:: Paralaktyczny AstroMebel ::

      Tani montaż paralaktyczny, który można zmontować w kilka godzin wydając na niego teoretycznie nie więcej niż 15 złotych - teoretycznie, bo nie policzyłem tych części, które znalazłem u siebie w piwnicy (ale myślę, że i tak można je zdobyć za darmochę). Największy problem stanowi głowica do mocowania aparatu fotograficznego - można ją zrobić samemu, ale będzie to dość problematyczne, można wziąć starą głowicę od statywu - jak się taką ma, lub kupić głowicę obrotową razem z imadełkiem mocującym - to będzie najprostsze, ale też nie tanie Rowi: 80 zł. - Slik, Manfrotto: 200 zł. - ale przyda się nie tylko do naszego montażu.



Zasada działania (trochę teorii zawsze się przyda).
      Chodzi o to by podążać aparatem fotograficznym za ruchem gwiazd i wykonywać zdjęcia o długich ekspozycjach, nie używając teleskopu jako wielkiego celownika. Urządzenie, które tu opiszę można oczywiście zautomatyzować montując silnik z odpowiednią przekładnią na prowadnicach, ale wtedy byłby problem z wywiezieniem sprzętu w plener.
Gwiazdy zataczają na niebie łuki wokół Gwiazdy Polarnej (w przybliżeniu: północnego biegunu nieba). Na równiku północny biegun nieba znajduje się zawsze w jednym punkcie na płaszczyźnie horyzontu. By śledzić tam gwiazdy wystarczy do stołu przykręcić deskę (ramię) na zawiasach z zamocowanym aparatem, oś zawiasów ustawić dokładnie na północ i z odpowiednią prędkością podnosić lub obniżać ramię (zależy, z której strony przymocowane zostały zawiasy, jeśli chcemy podnosić to zawiasy powinny być przykręcone po lewej stronie deski patrząc w kierunku północnym).


Niestety na szerokościach geograficznych innych niż 0° :) trzeba się trochę bardziej napracować. Na szczęście sprowadza się to tylko do nachylenia płaszczyzny wspomnianego wcześniej stołu tak by pokrywała się z płaszczyzną prostopadłą do płaszczyzny równika - czyli trzeba nachylić stół pod kątem równym szerokości geograficznej miejsca obserwacji.


Gwiazdy zataczają pełny okrąg w dobę - czyli 360° w 24 godziny, oznacza to, że w 4 min. przesuwają się o 1°. Zasada jest taka, że ramię po upływie 4 minut powinno podnieść się o kąt 1°. Oczywiście nam wystarczy, żeby urządzenie działało przez max. ok. 20 min czyli kąt zmieni się zaledwie o 5° - dzięki temu omijamy kilka problemów.

Do rozważenia pozostało tylko to w jaki sposób zbudować ramię, które w określonym czasie przesunie się dokładnie o wymagany kąt.

Opiszę tu urządzenie, które zrobiłem w sumie w 5 godzin + przechadzka do sklepu z artykułami metalowymi. Wykorzystałem następujące części:

  • blaty: 3 płytki pilśniowe 250x250 mm
  • nogi: karnisz do firanek i kilka listewek
  • lunetka polarna: rurka PCV fi = 28mm, zatyczka od dezodorantu, lunetka celownicza od lunety Tasco
  • 4 zawiasy, aluminiowe i stalowe blaszki oraz 46 drewnowkrętów
  • śruba wypychająca ramię: fi = 8 mm, dł. = 80 mm, skok = 1.262 mm
  • ergonomiczne :) pokrętło: wieczko od metalowej puszki po cukierkach i 15 śrub

Zbudowanie konstrukcji nośnej jest bardzo proste, nie zapomnij o regulacji kąta nachylenia blatu - może się to przydać jeśli chcesz zabierać montaż na dalekie podróże (raczej te wzdłuż południków ;)). Kształt konstrukcji i jej wielkość zależą od tego jaka śruba zostanie użyta - jaki będzie jej skok oraz od tego ile czasu ma trwać jeden obrót śruby. Po zmierzeniu skoku śruby i określeniu czasu obrotu można się zająć wyliczeniem odległości śruba - oś [l]. Nie będę tutaj wyprowadzał tego wzoru (w każdym razie jest to bardzo łatwe).

Wzór #1:
s - skok śruby [mm]
t - czas 1 obrotu śruby [sek]
l - odległość śruba - oś [mm]
h - długość śruby wypchniętej po 20 min pracy [mm]
      l = s * 1 / tg ( t/240 * pi/180 )
      h = s * 20 * 60 / t


Skok śruby, s [mm]:

Czas 1 obrotu śruby, t [sek]:
l [mm]:
h [mm]:


Na końcu śruby powinna być dospawana kulka, która byłaby punktem styku, w moim prototypie takiej kulki nie ma, dlatego musiałem zwiększyć odległość l o 3 mm (o promień końcówki śruby).
Wkręcanie śruby z odpowiednią prędkością powinno być bardzo proste - jeśli urządzenie ma spełniać swoje zadanie jak najlepiej. W moim montażu jeden obrót śruby powinien następować co 75 sekund - pokrętło (wieczko od puszki po cukierkach) podzieliłem więc na 15 części wkręcając w odpowiednich miejscach śruby - teraz fotografując wystarczy wpatrywać się w stoper i co 5 sekund dokonywać przesunięcia.
Tak na marginesie - wpadłem na pomysł żeby do stopera przyklejać taśmą klejącą świecące przynęty dla ryb (świecą przez 12 godzin i są tanie, można je kupić w sklepach wędkarskich).

