Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Star Tracker, Schrittmotor


von Markus T. (1lc)



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Guten Tag liebes Mikrokontroller-Forum.
Für mein Fotografiehobby will Ich mir einen Star-Tracker bauen, die 
Mathematik, Berechnungen und die Elektronik hab Ich schon zusammen, 
fehlt nur noch die Mechanik.

Ein Star-Tracker lässt Ultralangzeitbelichtungen zu um selbst bei nicht 
offenblendigen Linsen ein klares und unverschwommenes Sternbild zu 
bekommen.
Im Grunde genommen soll einfach eine Kamera entgegen der 
Rotationsbewegung der Erde gedreht werden. Dafür muss die Rotationsachse 
des Schrittmotors parallel zu dieser Ausgerichtet werden (Nicht schwer, 
Entweder tut man dies über den Polarstern oder man richtet den Motor 
nach Norden aus und kippt den Motor über einen Winkel vom Breitengrad 
über den Erdboden).

Da die Rotationsgeschwindigkeit der Erde sehr gering ist hab Ich mich 
für einen Schrittmotor mit Microstepping und Getriebe entschieden:

https://www.robotshop.com/en/12v-17a-667oz-in-nema-17-bipolar-stepper-motor.html

Auf die Welle (So wie Ich das sehe sind das 8mm Durchmesser) soll so 
stabil wie möglich ein Kugelkopf "draufgeschraubt / angebracht) werden.

Als Beispiel habe Ich ein Bild angehängt. Das Gewinde unten am Kugelkopf 
ist 3/8" Zoll (= 9.525mm).
Da die Kamera so ziemlich auf der Rotationsachse liegt und die 
Drehbewegung ultra langsam ist, sollte das Drehmoment des Motors 
ausreichen.

Meine Frage ist nur wie Ich den Kugelkopf am besten auf die Welle des 
Schrittmotors bekomme (Das ganze sollte bombenfest sitzen, damit der 
Kugelkopf + Kamera nicht auf einmal runterrutscht). Zudem sollte es 
nicht so teuer sein, da dürfte es doch eine Möglichkeit geben oder?

Die einzige Sache die mir eingefallen ist (als Laie) ist eine starre 
Kupplung bspw. (8mm-8mm) und das eine Ende ganz Normal am Schrittmotor 
festzuziehen und in die andere Seite ein 3/8" Gewinde zu schneiden. 
Leider hab Ich kein Gewindeschneider.

Irgendwelche Ideen?

Und falls es geht, bitte postet keine Sachen wie: Das hat schonmal 
jemand gebaut, google mal Barn Door Tracker oder ähnliches, Ich will es 
selber bauen :) Mir gehts nur um die Verbindung von Welle und Kugelkopf
Mfg
Markus

: Bearbeitet durch User
von NichtWichtig (Gast)


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Zum einen halte ich einen Schrittmotor für ungeeignet ein ruhiges Folgen 
zu ermöglichen.
Zweitens ist eine Kamera mit geeignetem Objektiv schnell mal ein paar 
Kilos schwer und gehört mit entsprechenden Gegengewichten ausbalanciert.

Nicht umsonst sind brauchbare Montierungen alles andere als günstig.

Ich habe ein Meade 1000mm mit Nachführung, DSLR drauf .. und ... kannste 
vergessen.

von Sven B. (scummos)


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Ach naja, Schrittmotor als Tracking ist nun wirklich sehr üblich für 
Amateur-Teleskope.

: Bearbeitet durch User
von Alex (Gast)


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Moin,


NichtWichtig schrieb:
> Ich habe ein Meade 1000mm mit Nachführung, DSLR drauf .. und ... kannste
> vergessen.

Für Fotos mit Weitwinkel (z.B. 20mm) ist das eher unkritisch... das 
könnte schon so gehen.

Ohne richtiges Werkzeug ist so ein gebastel natürlich immer Kacke...
Evtl. kannst du eine 3/8"-16 Madenschraube in eine Wellenkupplung 
klemmen/kleben oder in eine passende Distanzhülse geschraubt auf die 
Welle kleben...

schönen Gruß,
Alex

von Markus T. (1lc)


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NichtWichtig schrieb:
> Zum einen halte ich einen Schrittmotor für ungeeignet ein ruhiges Folgen
> zu ermöglichen.
> Zweitens ist eine Kamera mit geeignetem Objektiv schnell mal ein paar
> Kilos schwer und gehört mit entsprechenden Gegengewichten ausbalanciert.
>
> Nicht umsonst sind brauchbare Montierungen alles andere als günstig.
>
> Ich habe ein Meade 1000mm mit Nachführung, DSLR drauf .. und ... kannste
> vergessen.

