Penjejak Bintang ‘Scotch Mount’ Arduino Powered untuk Astrophotography: 7 Steps (with Pictures)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya belajar mengenai Gunung Scotch ketika saya masih muda dan membuat satu dengan Ayah saya ketika berusia 16 tahun. Ini adalah kaedah yang mudah dan murah untuk memulakan Astrophotography, yang merangkumi asas-asas sebelum anda mengetahui perkara teleskop yang menjadi fokus utama, pelacakan paksi, dan lain-lain. Ketika saya pertama kali membuat pemasangan ini, ia kembali pada tahun 90-an jadi saya harus menggunakan kamera filem dan membuat filem itu dikembangkan di kedai kamera tempatan, itu adalah proses yang mahal dan panjang (ambil gambar, gunakan keseluruhan gulungan, lepaskan, beberapa hari kemudian ambil dan lihat hasilnya), jauh lebih pantas, lebih murah dan mudah dipelajari dari percubaan dan kesilapan sekarang dengan kamera digital. Anda dapat melihat beberapa gambar lama dari tahun 1997 pada langkah terakhir.

Reka bentuk yang saya gunakan ketika itu, dan hari ini, berasal dari buku ini Star Ware:

Untuk Instructable ini, saya juga menyimpan Github untuk semua aset Arduino: Code, Schematic, dan senarai bahagian dengan URL.

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

Pemasangan Scotch berfungsi pada prinsip yang sangat sederhana untuk memutar roda jam pada waktu-waktu tertentu, tetapi ketika saya belajar kestabilan memainkan peranan besar dalam bagaimana foto keluar. Menghidupkan roda jam pada reka bentuk yang tidak stabil atau tipis terutama pada zoom tinggi memperkenalkan jejak bintang dan kegelisahan ke dalam foto. Untuk mengatasinya dan menjadikan keseluruhan proses lebih mudah dan automatik, saya membuat pemacu motor sederhana Arduino berdasarkan motor DC dan beberapa gear plastik (saya mengeluarkan salah satu dari saya dari helikopter mainan yang rosak).

Terdapat arahan lain di luar sana untuk Scotch Mount atau Barndoor Tracker tetapi untuk reka bentuk saya, saya mahukan pemasangannya kecil dan mudah alih sehingga saya boleh membuangnya ke dalam beg galas dan membawanya ke kawasan terpencil yang jauh dari pencemaran cahaya dari Austin TX.

Langkah 1: 'Saya Dikatakan Tidak Akan Ada Matematik!'

Bumi berputar kira-kira 360 ° dalam 24 jam, jika kita memecahkannya maka suhu 15 ° dalam satu jam, atau 5 ° dalam 20 minit.

Sekarang skru 1 / 4-20 adalah perkakasan yang biasa, ia mempunyai 20 utas dalam satu inci, jadi jika dihidupkan pada kecepatan 1 revolusi per minit, maka diperlukan masa 20 minit untuk menempuh 1 inci itu.

Trigonometri memberi kita nombor ajaib untuk lubang roda jam kita yang berukuran 11.42 inci (atau 29.0cm) dari titik pangsi kita di tengah engsel.

Langkah 2: Bahan

Gunung Scotch:

• Papan Atas, 3-inci-12-inci (3/4-inci)
• Papan Bawah, 3-inci-12-inci (3/4-inci)
• Engsel, Satu engsel panjang 3 inci disyorkan, pastikan ia engsel padat dengan tidak banyak "bermain", saya menggunakan dua engsel mudah tetapi ada banyak goyangan dan saya mungkin menukarnya untuk engsel yang lebih padat.
• Skru tangen, skru kepala bulat 1 / 4-20-by-4-inci-panjang
• 2 xTee nut, 1/4 benang dalaman
• Skru Mata & gelang getah
• Kepala tripod (dapatkan yang ringan tetapi pastikan padat, anda tidak mahu pemasangan yang murah menjatuhkan kamera yang mahal, atau pemasangan yang melonggarkan dan terkulai semasa pukulan).
• Clockwheel Gears (saya menggunakan 3: kecil untuk motor, perantaraan yang mempunyai kecil dan besar, dan besar untuk roda jam itu sendiri).
• Standoff plastik untuk pendirian motor. Bermula dengan 1 "dan potong ke ukuran yang saya perlukan setelah saya mempunyai ketinggian yang betul.
• Papan lapis hobi nipis - untuk pemasangan motor dan gear (saya menggunakan papan litar dari Radioshack, nipis, ringan dan cukup kuat, gunakan apa sahaja yang terbaik).
• Mata Pelbagai jenis (saya digunakan untuk menolong gear / skru dan memastikan gear tetap dalam keadaan sejajar). Saya mendapat pasangan dari Lowes dan mengeluarkan beberapa yang lain dari bolpoin dan memotongnya dengan ukuran yang sesuai.
• Mesin basuh pelbagai untuk mengelakkan bahagian yang bergerak tidak mengisar kayu.
• Pendakap mudah untuk pemasangan motor.

