متعقب النجوم "سكوتش ماونت" المدعوم من Arduino للتصوير الفلكي: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

لقد تعلمت عن جبل سكوتش عندما كنت أصغر سنًا وصنعت واحدة مع والدي عندما كان عمري 16 عامًا. إنها طريقة غير مكلفة وبسيطة للبدء في التصوير الفلكي ، والتي تغطي الأساسيات قبل الدخول في مسائل التلسكوب المعقدة ذات التركيز الأساسي ، خارج المحور ، وما إلى ذلك. عندما صنعت هذا الحامل لأول مرة ، كان في التسعينيات ، لذا اضطررت إلى استخدام كاميرا فيلم وتطوير هذا الفيلم في متجر الكاميرا المحلي ، كانت عملية مكلفة وطويلة (التقط الصور ، استخدم القائمة الكاملة ، وقم بإسقاطها ، وبعد بضعة أيام التقطها وشاهد النتائج) ، إنها أسرع بكثير وأرخص وأسهل التعلم من التجربة والخطأ الآن مع الكاميرات الرقمية. يمكنك أن ترى بعض اللقطات القديمة من عام 1997 في الخطوة الأخيرة.

التصميم الذي استخدمته في ذلك الوقت ، واليوم ، جاء من هذا الكتاب Star Ware:

بالنسبة إلى Instructable ، أنا أيضًا مستودع Github لجميع أصول Arduino: رمز ، وتخطيطي ، وقائمة جزئية مع عناوين URL.

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

يعمل سكوتش Mount على مبدأ بسيط للغاية يتمثل في تدوير عجلة عقارب الساعة في أوقات معينة ، ولكن كما تعلمت ، يلعب الاستقرار دورًا كبيرًا في كيفية ظهور الصور. يؤدي تشغيل عجلة الساعة على تصميم غير مستقر أو ضعيف خاصة عند الأزيز العالية إلى ظهور مسارات النجوم والارتعاش في الصورة. للتغلب على هذا وجعل العملية برمتها أسهل وأتمتة ، ابتكرت محركًا بسيطًا يعتمد على Arduino يعتمد على محرك DC وبعض التروس البلاستيكية (لقد سحبت أحدها من طائرة هليكوبتر لعبة مكسورة).

هناك تعليمات أخرى متوفرة من أجل Scotch Mount أو Barndoor Tracker ، لكن بالنسبة لتصميمي ، أردت أن يكون الحامل صغيرًا ومحمولًا حتى أتمكن من رميها في حقيبة الظهر ونقلها إلى المناطق النائية بعيدًا عن التلوث الضوئي في أوستن تكساس.

الخطوة 1: "قيل لي إنه لن يكون هناك رياضيات!"

تدور الأرض تقريبًا 360 درجة في 24 ساعة ، إذا قمنا بتقسيم ذلك ، فستكون 15 درجة في الساعة ، أو 5 درجات في 20 دقيقة.

الآن المسمار 1 / 4-20 هو قطعة شائعة من الأجهزة ، يحتوي على 20 خيطًا في البوصة ، لذلك إذا تم تشغيله بمعدل ثورة واحدة في الدقيقة ، فسيستغرق الأمر 20 دقيقة للسفر بمقدار 1 بوصة.

يعطينا علم المثلثات الرقم السحري لثقب عجلة الساعة الذي يبلغ 11.42 بوصة (أو 29.0 سم) من النقطة المحورية في مركز المفصلة.

