天文攝影用齒輪跟蹤器

介紹 這個(gè)天體攝影跟蹤器是為一個(gè)輕便的相機(jī)和le組合使用而設(shè)計(jì)的，允許長(zhǎng)時(shí)間拍攝夜空的照片。它是為了滿足我的特殊需要而創(chuàng)建的，但是，由于它是使用OpeCAD設(shè)計(jì)的，如果需要進(jìn)行任何更改，它應(yīng)該可以很容易地進(jìn)行調(diào)整。 到目前為止，這僅僅是通過(guò)跟蹤太陽(yáng)來(lái)測(cè)試的，因?yàn)槲揖幼〉囊箍毡秽徑耐宪?chē)和工業(yè)區(qū)的光線嚴(yán)重污染。我還沒(méi)有機(jī)會(huì)在出版這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候拍攝任何sta——我在等待一個(gè)機(jī)會(huì)去一個(gè)真正黑暗的地方。 我應(yīng)該補(bǔ)充一點(diǎn)，我是一個(gè)天體攝影的新手，所以我可能會(huì)做出一些不準(zhǔn)確的假設(shè)-如果你發(fā)現(xiàn)任何，請(qǐng)讓我在評(píng)論中知道。 致謝 我要先說(shuō)的是，這個(gè)追蹤器的重要部分是在研究了其他人的設(shè)計(jì)之后組裝起來(lái)的。我沒(méi)有直接復(fù)制任何部分，但他們的想法開(kāi)啟了我自己的思考過(guò)程，對(duì)此我非常感激。兩個(gè)值得注意的設(shè)計(jì)是： 谷倉(cāng)門(mén)跟蹤器-傳動(dòng)比和數(shù)學(xué)概念。 天文跟蹤器-編碼概念。 設(shè)計(jì)理論 其目的是以適合目標(biāo)的速度旋轉(zhuǎn)頭部，無(wú)論目標(biāo)是太陽(yáng)、月亮還是恒星。以sta為例，照相機(jī)支架的1次旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)時(shí)間是23小時(shí)56分4秒。 電機(jī)一次旋轉(zhuǎn)所需的脈沖數(shù)（不包括gea）為200。 電機(jī)的齒輪箱的傳動(dòng)比為99.05:1 電機(jī)齒輪上有18個(gè)齒，攝像頭安裝軸上有45個(gè)齒 因此，攝像機(jī)支架旋轉(zhuǎn)一圈需要200 x 99.05 x 45/18=49525步進(jìn)的電機(jī)。每一步代表攝像機(jī)支架旋轉(zhuǎn)0.00727度。 單側(cè)地球自轉(zhuǎn)（包括地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的余量）=23小時(shí)56分4秒，即86164000毫秒。因此一步需要86164000/49525=1739.808 ms的電機(jī)步進(jìn)脈沖間隔。我的代碼給出了1739.810 ms的脈沖-足夠接近了，這使得Arduino脈沖的精確度適中。 恒星攝影的自轉(zhuǎn)周期（恒星實(shí)時(shí)）很容易找到，但我必須為月球做一些研究（準(zhǔn)確地說(shuō)，我問(wèn)了我的兄弟——一位熱心的業(yè)余天文學(xué)家）。最后，我用了24小時(shí)，52米48的月亮和24小時(shí)的太陽(yáng)，盡管后者在一年中確實(shí)有一點(diǎn)變化（這對(duì)這個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠好了）。雖然我在源代碼中輸入了精確的值，但是Arduino的脈沖長(zhǎng)度并不是超精確的，但是在以秒或分鐘為單位計(jì)算曝光量時(shí)，這并不重要。但是，任何調(diào)整、更改或更正都很容易輸入電子表格，并且生成的計(jì)算值可以傳輸?shù)紸rduino代碼中。 注：有3個(gè)不同的跟蹤速度可能是不必要的-你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，默認(rèn)的邊距時(shí)間是足夠的大多數(shù)天體攝影！ 重要提示：“太陽(yáng)能”用于投影設(shè)備（例如，將太陽(yáng)圖像投影到白卡上-請(qǐng)參閱太陽(yáng)能投影）。