12.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~12 мин.

Астротрекер за два вечера

Чтобы фотографировать звезды и «объекты глубокого космоса» (галактики, туманности и т.п.) не обязательно иметь телескоп (хоть и желательно) и прочее не дешевое оборудование.

Достаточно иметь фотоаппарат с возможностью выставить ручную выдержку, и желательно с светосильным объективом, для съемки небольших объектов понадобится теле-объектив.

На длинной выдержке вам также понадобится и астро-трекер.

А как его сделать самостоятельно я и расскажу.

Данные конструкции позволяют поворачивать доску(синяя) на которой крепится фотоаппарат так, чтобы фотоаппарат поворачивался также, как вращается звездное небо.

Я думаю, что лучше всего выбрать вариант представленный на следующей картинке.

https://yadi.sk/i/lpIz-9rz3NJip7

Типичное исполнение таково — берется две доски одинаковой длинны.

С одного конца они соединяются дверным навесом.

С другой стороны по центру делается сквозное отверстие для штильки через обе доски.

Схема импульсного преобразователя SEPIC: два варианта выполнения

Отмеривается расстояние R между центром оси навеса и центром отверстия для шпильки.

Берется шпилька с резьбой М6 или больше, но не слишком толстая — ее требуется согнуть по окружности радиуса R (пожалуй это самый ответственный момент). Если вы собираетесь снимать всю ночь (но ночь не полярная), то длинны шпильки 2*R вполне должно хватить для непрерывной съемки.

Думаю, лучше всего было бы задействовать микроконтроллер с шаговым двигателем (к слову, с помощью шаговика можно добиться максимальной точности и в других конструкциях, достаточно лишь учесть их изъяны в программе микроконтроллера, но в данной конструкции изъянов приводящих к неточности наведения вроде бы нет), но можно обойтись и более простым вариантом моторчика с переменным резистором для подстройки скорости.

RPM — количество оборотов в минуту

RPM = 2 * R * PI / (T * M)

где

R — мм, расстояние от центра оси навеса до центра отверстия под шпильку.

М — мм, шаг резьбы шпильки

М6 — 1 мм

Подключение дисплея Nokia 5110 к Arduino

М8 -В 1.25 мм

М10 — 1.5 мм

T = 1436.06666667 минут, звездные сутки, время полного оборота Земли, это немного меньше чем «солнечные сутки» (24 часа) — они дольше за счет сдвига Земли по орбите

PI — число Пи, 3.141592653…

Если у вас случайно не завалялось ничего похожего на оптический прицел, то можно обойтись даже любой полой трубочкой и закрепить её параллельно оси дверного навеса. Некоторые используют лазерную указку. Или можно вообще не делать — просто постараться повернуть всю конструкцию на триподе так, чтобы ось навеса смотрела как можно точнее на Полярную звезду.

Если у вас есть трипод и все необходимое чтобы на нем зафиксировать такой трекер и фотоаппарат, то на этом все…

Правда, при путешествии на большие расстояния на север или юг нужна другая конструкция для изменения угла наклона.

В зависимости от размеров чего вы будете отталкиватьсяВ есть несколько формул расчета.

Дано С

Проектор или телевизор: что выбрать для домашнего кинотеатра? [перевод]

A = C * COS( f )

Дано B

Дано A

B = A / TAN( f )

C = A / COS( f )

где

f — ваша географическая широта в радианах (не градусах)

f = PI * ( градусы + минуты/60 + секунды/3600 ) / 180

SIN, COS, TAN — соответственно синус, косинус и тангенс от угла f

Моя самоделка:

Шпилька 1 метр резьба М6. Конечно, такая длинная шпилька не нужна, но мне особо не мешает. Обрежу когда сделаю автоматику.

Сделал в Excel. Рассчитана на выдержку снимка в 1 минуту.

Напоминаю, что данная картинка различается для разных соотношений радиуса R и шага резьбы М.

Но его головка не может выдержать вес фотоаппарата с телеобъективом поскольку при наведении на небо центр тяжести фотика+объектива уходит далеко в сторону.

