Arduino darbināms “skotu kalna” zvaigžņu izsekotājs astrofotogrāfijai: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Es uzzināju par Skotu kalnu, kad biju jaunāks, un izveidoju to kopā ar savu tēti, kad man bija 16 gadi. Tas ir lēts, vienkāršs veids, kā sākt darbu ar astrofotogrāfiju, kas aptver pamatus, pirms jūs sākat pievērsties sarežģītajiem teleskopa jautājumiem, bez asu izsekošanas utt. Kad es pirmo reizi izveidoju šo stiprinājumu, tas bija pagājušā gadsimta 90. gados, tāpēc man bija jāizmanto filmas kamera un šī filma jāizstrādā vietējā kameru veikalā, tas bija dārgs un ilgs process (fotografējiet, izmantojiet visu rullīti, nometiet to, pēc dažām dienām paņemiet to un redziet rezultātus), tas ir tik daudz ātrāk, lētāk un viegli apgūstams no izmēģinājumiem un kļūdām, izmantojot digitālās kameras. Pēdējā solī varat redzēt dažus vecus kadrus no 1997. gada.

Dizains, ko izmantoju toreiz un šodien, radās no šīs grāmatas Star Ware:

Šai pamācībai es arī Github repozitorijs visiem Arduino īpašumiem: kods, shematisks un daļu saraksts ar URL.

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

Skotu stiprinājums darbojas pēc ļoti vienkārša principa pagriezt pulksteņa riteni noteiktos laikos, bet, kā es uzzināju, stabilitātei ir milzīga loma fotoattēlu iznākumā. Pulksteņa riteņa pagriešana nestabilā vai nestabilā dizainā, īpaši pie lieliem tālummaiņām, fotoattēlā rada zvaigžņu pēdas un trīcēšanu. Lai to pārvarētu un padarītu visu procesu vieglāku un automatizētāku, es izveidoju vienkāršu uz Arduino balstītu motora piedziņu, kuras pamatā ir līdzstrāvas motors un daži plastmasas pārnesumi (vienu no maniem izvilku no salauzta rotaļlietu helikoptera).

Tur ir arī citi norādījumi par Scotch Mount vai Barndoor Tracker, bet sava dizaina dēļ es gribēju, lai stiprinājums būtu mazs un pārnēsājams, lai es varētu to iemest mugursomā un aizvest uz attāliem apgabaliem prom no Austin TX gaismas piesārņojuma.

1. solis: “Man teica, ka matemātikas nebūs!”

Zeme griežas aptuveni 360 ° 24 stundu laikā, ja mēs to sadalām, tad stundā tas ir 15 ° vai 20 ° 5 °.

Tagad 1/4-20 skrūve ir parasta aparatūra, tai ir 20 pavedieni collā, tādēļ, ja tā tiek pagriezta ar ātrumu 1 apgrieziens minūtē, tad šīs 1 collas pārvietošana prasīs 20 minūtes.

Trigonometrija dod mums burvju skaitli mūsu pulksteņa riteņa caurumam, kas ir 11, 42 collas (vai 29, 0 cm) no mūsu pagrieziena punkta eņģes centrā.

2. solis: materiāli

Skotu stiprinājums:

• Augšējais dēlis, 3 collas līdz 12 collas (3/4 collas)
• Apakšējais dēlis, 3 collas līdz 12 collas (3/4 collas)
• Eņģes. Ieteicams viens garš 3 collu šarnīrs, pārliecinieties, ka tā ir cieta eņģe, kurā nav daudz "spēlēšanās". Es izmantoju divas vienkāršas eņģes, taču ir daudz kustību, un es varu tās pārslēgt, lai iegūtu stingrāku eņģi.
• Pieskares skrūve, 1/4-20 x 4 collas gara apaļa galvas skrūve
• 2 xTee uzgrieznis, 1/4-20 iekšējā vītne
• Skrūvju acis un gumijas josla
• Statīva galva (iegādājieties vieglu, bet pārliecinieties, ka tā ir cieta, nevēlaties, lai lēts stiprinājums nomestu dārgu kameru vai stiprinājums atslābtos un nokristu šāviena laikā).
• Clockwheel Gears (es izmantoju 3: sīks motoram, starpposms, kuram ir mazs un liels, un liels pats pulkstenis).
• Plastmasas statīvi motora statīvam. Sāku ar 1 collu un samazināju tos līdz vajadzīgajam izmēram, kad man bija vajadzīgais augstums.
• Plāns hobija saplāksnis - motora un pārnesumu stiprinājumiem (es izmantoju shēmu plati no Radioshack, plānu, vieglu un pietiekami stipru, izmantojiet visu, kas vislabāk darbojas).
• Atsevišķas atsperes (es mēdzu palīdzēt pārnesumiem/skrūvēm un turēt pārnesumus vienā līnijā). Es saņēmu pāris no Lowes un izvilku dažus citus no lodīšu pildspalvām un sagriezu tos vajadzīgajos izmēros.
• Dažādi mazgātāji, lai kustīgās detaļas nesasmalcinātu pret koku.
• Vienkāršs stiprinājums motora stiprinājumam.

