Astrofotografija je čudovit hobi, ki združuje mojo strast do odkrivanja čudes vesolja in veselje do programiranja. Pri dveh majhnih otrocih ostane za hobije zelo malo časa, zato je optimizacija in avtomatizacija zajema slik ključnega pomena. Prvi korak je bila postavitev utice za teleskop, kar pomeni, da ni potrebno vsakič znova postavljati teleskopa od začetka. Naslednji korak je bil računalnik, ki je namenjen izključno astrofotografiji – tako mi ni potrebno vsakič nositi ven prenosnega računalnika ter ga puščati zunaj čez noč. Kljub temu pa sem še vedno moral ročno ostriti sliko na začetku noči, potem pa vsake toliko še zaradi termičnega krčenja/raztezanja teleskopa popravljati gorišče, dokler sem bil pač buden. Ker smo imeli konec leta 2017 daljše obdobje slabega vremena, sem čas, ki mi je ostal za hobije, namenil motoriziranemu fokuserju.
Motorček za svoj teleskop lahko naročite na moji spletni strani: deepskydad.com/autofocuser!
Prototip
Pri motoriziranem fokuserju gre v osnovi za koračni motorček, ki sprejema ukaze iz računalnika in premika fokuser ter tako ostri sliko namesto nas. Ker kvaliteten industrijski stane vsaj nekaj sto evrov, sem se odločil, da poskusim razviti svojega, vključno z ASCOM gonilnikom zaradi združljivosti z astrofotografsko programsko opremo. Za nadziranje motorčka prek krmilnika Arduino obstaja kar nekaj vodičev, s katerimi sem si pomagal, vendar o tem kdaj drugič. Prva stvar je seznam komponent, ki jih potrebujemo:
- NEMA14 koračni motorček
- A4988 vezje za koračne motorčke
- Arduino Nano krmilnik
- 100uF kondenzator
Pa začnimo!
Arduino Nano nadzoruje delovanje koračnega motorčka prek digitalnih pinov D2 do D7. Najprej sem spisal kratek program, ki spremeni velikost koraka in premakne motorček na pozicijo, shranjeno v EEPROM pomnilniku krmilnika. Test je bil uspešen brez zapletov.
ASCOM gonilnik
Naslednji korak je bil sestavljanje seznama nadzornih ukazov za upravljanje fokuserja prek serijske komunikacije, kar omogoča ASCOM gonilniku komunikacijo s krmilnikom. Pri tem sem si pomagal z ASCOM dokumentacijo. Gonilnik sem testiral z namenskim programom “ASCOM Conformation check”. Prvi testi so bili uspešni, vendar sem opazil, da ima vezje A4988 težave s plavajočimi pini, kar povzroča nenadzorovane premike motorja ob ponovnem vklopu (resetiranju). To pomeni, da je potrebno v vezje dodati še upor, ki STEP pin veže na GND. Po kratki analizi sem ugotovil, da ima DRV8825 to že uspešno interno rešeno, poleg tega pa je pri uporabi koračni motorček tišji. Tako sem jih nekaj naročil – z njimi sem zelo zadovoljen.
https://youtu.be/GkbE2gtYdrs
Od prototipa do vezja
V tej točki je bil čas, da komponente preselim na PCB ploščico. Od celotnega postopka je bil meni osebno to še najtežji del, saj nimam veliko izkušenj z izdelavo vezij. Razporeditev komponent sem poskusil čim bolj optimizirati – tako zasede manj prostora.
Ohišje
Za nasvet sem vprašal kolege astronome in pa v Facebook skupini za ASCOM. Dobil sem precej zanimivih idej, kot na primer škatlico za varovalke, ohišje iz lego kock, razne škatlice iz eBay-a in celo 3D tiskanje. Pragmatična rešitev – lahko bi v škatlico za varovalke zvrtal luknje za koračni motorček in priključke. Vendar pa so dandanes solidni 3D tiskalniki že dokaj poceni. Zato sem se odločil, da si ga kupim in sam natisnem ohišje. Za osnove 3D modeliranja sem porabil nekaj dni. Prva verzija ohišja:
Namestitev motorčka na teleskop
Namestitev na teleskop je možna na dva načina: neposredno na os gumba fokuserja teleskopa ali pa s prenosom prek zobatega jermena. Sam sem se odločil za montažo z jermenico in MXL jermenom, saj se mi zdi bolj univerzalna, hkrati pa manj posega v sam fokuser teleskopa. Pri svojih dveh teleskopih z montažo večjih težav nisem imel (William Optics Star 71 mm f/4,9 in Skywatcher 200P). 3D tiskana montažna ploščica je v obeh primerih rešila težave, hkrati pa zaradi fleksibilnosti deluje tudi kot napenjalec jermena.
Prvi test pod nebom
Ob dobri vremenski napovedi sem se odločil za prvi test na teleskopu William Optics Star 71 mm f/4,9. Kot tarčo sem si izbral Plejade. Celoten postopek sem nadziral s programom SGPro. Nekaj časa mi je vzelo piljenje nastavitev ostrenja, potem pa sem začel z zajemom. Ostrenje slike se je samodejno izvajalo vsake pol ure. Graf je imel pričakovano obliko črke V z občasnimi odstopanji na desni strani grafa (več o tem v nadaljevanju). Razen tega je fokuser deloval vso noč brez težav. Po uspešnem testu sem se odločil, da bom poskusil nekaj motorčkov prodati. Malo sem še zmanjšal škatlico in prvo serijo osmih izdelkov poslal v testiranje kolegom astrofotografom iz vsega sveta. Kmalu sem dobil povratne informacije in ideje za izboljšave.
Drugi test pod nebom
Za drugi test sem izbral meglico Kalifornija, saj jo je pri podobnem gorišču ravno takrat snemal tudi eden izmed kanadskih kolegov. Glavna naloga drugega testa je bila odpravljanje težav na desnem delu V grafa. Porabil sem kar tri večere! Na koncu se je izkazalo, da je težava v resnici posledica zračnosti v fokuserju teleskopa, ki se seveda najbolj pozna ravno ob spremembi smeri pomika fokuserja v obliki razpotegnjenih zvezdic pri zajemu slike.
SGPro gre ob ostrenju najprej iz trenutne pozicije (najbolj desna točka grafa). Nato se začne po manjših korakih vračati proti izhodni poziciji – torej je druga točka z desne tista, kjer se spremeni smer gibanja fokuserja, SGPro pa posledično razpotegnjene zvezdice zazna kot neostre, saj naredi zajem takoj, ko se fokuser preneha premikati. Težavo sem rešil v sodelovanju z avtorji programa SGPro – uvedel sem nastavitev “Settle buffer”, ki omogoča, da se fokuser pred zajemom slike umiri.
Izboljšano manjše ohišje
Ker je vsak teleskop razred zase, je majhna škatlica lahko velika prednost. Zato sem ohišje še zmanjšal. Sedaj je komajda kaj večje od samega motorčka, prav tako pa pokrovček ne potrebuje vijakov.
Kaj sledi?
V prihodnosti nameravam nadgraditi še vezje, da bo porabilo manj elektrike, kadar je fokuser pri miru in samo drži pozicijo. To bo podaljšalo življenjsko dobo koračnim motorčkom, hkrati pa bo bolj optimalno za na teren zaradi manjše porabe elektrike.
Motorček za svoj teleskop lahko naročite na moji spletni strani: deepskydad.com/autofocuser! Hvala ker podpirate slovensko znanje 😉