Ще пробиете следните дупки:

• Панти - Не ги завинтвайте просто, защото дъската може да се разцепи, пробийте дупките по краищата на двете дъски, отворът зависи от размера на винта на пантите, измерете винта и използвайте малко по -малък свредло.
• Часовникът - на 29 см от центъра на щифта на пантите, той ще получи Т -гайка, местоположението на този отвор е от съществено значение, за да може дъската и небето да се въртят със същата скорост, когато винтът се завърти с 1 об / мин. Т-гайката трябва да е от страната надолу на дъската (към земята).
• Глава на статив - центрирана върху горната дъска, Размерът зависи от главата на статива, използвах и шайба върху моята, за да я държа плътно.
• Монтаж на статив-Центриран на дъното, 5/16-инчов и този отвор ще получи Т-гайка. Т-гайката също трябва да е от страната надолу на дъската (към земята).

Когато добавяте Т-гайките, препоръчвам да сложите малко лепило, преди да го забиете, и внимателно да чукате. Започнах сплит на долната си дъска (вижте снимката), който трябваше да поправя.

Когато го монтирате на статив, отворът за монтиране на статива и t-гайката получават най-голям стрес (въртящ се напред и назад от теглото на камерата, когато е под ъгъл), така че T-гайката вероятно ще се разхлаби или излезе изцяло, така че направете уверете се, че сте го залепили адекватно и се опитайте да държите теглото центрирано, когато използвате стойката. Доброто стабилно монтиране е от решаващо значение за снимки без звездни пътеки/премествания.

Стъпка 5: Монтаж на мотор и предавки

Първо залепете стандартна гайка 1/4-20 към една от зъбните колела, това ще бъде основната предавка с часовник, използвах за това щедро количество лепило Gorilla (можете да видите на снимката).

Второ залепете мъничко зъбно колело към другото голямо зъбно колело, това е нашето междинно зъбно колело, използвах обикновен дървен пирон като оси.

Монтирайте двигателя към скоба (завързах с цип и след това залепих, когато подравняването беше вдясно).

Настройката е, че моторът завърта голямата предавка със сравнително бързи обороти (1 оборота / 5 секунди или повече), това е свързано с малката предавка, която се движи със същата скорост. Малкото зъбно колело се подравнява с основното зъбно колело, но тъй като обиколките са различни, зъбното колело се върти с много по-бавни темпове. Ние се стремим към скорост от 1 об/мин и моторът се движи малко прекалено бързо за това. Така че с помощта на изключване и включване в кода на Arduino успях да забавя скоростта. Тази настройка се нарича Gear Train и можете да научите малко повече за нея тук (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Ще трябва да експериментирате какви стойности работят за време за включване и изключване, за да накарате предавката да се върти с правилната скорост за вашия двигател и предавки.

Имате нужда от добро жилище, за да поддържате всичко подредено и да се върти гладко. Внимавайте да подредите дупките си и използвайте пружини и шайби, за да поддържате зъбните колела да се движат по гладки повърхности и да не се смилат по нито една от дъските. Това вероятно ми отне най -много време от проекта.

Стъпка 6: Електрическа верига на двигателя

Схемата е доста проста, като по-голямата част от връзките отиват към H-Bridge Motor Driver, използвайте приложеното изображение или файл на проект Fritzing е включен в пакета Github.

Добавен е бутон за обръщане на посоката (или можете да "превъртите" часовниковия колелце и на ръка).

Превключвателят за включване/изключване просто улесни включването и изключването на устройството, когато не се използва/разработва, можете също така просто да включите захранването към Arduino.

Посоката на двигателя зависи от това как е свързан, ако въртите в грешна посока, просто обърнете полярността.

Стъпка 7: Краен резултат, съвети и трикове

И използвайте! Подравнете статива, погледнете Северната звезда надолу по пантите, като пантите са от лявата страна на настройката (в противен случай ще проследите в обратна посока).

Опитайте се да поддържате цялата настройка балансирана и стабилна. Не го докосвайте по време на снимки, нито дърпайте кабелите (използвайте дистанционно задействане за вашата камера) и се опитайте да използвате техники като Mirror Lockup (ако камерата ви го поддържа), за да получите ясни снимки без трептене. Налични са много уроци по астрофотография и бързо ще се научите от опит.

Изображенията показват два кадъра, които направих, използвайки цялата настройка, това беше в светло замърсените предградия на Остин ТХ в не най -ясната нощ, но те излязоха хубави. Орион беше с дължина около 2,5 минути, а по -големият небесен изстрел беше 5 минути (но беше твърде дълъг поради количеството светлинно замърсяване и трябваше да бъде намален обратно в Lightroom). Има и 3 изображения на кометата Хейл-Боп от 1997 г., това е с ръчно обърнат монтаж, както и с традиционна филмова камера. Можете да видите какво могат да направят вибрациите или неправилното подравняване на кадъра.

Последни съвети и мисли:

• Камерите и стъклото в лещите са ТЕЖКИ, трябваше да използвам пружини, за да се опитам да сваля тежестта от часовника и да подпомогна зъбните колела. Моторът, който използвах, нямаше луди количества въртящ момент/мощност, така че ако имаше прекалено голямо тегло или зъбните колела бяха изравнени на дъските, тогава беше трудно да завърти предавката или направо да се заключи. По -силен двигател ще помогне, но това е точно това, което имах на разположение.
• Полярното подравняване е от ключово значение. Настройката ще проследява грешно, ако не е подравнена правилно. Имате нужда от здрав статив, балансиран и центриран (този с ниво на мехурчета помага)!
• Има присъща грешка на тангентното монтиране, което се показва при по-дълги експозиции, можете да използвате коригираща камера, за да я коригирате, намерена тук: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Не се притеснявам за това, защото използвам много широкоъгълен обектив (20 мм в сравнение с 50 мм) и продължителност около 5 минути върхове.
• Астрофотографията по своята същност е трудна и разочароваща. Не излизайте да очаквате страхотни снимки за първи път, има крива на обучение, със сигурност по -скъпото и прецизно оборудване може да помогне, но не и ако не знаете или оценявате как работят. Но започнете от малко, овладейте основите, тогава ще знаете как да използвате скъпото оборудване и ще можете да го използвате добре. Все още можете да правите страхотни снимки с прости настройки. Старите кадри от 1997 г. бяха „най -добрите“от около 100 кадъра, така че това беше процес на обучение. С Digital можете да правите снимка след снимка и да се учите от грешките и победите си, за да усъвършенствате уменията си.

Благодаря за четенето, ако искате да видите повече снимки и видеоклипове на моите проекти, отколкото да разгледате моя Instagram и YouTube канал