Mijn astronomie

Instrumenten

Zelfbouw

Foto's bewerken

Astro-links

Marc's homepage

Zelf je telescoop computerbestuurd maken

Nadat ik eerst m'n eigen telescoop computerbestuurd heb gemaakt, heb ik een aantal mensen geholpen om ook hun instrument van computerbesturing te voorzien. Dit was een vrij langdurig proces waar heel wat avonduurtjes in gingen zitten. Tegenwoordig is dit voor de veel astronomie amateurs niet echt interessant om te doen. Koop meteen een computerbestuurde montering. (Maar leer wel eerst je aan de sterrenhemel te oriënteren en leer een handmatig bestuurde montering te bedienen!) Maar wanneer je volledig jouw eigen instrument zelf wilt bouwen, dan kun je die ook computerbestuurd maken. Misschien kun je inspiratie putten uit de manier waarop ik dit gedaan heb en leren van de ervaring die ik heb opgedaan.

Ik realiseer me dat dit bij lange na geen compleet document is om even je telescoop bestuurbaar te maken. Veel gegevens en foto's heb ik niet meer, maar ik weet nog wel precies hoe en waarom ik bepaalde dingen gedaan heb. Heb je vragen, vergeet niet gewoon te 'googlen'. Niemand heeft mij hulp geweigerd, maar ik moest het wel zelf van hun website lezen. :-) Kom je er echt niet uit, stuur me dan een mailtje:

ptp -at- xs4all.nl

Algemeen

Lees eerst de website van Mel Bartels over het computerbestuurd maken. Zijn beschrijving gaat in de tekening uit van het Dobson-type van telescopen, maar zijn methode en software zijn uitstekend geschikt voor alle typen telescopen. Op zijn website beschrijft hij twee methoden. De eerste gaat uit van het gebruik van servomotoren, de tweede methode beschrijft het gebruik van stappenmotoren. De methode van servomotoren heeft wat voordelen, maar een (aanzienlijk) groter prijskaartje. Servomotoren kom je minder vaak tegen als sloopmateriaal, en ook de controller (elektronica) en de software zul je bij Mel Bartels moeten kopen.

De software voor de stappenmotoren heeft Mel Bartels gratis beschikbaar gesteld aan de wereld. Je kunt bij hem een kant en klare stappenmotor-controller kopen, maar je kunt 'm met wat handigheid ook prima zelf bouwen. Stappenmotoren tref je gratis aan in oude printers en faxen. Voor de aansturing van deze motoren zit ook de benodigde elektronica in de printer, met wat handigheid kun je die hergebruiken. Zoek op Internet de datasheets voor de aansluitgegevens van de gebruikte IC's om het je gemakkelijk te maken.

De software van Mel Bartels is geschikt voor unipolaire -, bipolaire - en vijf-fasen motoren. Bovendien kan de software voor zo'n beetje alle denkbare fouten compenseren, dus ook periodieke fouten van de overbrengingen. En je kunt de telescoop automatisch laten volgen (autoguiding). Hiervoor heb je wel een extra computer voor nodig. En als je niet zo'n astronomische (dure) camera hebt, dan kun je ook een hulpkijkertje met webcam gebruiken om mee te volgen.

In dit verhaal zal ik me beperken tot de methode van stappenmotoren. Als je vragen hebt over de werking van stappenmotoren, kijk dan naar dit verhaal. Met servomotoren heb ik in het geheel geen ervaring. :-(

Benodigdheden

Voor je begint, realiseer je dat je over nogal wat vaardigheden moet beschikken om dit project tot een goed einde te brengen. Of je moet de bereidheid hebben om het nodige te leren. Met de juiste vrienden moet je dit in ieder geval tot een goed einde kunnen brengen. Denk altijd aan de veiligheid van jezelf en ook aan die van anderen. Een lasapparaat is op zichzelf aardig afschrikwekkend, maar ook onverstandig gebruik van een metaaldraaibank is levensgevaarlijk.

Een lijstje

Handigheid met soldeerbout, kennis van elektronica

Oude PC of laptop. Een '486' is al goed genoeg. Besturingssysteem DOS (Win98)

Metaaldraaibank, vaardigheden voor de bediening (!)

Twee (wat stevige) stappenmotoren. De mijne kwamen uit een fax

Twee vertragingsmechanismen. Kan van alles wezen, ruitenwissermotoren, frictieaandrijving, etc.

Wat standaard gereedschap, zo nodig een lasapparaat, gasbrander, slijptol, veiligheidsmiddelen

Stappenmotor software van Mel Bartels

creativiteit

Geduld, doorzettingsvermogen :-)




Erwin's telescoop. Volledig zelfbouw, op de spiegel na. De spiegel is van Opticon, d=255 mm, f=1300 mm. Oordeel niet op het uiterlijk: Dit is beste telescoop waar ik tot nog toe door heen heb kunnen kijken!


Peters handmatige Meade montering, nu aangedreven door stappenmotoren en wormwielvertragingen afkomstig van ruitenwissermotoren.

Bezint eer ge begint

Als eerste ben ik begonnen mijn Celestron montering computerbestuurd te maken. Een stappenmotor rechtstreeks koppelen met de as waar voorheen de aandrijfknop zat, was geen goed idee. Een fax-motortje kan in de eerste plaats de benodigde kracht niet opbrengen. En als die dat wel kon, dan zouden de stapjes aanleiding zijn tot grove bewegingen van de telescoop. Een vertraging was nodig om dit op te lossen. Maar wat is voldoende vertraging, en wat is te veel?