Die Wahl für den Schrittmotor ist schon getroffen, da Ich nicht vorhabe 
das ganze mit einem Regler auszustatten. Durch die Schrittweite von 
0.018 Grad / mit 1/16 Microstepping sogar noch weniger sollte das 
ausreichend langsam genug gedreht werden können. Zudem ist das eine 
spiegellose Kamera mit einem sehr leichten offenenblendigem Objektiv, da 
kommt man nicht auf ein paar Kilos. Erst wenn man in den Telebereich 
kommt würde es mit den Steps von Schrittmotoren kritisch werden denke 
Ich. Aber wir sprechen hier vom Weitwinkelbereich mit schön offener 
Blende.

von Markus T. (1lc)


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> Ohne richtiges Werkzeug ist so ein gebastel natürlich immer Kacke...
> Evtl. kannst du eine 3/8"-16 Madenschraube in eine Wellenkupplung
> klemmen/kleben oder in eine passende Distanzhülse geschraubt auf die
> Welle kleben...
>
> schönen Gruß,
> Alex

Kleben hab Ich auch schon überlegt, Ich habe nur Bedenken über die 
Zuverlässigkeit einer Klebeverbindung

von leo (Gast)


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Markus T. schrieb:
> Aber wir sprechen hier vom Weitwinkelbereich mit schön offener
> Blende.

Sorry, aber was hat die offene Blende mit der Drehwinkelauflösung zu 
tun?

leo

von Markus T. (1lc)


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leo schrieb:
> Markus T. schrieb:
>> Aber wir sprechen hier vom Weitwinkelbereich mit schön offener
>> Blende.
>
> Sorry, aber was hat die offene Blende mit der Drehwinkelauflösung zu
> tun?
>
> leo

Nichts, wollte nur klarmachen dass es sich nicht um den Telebereich 
handelt, da Teleobjektive fast nie offenblendig sind. Aber Ich denke das 
schweift vom Thema ab.

von Brummbär (Gast)


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Schau Dir mal das Teil an. Das habe ich auch und hat nur Vorteile.

https://www.astroshop.de/fotomontierungen/omegon-montierung-mini-track-lx2/p,55040

Du brauchst keine Batterien. Das ist gerade in kalten Winternächten von 
Vorteil. Das Aufziehwerk arbeitet stufenlos. Ich finde es besser als ein 
Selbstbau.

Hier ein Beispiel eines Selbstbaus:
http://ralfpagenkopp.de/equipment.html

von georg (Gast)


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Markus T. schrieb:
> Durch die Schrittweite von
> 0.018 Grad / mit 1/16 Microstepping sogar noch weniger sollte das
> ausreichend langsam genug gedreht werden können

Die Geschwindigkeit ist überhaupt nicht entscheidend - es kommt nur 
darauf an, dass ein einzelner Mikroschritt keine Unschärfe verursacht, 
also ob der kleinstmögliche Drehwinkel in der Kamera weniger als einen 
Pixel ausmacht.

Georg

von Markus T. (1lc)


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georg schrieb:
> Markus T. schrieb:
>> Durch die Schrittweite von
>> 0.018 Grad / mit 1/16 Microstepping sogar noch weniger sollte das
>> ausreichend langsam genug gedreht werden können
>
> Die Geschwindigkeit ist überhaupt nicht entscheidend - es kommt nur
> darauf an, dass ein einzelner Mikroschritt keine Unschärfe verursacht,
> also ob der kleinstmögliche Drehwinkel in der Kamera weniger als einen
> Pixel ausmacht.
>
> Georg

hm, das habe Ich nicht bedacht, Danke für den Tipp, Ich werd mal 
ausrechnen wie viel Pixel pro Schritt ein Stern wandert, das dürfte aber 
auch von der Entfernung der Sternabbildung zur Sensormitte / (Abbildung 
des Polarsterns auf dem Kamerasensor abhängen). Je weiter an den Rand 
desto mehr Pixel pro Schritt.

von Sven B. (scummos)


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Du kriegst so einen Stern eh nicht auf einen Pixel abgebildet, schon gar 
nicht bei den heutigen Pixeldichten ;)

von Markus T. (1lc)


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Sven B. schrieb:
> Du kriegst so einen Stern eh nicht auf einen Pixel abgebildet, schon gar
> nicht bei den heutigen Pixeldichten ;)

Es ging glaube Ich auch um die Verschiebung eines Sterns um "x"- Pixel

: Bearbeitet durch User
von Egon D. (Gast)


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Markus T. schrieb:

> Und falls es geht, bitte postet keine Sachen wie: Das
> hat schonmal jemand gebaut, google mal Barn Door Tracker
> oder ähnliches, Ich will es selber bauen :)

???

Wo ist denn da der logische Zusammenhang?

GERADE die Barn-Door-Montierung ist das ideale
Selbstbau-Projekt.

von frist (Gast)


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Hi,
was die Frage wie viel Pixel ein Schritt ausmacht angeht, so denke ich 
der da entscheidende ist eher die Linearität des gesamten Systems. Im 
Vollschrittmodus sind das bei dem vorgeschlagenen Getriebe schon 20000 
Counts pro Drehung, mit 16fach Microschritt würde die Auflösung 19 Bit 
pro Umdrehung entsprechen. Mir scheint ausgeschlossen, das das 
Gesamtsystem so linear ist und jede Nichtlinearität führt dazu, dass man 
mal etwas zu schnell ist, mal zu langsam. Trotzdem ist das ganze mit 
einer leichten Kamera sicher einen Versuch wert und bestimmt ein 
interessanter Experiment.