الخطوة 2: المواد

سكوتش ماونت:

• اللوحة العلوية ، 3 بوصات × 12 بوصة (3/4 بوصة)
• اللوحة السفلية ، 3 × 12 بوصة (3/4 بوصة)
• المفصلات ، يوصى بمفصلة واحدة بطول 3 بوصات ، وتأكد من أنها مفصلة صلبة مع عدم وجود الكثير من "اللعب" ، لقد استخدمت مفصلتين بسيطتين ولكن هناك الكثير من التذبذب وقد أغيرهما للحصول على مفصلة أكثر صلابة.
• برغي ظل ، برغي برأس دائري طوله 1/4-20 × 4 بوصات
• 2 صامولة xTee ، 1 / 4-20 خيط داخلي
• عيون برغي وشريط مطاطي
• رأس حامل ثلاثي القوائم (احصل على رأس خفيف الوزن ولكن تأكد من أنه صلب ، فأنت لا تريد حاملًا رخيصًا يسقط كاميرا باهظة الثمن ، أو فك التثبيت وتدلى أثناء التصوير).
• Clockwheel Gears (لقد استخدمت 3: صغير للمحرك ، وسيط به صغير وكبير ، وكبير لعجلة الساعة نفسها).
• مواجهات بلاستيكية لحامل المحرك. بدأت بـ 1 "وقصّها إلى الحجم الذي أحتاجه بمجرد الحصول على الارتفاعات المناسبة.
• خشب رقائقي رقيق للهوايات - لتركيبات المحرك والعتاد (استخدمت لوحة دائرة من Radioshack ، رقيقة وخفيفة وقوية بما يكفي ، استخدم أي شيء يعمل بشكل أفضل).
• نوابض متنوعة (اعتدت على مساعدة التروس / البراغي والحفاظ على التروس مضمنة). حصلت على زوجين من Lowes وسحبت البعض الآخر من أقلام الحبر وقطعتهم إلى الأحجام الصحيحة.
• غسالات متنوعة لمنع الأجزاء المتحركة من الاحتكاك بالخشب.
• قوس بسيط لتركيب المحرك.

Arduino Motor Driver (توجد أجزاء محددة في قائمة أجزاء Github مع عناوين URL حيث يمكنك الحصول عليها عبر الإنترنت):

• اردوينو
• محرك محرك
• سائق موتور H- بريدج 1A (L293D)
• اضغط الزر
• تشغيل / إيقاف التبديل

الخطوة 3: قم بقياس وقطع الألواح العلوية والسفلية

قم بقياس 12 بوصة على كل لوحة ، وقم بتمييزها وقطعها وصقل الحواف.

الخطوة 4: حفر الثقوب وإضافة الأجهزة

هناك مجموعة من الثقوب للحفر ونظرًا للقياس الدقيق المطلوب ، أوصيك بالقيام بآخر عقارب الساعة (حتى تتمكن من قياس 29 سم بالضبط من المفصلة)!

نصيحة: أوصي بالنقر على الفتحة باستخدام لكمة للمساعدة في توجيه الفتحة في المكان الصحيح.

ستقوم بحفر الثقوب التالية:

• المفصلات - لا تقم فقط بربطها لأن اللوحة قد تنقسم ، وقم بحفر الثقوب على حواف كلتا اللوحتين ، وتعتمد الفتحة على حجم المسمار المفصلي ، وقياس البرغي واستخدام مثقاب أصغر قليلاً.
• عقارب الساعة - 29 سم من مركز دبوس المفصلة ، ستحصل على الجوز على شكل حرف T ، وموقع هذا الثقب ضروري لجعل اللوحة والسماء تدور بنفس المعدل عندما يتم تشغيل المسمار عند 1 دورة في الدقيقة. يجب أن يكون الجوز على شكل حرف T على الجانب المواجه للأسفل من اللوحة (باتجاه الأرض).
• رأس ترايبود - متمركز على اللوحة العلوية ، يعتمد الحجم على رأس الحامل ثلاثي القوائم ، كما أنني استخدمت غسالة على المنجم لتثبيته بشكل مريح.
• حامل ثلاثي القوائم - يتمركز في اللوحة السفلية ، مقاس 5/16 بوصة وسيحصل هذا الثقب على الجوز على شكل حرف T. يجب أن يكون T-nut أيضًا على الجانب المواجه للأسفل من اللوحة (باتجاه الأرض).

عند إضافة صواميل T ، أوصيك بوضع بعض الغراء لأسفل قبل أن تطرقه ، وأن تكون مطرقة برفق. لقد بدأت انقسامًا على لوحتي السفلية (انظر الصورة) اضطررت إلى إصلاحه.