Je wilt bij het volgen geen afwijkingen groter dan 0.5 boogseconde, de helft van de best voorkomende seeing. Goede stappenmotoren kunnen in 200 volle stappen een omwenteling maken. Met behulp van de techniek microstepping kun je iedere stap nog onderverdelen in bijvoorbeeld 20 microstapjes. Op die manier kun je een omwenteling in 4000 stapjes vastleggen.

Dan nu het wormwiel op mijn montering. Die (en veel andere populaire monteringen) bleek in 6 volle omwentelingen precies 15 graden te verdraaien. Je kunt dan gemakkelijk uitrekenen dat het wormwiel uit 144 tanden bestaat:

360 / 15 * 6 = 144 tanden

Uit dit getal samen met het aantal microstapjes kun je bepalen wat de verdraaiing van de montering zal zijn per microstap, zonder tussenkomst van de vertraging:

360 * 60 * 60 / (144 * 4000) = 2,25 boogseconde per microstap

Dit is ruim boven onze eis van 0.5 boogseconde. Dit moeten we dus met een vertraging oplossen. Hoe groot? Ten minste:

2,25 / 0.5 = 4,5 Ofwel 1:4,5.

Je moet nu bepalen of je stappenmotor voldoende kracht heeft om met deze vertraging je montering + apparatuur rond te krijgen. Echt gemeten heb ik dit nooit. Als je je stappenmotor-controller klaar hebt, dan kun je het moment meten dat de as kan overbrengen. Op soortgelijke wijze kun je bepalen bij welk moment je montering + telescoop in beweging komt.

Je kunt voor een grotere nauwkeurigheid kiezen, zoals wij gedaan hebben. Maar leer van de ervaringen die wij opgedaan hebben. We hebben onder andere als vertraging de wormwielen van ruitenwissermotoren gebruikt. Nauwkeurigheid en de kracht voor aandrijving is helemaal geen probleem, wel de snelheid. Omdat we flinke vertraging hebben (1:55 is heel gewoon voor een ruitewissermotor), bewegen onze telescopen bij goto-opdrachten tergend langzaam. Stappenmotoren zijn toch al niet beroemd om hun snelheid. Leer van onze overmoed. Kies een vertraging in de buurt van de technische eis, waarbij je zeker bent van voldoende kracht om je montering te laten bewegen.



Het bouwen van de controllers

Je hoeft echt geen ingenieur te zijn om de controllers te bouwen. De elektronica is niet bijzonder kritisch. Wel moet je van te voren goed nagaan welk type stappenmotor je gaat gebruiken: unipolair of bipolair. Je kunt ook vijf-fasen motoren gebruiken, al heeft de website zich daar niet erg op gericht. Op de website van Mel Bartels vind je ook dit schema, en deze.




Controllers bouwen bij Erwin aan de tafel.


Peter en ik in actie. Compositie voor cello, piano, bas en telescoop.



Het resultaat


Erwin's aandrijving op de uur-as van zijn vork bestaat uit een starterkrans van een auto in combinatie met een vertraging uit een optische meetbank. De periodieke fout is enorm groot, maar geen enkel probleem, want we doen toch aan autoguiding!


Close-up van de uur-as aandrijving op Peter's Meade montering. Links onder de stappenmotor, dan de behuizing van de krimpverbinding met tussen worm en stappenmotor-as. Dan de behuizing van het wormwiel, en de bus die op de aandrijf-as zit. Je ziet ook een tussenplaat zitten. Aan een kant zit deze met bouten bevestigd op de dikke aluminium plaat. Op de tussenplaat zit de motorcombinatie vast geschroefd. Hierdoor kunnen we de assen netjes in lijn krijgen.



Erwin's telescoop in actie


De zoeker uitlijnen met de volgkijker.


Drie laptops, een PC, een monitoring, een Newton-kijker, een volgkijker, twee zoekers, twee Canon camera's, en eh.. bier.

En hoe werkt het automatisch volgen?

Nou, kijk zelf maar. De kijker volgt de sterren zo vast als een huis. :-) Je ziet hier 11 opnames van ieder 30 seconden. Het gebied is de lage kant van de Schutter. Deze foto's zijn overigens ongekalibreerd, maar laten ook gelijk zien hoe verschrikkelijk de lichtvervuiling is..




Lopende knutselprojecten

De snelheid is er momenteel een beetje uit, maar nog steeds staat op m'n lijstje om een grote telescoop te bouwen voor fotografie. Ik denk aan iets van 40 tot 60 cm diameter, F/5. Een probleem is de plek om een grote telescoop vast op te stellen. De monumentencommissie zal het niet leuk vinden wanneer ik een koepel op het dak van het gebouw zet waarin ik woon.


De grote montering in wording, RVS. Draagvermogen paar honderd kilo. Het draaien van RVS viel al niet mee, het draad tappen was een crime!


Stappenmotoren. De twee grote komen op de grote montering links. Dit zijn 5 fasen motoren, rondgang in 500 stappen. Vanwege de direct gekoppelde 1:100 vertraging gaat de as nu in 50.000 stappen rond!

Spiegel slijpen

Ook heb ik m'n eerste schreden gezet op het gebied van het slijpen van een parabolische spiegel. De Foucault-tester/kromtestraaltester is klaar voor gebruik. Maar nu de spiegel nog..


Slijpen op de ton. Omdat deze te hoog was heb ik nu een wat lagere en stevigere slijptafel gemaakt.


Foucault/kromtestraal tester. Beweging is op 1/1000 mm nauwkeurig afleesbaar.





Mijn astronomie

Instrumenten

Zelfbouw

Foto's bewerken

Astro-links

Marc's homepage