Поэтому я намертво зафиксировал подвижную головку данного штатива, а наведение фотоаппарата производится конструкцией с предыдущей картинки.

Вот пробное изображение на таком трекере с «ручным» приводом.

Sony a580, 105/2.8, 400 ISO, 20х60 секунд

Получился недосвет и пришлось вытягивать при обработке, так как даже при 60 секундах выдержки в ручном режиме постоянно были ошибки и звезды размазывались, а увеличить ISO — много шумов.

Несколько замечаний:

При съемке нужно обеспечить отсутствие вибраций конструкции. Это особенно существенно при «ручном приводе».

Нужен внешний пультик для фотоаппарата, проводного вполне достаточно.

На этом вроде бы все

Напоминалки:

Tutorial

После прочтения статьи про любительскую астрономию я загорелся идеей поснимать звезды с помощью обычной камеры без телескопа. Статья подсказала идею про астротрекеры — устройства для компенсации вращения звездного неба на длительных выдержках. Погуглив, я обнаружил что их легко можно купить. Но вот цена кусалась. Например, самый дешевый Vixin Ploarie Star Tracker стоит от $400 + доставка. Да и грузоподъемность его вызывала сомнения. В перспективе я планировал от широкоугольного объектива перейти и к 70-200/2.8 который вместе с камерой весят под полтора кг. В процессе поиска оказалось что люди делают себе так называемые Barn Door трекеры: раз, два и другие. Попросту говоря — дверь от сарая. Принцип действия прост — две доски соединенных дверным навесом. Одна из них поворачивается с такой же скоростью как и земля вокруг своей оси. Ось навеса направляетя на Полярную звезду. Нижняя доска ставится на штатив, а на подвижную половинку ставится штативная голова с камерой. Под катом много картинок. Я загорелся идеей сделать такой трекер самому. Ибо без него снимать можно только звездные треки типа такого. По прикидкам для этого почти все было на руках. За основу решил брать этот трекер. Там же в описании есть методики расчета основных параметров. Материалом для досточек был выбран 10мм МДФ т.к. был опыт его лазерного раскроя в мастерской. Материал дешевый, удобный. В плане надежности пока что говорить рано. Посмотрим на опытную эксплуатацию. Сперва в CAD-программе я начертил модель того что нужно было сделать. Для этого пришлось рассчитать радиус и скорость вращения шпильки. По моим прикидкам радиус получился 182.85мм для шпильки М5 с шагом резьбы 0.8мм и скоростью вращения гайки 1 об/мин. Шпилька была выбрана М5 как компромисс между прочностью и шагом резьбы.

Т.к. впоследствии хотелось поснимать на 70-200/2.8 то пришлось рассчитывать какое количество шагов двигателя нужно делать в минуту что бы не было смаза в пределах одного пиксела. После всех прикидок я сделал десятикратный запас для того что бы погрешности изготовления конструкции не ухудшили кардинально ситуацию.

Что бы вращать гайку на шпильке в оригинальной конструкции применили шестеренки. Но найти шестерни за адекватные деньги так и не получилось. Были только на e-bay да и то по $10+ с доставкой в месяц. Поэтому шестерни решил тоже резать лазером из МДФ или акрила.

В качестве двигателя использовал шаговый китайский 28BYJ-48. Их давно у меня лежало несколько штук, все хотел поиграться. Стоят они с платой-контроллером меньше $2 на ebay с доставкой. Питается он от 5-12 вольт. Делает один оборот вала за 64 шага. Также в нем есть редуктор с коефициентом близким к 63.68395:1. Таким образом, внешняя ось вращается за 2037 шагов в 4-шаговом режиме или 4075-шагов в 8-шаговом режиме. Крутящий момент у него не большой, но для этой задачи его более чем достаточно. В интернете пишут что получалось добиться от него порядка 15 об/мин но с повышением питания до 12В. Я решил что мне хватит 4 об/мин и сделал шестеренки с соотношением 4:1 что бы за четыре оборота двигателя гайка на шпильке делала один оборот.

