Teleskop Motorsteuerung

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo liebe Gemeinde !

    Ich möchte mein Teleskop ( Dobson GSO 8" ) mit zwei Schrittmotoren versorgen. Und somit mein Teleskop fernsteuern + Webcam dass ich vor meinem Rechner alles beobachten kann.
    Nun meine Frage an euch, da ich noch nicht viel Ahnung von der Elektronik habe, weiß ich nicht welches Zubehör dafür geeignet ist um die Motoren anzusteuern.

    Aufgabe der Motoren:


    1. Links wie Rechts drehbar

    2. das Teleskop wiegt ~10kg und die Rockerbox, also wo das Teleskop montiert ist,
    wiegt auch nochmal ~10kg

    3. Regulieren der Geschwindigkeit. Das regulieren sollte sehr genau sein.

    _____________

    Ich habe mal ein paar Bilder gemacht und eine Skizze, damit ihr es besser versteht.

    Hoffentlich werdet ihr schlau daraus :D


    caa1da-1413123145.jpg

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    6fb472-1413123469.jpg


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    Vielen Dank fürs lesen und vielleicht konnt ich jemanden von euch dafür begeistern mir mit dem nötigen KnowHow dabei zu helfen das Projekt auf die Beine zu stellen !

  • Hallo Enjoyerr,

    so ein Projekt will ich auch mal in Angriff nehmen. Aber nicht mehr in diesem Jahr. Ein solches Projekt geht mir durch den Kopf, seit ich mich mit Roboterprogrammierung und mit Sternenbeobachtung beschäftige. Aber momentan stehen noch ein paar andere Sachen an.

    Die Teile, die Du dafür benötigst, nennen sich Schrittmotoren. Diese müssen mit entsprechender Untersetzung geschaltet werden, da ein direkter Impuls eines Schrittmotors eine zu spontane Bewegung des Teleskops bedeuten würde.

    Aus Deiner Zeichnung folgt, dass Du der Ansicht bist, ein Schrittmotor als solcher würde ausreichend sein. Gute Schrittmotoren habe ca. 4000 Schritte für eine Umdrehung, also 360 °/4000 = 0,1 ° / Schritt oder 6'/Schritt.

    Betreibst Du mehrere Zahnräder mit einem Untersetzungsverhältnis von z.B. 1:5 dann kämst Du mit zwei Zahnrädern schon auf ein 1'/Schritt etc.

    Dann hängt die Bewegung auch von der Ausrichtung des Teleskops ab.

    Nur wenn Du den Polarstern fixierst, bedarf es einer Drehung um die vertikale Achse ("links-rechts").

    Bei jeder anderen Fixierung musst Du noch die Neigungsachse des Telekops variieren ("hoch-runter").

    Somit brauchst Du zwei Schrittmotoren, die in Abhängigkeit der Ausrichtung geführt werden, damit Du ein Ziel ohne Ruckeln auf dem Bildschirm beobachten kannst. Diese Konstanz ist auch wichtig, falls Du Aufnahmen machen willst - geht natürlich auch über einen Screenshot.

    Dann bräuchtest Du eigentlich noch einen Schrittmotor, der Dir die Optik fokussiert. Oder willst Du ans Teleskop, und ständig die Optik fokussieren? Der Mehraufwand ist dann relativ gering.

    Die Winkelgeschwindigkeit, mit der die Achsen gedreht werden, ergibt sich durch mathematische Überlegungen. Je nach Übersetzung folgt daraus die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit, um daraus eine maßgenaue Achsbewegung zu erzeugen.

    Dann brauchst Du nur noch ein Programm, dass aus den beiden Winkeln (Deklination, Rektaszension) des anzupeilenden Zieles die entsprechenden Winkelgeschwindigkeiten ermittelt.

    Über GPIO würde ich die Impulse der Schrittmotoren setzen. Der Rest ist dann eigentlich nur Ausprobieren und Optimieren. Ziel sollte es sein, dass die Schrittmotoren inkurzen Zeitabständen einen Impuls erhalten und über mehrere Zahnräder über eine entsprechende Untersetzung die jeweiligen Drehachsen bewegen.


    Beste Grüße

    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

    Linux is like a wigwam, no windows, no gates, but with an apache inside dancing samba, very hungry eating a yacc, a gnu and a bison.

    Einmal editiert, zuletzt von Andreas (12. Oktober 2014 um 21:25)

  • Hallo!

    Wenn ich mich da mal einmischen darf:
    Die Nachführung eines Dobsons ist (auf der Nordhalbkugel) nur in einem einzigen Fall nicht notwendig, nämlich wenn es genau auf den Polarstern ausgerichtet ist. Dann steht die Teleskopachse nämlich parallel zur Erdachse, und genau deren Drehung müsste mit einer Nachführung ja ausgeglichen werden.

    In allen anderen Positionen ist die Sache aber deutlich komplizierter:
    Die Bewegungen in der Alt- und Az-Achse hängt jeweils von der Ausrichtung des Dobsons am Sternenhimmel und gleichzeitig von den Koordinaten der Aufstellung, also dem Ort des Teleskops ab.

    Motorisierte Dobsons müssen normalerweise an 2 oder 3 Referenzsternen ausgerichtet werden, zusätzlich zur exakten Position und der aktuellen Zeit. Danach weiss die Elektronik, welche Bewegungen auszuführen sind. Das bedingt aber, dass die Elektronik eine Art Sternkatalog kennt. Die Stellung der Achsen wird über Encoder an das Programm übermittelt.

