Rastreador de estrellas 'Scotch Mount' alimentado por Arduino para astrofotografía: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Aprendí sobre el Scotch Mount cuando era más joven e hice uno con mi papá cuando tenía 16 años. Es una forma sencilla y económica de comenzar con la astrofotografía, que cubre los conceptos básicos antes de entrar en los complicados asuntos del telescopio del enfoque principal. seguimiento fuera del eje, etc. Cuando hice este soporte por primera vez fue en los años 90, así que tuve que usar una cámara de película y revelar esa película en la tienda de cámaras local, fue un proceso costoso y largo (tome las fotos, use todo el rollo, déjelo, pocos días después recójalo y vea los resultados), ahora es mucho más rápido, más barato y fácil aprender de prueba y error con cámaras digitales. Puede ver algunas tomas antiguas de 1997 en el último paso.

El diseño que usé en ese entonces y hoy proviene de este libro Star Ware:

Para este Instructable, también tengo un repositorio de Github para todos los activos de Arduino: Código, Esquema y lista de piezas con URL.

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

La montura escocesa funciona con un principio muy simple de girar la rueda del reloj en ciertos momentos, pero como aprendí, la estabilidad juega un papel muy importante en el resultado de las fotos. Al girar la rueda del reloj en un diseño inestable o frágil, especialmente en grandes zooms, se introducen rastros de estrellas y temblores en la foto. Para superar esto y hacer que todo el proceso sea más fácil y automatizado, creé un motor simple basado en Arduino basado en un motor de CC y algunos engranajes de plástico (saqué uno de los míos de un helicóptero de juguete roto).

Hay otros instructivos disponibles para Scotch Mount o Barndoor Tracker, pero para mi diseño quería que el soporte fuera pequeño y portátil para poder tirarlo en una mochila y llevarlo a áreas remotas lejos de la contaminación lumínica de Austin TX.

Paso 1: '¡Me dijeron que no habría matemáticas!'

La Tierra gira aproximadamente 360 ° en 24 horas, si lo desglosamos, entonces es 15 ° en una hora, o 5 ° en 20 minutos.

Ahora, el tornillo de 1 / 4-20 es una pieza común de hardware, tiene 20 roscas en una pulgada, por lo que si se gira a una velocidad de 1 revolución por minuto, tardará 20 minutos en recorrer esa pulgada.

La trigonometría nos da el número mágico para nuestro orificio de la rueda del reloj que está a 11,42 pulgadas (o 29,0 cm) de nuestro punto de pivote en el centro de la bisagra.

Paso 2: Materiales

Montaje escocés:

• Tablero superior, 3 pulgadas por 12 pulgadas (3/4 de pulgada)
• Tablero inferior, 3 pulgadas por 12 pulgadas (3/4 de pulgada)
• Bisagras, se recomienda una bisagra larga de 3 pulgadas, asegúrese de que sea una bisagra sólida sin mucho "juego", utilicé dos bisagras simples pero hay mucho movimiento y puedo cambiarlas por una bisagra más sólida.
• Tornillo tangente, tornillo de cabeza redonda de 1 / 4-20 por 4 pulgadas de largo
• 2 x Tuerca, rosca interna 1 / 4-20
• Tornillo ojos y banda de goma
• Cabezal de trípode (consiga uno liviano pero asegúrese de que sea sólido, no querrá que una montura barata deje caer una cámara costosa, o que la montura se afloje y se caiga durante una toma).
• Clockwheel Gears (utilicé 3: un pequeño para el motor, el intermedio que tiene un pequeño y grande, y el grande para la propia rueda del reloj).
• Separadores de plástico para el soporte del motor. Comencé con 1 "y los corté al tamaño que necesitaba una vez que tuve las alturas adecuadas.
• Madera contrachapada delgada para pasatiempos: para montajes de motores y engranajes (utilicé una placa de circuito de Radioshack, delgada, liviana y lo suficientemente fuerte, use lo que funcione mejor).
• Resortes surtidos (solía ayudar a los engranajes / tornillos y mantener los engranajes en línea). Conseguí un par de Lowes y saqué algunos otros de bolígrafos y los corté a los tamaños correctos.
• Arandelas surtidas para evitar que las piezas móviles se muevan contra la madera.
• Soporte simple para el soporte del motor.