عندما تقوم بتثبيته على حامل ثلاثي القوائم ، فإن فتحة حامل الحامل ثلاثي القوائم والجوز على شكل حرف T يتعرضان لأكبر قدر من الضغط (يتم تحريكهما ذهابًا وإيابًا من وزن الكاميرا عند الزوايا) بحيث من المحتمل أن يرتخي الجوز على شكل حرف T أو يخرج تمامًا تأكد من لصقها بشكل كافٍ وحاول إبقاء الوزن في المنتصف عند استخدام الحامل. يعد التثبيت الثابت الجيد أمرًا ضروريًا للصور بدون مسارات / اهتزازات النجوم.

الخطوة 5: تركيب المحرك والتروس

قم أولاً بلصق صمولة قياسية 1 / 4-20 على أحد التروس ، وسيكون هذا هو الترس الرئيسي على مدار الساعة ، لقد استخدمت كمية سخية من Gorilla Glue لهذا (يمكنك أن ترى في الصورة).

ثانيًا ، ألصق ترسًا صغيرًا على الترس الكبير الآخر ، هذا هو ترسنا الوسيط ، لقد استخدمت مسمارًا خشبيًا بسيطًا مقطوعًا كالمحور.

قم بتركيب المحرك على شريحة (قمت بربطها ثم لصقها لاحقًا عندما يكون لديّ المحاذاة الصحيحة).

الإعداد هو أن المحرك يدير الترس الكبير بمعدل سريع نسبيًا (1 دورة / 5 ثوانٍ أو نحو ذلك) ، وهذا متصل بالعتاد الصغير ، الذي ينتقل بنفس المعدل. تتم محاذاة الترس الصغير مع ترس محرك الساعة الرئيسي ولكن نظرًا لاختلاف المحيطات ، فإن ترس عجلة الساعة يتحول بمعدل أبطأ بكثير. نحن نهدف إلى سرعة 1 لفة / دقيقة ويسافر المحرك بسرعة كبيرة جدًا لذلك. لذلك باستخدام إيقاف التشغيل وتشغيله في كود Arduino ، تمكنت من إبطاء الترس. يُطلق على هذا الإعداد اسم Gear Train ويمكنك معرفة المزيد عنه هنا (https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear-ratio3.htm) سيتعين عليك تجربة القيم التي تعمل لوقت التشغيل والإيقاف لجعل الترس يدور بالمعدل الصحيح لمحركك وتروسك.

أنت بحاجة إلى مسكن جيد للحفاظ على كل شيء محاذيًا ودورانًا بسلاسة. احرص على محاذاة الثقوب الخاصة بك واستخدم الينابيع والغسالات للحفاظ على نقل التروس على الأسطح الملساء وعدم الطحن على أي من اللوحين. ربما أخذني هذا معظم الوقت خارج المشروع.

الخطوة 6: دوائر المحرك

تعد Circuitry بسيطة جدًا ، حيث تذهب غالبية الاتصالات إلى H-Bridge Motor Driver ، استخدم الصورة المرفقة أو ملف مشروع Fritzing مضمن في حزمة Github أيضًا.

تمت إضافة زر ضغط لعكس الاتجاه (أو يمكنك "إرجاع" عجلة الساعة يدويًا أيضًا).

مفتاح التشغيل / الإيقاف سهل فقط تشغيل وإيقاف تشغيل محرك الأقراص عندما لا يكون قيد الاستخدام / التطوير ، يمكنك أيضًا سحب الطاقة إلى Arduino أيضًا.

يعتمد اتجاه المحرك على كيفية توصيله بالأسلاك ، إذا كنت تدور في الاتجاه الخاطئ ، فما عليك سوى عكس القطبية.

الخطوة 7: النتيجة النهائية والنصائح والحيل

واستخدام! قم بمحاذاة الحامل ثلاثي القوائم ، وشاهد النجم الشمالي أسفل المفصلة ، مع وجود المفصلة على الجانب الأيسر من الإعداد (وإلا فسوف تتعقب في الاتجاه المعاكس).

