Star Tracker 'Scotch Mount' alimenté par Arduino pour l'astrophotographie : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

J'ai découvert la monture Scotch quand j'étais plus jeune et j'en ai fait une avec mon père quand j'avais 16 ans. C'est un moyen simple et peu coûteux de commencer l'astrophotographie, qui couvre les bases avant d'aborder les questions compliquées du télescope de mise au point principale, suivi hors axe, etc. Lorsque j'ai fabriqué cette monture pour la première fois, c'était dans les années 90, j'ai donc dû utiliser un appareil photo argentique et faire développer ce film dans le magasin d'appareils photo local, c'était un processus long et coûteux (prendre les photos, utilisez le rouleau entier, déposez-le, ramassez-le quelques jours plus tard et voyez les résultats), c'est tellement plus rapide, moins cher et facile d'apprendre à partir d'essais et d'erreurs maintenant avec les appareils photo numériques. Vous pouvez voir quelques vieux plans de 1997 sur la dernière marche.

Le design que j'ai utilisé à l'époque, et aujourd'hui, vient de ce livre Star Ware:

Pour ce Instructable, j'ai également un référentiel Github pour tous les actifs Arduino: code, schéma et liste de pièces avec URL.

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

La monture Scotch fonctionne sur un principe très simple de tourner la roue de l'horloge à certains moments, mais comme je l'ai appris, la stabilité joue un rôle énorme dans la façon dont les photos sortent. Tourner la roue de l'horloge sur une conception instable ou fragile, en particulier à des zooms élevés, introduit des traînées d'étoiles et des tremblements dans la photo. Pour surmonter cela et rendre l'ensemble du processus plus facile et automatisé, j'ai créé un simple entraînement de moteur basé sur Arduino basé sur un moteur à courant continu et des engrenages en plastique (j'ai sorti l'un des miens d'un hélicoptère jouet cassé).

Il existe d'autres instructables pour le Scotch Mount ou le Barndoor Tracker, mais pour ma conception, je voulais que le support soit petit et portable afin que je puisse le jeter dans un sac à dos et l'emmener dans des régions éloignées de la pollution lumineuse d'Austin TX.

Étape 1: « On m'a dit qu'il n'y aurait pas de mathématiques ! »

La Terre tourne à environ 360 ° en 24 heures, si nous décomposons cela, c'est 15 ° en une heure, ou 5° en 20 minutes.

Maintenant, la vis 1/4-20 est une pièce de quincaillerie courante, elle a 20 filets par pouce, donc si elle est tournée à une vitesse de 1 tour par minute, il faudra 20 minutes pour parcourir ce pouce.

La trigonométrie nous donne le nombre magique pour notre trou de roue d'horloge qui est à 11,42 pouces (ou 29,0 cm) de notre point de pivot au centre de la charnière.

Étape 2: Matériaux

Monture écossaise:

• Plateau supérieur, 3 pouces par 12 pouces (3/4 pouces)
• Planche inférieure, 3 pouces par 12 pouces (3/4 pouces)
• Charnières, une longue charnière de 3 pouces est recommandée, assurez-vous que c'est une charnière solide avec pas beaucoup de "jeu", j'ai utilisé deux charnières simples mais il y a beaucoup de mouvement et je peux les changer pour une charnière plus solide.
• Vis tangente, vis à tête ronde 1/4-20 par 4 pouces de long
• 2 écrous en T, filetage intérieur 1/4-20
• Vis Yeux et Bande De Caoutchouc
• Tête de trépied (obtenez-en une légère mais assurez-vous qu'elle est solide, vous ne voulez pas qu'une monture bon marché laisse tomber un appareil photo coûteux, ou que la monture se desserre et s'affaisse pendant une prise de vue).
• Clockwheel Gears (j'ai utilisé 3: un petit pour le moteur, l'intermédiaire qui a un petit et un grand, et le grand pour la roue d'horloge elle-même).
• Entretoises en plastique pour le support du moteur. J'ai commencé avec 1" et je les ai coupés à la taille dont j'avais besoin une fois que j'avais les bonnes hauteurs.
• Contreplaqué de loisir fin - pour les supports de moteur et d'engrenage (j'ai utilisé un circuit imprimé de Radioshack, assez fin, léger et solide, utilisez ce qui fonctionne le mieux).
• Ressorts assortis (j'avais l'habitude d'aider les engrenages/vis et de garder les engrenages en ligne). J'en ai reçu quelques-uns de Lowes et j'en ai sorti d'autres de stylos à bille et je les ai coupés à la bonne taille.
• Rondelles assorties pour empêcher les pièces mobiles de se frotter contre le bois.
• Support simple pour le support moteur.