Arduino motora draiveris (konkrētas daļas ir Github daļu sarakstā ar vietrāžiem URL, kur tās var iegūt tiešsaistē):

• Arduino
• Motora piedziņa
• H-tilta motora vadītājs 1A (L293D)
• Uzspied pogu
• ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis

3. darbība: izmēra un sagriež augšējos un apakšējos dēļus

Izmēriet 12 collas uz katra dēļa, atzīmējiet to, sagrieziet un slīpējiet malas.

4. solis: urbiet caurumus un pievienojiet aparatūru

Ir urbumu ķekars, ko urbt, un, ņemot vērā nepieciešamos precīzos mērījumus, iesaku pulksteņa ritenīti darīt pēdējo (lai jūs varētu izmērīt 29 cm precīzi no eņģes)!

Padoms. Es iesaku pieskarties caurumam, izmantojot perforatoru, lai palīdzētu virzīt caurumu pareizajā vietā.

Jūs plānojat urbt šādus caurumus:

• Eņģes - ne tikai ieskrūvējiet tās, jo dēlis var saplīst, izurbiet caurumus abu dēļu malās, caurums ir atkarīgs no eņģu skrūves izmēra, izmēra skrūvi un izmantojiet nedaudz mazāku urbi.
• Pulksteņa rats - 29 cm attālumā no eņģes tapas centra, tas iegūs T veida uzgriezni, šī cauruma atrašanās vieta ir būtiska, lai dēlis un debesis grieztos tādā pašā ātrumā, kad skrūve tiek pagriezta ar 1 apgriezienu minūtē. T-uzgrieznim jāatrodas dēļa lejup vērstajā pusē (pret zemi).
• Statīva galva - centrēta uz augšējās plāksnes, izmērs ir atkarīgs no statīva galvas, es arī izmantoju paplāksni, lai to cieši turētu.
• Statīva stiprinājums-centrēts uz apakšējās plāksnes, 5/16 collas, un šis caurums iegūs T veida uzgriezni. T-uzgrieznim arī jāatrodas dēļa lejup vērstajā pusē (pret zemi).

Pievienojot T-uzgriežņus, es iesaku pirms āmura ielikšanas nedaudz pielīmēt līmi un būt āmuriem. Es sāku sadalīt apakšējo dēli (skat. Fotoattēlu), kas man bija jālabo.

Uzstādot to uz statīva, statīva stiprinājuma caurums un t-uzgrieznis saņem vislielāko slodzi (griežas uz priekšu un atpakaļ no kameras svara, ja tie atrodas leņķos), lai T-uzgrieznis varētu atslābt vai pilnībā iznākt. pārliecinieties, ka esat to pienācīgi pielīmējis un, lietojot stiprinājumu, mēģiniet noturēt svaru centrā. Labs stabils stiprinājums ir izšķirošs fotoattēliem bez zvaigžņu takām/svārstībām.

5. solis: motora stiprinājums un pārnesumi

Vispirms pielīmējiet standarta 1/4-20 uzgriezni vienam no pārnesumiem, tas būs galvenais pulksteņa piedziņas pārnesums, es tam izmantoju dāsnu daudzumu Gorilla līmes (jūs varat redzēt fotoattēlā).

Otrkārt, pielīmējiet nelielu pārnesumu pie otra lielā pārnesuma, tas ir mūsu starppārnesums, es kā asi izmantoju vienkāršu nocirstu koka naglu.

Uzstādiet motoru pie kronšteina (es sasēju rāvējslēdzēju un pēc tam pielīmēju, kad man bija izlīdzināšana pa labi).

Iestatījums ir tāds, ka motors pagriež lielu pārnesumu salīdzinoši ātri (apmēram 1 apgrieziens / 5 sekundes), tas ir savienots ar sīko pārnesumu, kas pārvietojas ar tādu pašu ātrumu. Mazais pārnesums sakrīt ar galveno pulksteņa piedziņas pārnesumu, bet, tā kā apkārtmērs ir atšķirīgs, pulksteņa riteņa pārnesums griežas daudz lēnāk. Mēs tiecamies uz ātrumu 1 apgriezieni minūtē, un motors tam pārvietojas nedaudz par ātru. Tātad, izmantojot Arduino kodā izslēgtu un ieslēgtu, man izdevās palēnināt pārnesumu. Šo iestatījumu sauc par pārnesumu vilcienu, un jūs varat uzzināt vairāk par to šeit (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Jums būs jāeksperimentē ar to, kādas vērtības darbojas ieslēgšanas un izslēgšanas laikam, lai pārnesums grieztos atbilstoši jūsu motoram un pārnesumiem.

