Pelacak Bintang 'Scotch Mount' Bertenaga Arduino untuk Astrofotografi: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Saya belajar tentang Scotch Mount ketika saya masih muda dan membuat satu dengan ayah saya ketika saya berusia 16 tahun. Ini adalah cara yang murah dan sederhana untuk memulai dengan Astrophotography, yang mencakup dasar-dasar sebelum Anda masuk ke teleskop rumit masalah fokus utama, off axis tracking, dll. Ketika saya pertama kali membuat mount ini di tahun 90-an jadi saya harus menggunakan kamera film dan membuat film itu dikembangkan di toko kamera lokal, itu adalah proses yang mahal dan lama (ambil foto, gunakan seluruh gulungan, jatuhkan, beberapa hari kemudian ambil dan lihat hasilnya), jauh lebih cepat, lebih murah dan mudah dipelajari dari coba-coba sekarang dengan kamera digital. Anda dapat melihat beberapa foto lama dari tahun 1997 pada langkah terakhir.

Desain yang saya gunakan saat itu, dan hari ini, berasal dari buku Star Ware:

Untuk Instruksi ini, saya juga repositori Github untuk semua aset Arduino: Kode, Skema, dan daftar bagian dengan URL.

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

Scotch mount bekerja dengan prinsip yang sangat sederhana untuk memutar roda jam pada waktu tertentu, tetapi seperti yang saya pelajari stabilitas memainkan peran besar dalam bagaimana foto keluar. Memutar roda jam pada desain yang tidak stabil atau tipis terutama pada zoom tinggi akan memperkenalkan jejak bintang dan jittering ke dalam foto. Untuk mengatasi ini dan membuat seluruh proses lebih mudah dan otomatis, saya membuat penggerak motor berbasis Arduino sederhana berdasarkan motor DC dan beberapa roda gigi plastik (saya menarik salah satu milik saya dari helikopter mainan yang rusak).

Ada instruksi lain di luar sana untuk Scotch Mount atau Barndoor Tracker tetapi untuk desain saya, saya ingin mount kecil dan portabel sehingga saya bisa memasukkannya ke dalam ransel dan membawanya ke daerah terpencil jauh dari polusi cahaya Austin TX.

Langkah 1: 'Saya Diberitahu Tidak Akan Ada Matematika!'

Bumi berputar kira-kira 360° dalam 24 jam, jika kita uraikan ini maka menjadi 15° dalam satu jam, atau 5° dalam 20 menit.

Sekarang sekrup 1/4-20 adalah perangkat keras yang umum, ia memiliki 20 ulir dalam satu inci, jadi jika diputar dengan kecepatan 1 putaran per menit maka akan membutuhkan waktu 20 menit untuk menempuh 1 inci itu.

Trigonometri memberi kita angka ajaib untuk lubang roda jam kita yaitu 11,42 inci (atau 29,0cm) dari titik pivot di tengah engsel.

Langkah 2: Bahan

Gunung Scotch:

• Papan Atas, 3 inci kali 12 inci (3/4 inci)
• Papan Bawah, 3 inci kali 12 inci (3/4 inci)
• Engsel, Satu engsel panjang 3 inci direkomendasikan, pastikan itu engsel yang kokoh dengan tidak banyak "bermain", saya menggunakan dua engsel sederhana tetapi ada banyak goyangan dan saya dapat menggantinya untuk engsel yang lebih solid.
• Sekrup singgung, sekrup kepala bundar sepanjang 1/4-20 kali 4 inci
• 2 xTee nut, 1/4-20 ulir internal
• Mata Sekrup & Karet gelang
• Kepala tripod (dapatkan yang ringan tetapi pastikan kokoh, Anda tidak ingin dudukan murah menjatuhkan kamera mahal, atau dudukan melonggar dan terkulai selama pemotretan).
• Gears Clockwheel (Saya menggunakan 3: kecil untuk motor, perantara yang memiliki kecil dan besar, dan besar untuk roda jam itu sendiri).
• Penyangga Plastik untuk dudukan motor. Dimulai dengan 1" dan potong sesuai ukuran yang saya butuhkan setelah saya memiliki ketinggian yang tepat.
• Kayu lapis hobi yang tipis - untuk dudukan motor dan roda gigi (saya menggunakan papan sirkuit dari Radioshack, tipis, ringan dan cukup kuat, gunakan apa pun yang paling cocok).
• Aneka Pegas (Saya biasa membantu roda gigi/sekrup dan menjaga roda gigi tetap segaris). Saya mendapatkan beberapa dari Lowes dan mengeluarkan beberapa bolpoin lainnya dan memotongnya ke ukuran yang tepat.
• Aneka Washer untuk menjaga bagian yang bergerak agar tidak menggiling kayu.
• Braket sederhana untuk dudukan motor.