Arduino Motor Driver (des pièces spécifiques se trouvent dans la liste des pièces Github avec les URL d'où vous pouvez les obtenir en ligne):

• Arduino
• Entraînement du moteur
• Pilote de moteur pont en H 1A (L293D)
• bouton poussoir
• interrupteur marche/arrêt

Étape 3: Mesurez et coupez les planches supérieure et inférieure

Mesurez 12 sur chaque planche, marquez-la, coupez et poncez les bords.

Étape 4: Percez des trous et ajoutez du matériel

Il y a un tas de trous à percer et en raison de la mesure précise requise, je vous recommande de faire la roue de l'horloge en dernier (afin que vous puissiez mesurer les 29 cm exactement hors de la charnière) !

Astuce: Je recommande de tarauder le trou à l'aide d'un poinçon pour aider à guider le trou au bon endroit.

Vous allez percer les trous suivants:

• Charnières - Ne vous contentez pas de les visser car la planche peut se fendre, percez les trous sur les bords des deux planches, le trou dépend de la taille de la vis de la charnière, mesurez la vis et utilisez un foret légèrement plus petit.
• La Roue d'Horloge - à 29 cm du centre de l'axe de charnière, elle obtiendra un écrou en T, l'emplacement de ce trou est essentiel pour faire tourner la planche et le ciel au même rythme lorsque la vis est tournée à 1 tr/min. L'écrou en T doit être sur le côté orienté vers le bas de la planche (vers le sol).
• Tête de trépied - centrée sur la planche supérieure, la taille dépend de la tête de trépied, j'ai également utilisé une rondelle sur la mienne pour la maintenir bien ajustée.
• Support de trépied - Centré sur le panneau inférieur, 5/16 pouces et ce trou recevra un écrou en T. L'écrou en T doit également être sur le côté orienté vers le bas de la planche (vers le sol).

Lors de l'ajout des écrous en T, je vous recommande de mettre de la colle avant de le marteler et de marteler doucement. J'ai commencé une fissure sur ma planche inférieure (voir photo) que j'ai dû réparer.

Lorsque vous le montez sur un trépied, le trou de montage du trépied et l'écrou en T subissent le plus de stress (tordu d'avant en arrière sous le poids de l'appareil photo lorsqu'il est sur des angles) de sorte que l'écrou en T est susceptible de se desserrer ou de sortir complètement, alors faites Assurez-vous de bien le coller et essayez de garder le poids centré lorsque vous utilisez le support. Une bonne monture stable est cruciale pour les photos sans traînées d'étoiles/jiggles.

Étape 5: support moteur et engrenages

Collez d'abord un écrou standard 1/4-20 sur l'un des engrenages, ce sera l'engrenage principal de l'horloge, j'ai utilisé une quantité généreuse de Gorilla Glue pour cela (vous pouvez le voir sur la photo).

Collez ensuite un petit engrenage à l'autre grand engrenage, c'est notre engrenage intermédiaire, j'ai utilisé un simple clou en bois coupé comme axe.

Montez le moteur sur un support (j'ai zippé puis collé plus tard lorsque j'ai eu le bon alignement).

La configuration est que le moteur fait tourner le grand engrenage à une vitesse relativement rapide (1 tour / 5 secondes environ), ceci est connecté au petit engrenage, qui se déplace à la même vitesse. Le petit engrenage s'aligne sur l'engrenage principal de l'horloge, mais comme les circonférences sont différentes, l'engrenage de la roue d'horloge tourne beaucoup plus lentement. Nous visons une vitesse de 1 tr/min et le moteur va un peu trop vite pour cela. Donc, en utilisant un arrêt et une marche dans le code Arduino, j'ai réussi à ralentir la vitesse. Cette configuration s'appelle un train d'engrenages et vous pouvez en apprendre un peu plus à ce sujet ici (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) Vous devrez expérimenter avec quelles valeurs fonctionnent pour le temps de marche et d'arrêt pour faire tourner l'engrenage à la vitesse correcte pour votre moteur et vos engrenages.