Controlador de motor Arduino (las piezas específicas están en la lista de piezas de Github con URL de dónde puede obtenerlas en línea):

• Arduino
• Accionamiento por motor
• Controlador de motor de puente H 1A (L293D)
• presionar el botón
• alternar encendido / apagado

Paso 3: Mida y corte las tablas superior e inferior

Mida 12 en cada tabla, márquela, corte y lije los bordes.

Paso 4: Taladre orificios y agregue hardware

Hay un montón de agujeros para perforar y debido a la precisión de medición requerida, le recomiendo que haga la rueda del reloj al final (para que pueda medir los 29 cm exactamente desde la bisagra).

Consejo: recomiendo golpear el agujero con un punzón para ayudar a guiar el agujero en el lugar correcto.

Vas a perforar los siguientes agujeros:

• Bisagras: no solo las atornille porque la tabla puede partirse, perfore los orificios en los bordes de ambas tablas, el orificio depende del tamaño del tornillo de la bisagra, mida el tornillo y use una broca un poco más pequeña.
• El Clockwheel: a 29 cm del centro del pasador de la bisagra, obtendrá una tuerca en T, la ubicación de este orificio es esencial para que la tabla y el cielo giren al mismo ritmo cuando el tornillo se gira a 1 rpm. La tuerca en T debe estar en el lado de la tabla que mira hacia abajo (hacia el suelo).
• Cabezal del trípode: centrado en el tablero superior, el tamaño depende del cabezal del trípode, también utilicé una arandela en la mía para sujetarlo cómodamente.
• Montaje en trípode: centrado en la placa inferior, 5/16 pulgadas y este orificio tendrá una tuerca en T. La tuerca en T también debe estar en el lado de la tabla que mira hacia abajo (hacia el suelo).

Cuando agregue las tuercas en T, le recomiendo que coloque un poco de pegamento antes de martillarlo, y martillee suavemente. Comencé una división en mi tabla inferior (ver foto) que tuve que reparar.

Cuando lo monta en un trípode, el orificio de montaje del trípode y la tuerca en T reciben la mayor tensión (se aprietan hacia adelante y hacia atrás por el peso de la cámara cuando está en ángulos), por lo que es probable que la tuerca en T se afloje o salga por completo, así que haga asegúrese de pegarlo adecuadamente e intente mantener el peso centrado cuando use el soporte. Un buen soporte estable es crucial para fotos sin rastros de estrellas / sacudidas.

Paso 5: Montaje del motor y engranajes

Primero pegue una tuerca estándar de 1 / 4-20 a uno de los engranajes, este será el engranaje principal de transmisión del reloj, usé una cantidad generosa de Gorilla Glue para esto (se puede ver en la foto).

En segundo lugar, pegue un engranaje pequeño al otro engranaje grande, este es nuestro engranaje intermedio, utilicé un simple clavo de madera cortado como eje.

Monte el motor en un soporte (lo até con cremallera y luego lo pegué cuando tuve la alineación correcta).

La configuración es que el motor hace girar el engranaje grande a una velocidad relativamente rápida (1 rev / 5 segundos más o menos), esto está conectado al engranaje pequeño, que viaja a la misma velocidad. El engranaje diminuto se alinea con el engranaje principal de transmisión del reloj, pero dado que las circunferencias son diferentes, el engranaje de la rueda del reloj gira a una velocidad mucho más lenta. Nuestro objetivo es una velocidad de 1 rev / min y el motor viaja un poco demasiado rápido para eso. Entonces, al usar un apagado y encendido en el código Arduino, logré ralentizar el engranaje. Esta configuración se llama Gear Train y puedes aprender un poco más sobre ella aquí (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Tendrás que experimentar con qué valores funcionan durante el tiempo de encendido y apagado para que el engranaje gire a la velocidad correcta para su motor y engranajes.