千萬(wàn)不要用望遠(yuǎn)鏡看太陽(yáng)，否則會(huì)導(dǎo)致失明。將相機(jī)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)也可能是一個(gè)錯(cuò)誤-一個(gè)昂貴的錯(cuò)誤-除非采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。 物理設(shè)計(jì)-跟蹤頭 跟蹤頭是這個(gè)項(xiàng)目的核心：它持有電機(jī)，gea和相機(jī)安裝軸安全。此外，它還通過(guò)1/4“UNC或3/8”UNC螺紋螺釘將自身牢牢固定在三腳架頂部。你可能需要一個(gè)較長(zhǎng)的螺絲釘在三腳架上1/4英寸，因?yàn)樗鼈兺ǔ：芏?，以避免損壞相機(jī)。 它有一個(gè)3/8“UNC螺紋桿作為相機(jī)安裝軸，因?yàn)檫@是我相機(jī)球頭底部的螺紋尺寸。這些球頭通常帶有這種尺寸的螺紋，以及1/4“UNC的適配器。如果您的球頭只有1/4“螺紋，那么您必須調(diào)整設(shè)計(jì)，以使用1/4”螺紋桿-這意味著不同的軸承，較小的凹槽在身體和不同大小的孔在大齒輪桿和螺母。 機(jī)身本身是直截了當(dāng)?shù)?，盡管它確實(shí)需要大量的燈絲和大量的時(shí)間來(lái)打印。dimeio是那些用我自己的打印機(jī)工作的；因此，值得使用測(cè)試文件，以確保軸承，安裝螺母和電機(jī)安裝孔是正確的，然后再提交給自己的'大字'。目標(biāo)是至少3層的頂部和底部，3周長(zhǎng)垂直層的墻壁上，約30%的填充最大強(qiáng)度。 電機(jī)必須安裝在正確的方向，否則鋁板無(wú)法安裝。它的電線應(yīng)該側(cè)向進(jìn)入提供的空間，然后繞過(guò)電機(jī)底座到出口孔。 請(qǐng)注意，我用鋁板作為底板-這需要相機(jī)，球頭和跟蹤器頭本身的重量產(chǎn)生的所有扭矩-一個(gè)打印的將不足以生存的強(qiáng)大。這個(gè)盤(pán)子承受了主體的很大壓力。文件tracker\u 可用于為該板創(chuàng)建鉆孔模板（請(qǐng)注意，它打印時(shí)是倒置的）；如果您在OpeCAD代碼中更改主體的大小，模板將進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)。模板上的所有孔尺寸相同，因此在用3mm鉆頭鉆完所有孔后，需要將一對(duì)安裝孔分別擴(kuò)大到1/4”和3/8”。模板指示哪些孔需要擴(kuò)大。螺釘孔位于底板的背面（背向閥體），以匹配螺釘頭。 有一個(gè)可選的picatinny安裝，可用于瞄準(zhǔn)裝置-這可以取代一個(gè)簡(jiǎn)單的瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，如果需要的話，但這個(gè)安裝是非常適應(yīng)。 物理設(shè)計(jì)-控制箱 請(qǐng)注意，控制框已被修改，現(xiàn)在是V2：請(qǐng)參閱說(shuō)明末尾的注釋以查看更改列表。 控制箱的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單-決定其尺寸的主要特征是底部的電池盒和蓋上裝有控制器的veroboard。蓋子上還裝有主開(kāi)關(guān)、3個(gè)LED和一個(gè)按鈕，用于選擇所需的時(shí)間。LED裝飾條和開(kāi)關(guān)護(hù)罩粘在蓋子上。 也可以使用OpeCAD代碼中的一個(gè)選項(xiàng)為盒子制作一個(gè)僅恒星的蓋子（見(jiàn)描述末尾的更新）。這意味著電路只會(huì)以恒星的速度移動(dòng)，只需要一個(gè)LED，不需要按鈕。 四個(gè)短M3尼龍螺絲被用來(lái)將電路板固定在蓋子上-只要在使用金屬螺絲時(shí)注意避免短路，這些不是嚴(yán)格必要的。 我用了一套8鎳氫AA電池在持有人，連接到一個(gè)開(kāi)關(guān)充電插座在最后的盒子。