Pemandu Motor Arduino (bahagian tertentu terdapat dalam senarai bahagian Github dengan URL di mana anda boleh mendapatkannya dalam talian):

• Arduino
• Pemacu Motor
• Pemandu Motor H-Bridge 1A (L293D)
• tekan butang
• togol hidup / mati

Langkah 3: Ukur & Potong Papan Atas dan Bawah

Ukur jarak 12 pada setiap papan, tandakan, potong, dan gosokkan tepinya.

Langkah 4: Bor Lubang dan Tambah Perkakasan

Terdapat banyak lubang untuk menggerudi dan kerana pengukuran yang tepat diperlukan, saya cadangkan anda melakukan Clockwheel terakhir (supaya anda dapat mengukur 29 cm tepat dari engsel)!

Petua: Saya cadangkan mengetuk lubang menggunakan pukulan untuk membantu membimbing lubang di tempat yang betul.

Anda akan menggerudi lubang berikut:

• Engsel - Jangan hanya memasukkannya kerana papan boleh pecah, gerudi lubang di tepi kedua papan, lubang bergantung pada ukuran skru engsel, ukur skru dan gunakan sedikit gerudi yang lebih kecil.
• The Clockwheel - 29 cm dari tengah pin engsel, ia akan mendapat T-nut, lokasi lubang ini penting untuk mendapatkan papan dan langit berpusing pada kadar yang sama apabila skru diputar pada 1 rpm. T-nut harus berada di sisi papan menghadap ke bawah (ke arah tanah).
• Tripod Head - berpusat di papan Atas, Ukuran bergantung pada kepala Tripod, saya juga menggunakan mesin basuh di tambang untuk menahannya dengan selesa.
• Tripod Mount - Berpusat di papan bawah, 5/16-inci dan lubang ini akan mendapat T-nut. T-nut juga harus berada di sisi papan menghadap ke bawah (ke arah tanah).

Semasa menambah kacang-kacangan, saya cadangkan anda meletakkan gam sebelum anda memukulnya, dan bersikap lembut. Saya memulakan pemecahan pada papan bawah saya (lihat foto) yang harus saya perbaiki.

Apabila anda memasangkannya pada tripod, lubang dan t-nut Tripod mendapat tekanan yang paling banyak (tertusuk bolak-balik dari berat kamera ketika bersudut) sehingga T-nut cenderung melonggarkan atau keluar sepenuhnya jadi buat pastikan anda melekatkannya dengan secukupnya dan cuba memastikan berat badan tetap berpusat ketika menggunakan pelekap. Pemasangan stabil yang baik sangat penting untuk foto tanpa jejak bintang / jiggle.

Langkah 5: Pemasangan Motor dan Gear

Lekatkan pertama kacang 1 / 4-20 standard ke salah satu gear, ini akan menjadi gear pemacu jam utama, saya menggunakan sejumlah besar Gorilla Glue untuk ini (anda dapat lihat di foto).

Lekatkan kedua alat kecil ke roda gigi besar yang lain, ini adalah alat perantaraan kami, saya menggunakan paku kayu yang mudah dipotong sebagai gandar.

Pasang motor ke pendakap (saya zip diikat dan kemudian terpaku ketika saya mempunyai penjajaran kanan).

Penyediaannya adalah bahawa motor memutar roda gigi besar pada kadar yang agak cepat (1 putaran / 5 saat atau lebih), ini disambungkan ke roda gigi kecil, yang bergerak pada kecepatan yang sama. Gear kecil sejajar dengan gear pemacu jam utama tetapi kerana kelilingnya berbeza, gear roda jam berubah pada kadar yang jauh lebih perlahan. Kami bertujuan untuk kelajuan 1 putaran / minit dan motor bergerak terlalu cepat untuk itu. Oleh itu dengan menggunakan off dan on dalam kod Arduino saya berjaya memperlahankan gear. Persediaan ini dipanggil Gear Train dan anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenainya di sini (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Anda harus bereksperimen dengan nilai apa yang berfungsi untuk masa hidup dan mati untuk menjadikan gear berputar pada kadar yang betul untuk motor dan gear anda.

