Seguiment d'estrelles "Scotch Mount" per astrofotografia amb tecnologia Arduino: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Vaig aprendre sobre el Scotch Mount quan era més jove i en vaig fer un amb el meu pare quan tenia 16 anys. És una manera senzilla i econòmica de començar a fer astrofotografia, que cobreix els aspectes bàsics abans d’entrar en les complicades qüestions del telescopi de focus principal, el seguiment fora de l’eix, etc. Quan vaig fer aquest muntatge per primera vegada, era als anys 90, així que vaig haver d’utilitzar una càmera de film i desenvolupar aquesta pel·lícula a la botiga de càmeres local, va ser un procés llarg i car (feu les fotos, utilitzeu tot el rotlle, deixeu-lo, pocs dies després, agafeu-lo i vegeu els resultats), és molt més ràpid, més barat i fàcil d’aprendre de proves i errors ara amb les càmeres digitals. Podeu veure alguns vells plans del 1997 a l’últim pas.

El disseny que vaig fer servir aleshores, i avui, provenia d’aquest llibre Star Ware:

Per a aquesta instrucció, també tinc un dipòsit de Github per a tots els recursos d’Arduino: codi, esquema i llista de peces amb URL.

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

La muntura Scotch funciona amb un principi molt senzill de girar la roda del rellotge en determinats moments, però a mesura que vaig aprendre l’estabilitat té un paper enorme en la manera com surten les fotos. Si gireu la roda del rellotge amb un disseny inestable o feble, especialment en els zoom elevats, s’introdueixen rutes estel·lars i fluctuacions a la foto. Per superar-ho i fer tot el procés més fàcil i automatitzat, vaig crear una simple unitat de motor basada en Arduino basada en un motor de corrent continu i uns engranatges de plàstic (vaig treure un dels meus d’un helicòpter de joguina trencat).

Hi ha altres instruccions disponibles per a Scotch Mount o Barndoor Tracker, però pel meu disseny volia que el muntatge fos petit i portàtil per poder llençar-lo a la motxilla i portar-lo a zones remotes, lluny de la contaminació lumínica d’Austin TX.

Pas 1: "Em van dir que no hi hauria matemàtiques!"

La Terra gira aproximadament 360 ° en 24 hores, si ho descomponem, llavors serà de 15 ° en una hora, o 5 ° en 20 minuts.

Ara, el cargol 1 / 4-20 és una peça de maquinari habitual, té 20 fils en polzada, de manera que si es gira a una velocitat d’1 revolució per minut, trigarà 20 minuts a recórrer-la.

La trigonometria ens proporciona el número màgic del forat de la roda de rellotge, que és a 29,4 cm (11,42 polzades) del nostre punt de pivot al centre de la frontissa.

Pas 2: materials

Muntanya Scotch:

• Tauler superior, de 3 polzades per 12 polzades (3/4 polzades)
• Tauler inferior, 3 polzades per 12 polzades (3/4 polzades)
• Frontisses, es recomana una frontissa llarga de 3 polzades. Assegureu-vos que sigui una frontissa sòlida amb poc "joc", he utilitzat dues frontisses simples, però hi ha molta balanceig i puc canviar-les per una frontissa més sòlida.
• Cargol tangent, cargol de cap rodó d'1 / 4-20 per 4 polzades de llarg
• 2 x femella de rosca, rosca interna 1 / 4-20
• Ulls de cargol i banda elàstica
• Cap de trípode (obtingueu-ne un de lleuger, però assegureu-vos que sigui sòlid, que no vulgueu que un muntatge barat deixi caure una càmera cara o que el muntatge s’afliqui i caigui durant una presa).
• Engranatges de roda de rellotge (he utilitzat 3: un petit per al motor, el intermedi que té un petit i gran i el gran per a la roda de rellotge en si).
• Distàncies de plàstic per al suport del motor. Vaig començar amb 1 "i els vaig reduir a la mida que necessitava un cop tingués les alçades adequades.
• Fusta contraxapada fina: per a muntatges de motors i engranatges (he utilitzat una placa de circuits de Radioshack, fina, lleugera i prou resistent, utilitzeu el que millor funcioni).
• Molles variades (abans ajudava els engranatges / cargols i mantenia els engranatges en línia). Vaig obtenir un parell de Lowes i en vaig treure d'altres de bolígrafs i els vaig reduir a les mides adequades.
• Assortidors de rentadores per evitar que les parts mòbils es molin contra la fusta.
• Suport senzill per al muntatge del motor.