حاول الحفاظ على توازن واستقرار الإعداد بالكامل. لا تلمسه أثناء اللقطات ، أو تسحب الكابلات (استخدم مشغلًا عن بُعد للكاميرا) ، وحاول استخدام تقنيات مثل Mirror Lockup (إذا كانت الكاميرا تدعمها) للحصول على لقطات واضحة خالية من الاهتزاز. هناك الكثير من البرامج التعليمية المتاحة حول التصوير الفلكي وستتعلم بسرعة من التجربة.

تُظهر الصور لقطتين قمت بهما باستخدام الإعداد بالكامل ، كان هذا في ضواحي أوستن تكساس الملوثة بالضوء ليست في أوضح ليلة لكنها خرجت بشكل جميل. كان Orion يبلغ طوله حوالي 2.5 دقيقة وكانت لقطة السماء الأكبر 5 دقائق (ولكنها كانت طويلة جدًا بسبب كمية التلوث الضوئي وكان لا بد من تقليصها في Lightroom). هناك أيضًا 3 صور لـ Comet Hale-Bopp من عام 1997 ، كان هذا بحامل يدوي بالإضافة إلى كاميرا أفلام تقليدية. يمكنك أن ترى ما يمكن أن تفعله الاهتزازات أو المحاذاة غير الصحيحة للصورة.

نصائح وأفكار نهائية:

• الكاميرات والزجاج في العدسات ثقيلة ، وكان علي استخدام الزنبركات لمحاولة تخفيف الوزن عن ترس الساعة ولمساعدة التروس. لم يكن المحرك الذي استخدمته يحتوي على كميات كبيرة من عزم الدوران / القوة ، لذا إذا كان هناك وزن كبير جدًا أو كانت التروس متدفقة على الألواح ، فقد واجه صعوبة في قلب الترس أو قفله بشكل مستقيم. سيساعد المحرك الأقوى ، لكن هذا ما كان متاحًا لدي.
• المحاذاة القطبية هي المفتاح. سيتعقب الإعداد بشكل خاطئ إذا لم تتم محاذاته بشكل صحيح. أنت بحاجة إلى حامل ثلاثي القوائم قوي ومتوازن ومتمركز (واحد مع مستوى الفقاعة يساعد)!
• يوجد خطأ متأصل في التثبيت المماس الذي يظهر في التعريضات الأطول ، يمكنك استخدام كاميرا تصحيحية لضبطه ، موجودة هنا: لغة البرمجة. لست قلقًا بشأن ذلك لأنني أستخدم عدسة بزاوية عريضة جدًا (20 مم مقارنةً بـ 50 مم) ومدة تصل إلى 5 دقائق تقريبًا.
• التصوير الفلكي صعب ومحبِط بطبيعته. لا تخرج وأنت تتوقع صورًا رائعة في المرة الأولى ، فهناك منحنى تعليمي ، ومن المؤكد أن المعدات الدقيقة والأكثر تكلفة يمكن أن تساعدك ، ولكن ليس إذا كنت لا تعرف أو تقدر طريقة عملها. لكن ابدأ صغيرًا ، واتقن الأساسيات ، ثم ستعرف كيفية استخدام المعدات باهظة الثمن وستكون قادرًا على استخدامها بشكل جيد. لا يزال بإمكانك الحصول على لقطات رائعة بإعدادات بسيطة. كانت اللقطات القديمة من عام 1997 "الأفضل" من بين حوالي 100 لقطة ، لذلك كانت عملية تعليمية. باستخدام Digital ، يمكنك التقاط صورة تلو الأخرى والتعلم من أخطائك وانتصاراتك لتحسين مهاراتك.

شكرًا على القراءة ، إذا كنت ترغب في مشاهدة المزيد من الصور ومقاطع الفيديو لمشاريعي أكثر من الاطلاع على قناتي على Instagram و YouTube