Vous avez besoin d'un bon boîtier pour que tout reste aligné et tourne en douceur. Prenez soin d'aligner vos trous et d'utiliser des ressorts et des rondelles pour que les engrenages se déplacent sur des surfaces lisses et ne frottent pas contre l'une ou l'autre des planches. Cela m'a probablement pris le plus de temps hors du projet.

Étape 6: Circuits du moteur

Le circuit est assez simple, avec la majorité des connexions allant au pilote de moteur H-Bridge, utilisez l'image ci-jointe ou un fichier de projet Fritzing est également inclus dans le package Github.

Un bouton-poussoir a été ajouté pour inverser la direction (ou vous pouvez également "rembobiner" la roue de l'horloge à la main).

L'interrupteur marche/arrêt a simplement facilité l'allumage et l'extinction du disque lorsqu'il n'est pas utilisé/en développement, vous pouvez également simplement mettre l'Arduino sous tension.

La direction du moteur dépend de la façon dont il a été câblé, si vous tournez dans le mauvais sens, inversez simplement la polarité.

Étape 7: Résultat final, trucs et astuces

Et utilise! Alignez le trépied, visez l'étoile du Nord en bas de la charnière, la charnière étant sur le côté gauche de la configuration (sinon vous suivrez dans la direction opposée).

Essayez de garder l'ensemble de la configuration équilibrée et stable. Ne le touchez pas pendant les prises de vue et ne tirez pas sur les câbles (utilisez un déclencheur à distance pour votre appareil photo) et essayez d'utiliser des techniques telles que le verrouillage du miroir (si votre appareil photo le prend en charge) pour obtenir des photos claires et sans tremblement. Il existe de nombreux didacticiels sur l'astrophotographie et vous apprendrez rapidement par expérience.

Les images montrent deux prises de vue que j'ai prises en utilisant l'ensemble de la configuration, c'était dans la banlieue légèrement polluée d'Austin, au Texas, par la nuit la plus claire, mais elles sont bien sorties. Orion durait environ 2,5 minutes et la plus grande photo du ciel était de 5 minutes (mais était trop longue en raison de la quantité de pollution lumineuse et a dû être réduite dans Lightroom). Il y a aussi 3 images de la comète Hale-Bopp de 1997, c'était avec une monture tournée à la main ainsi qu'une caméra traditionnelle. Vous pouvez voir ce que les vibrations ou un alignement incorrect peuvent faire au tir.

Conseils et réflexions finales:

• Les appareils photo et le verre dans les objectifs sont LOURDS, j'ai dû utiliser des ressorts pour essayer de soulager le rouage de l'horloge et d'aider les engrenages. Le moteur que j'ai utilisé n'avait pas des quantités folles de couple / puissance, donc s'il y avait trop de poids ou si les engrenages étaient alignés sur les planches, il avait du mal à faire tourner l'engrenage ou se verrouillerait directement. Un moteur plus puissant aidera, mais c'est exactement ce que j'avais à disposition.
• L'alignement polaire est essentiel. La configuration suivra mal si elle n'est pas alignée correctement. Vous avez besoin d'un trépied solide équilibré et centré (un avec un niveau à bulle aide) !
• Il y a une erreur inhérente à la monture tangente qui apparaît sur des expositions plus longues, vous pouvez utiliser une caméra corrective pour l'ajuster, trouvée ici: https://www.astrosurf.com/fred76/planche-tan-corrigee-en. html. Je ne m'en inquiète pas car j'utilise un objectif très grand angle (20 mm contre 50 mm) et des durées d'environ 5 min maximum.
• L'astrophotographie est intrinsèquement difficile et frustrante. Ne sortez pas en vous attendant à de superbes photos la première fois, il y a une courbe d'apprentissage, bien sûr, un équipement plus cher et plus précis peut vous aider, mais pas si vous ne connaissez pas ou n'appréciez pas comment ils fonctionnent. Mais commencez petit, maîtrisez les bases, alors vous saurez utiliser le matériel coûteux et pourrez bien l'utiliser. Vous pouvez toujours obtenir de superbes photos avec des configurations simples. Les vieux plans de 1997 étaient "les meilleurs" sur environ 100 plans, c'était donc un processus d'apprentissage. Avec Digital, vous pouvez prendre photo après photo et apprendre de vos erreurs et de vos victoires pour affiner vos compétences.

Merci d'avoir lu, si vous souhaitez voir plus de photos et de vidéos de mes projets que de consulter ma chaîne Instagram et YouTube