Anda memerlukan perumahan yang baik untuk memastikan segalanya berbaris dan berputar dengan lancar. Berhati-hatilah untuk menyusun lubang anda dan gunakan mata air dan mesin basuh untuk memastikan roda gigi bergerak di permukaan yang licin dan tidak menggiling papan. Ini mungkin mengambil masa yang paling lama untuk projek ini.

Langkah 6: Litar Motor

Circuitry cukup mudah, dengan sebahagian besar sambungan menuju H-Bridge Motor Driver, gunakan gambar yang dilampirkan atau fail projek Fritzing juga disertakan dalam pakej Github.

Butang tekan ditambahkan untuk membalikkan arah (atau anda juga dapat "memutar" roda jam dengan tangan).

Suis hidup / mati menjadikannya lebih mudah untuk menghidupkan dan mematikan pemacu ketika tidak digunakan / dikembangkan, anda juga dapat menarik daya ke Arduino juga.

Arah motor bergantung pada bagaimana ia disambungkan, jika anda memutar arah yang salah, balikkan kekutuban.

Langkah 7: Hasil Akhir, Petua dan Trik

Dan gunakan! Sejajarkan tripod, lihat bintang Utara ke bawah engsel, dengan engsel berada di sebelah kiri penyediaan (jika tidak, anda akan mengesan ke arah yang bertentangan).

Cuba pastikan keseluruhan persediaan seimbang dan stabil. Jangan menyentuhnya semasa mengambil gambar, atau tarik kabel (gunakan pemicu jarak jauh untuk kamera anda), dan cuba gunakan teknik seperti Mirror Lockup (jika kamera anda menyokongnya) untuk mendapatkan gambar bebas goncangan. Terdapat banyak tutorial mengenai astrofotografi dan anda akan belajar dengan cepat dari pengalaman.

Gambar menunjukkan dua tangkapan yang saya lakukan menggunakan keseluruhan persediaan, ini di pinggir bandar Austin TX yang tercemar cahaya bukan pada malam yang paling jernih tetapi ia kelihatan bagus. Orion panjangnya kira-kira 2.5 minit dan tembakan langit yang lebih besar adalah 5 minit (tetapi terlalu lama kerana jumlah pencemaran cahaya dan harus dikurangkan kembali di Lightroom). Terdapat juga 3 gambar Comet Hale-Bopp dari tahun 1997, ini adalah dengan pelekap tangan dan kamera filem tradisional. Anda dapat melihat apa yang dapat dilakukan oleh getaran atau penjajaran yang tidak betul pada pukulan.

Petua dan Pemikiran Akhir:

• Kamera dan Kaca dalam lensa LEBIH BESAR, saya terpaksa menggunakan mata air untuk mencuba dan menurunkan berat dari gear jam dan untuk membantu gear. Motor yang saya gunakan tidak mempunyai jumlah tork / kuasa yang gila jadi jika terdapat terlalu banyak berat badan atau roda gigi meluncur di papan maka ia sukar untuk memutar roda gigi atau akan terus terkunci. Motor yang lebih kuat akan membantu, tetapi inilah yang saya ada.
• Penjajaran kutub adalah kunci. Penyediaan akan tersasar jika tidak diselaraskan dengan betul. Anda memerlukan tripod yang kuat seimbang dan berpusat (satu dengan tahap gelembung membantu)!
• Terdapat ralat melekat pada tangen yang muncul pada paparan yang lebih lama, anda boleh menggunakan cam pembetulan untuk menyesuaikannya, terdapat di sini: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Saya tidak bimbang kerana saya menggunakan lensa sudut yang sangat luas (20mm berbanding 50mm) dan jangka masa sekitar 5 minit bahagian atas.
• Astrophotography sememangnya sukar dan mengecewakan. Jangan keluar dengan mengharapkan foto yang hebat pada kali pertama, terdapat keluk pembelajaran, pasti peralatan yang lebih mahal dan tepat dapat membantu, tetapi tidak jika anda tidak tahu atau menghargai cara kerjanya. Tetapi mulakan kecil, menguasai asasnya, maka anda akan tahu bagaimana menggunakan peralatan yang mahal dan akan dapat menggunakannya dengan baik. Anda masih boleh mendapatkan gambar yang hebat dengan persediaan yang mudah. Tembakan lama dari tahun 1997 adalah "yang terbaik" dari sekitar 100 tangkapan, jadi itu adalah proses pembelajaran. Dengan Digital, anda dapat mengambil gambar demi foto dan belajar dari kesilapan dan kemenangan anda untuk memperbaiki kemahiran anda.

Terima kasih kerana membaca, jika anda ingin melihat lebih banyak foto dan video projek saya daripada melihat Saluran Instagram dan YouTube saya