Oprócz dokładności we wkręcaniu śruby ważne jest samo ustawienie osi urządzenia dokładnie na Gwiazdję Polarną (choć biegun nieba tak na prawde znajduje się obok). W tym celu warto zamontować lunetkę polarną lub laser. Miałem w planach zamontować laser (taki z breloczka), ale jak zobaczyłem jaką jego wiązka ma dewiację w stosunku do obudowy to mu serdecznie podziękowałem (prawdę mówiąc o wiele dokładniej ustawiłbym oś "na oko" niż z tym laserowym pomocnikiem).


Ma to być precyzyjne urządzenie więc trzeba wystrzegać się wszelkich błędów. Najważniejsze jest zachowanie jak najdokładniej odległości śruba-oś (l) [w moim montażu oś zawiasów znajduje się poza płytkami, a nie dokładnie nad krawędzią jak to jest przedstawione na rysunku obok kalkulatora!]. Błędy w wykonaniu tego elementu pracy pozwala określić kolejny wzór.

Wzór #2: (w mierze kątowej)
t - czas 1 obrotu śruby [sek]
s - skok śruby [mm]
l - odległość śruba-oś wyliczona za pomocą wzoru #1 c - czas działania [min]
b - przyspieszenie bądź opóźnienie pracy [sek]
pi = 3.14159265359
      b = ( c * 60 / t ) * [ 240 * arctg( s / l ) - t ]

Wykres przedstawia opóźnienie bądź wyprzedzenie w działaniu urządzenia po 15 minutach pracy spowodowane złym umiejscowieniem śruby wypychającej ramię godzinne. Przedstawione są 4 przykłady, w których skok śruby jest jednakowy i wynosi 1.262 mm, różnią się one tylko odległością osi od śruby (a co za tym idzie także czasem potrzebnym na wykonanie jednego obrotu śruby)

Oś X: błąd w odległości śruby od osi urządzenia [mm].
Oś Y: opóźnienie bądź przyspieszenie pracy.

Wykres żółty: czas obrotu śruby 120 sek, odległość osi od śruby: 144.61 mm
Wykres niebieski: czas obrotu śruby 75 sek, odległość osi od śruby: 231.38 mm
Wykres zielony: czas obrotu śruby 45 sek, odległość osi od śruby: 385.64 mm
Wykres czerwony: czas obrotu śruby 20 sek, odległość osi od śruby: 867.69 mm

Ważną rzeczą, której nie uwzględniłem w moim prototypie jest łuk w punkcie styku ramię - śruba. Im większy kąt wychylenia tym większe jest opóźnienie - inaczej mówiąc im dłużej działa urządzenie tym bardziej się spóźnia. Ale myślę że wykonując zdjęcia naświetlane max. do 15 min przy małym kącie początkowym (nachylenia ramienia) można się o to nie martwić.

Efekt pracy mojego "AstroMebla" przy ogniskowej 135mm i 8 min ekspozycji (moje urządzenie to dopiero prototyp koncepcyjny, więc nie przejmuję się delikatnym przesunięciem gwiazd widocznym na poniższym zdjęciu). Zdjęcie przedstawia gwiazdozbiór Lutni wraz z Wegą (najjaśniejsza gwiazda), kreska biegnąca wzdłuż całego zdjęcia to ślad jakiegoś satelity.



Oto dwie strony na temat trochę innych montaży:

Strona Zbigniewa Kawalca, który przedstawia swoją konstrukcję (Koziołka) z napędem elektrycznym: http://republika.pl/kawalec/ (to tutaj po raz pierwszy dowiedziałem się o zasadzie działania takiego montażu, ale nie mogłem zdobyć silnika z odpowiednią przekładnią - aż w końcu wpadłem na wspaniały w swojej prostocie pomysł zbudowania "manualnego Koziołka").

Anglojęzyczna strona Ulricha Beinerta: http://www.analemma.de/. Przedstawiony jest tam miniaturowy montaż, którego podstawą jest statyw fotograficzny (nadaje się raczej do krótkoogniskowych obiektywów).