Arduino Motor Driver (bagian tertentu ada di daftar bagian Github dengan URL tempat Anda bisa mendapatkannya secara online):

• Arduino
• Penggerak Motor
• Driver Motor H-Bridge 1A (L293D)
• tekan tombol
• sakelar hidup/mati

Langkah 3: Ukur & Potong Papan Atas dan Bawah

Ukur 12 di setiap papan, tandai, potong, dan amplas tepinya.

Langkah 4: Bor Lubang dan Tambahkan Perangkat Keras

Ada banyak lubang untuk dibor dan karena pengukuran yang akurat diperlukan, saya sarankan Anda melakukan Clockwheel terakhir (sehingga Anda dapat mengukur 29 cm tepat dari engselnya)!

Tip: Saya sarankan mengetuk lubang menggunakan pukulan untuk membantu mengarahkan lubang di tempat yang tepat.

Anda akan mengebor lubang berikut:

• Engsel - Jangan hanya disekrup karena papan bisa pecah, bor lubang di tepi kedua papan, lubang tergantung pada ukuran sekrup engsel, ukur sekrup dan gunakan mata bor yang sedikit lebih kecil.
• Roda Jam - 29 cm dari pusat pin engsel, itu akan mendapatkan mur T, lokasi lubang ini sangat penting untuk membuat papan dan langit berputar pada tingkat yang sama ketika sekrup diputar pada 1 rpm. T-nut harus berada di sisi papan yang menghadap ke bawah (ke arah tanah).
• Kepala Tripod - berpusat di papan Atas, Ukuran tergantung pada kepala Tripod, saya juga menggunakan mesin cuci untuk menahannya dengan nyaman.
• Dudukan Tripod -Berpusat di papan bawah, 5/16 inci dan lubang ini akan mendapatkan mur-T. T-nut juga harus berada di sisi papan yang menghadap ke bawah (ke arah tanah).

Saat menambahkan kacang-T, saya sarankan Anda meletakkan lem sebelum Anda memalunya, dan palu dengan lembut. Saya memulai perpecahan di papan bawah saya (lihat foto) yang harus saya perbaiki.

Saat Anda memasangnya di tripod, lubang dudukan Tripod dan t-nut mendapat tekanan paling besar (tertarik bolak-balik dari berat kamera saat disudut) sehingga T-nut cenderung kendor atau keluar seluruhnya jadi buat pastikan Anda cukup merekatkannya dan mencoba untuk menjaga berat badan di tengah saat menggunakan mount. Dudukan stabil yang baik sangat penting untuk foto tanpa jejak/goyangan bintang.

Langkah 5: Motor Mount dan Gears

Pertama rekatkan mur 1/4-20 standar ke salah satu roda gigi, ini akan menjadi roda gigi penggerak jam utama, saya menggunakan banyak Lem Gorilla untuk ini (Anda dapat melihat di foto).

Kedua lem gigi kecil ke gigi besar lainnya, ini adalah gigi perantara kami, saya menggunakan paku kayu yang dipotong sederhana sebagai poros.

Pasang motor ke braket (saya mengikat ritsleting dan kemudian direkatkan ketika saya memiliki pelurusan yang benar).

Pengaturannya adalah bahwa motor memutar gigi besar pada kecepatan yang relatif cepat (1 putaran / 5 detik atau lebih), ini terhubung ke gigi kecil, yang bergerak pada kecepatan yang sama. Roda gigi kecil sejajar dengan roda gigi penggerak jam utama tetapi karena kelilingnya berbeda, roda gigi jam berputar pada kecepatan yang jauh lebih lambat. Kami menargetkan kecepatan 1 putaran/menit dan motor berjalan sedikit terlalu cepat untuk itu. Jadi dengan menggunakan off dan on dalam kode Arduino saya berhasil memperlambat persneling. Pengaturan ini disebut Gear Train dan Anda dapat mempelajarinya lebih lanjut di sini (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Anda harus bereksperimen dengan nilai apa yang berfungsi untuk waktu hidup dan mati untuk membuat roda gigi berputar pada kecepatan yang benar untuk motor dan roda gigi Anda.

Anda membutuhkan rumah yang baik untuk menjaga semuanya tetap rapi dan berputar dengan lancar. Berhati-hatilah untuk menyejajarkan lubang Anda dan gunakan pegas dan ring untuk menjaga roda gigi tetap berjalan di permukaan yang halus dan tidak menggelinding ke salah satu papan. Ini mungkin menghabiskan sebagian besar waktu saya di luar proyek.