Jums ir nepieciešams labs korpuss, lai viss būtu sakārtots un vienmērīgi grieztos. Uzmanieties, lai izkārtotu caurumus un izmantotu atsperes un paplāksnes, lai pārnesumi pārvietotos pa gludām virsmām un nesasmalcinātu pret kādu no plāksnēm. Tas, iespējams, man aizņēma visvairāk laika no projekta.

6. darbība. Motora ķēde

Ķēde ir diezgan vienkārša, jo lielākā daļa savienojumu tiek novirzīti uz H-Bridge motora draiveri, izmantojiet pievienoto attēlu vai arī Fritzing projekta fails ir iekļauts Github pakotnē.

Tika pievienota spiedpoga, lai mainītu virzienu (vai arī jūs varat “attīt” pulksteņa riteni arī ar rokām).

Ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis vienkārši atviegloja diska ieslēgšanu un izslēgšanu, kad to nelietojat/neizstrādājat, kā arī varat vienkārši atvilkt strāvu Arduino.

Motora virziens ir atkarīgs no tā, kā tas tika pieslēgts, ja griezaties nepareizā virzienā, vienkārši mainiet polaritāti.

7. solis: gala rezultāts, padomi un triki

Un izmantot! Izlīdziniet statīvu, redziet ziemeļu zvaigzni lejup pa eņģēm, eņģei atrodoties iestatījuma kreisajā pusē (pretējā gadījumā jūs izsekosit pretējā virzienā).

Mēģiniet saglabāt visu iestatījumu līdzsvarotu un stabilu. Neaiztieciet to kadru laikā un nevelciet aiz kabeļiem (izmantojiet kameras tālvadības slēdzi) un mēģiniet izmantot tādas metodes kā Spoguļa bloķēšana (ja jūsu kamera to atbalsta), lai iegūtu skaidrus kadrus bez satricinājumiem. Ir daudz pamācību par astrofotogrāfiju, un jūs ātri iemācīsities no pieredzes.

Attēlos redzami divi kadri, kurus es izdarīju, izmantojot visu iestatījumu, tas bija gaiši piesārņotajā Ostinas TX priekšpilsētā ne visskaidrākajā naktī, bet tie sanāca jauki. Orion bija apmēram 2,5 minūtes garš, un lielākais debess šāviens bija 5 minūtes (bet tas bija pārāk garš gaismas piesārņojuma dēļ, un tas bija jāsamazina Lightroom). Ir arī 3 Hale-Bopp komētas attēli no 1997. gada, tas bija ar roku pagrieztu stiprinājumu, kā arī ar tradicionālu filmu kameru. Jūs varat redzēt, ko vibrācijas vai nepareizs izlīdzinājums var izdarīt šāvienam.

Noslēguma padomi un domas:

• Fotokameras un stikls objektīvos ir smagi, man bija jāizmanto atsperes, lai noņemtu svaru no pulksteņa pārnesuma un palīdzētu pārnesumiem. Izmantotajam motoram nebija traka daudz griezes momenta/jaudas, tādēļ, ja bija pārāk liels svars vai pārnesumi bija vienā līmenī ar dēļiem, tam bija grūti pagriezt pārnesumu vai tas bloķējās. Spēcīgāks motors palīdzēs, bet tas ir tikai tas, kas man bija pieejams.
• Galvenais ir polāro izlīdzināšana. Iestatījumi tiks izsekoti nepareizi, ja tie nebūs pareizi izlīdzināti. Jums ir nepieciešams līdzsvarots un centrēts izturīgs statīvs (palīdz viens ar burbuļu līmeni)!
• Pieskares stiprinājumam ir raksturīga kļūda, kas parādās ilgākā ekspozīcijā. Lai pielāgotos, varat izmantot koriģējošo izciļņu, kas atrodams šeit: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Es par to neuztraucos, jo es izmantoju ļoti platleņķa objektīvu (20 mm salīdzinājumā ar 50 mm) un ilgums ir aptuveni 5 minūtes.
• Astrofotogrāfija pēc savas būtības ir grūta un nomākta. Neiziet, gaidot satriecošas fotogrāfijas pirmo reizi, ir mācīšanās līkne, protams, dārgāks un precīzāks aprīkojums var palīdzēt, bet ne tad, ja nezināt vai nenovērtējat to darbību. Bet sāc ar mazumiņu, apgūsti pamatus, tad pratīsi izmantot dārgo aprīkojumu un pratīsi to labi izmantot. Izmantojot vienkāršus iestatījumus, joprojām varat iegūt lieliskus kadrus. Vecie kadri no 1997. gada bija "labākie" no aptuveni 100 šāvieniem, tāpēc tas bija mācību process. Izmantojot Digital, varat fotografēt pēc fotogrāfijas un mācīties no savām kļūdām un uzvarām, lai pilnveidotu savas prasmes.

Paldies, ka lasījāt, ja vēlaties redzēt vairāk manu projektu fotoattēlu un videoklipu, nevis apskatiet manu Instagram un YouTube kanālu