17.09.2002



:: Mini koziołek ::

      Wykonałem także miniaturową wersję koziołka (AstroMebla). Nadaje się ona raczej tylko do wykonywania zdjęć obiektywami krótkoogniskowymi. Czas pracy wynosi do 3-4 min (w zależności od dokładności ustawienia osi urządzenia na północny biegun nieba. Jest to jednak wystarczające zważając na to, że można go wrzucić wraz z aparatem do małego plecaka wtedy, gdy nie ma możliwości zabrania większej wersji urządzenia, a jest to przecież lepsze niż nic. Mini koziołka można oczywiście ustawić na statywie, czy choćby przykręcić do krzesła. Jedyne co jest potrzebne do wykonywania zdjęć za jego pomocą (oprócz tego co jest oczywiste) to kawałek płaskiego terenu, zegarek, trochę szczęścia przy ustawianiu osi na pn. biegun nieba oraz ciut wytrwałości (ale 3 minutową ekspozycję przecież każdy zniesie).



:: AutoZiołek ::

      AstroMebel już nie istnieje - ale jego śrubki (drewnowkręty) zasiliły budowę nowego astrografu. AutoZiołek jak nazwa wskazuje jest automatyczny. Wystarczy go wystawić w terenie na w miarę płaskim fragmencie gruntu, wyregulować poziom za pomocą regulowanych nóżek i wycelować laserem mniej więcej w północny biegun nieba (0.75° od Gwiazdy Polarnej). Celownik laserowy wykonałem z kawałka miedzianej rurki od centralnego ogrzewania oraz z laserowego breloczka. Breloczek został umieszczony w rurce i jest zamocowany w podobny sposób jak lunetki celownicze w teleskopach - dzięki temu możliwa staje się regulacja. Należy jak najdokładniej ustawić wiązkę lasera tak, by była w miarę równoległa do osi urządzenia. Ewentualny błąd w ustawieniu lasera można naprawić obracając ramieniem astrografu - wiązka lasera będzie zataczać na niebie okrąg - oś jest wycelowana dokładnie w centrum tego okręgu - wystarczy więc przesunąć wszystko tak, by znalazł się tam również biegun nieba. (Łatwo powiedzieć - trudniej wykonać)

         

      Zasada działania AutoZiołka jest identyczna jak opisanego wcześniej AstroMebla. Wprowadziłem jednak wiele ulepszeń. Jednym z nich jest już wspomniana regulacja stojaka. Warto zwrócić uwagę także na to, że urządzenie można rozłożyć na 3 duże części i potem ponownie (i bardzo szybko) złożyć co niewątpliwie zwiększa jego mobilność. Jeśli mowa o mobilności to jak widać brak w moim urządzeniu regulacji kąta nachylenia osi do poziomu - co uniemożliwia dalsze podróże (rzecz jasna wzdłuż południków, a nie równoleżnika dla którego urządzenie zostało zaprojektowane /52°/). Nie ma co się jednak tym przejmować - wystarczy odpowiednio wyregulować kąt za pomocą nóżek i gotowe - dla terenu całej Polski nie widzę problemu.

Silniczek zasilany może być ze zwykłego zasilacza dającego napięcie 9V, lub z gniazdka zapalniczki samochodowej. Akumlator daje napięcie 12V, a ponieważ silniczek grzał się trochę przy tym napięciu wykonałem małą przystawkę - stabilizator 7809 z przykręconym do niego radiatorem - dzięki temu rozwiązaniu silniczek nawet po bardzo długiej pracy non-stop pozostaje chłodny, a w zamian za to nagrzewa się radiator, ale przerwa co 30 min pracy wystarczy. Część elektroniczna to silniczek krokowy od starego typu napędu dyskietek 5.25", sterownik silnika krokowego (centralka) oraz pilot taktujący pracę sterownika. Silnik wykonuje 200 kroków na jeden obrót śruby (który w moim urządzeniu wynosi 75 sekund). Nie zauważyłem żadnych drgań (testowałem przy pomocy aparatu cyfrowego przy 380mm ogniskowej).

Niedoskonałości w wykonaniu urządzenia (chodzi o odległość śruba-oś) łatwo skorygować dzięki prostej regulacji jaką widać na zdjęciu obok. Dzięki temu, że prowadnicą dla silniczka jest płytka plexi staje się to jeszcze łatwiejsze.
Inaczej niż w AstroMeblu tym razem wykonałem łuk pod śrubę (korygujący błąd pracy przy większych kątach wychyłu ramienia). Wykonałem go z kawałka listewki, którą odpowiednio wyprofilowałem nożykiem, a także z kawałka blaszki (zaślepka z obudowy od komputera) dzięki której śruba gładko porusza się wzdłuż łuku nawet przy dużych obciążeniach ramienia.

Niniejszym chciałbym podziękować Panu Leszkowi Jędrzejewskiemu za udostępnienie projektu pilota, za sterownik do silniczka krokowego no i za sam silniczek, a także za nieocenioną pomoc w uruchomieniu tej całej elektroniki, która jak się okazuje działa jak należy.

A oto przykładowe zdjęcie (pierwsze w plenerze) wykonane za pomocą Autoziołka:



Inne zdjęcia wykonane za pomocą AutoZiołka.

06.08.2003