Langkah 6: Sirkuit Motor

Sirkuitnya cukup sederhana, dengan sebagian besar koneksi menuju ke Driver Motor H-Bridge, gunakan gambar terlampir atau file proyek Fritzing yang disertakan dalam paket Github juga.

Tombol tekan ditambahkan untuk membalikkan arah (atau Anda juga dapat "memundurkan" roda jam dengan tangan).

Sakelar On/Off memudahkan untuk menghidupkan dan mematikan drive saat tidak digunakan/dikembangkan, Anda juga dapat menarik daya ke Arduino juga.

Arah motor tergantung pada bagaimana kabelnya, jika Anda memutar ke arah yang salah, cukup balikkan polaritasnya.

Langkah 7: Hasil Akhir, Tip dan Trik

Dan gunakan! Sejajarkan tripod, lihat bintang Utara di bawah engsel, dengan engsel berada di sisi kiri pengaturan (jika tidak, Anda akan melacak ke arah yang berlawanan).

Cobalah untuk menjaga seluruh pengaturan seimbang dan stabil. Jangan menyentuhnya selama pemotretan, atau menarik kabelnya (gunakan pemicu jarak jauh untuk kamera Anda), dan coba gunakan teknik seperti Mirror Lockup (jika kamera Anda mendukungnya) untuk mendapatkan bidikan yang jernih tanpa guncangan. Ada banyak tutorial yang tersedia tentang astrofotografi dan Anda akan belajar dengan cepat dari pengalaman.

Gambar menunjukkan dua bidikan yang saya lakukan menggunakan seluruh pengaturan, ini berada di pinggiran kota Austin TX yang tercemar ringan pada malam yang tidak terlalu cerah tetapi hasilnya bagus. Orion berdurasi sekitar 2,5 menit dan bidikan langit yang lebih besar adalah 5 menit (tetapi terlalu lama karena jumlah polusi cahaya dan harus diperkecil di Lightroom). Ada juga 3 gambar Komet Hale-Bopp dari tahun 1997, ini dengan dudukan yang diputar dengan tangan serta kamera film tradisional. Anda dapat melihat getaran atau penyelarasan yang salah dapat dilakukan pada bidikan.

Tips dan Pemikiran Terakhir:

• Kamera dan Kaca dalam lensa BERAT, saya harus menggunakan pegas untuk mencoba dan melepaskan beban dari roda gigi jam dan untuk membantu roda gigi. Motor yang saya gunakan tidak memiliki torsi/tenaga yang gila-gilaan, jadi jika ada terlalu banyak bobot atau roda gigi rata di papan, maka akan sulit untuk memutar roda gigi atau akan langsung terkunci. Motor yang lebih kuat akan membantu, tetapi inilah yang saya miliki.
• Penyelarasan kutub adalah kuncinya. Pengaturan akan salah jika tidak disejajarkan dengan benar. Anda membutuhkan tripod kokoh yang seimbang dan terpusat (yang memiliki tingkat gelembung membantu)!
• Ada kesalahan yang melekat pada tangen mount yang muncul pada eksposur yang lebih lama, Anda dapat menggunakan cam korektif untuk menyesuaikannya, ditemukan di sini: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Saya tidak khawatir tentang itu karena saya menggunakan lensa sudut sangat lebar (20mm dibandingkan dengan 50mm) dan durasi puncak sekitar 5 menit.
• Astrofotografi pada dasarnya sulit dan membuat frustrasi. Jangan keluar mengharapkan foto yang luar biasa untuk pertama kalinya, ada kurva belajar, pasti peralatan yang lebih mahal dan tepat dapat membantu, tetapi tidak jika Anda tidak tahu atau menghargai cara kerjanya. Tetapi mulailah dari yang kecil, kuasai dasar-dasarnya, maka Anda akan tahu cara menggunakan peralatan yang mahal dan akan dapat menggunakannya dengan baik. Anda masih bisa mendapatkan bidikan hebat dengan pengaturan sederhana. Bidikan lama dari tahun 1997 adalah "yang terbaik" dari sekitar 100 bidikan, jadi ini adalah proses pembelajaran. Dengan Digital Anda dapat mengambil foto demi foto dan belajar dari kesalahan dan kemenangan Anda untuk menyempurnakan keterampilan Anda.

Terima kasih telah membaca, jika Anda ingin melihat lebih banyak foto dan video proyek saya daripada melihat Instagram dan Saluran YouTube saya