Controlador de motor Arduino (les parts específiques es troben a la llista de peces de Github amb URL d’on podeu obtenir-les en línia):

• Arduino
• Accionament del motor
• Controlador de motor H-Bridge 1A (L293D)
• polsador
• commutar / desactivar

Pas 3: mesureu i talleu els taulers superior i inferior

Mesureu 12 a cada tauler, marqueu-lo, talleu-lo i liureu les vores.

Pas 4: perforar forats i afegir maquinari

Hi ha un munt de forats per practicar i, a causa de la precisió de la mesura necessària, us recomano que feu la roda de rellotge per últim (per poder mesurar exactament els 29 cm de la frontissa).

Consell: recomano tocar el forat amb un punxó per ajudar a guiar el forat al lloc correcte.

Va a practicar els forats següents:

• Frontisses: no només els cargoleu perquè el tauler es pot dividir, taladreu els forats a les vores de les dues taules, el forat depèn de la mida del cargol de la frontissa, mida el cargol i utilitzeu una broca una mica més petita.
• La roda de rellotge, situada a 29 cm del centre del passador de la frontissa, obtindrà una femella en T, la ubicació d’aquest forat és essencial per fer girar el tauler i el cel al mateix ritme quan es gira el cargol a 1 rpm. La rosca en T ha d’estar situada a la part inferior del tauler (cap a terra).
• Cap del trípode: centrat al tauler superior, la mida depèn del cap del trípode, també he utilitzat una rentadora per agafar-la bé.
• Muntatge del trípode: centrat al tauler inferior, de 5/16 de polzada i aquest forat obtindrà una femella en T. La rosca en T també hauria de situar-se en el costat orientat cap avall del tauler (cap al terra).

En afegir les femelles en T, et recomano que deixis una mica de cola abans de picar-la i que siguis suau. Vaig començar una divisió al tauler inferior (veure foto) que vaig haver de reparar.

Quan el munteu en un trípode, el forat de muntatge del trípode i la femella en T obté la màxima tensió (es torça endavant i enrere del pes de la càmera quan està en angle), de manera que és probable que la femella en forma de T s’afluixi o surti completament. assegureu-vos que enganxeu-lo adequadament i intenteu mantenir el pes centrat quan utilitzeu el suport. Una bona muntura estable és crucial per a fotos sense rastre estel·lar.

Pas 5: muntatge del motor i engranatges

Primer enganxeu una femella estàndard 1 / 4-20 a un dels engranatges, aquest serà l’engranatge principal del rellotge, he utilitzat una gran quantitat de Gorilla Glue per a això (es pot veure a la foto).

En segon lloc, enganxeu un petit engranatge a l’altre gran engranatge, aquest és el nostre engranatge intermedi, he utilitzat un simple clau de fusta tallat com a eix.

Muntar el motor en un suport (he lligat amb cremallera i després enganxar quan tenia l'alineació dreta).

La configuració és que el motor gira l’engranatge gran a una velocitat relativament ràpida (1 rev / 5 segons més o menys), això està connectat a l’engranatge petit, que viatja al mateix ritme. El petit engranatge s’alinea amb l’engranatge principal amb rellotge, però com que les circumferències són diferents, l’engranatge de la roda del rellotge gira a un ritme molt més lent. Pretenem una velocitat d’1 rev / min i el motor viatja una mica massa ràpid per a això. Així doncs, utilitzant un paràmetre apagat al codi Arduino vaig aconseguir frenar l’engranatge. Aquesta configuració s’anomena Gear Train i podeu obtenir-ne una mica més informació aquí (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Haureu d’experimentar amb quins valors funcionen. durant el temps d’encesa i apagada per fer girar l’engranatge a la velocitat correcta del vostre motor i marxes.