В магазине я купил дверной навес с минимальным люфтом. Его габарит и стал шириной досточек. Там же купил шпильку. В другом магазине набрал крепежного материала. На крепеж, МДФ с порезкой, петлю ушло порядка 100 грн. ($8.3). На ebay заказал небольшую шаровую головку но пока что поставил обычную от старого штатива. В нижней половинке я сделал отверстия для крепления к съемной площадке фотоголовки Manfrotto 804RC2 коротая у меня была. Также сделал отверстия для двигателя. Я предусмотрел корректировку расстояния между шестернями посредством вращения двигателя вокруг одного из монтажных отверстий. Когда я был доволен чертежем, я отнес его на резку и принес вот такие замечательные но сильно пахнущие гарью детали. Шестерни вырезали и из акрила и из МДФ. С акрилом получилось плохо, концы зубьев поплавились. Пришлось обработать их напильником. Субъективно у МДФ ход получился мягче. Но посмотрим в боевых условиях. Крепление шестеренки к гайке очень простое — отверстие в форме шестигранника с минимальным допуском. Акрил — 8мм. Как раз поместилось 2 гайки М5. Для того что бы точность ведения была выше, шпильку нужно согнуть дугой. Это делается так: печатаем на принтере две концентрические окружности нужного диаметра так что бы их края были габаритом шпильки. И потихоньку гнем ее и постоянно прикладываем к шаблону, проверяем. Гнуть лучше сразу всю шпильку (ее длина 1 метр) — так легче. Короткую — не согнуть аккуратно руками. За 10 минут все было готово.

Лишнее обрезаем дремелем. Я оставил сегмент порядка 25 сантиметров. Этого хватит на более чем 5 часов ведения. Собираем все вместе: Проверяем вращение на предварительно написанном скетче для ардуино.

#include  #include <liquidcrystalstep liquidcrystal="" lcd="" int="" adc_key_val="" motor="" pin="" definitions="" motorpin1="" in1="" on="" the="" uln2003="" driver="" motorpin2="" in2="" motorpin3="" in3="" motorpin4="" in4="" num_keys="5;" adc_key_in="" key="-1;" isrun="" double="" speeds="271.6;" maxspeed="1245;" accelstepper="" stepper1="" void="" setup="" lcd.clear="" lcd.begin="" lcd.setcursor="" lcd.print="" stopped="" stepper1.setmaxspeed="" stepper1.setspeed="" loop="" read="" value="" from="" sensor="" convert="" into="" press="" if="">= 0)   // if keypress is detected    {       if (key == 1) {          speeds += 0.1;          delay(50);       }       if (key == 2 && speeds > 0) {          speeds -= 0.1;          delay(50);       }       if (key == 0) {          speeds += 10;       }       if (key == 3) {          speeds -= 10;       }       if (speeds>maxspeed) {          speeds = maxspeed;       }       if (speeds<-maxspeed) {          speeds = -maxspeed;       }       if (key == 4) {         isRun = 1 - isRun;         lcd.setCursor(0,0);          if (isRun == 1) {           lcd.print("+++ Running +++ ");         } else {           lcd.print("    Stopped     ");          }         delay(250);       }       lcd.setCursor(0, 1);       lcd.print("Speed ");        lcd.print(speeds);       lcd.print("       ");       stepper1.setSpeed(speeds);       delay(50);   }   if (isRun == 1) {     stepper1.runSpeed();   } }  int get_key(unsigned int input) {     int k;     for (k = 0; k < NUM_KEYS; k++)     {       if (input < adc_key_val[k])             return k;     }         if (k >= NUM_KEYS)       k = -1;  // No valid key pressed     return k; } </liquidcrystalstep>

Я использовал LCD Keypad шилд что бы было удобно подбирать скорость вращения. Есть кпопка Старт/Стоп. Есть инкремент/декремент по 25 шагов и по 0.1 шагу. Скорость измеряется в шагах в секунду. Расчетная скорость должна быть 271.6 шага в секунду. Но проверить пока что не могу т.к. постоянно идут дожди. Общий вид на получившуюся конструкцию Тут две ардуины. Не обращайте внимания. Одна используется как источник питания для двигателя. Видео процесса работы Сейчас погода стоит отвратительная. Дожди. Как только звезды будет видно приступлю к тестированию монтировки в полевых условиях.