如果需要的話，每個(gè)電池周?chē)加幸粋€(gè)很薄的帶狀環(huán)，這樣就更容易把它們拔出來(lái)。跟蹤頭電機(jī)的電線從盒子的另一端出來(lái)。注意：使電線比我做的長(zhǎng)-如果你在測(cè)試過(guò)程中看外面拍攝的照片，你會(huì)發(fā)現(xiàn)我需要一個(gè)表，以保持足夠高的控制器連接起來(lái)！ 盒子的Veion 2現(xiàn)在可以選擇在盒子的底部添加一個(gè)安裝板，這樣它就可以用velcro電池帶或類(lèi)似的東西固定在三腳架腿上。 把理論付諸實(shí)踐-守則 電子表格用于計(jì)算以特定目標(biāo)的正確速率轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)所需的脈沖長(zhǎng)度。這些值用于Arduino代碼（）。我試著盡可能多的注釋代碼，但是在注釋中問(wèn)你是否有問(wèn)題不理解我所做的（如果我能記得敬畏?。?。 我的電池（Eneloop等效物）持續(xù)3小時(shí)左右，這已經(jīng)足夠了。然而，該代碼也有一個(gè)基本的電池保護(hù)水平-如果測(cè)量電壓低于一個(gè)設(shè)定的水平，那么所有的LED將打開(kāi)（取消鏈接）和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)入睡眠模式。它不是非常精確，但足以避免電池?fù)p壞。 歐佩克要求 大多數(shù)部件都需要將dimeio.scad文件放在同一目錄中，因?yàn)樵撐募S多部件共有的變量。如果您使用的是這種類(lèi)型的交換機(jī)，則還需要目錄中的slide_switch.scad。 還需要以下庫(kù)： 人字形Gea：（作者：弗拉·威廉·哈迪澤） 皮卡廷尼鐵路：（斯圖亞特利文斯，馬修羅伯茨）。 Chamfe:Chamfe庫(kù)（通過(guò)'SebiTimeWaster'）-注意文件需要重命名為“”。 電路板 這是用一塊Veroboard制作的，因?yàn)樗恢档脼橐淮涡皂?xiàng)目設(shè)計(jì)一塊PCB。我使用單行標(biāo)題插座來(lái)固定Arduino Nano和EasyDriver板-注意，我使用的條帶覆蓋了EasyDriver板的整個(gè)長(zhǎng)度。為了方便起見(jiàn)，適當(dāng)?shù)厥褂昧酥苯呛椭盤(pán)CB頭pi（見(jiàn)圖）。我還使用了C伺服接頭，以適應(yīng)頭部圓周率。 布局圖顯示了從頂部看的視圖：銅帶切口位于電路板的背面，鍍錫銅線用于制作頂部的鏈接。 材料 請(qǐng)注意，所有易趣鏈接可能會(huì)失敗，在未來(lái)，因?yàn)槲亩喔淖兯麄兊奈锲贰?100:1行星齒輪箱N(xiāo)EMA11步進(jìn)電機(jī)。見(jiàn)以下注釋 R6-2 KLNJ 3/8-2密封軸承3/8 x 7/8 x 9/32（需要2個(gè)） 3/8“UNC不銹鋼螺紋桿（最小150mm） 3/8“UNC不銹鋼平螺母（需要3個(gè)） 3/8“UNC不銹鋼尼龍螺母（需要1個(gè)） 3/8“不銹鋼墊圈 1/4“UNC不銹鋼平螺母（需要1個(gè)） M3 x 40mm不銹鋼計(jì)數(shù)螺釘（如果使用picatinny導(dǎo)軌，則需要3個(gè)，否則需要9個(gè)） M3 x 45mm不銹鋼計(jì)數(shù)螺釘（如果使用picatinny導(dǎo)軌，則需要6個(gè) M3不銹鋼墊圈（需要9個(gè)） M3不銹鋼尼龍螺母（需要9個(gè)） M3不銹鋼螺母和平頭螺釘（小齒輪需要各1個(gè)） 113mm x 85mm x 3mm鋁板（如果修改跟蹤器頭，可能會(huì)有所不同） Veroboard 18條x 26孔 收割臺(tái)插座條 Arduino Nano V3.0版 EasyDriver Shield步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 3mm LED（1綠1黃1藍(lán)） 小陶瓷電容，0.1uF（需要2個(gè)） 徑向電解電容器，100uF 25V(