Zur Eingangsfrage des OP: es gibt Gewindehülsen mit UNC 3/8 
Innengewinde, da müsste der Kernlochdurchmesser 8mm betragen. So eine 
Hülse könnte man also leicht auf die Achse Kleben oder wenn man deutlich 
ein Loch und ein Gewinde hineinbekommt auch mit einer Madenschraube 
Fixieren. Ist vielleicht nicht so ganz perfekt konzentrisch aber das ist 
der Rest des Aufbaues auch nicht. In die Hülse komm dann ein 3/8 
Gewindestift und da der Kugelkopf drauf.

Vielen Grüße
Flo

von Markus T. (1lc)


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Egon D. schrieb:
> Markus T. schrieb:
>
>> Und falls es geht, bitte postet keine Sachen wie: Das
>> hat schonmal jemand gebaut, google mal Barn Door Tracker
>> oder ähnliches, Ich will es selber bauen :)
>
> ???
>
> Wo ist denn da der logische Zusammenhang?
>
> GERADE die Barn-Door-Montierung ist das ideale
> Selbstbau-Projekt.

Ich habs vielleicht falsch formuliert, habe im verganenem Semester eine 
Robotikvorlesung gehört in welcher man viel mit Rotationsmatrizen und 
Formulierung von mechanischen Differentialgleichungen im 
dreidimensionalen Raum, bzw. Koordinatentransformationen zu tun hatte. 
Das hat mich auf die Idee gebracht das mathematische Problem zu 
formulieren wie man ein auf der Erde mitbewegtes (erdfestes) 
Bezugssystem rotieren muss, damit es auf einem gewissen Längen und 
Breitengrad die relative Orientierung zum Universum beibehält, (da Ich 
als Hobbyfotograf schon öfters die Sterne fotografiert habe und bei 
Belichtungszeiten über 30s das "Verwischen der Sterne" beobachtet habe. 
Nachdem Ich das mathematische Problem gelöst hatte und die Lösung 
rechnerisch und per Simulation bestätigt hatte wollte Ich es probieren 
in die Tat umzusetzen. Und zwar über meinen Lösungsansatz und nicht den 
einer Person aus dem Internet. Dazu hätte Ich auch nicht die ganze 
Mathematik lösen müssen. Mir geht's dabei um etwas zu lernen und nicht 
stur einfach etwas aus dem Internet zu kopieren und nachzubauen, das ist 
für Bastler. Ich hab mir aber im Vorfeld Gedanken dazu gemacht und meine 
eigene Idee entwickelt um sie umzusetzen. In der Theorie funktioniert 
natürlich alles wunderbar, in der Praxis natürlich nicht. Aber als 
angehender Ingenieur muss man meiner Meinung nach versuchen selbst 
Probleme zu lösen, zudem sollen Hobbyprojekte auch Spaß machen. Und das 
selbstständige Denken macht mir gerade Spaß, deshalb kopiere Ich nicht 
einfach irgendwas aus dem Internet, wobei Ich nichts lerne außer zu 
löten und zu schrauben.

Jetzt ist das Thema wieder abgeschweift aber vielleicht klärt das ja die 
Diskussion :)

von Markus T. (1lc)


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frist schrieb:
> Hi,
> was die Frage wie viel Pixel ein Schritt ausmacht angeht, so denke ich
> der da entscheidende ist eher die Linearität des gesamten Systems. Im
> Vollschrittmodus sind das bei dem vorgeschlagenen Getriebe schon 20000
> Counts pro Drehung, mit 16fach Microschritt würde die Auflösung 19 Bit
> pro Umdrehung entsprechen. Mir scheint ausgeschlossen, das das
> Gesamtsystem so linear ist und jede Nichtlinearität führt dazu, dass man
> mal etwas zu schnell ist, mal zu langsam. Trotzdem ist das ganze mit
> einer leichten Kamera sicher einen Versuch wert und bestimmt ein
> interessanter Experiment.

Ja die Pixelverschiebung ist nichtlinear, finde auch, dass es ein 
Interessantes Experiment ist. Und da mir "professionelle" Star-Tracker 
deutlich zu teuer als Student versuch Ich selbst mal was hinzukriegen 
was in meinem Budget liegt :)
>
> Zur Eingangsfrage des OP: es gibt Gewindehülsen mit UNC 3/8
> Innengewinde, da müsste der Kernlochdurchmesser 8mm betragen. So eine
> Hülse könnte man also leicht auf die Achse Kleben oder wenn man deutlich
> ein Loch und ein Gewinde hineinbekommt auch mit einer Madenschraube
> Fixieren. Ist vielleicht nicht so ganz perfekt konzentrisch aber das ist
> der Rest des Aufbaues auch nicht. In die Hülse komm dann ein 3/8
> Gewindestift und da der Kugelkopf drauf.
>
> Vielen Grüße
> Flo

Das wär natürlich super wenn es sowas gibt, Ich schau gleich mal danach,
Danke und freundliche Grüße,
Markus

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