Necessiteu un bon allotjament perquè tot estigui alineat i giri sense problemes. Tingueu cura de alinear els forats i utilitzeu molles i volanderes per mantenir els engranatges viatjant sobre superfícies llises i sense moldre contra cap de les dues taules. Probablement em va treure el màxim temps del projecte.

Pas 6: Circuit del motor

El circuit és bastant senzill, ja que la majoria de les connexions van al controlador de motor H-Bridge, utilitzen la imatge adjunta o també s’inclou un fitxer de projecte Fritzing al paquet Github.

Es va afegir un polsador per invertir la direcció (o també podeu "rebobinar" la roda del rellotge a mà).

L’interruptor On / Off facilita l’encesa i l’apagada de la unitat quan no s’utilitza / desenvolupa; també es pot treure l’alimentació de l’Arduino.

La direcció del motor depèn de com s'hagi connectat, si gireu en la direcció equivocada, només haureu d'invertir la polaritat.

Pas 7: Resultat final, consells i trucs

I ús! Alineeu el trípode, observeu l'estrella nord cap avall per la frontissa, amb la frontissa al costat esquerre de la configuració (en cas contrari, seguirà en direcció contrària).

Intenteu mantenir tota la configuració equilibrada i estable. No el toqueu durant les preses ni tireu dels cables (utilitzeu un disparador remot per a la vostra càmera) i proveu d’utilitzar tècniques com Mirror Lockup (si la vostra càmera l’admet) per obtenir fotografies clares sense sacsejades. Hi ha un munt de tutorials disponibles sobre astrofotografia i aprendràs ràpidament per experiència.

Les imatges mostren dues preses que vaig fer utilitzant tota la configuració, que es trobava als suburbis contaminats de la llum d'Austin TX la nit més clara, però van sortir agradables. Orion feia uns 2,5 minuts de durada i el cel més gran era de 5 minuts (però era massa llarg a causa de la quantitat de contaminació lumínica i es va haver de reduir a Lightroom). També hi ha 3 imatges del cometa Hale-Bopp del 1997, amb un muntatge girat a mà i una càmera de cinema tradicional. Podeu veure quines vibracions o una alineació incorrecta poden fer al tret.

Consells i pensaments finals:

• Les càmeres i el vidre de les lents són PESATS, vaig haver d’utilitzar molles per intentar treure el pes de l’engranatge del rellotge i ajudar els engranatges. El motor que utilitzava no tenia un parell / potència boja, de manera que si hi havia massa pes o els engranatges estaven a ras de les taules, costava girar l’engranatge o es bloquejaria. Un motor més fort ajudarà, però això és el que tenia disponible.
• L’alineació polar és fonamental. La configuració farà un seguiment incorrecte si no està alineada correctament. Necessiteu un trípode robust equilibrat i centrat (un amb un nivell de bombolla ajuda).
• Hi ha un error inherent a la muntura tangent que apareix en exposicions més llargues; podeu utilitzar una càmera correctiva per ajustar-la, que es troba aquí: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. No em preocupa perquè faig servir un objectiu gran angular (20 mm en comparació amb 50 mm) i una durada aproximada de 5 minuts.
• L’astrofotografia és intrínsecament dura i frustrant. No sortiu esperant fotos increïbles la primera vegada, hi ha una corba d’aprenentatge, segur que un equip més car i precís us pot ajudar, però no si no sabeu o aprecieu com funcionen. Però comenceu poc, domineu els conceptes bàsics i sabreu utilitzar l’equip car i el podreu utilitzar bé. Encara podeu obtenir bones fotos amb configuracions senzilles. Els plans antics del 1997 eren "els millors" de prop de 100 plans, de manera que va ser un procés d'aprenentatge. Amb Digital podeu fer fotos rere fotos i aprendre dels vostres errors i victòries per afinar la vostra habilitat.

Gràcies per llegir, si voleu veure més fotos i vídeos dels meus projectes que no pas fes un cop d'ull al meu canal d'Instagram i YouTube