Necesita una buena carcasa para mantener todo alineado y girando sin problemas. Tenga cuidado de alinear sus orificios y use resortes y arandelas para mantener los engranajes viajando sobre superficies lisas y no rozando contra ninguna de las tablas. Esto probablemente me tomó la mayor parte del tiempo del proyecto.

Paso 6: Circuito del motor

La circuitería es bastante simple, con la mayoría de las conexiones yendo al H-Bridge Motor Driver, use la imagen adjunta o un archivo de proyecto Fritzing también se incluye en el paquete Github.

Se agregó un botón para invertir la dirección (o también puede "rebobinar" la rueda del reloj con la mano).

El interruptor de encendido / apagado simplemente hizo que sea más fácil encender y apagar la unidad cuando no está en uso / desarrollo, también puede simplemente desconectar la alimentación del Arduino.

La dirección del motor depende de cómo se conectó, si está girando en la dirección incorrecta, simplemente invierta la polaridad.

Paso 7: resultado final, consejos y trucos

¡Y use! Alinee el trípode, mire la estrella del norte hacia abajo de la bisagra, con la bisagra en el lado izquierdo de la configuración (de lo contrario, seguirá en la dirección opuesta).

Intente mantener toda la configuración equilibrada y estable. No lo toque durante las tomas, ni tire de los cables (use un disparador remoto para su cámara), e intente usar técnicas como Mirror Lockup (si su cámara lo admite) para obtener tomas claras y sin vibraciones. Hay muchos tutoriales disponibles sobre astrofotografía y aprenderá rápidamente de la experiencia.

Las imágenes muestran dos tomas que hice usando toda la configuración, esto fue en los suburbios contaminados por la luz de Austin TX en la noche no más clara, pero salieron bien. Orion tuvo una duración de aproximadamente 2,5 minutos y la toma del cielo más grande fue de 5 minutos (pero fue demasiado larga debido a la cantidad de contaminación lumínica y tuvo que reducirse en Lightroom). También hay 3 imágenes del cometa Hale-Bopp de 1997, esto fue con una montura girada a mano y una cámara de película tradicional. Puede ver lo que las vibraciones o una alineación incorrecta pueden afectar a la toma.

Sugerencias y pensamientos finales:

• Las cámaras y el vidrio en las lentes son PESADOS, tuve que usar resortes para intentar quitar el peso del engranaje del reloj y ayudar a los engranajes. El motor que usé no tenía cantidades locas de torque / potencia, por lo que si había demasiado peso o los engranajes estaban alineados con las tablas, entonces tenía dificultades para girar el engranaje o se bloqueaba directamente. Un motor más fuerte ayudará, pero esto es justo lo que tenía disponible.
• La alineación polar es clave. La configuración seguirá mal si no está alineada correctamente. ¡Necesita un trípode resistente equilibrado y centrado (uno con un nivel de burbuja ayuda)!
• Hay un error inherente a la montura tangente que aparece en exposiciones más largas, puede usar una cámara correctiva para ajustarlo, que se encuentra aquí: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. No me preocupa porque estoy usando una lente de gran angular (20 mm en comparación con 50 mm) y duraciones de alrededor de 5 minutos como máximo.
• La astrofotografía es intrínsecamente difícil y frustrante. No salgas esperando fotos increíbles la primera vez, hay una curva de aprendizaje, seguro que los equipos más costosos y precisos pueden ayudar, pero no si no sabes o no aprecias cómo funcionan. Pero comience poco a poco, domine los conceptos básicos, luego sabrá cómo usar el costoso equipo y podrá usarlo bien. Aún puede obtener excelentes tomas con configuraciones simples. Las viejas tomas de 1997 eran "las mejores" de unas 100 tomas, por lo que fue un proceso de aprendizaje. Con Digital puedes tomar foto tras foto y aprender de tus errores y victorias para perfeccionar tu habilidad.

Gracias por leer, si desea ver más fotos y videos de mis proyectos, consulte mi canal de Instagram y YouTube.