Previous Entry | Next Entry

Мой опыт использования мобильной монтировки для астрофотографии Sightron nano.tracker

Для меня знакомство с данной монтировкой, как и со многими астрономическим вещами произошло на страницах астрофорума осенью 2013 года. Как я набрёл на дискуссию, посвящённую выходу данной штучки, теперь уже и не вспомнить, однако эта вещица тогда меня очень заинтересовала тем, что по размеру она не больше зеркалки, и как зявлялось, способна тащить на себе нагрузку до двух килограммов, обеспечивая достаточно длинные выдержки. Цена только у неё была очень уж кусачей — почти 13 тыр. Я колебался несколько месяцев, но поскольку на тот момент моё финансовое положение мне позволяло такие одноразовые траты я всё-таки решился купить её, о чём не жалею.Прошёл год. С тех пор многие астролюбители обратили на неё свой взор. И, это очевидно, маленькая штучка, заменяющая собой огромную тяжёлую монтировку для съёмки широких звёздных полей и таймлапсов, выглядит очень привлекательно с точки зрения мобильности всего оборудования. Гораздо приятнее тащить на себе 5 кг, чем 25. Особенно, когда те 25 кг не дают принципиально ничего нового. Нет, конечно, для астрофото с длинными фокусами и с гидированием всё остаётся по прежнему. Но это просто другой класс оборудования. Точнее это разные направления деятельности, и одно, на мой взгляд, органично дополняет другое. И поскольку, как я уже сказал, любители обратили на эту нано-монтировочку (или как ещё метко её прозвали нано-хрень) своё внимание — появились вопросы. Пару раз на астрофоруме ко мне, как к владельцу сего девайса, обращались с вопросами, чтобы понять, что это за зверь. Дабы не пересылать одно и то же сообщение разным людям я и решил сесть написать данный пост.Зодиакальный свет — панорама из сумм минутных кадров на фокус 14 мм.Млечный путь в орионе — сумма 16 четырёхминутных кадров на фокус 14 мм.Северный Млечный путь — 9 кадров по пять минут на фокус 14 мм.Попытка вытащить пыль в Льве и Деве — 8 кадров по 10 минут на фокус 14 мм.И самый интересный с точки зрения ведения кадр:Рассеянное звёздное скопление Ясли в созвездии Рака. 3 кадра, с экспозициями в полторы и 3 по две минуты на фокусе 200 мм.Таким образом при более-менее выставленной полярке предельная выдержка для фокуса 200 мм — это две минуты. А лучше меньше, т.к. процент брака получается уже >60%. Собственно, чудес от неё я и не ожидал, покупая для широких полей, не шире 20 градусов, что на кропнутых камерах дают объективы с фокусом Ну и конечно, страдая приступами перфекционизма я не мог не захотеть ускорить процедуру настройки на полюс мира, а также возжелать независимости от батареек. Так к комплекту моего астрооборудования присоединилась парочка самодельных девайсов:Круглый конец этого уголка, любезно изготовленным мне знакомым с работы, естественно вставляется в «искатель» нанотрекера, а на сам уголок кладётся лазер, который помогает наклонить штативную головку так, чтобы она смотрела на полярную звезду.Ну а мою проблему с батарейками решила, естественно, Коробочка 2.0, выдавая 5 вольт на монтировку посредством самодельной «затычки», которая сделана из старой кухонной доски, куска нихромовой проволоки, чтобы ограничить ток ниже 0,4А, как написано на корпусе, клемм из старого зарядного устройства и большого количества прозрачного клея. 🙂Остаётся только добавить, что сама Коробочка 2.0 будет питаться от мини-аккумулятора на 12-вольт:Аккумулятор — слева. Заявленная ёмкость 23 А*ч. С моим током потребления грелки объектива, нано.хрени и фотоаппарата получается 23 А*ч/ 1,2 А = 19 часов. Так что уж на одну-то ночь точно должно хватить. 🙂