    Einen Motor-Focuser zu bauen ist verglichen zum restlichen Projekt Peanuts. Der Vorteil einer motorisierten Fokussierung ist aber, dass 'wackelig' montierte Teleskope nicht jedesmal mit der Hand berührt werden müssen, weil diese sonst immer wieder 'ausschwingen' müssen.

    Gruss, Obi

  • Hallo Enjoyerr.

    Mal eine Frage vorweg: was willst Du damit bezwecken ?
    Bin selbst begeisteter Hobbyastronom und seit ca 5 Wochen dabei mit 2 Pi's meinen 24zöller Reflektor zu steuern.
    Wie Andreas schon sagte, sind 3 Achsen nicht nötig.
    Die Montierung auf Polaris ausrichten, dann gibt es nur noch Deklination und Rektaszension.

    Zu den 3D Zahnrädern: Du meinst wohl aus nem 3D Drucker.
    Die sind dann aus Kunststoff, aber 10kg wollen bewegt werden, d.h da gibt es Abrieb, und wird immer ungenauer.
    Auserdem hast du ohne Untersetzung letzlich nur "ruckeln".
    Es sei denn, Du willst nur "den Himmel mal bischen durchstöbern" und nur bißchen gucken.
    Das erste Problem wird auftauchen, wenn Du ein Objekt gefunden hast , und willst es im Auge behalten, also Nachführung.
    Mit paar Tastendrücke zum raspi senden, Motoren steuern geht sicherlich aber im Fokus behalten per Hand ... abhaken.
    Außerdem ... ne Webcam an's Okular pflanzen und dann beobachten ?. Kenne die Auflösung von Webcams nicht, aber kommt da vom Okular noch was vernünftiges an ?
    Will Dir absolut nichts madig machen, und Dein Pojekt ist ohne weiteres realisiertbar.
    Du musst Dir nur über die Genauigkeit in Klaren sein.

    Kurz zu meinem.
    Der 24zöller ist in einer kleinen Sternwarte montiert und mit 2 Motoren mit Getriebe ausgestattet.
    Entfernung zu Haus ~1km mit Sichtkontakt.
    Beschäftige mich seit einiger Zeit mit Langzeitaufnahmen, die logischerweise im Winter am besten sind.
    Aber bei Minusgraden in ner Kuppel hocken .... nö.

    Also 2 raspi's mit Funkmodulen machen das.
    Raspi 1 liegt am Schreibtisch und wird vom Pc mit Koordinaten versorgt.
    Raspi 2 ist in der Kuppel, öffnet oder schliest sie, bekommt die Koordinaten und Uhrzeit und schaltet Kamera aus/ein.
    Die Daten werden in 20Byte Paketen im 10sec Takt getauscht.
    ACK oder NAK und CRC sind im Protocoll eingebunden.
    Der ganze Ablauf ist im Prinzip so:
    Kuppel wird geöffnet.
    Teleskop fährt "Referenz" (Polaris) und bekommt Zielkoordinaten, dann alle 10 sec die aktuelle Zeit.
    Kamera einschalten, dann "nachführen" mit der Zeitinformation.
    Das ist der schwierigste Teil:
    Angefahrene Zielkoordinaten in Abhängigkeit der Erdrotation, Zeit und Neuberechnung von Deklination und Rektaszension beibehalten.... und das quasi blind.
    Das ganze in C mit der PIGPIO Lib.
    Bin ich noch am beisen ... es geht recht gut aber ab und an macht er "Sprünge" ... finde ich auch noch.

    Also: geh's an aber mit Getrieben, sonst ist das zu ruckelig.
    Wenn Du weitere Fragen dazu hast , nur zu.

    gruß root


  • Aber bei Minusgraden in ner Kuppel hocken .... nö.

    Also 2 raspi's mit Funkmodulen machen das.

    das ist der einzige Grund den ich mir vorstellen kann, die Nachführung und Motoransteuerung würde ich sonst lieber durch einen Atmel, Arduino machen lassen, den PI als Schrittmotorsklaven ? für mich undenkbar.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • das ist der einzige Grund den ich mir vorstellen kann, die Nachführung und Motoransteuerung würde ich sonst lieber durch einen Atmel, Arduino machen lassen, den PI als Schrittmotorsklaven ? für mich undenkbar.


    Hmmm... dann frag ich mich was sonst so'n Rechendepp machen soll...
    Wär er halt kein Rechner geworden...
    Andererseits:
    Was machst Du mit nem i5 bzw i7 im Pc beim "nur bißchen surfen" ?
    Nen Eimer neben hin stellen,in den er dann vor Langeweile reinko... kann ?:D


  • Was machst Du mit nem i5 bzw i7 im Pc beim "nur bißchen surfen" ?
    Nen Eimer neben hin stellen,in den er dann vor Langeweile reinko... kann ?:D

    isch abe geinen i5 oder i7 :baeh2:

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Hallo Jar,

    das ist der einzige Grund den ich mir vorstellen kann, die Nachführung und Motoransteuerung würde ich sonst lieber durch einen Atmel, Arduino machen lassen, den PI als Schrittmotorsklaven ? für mich undenkbar.

    Für mich ist der Pi kein Schrittmotorsklave, ganz im Gegenteil.

    Ich halte die Berechnungen, die da zu vollführen sind, für relativ komplex.

    Gesetzt den Fall, man hat den Polarstern fokussiert. Durch die Erddrehung dreht sich der Sternenhimmel um den Nordstern. Will man das ausgleichen, ist eine Achse langsam zu drehen. Was sich dann auf dem Sichtbereich "tut", sind Relativbewegungen der anderen Objekt bzgl. Polarstern.

    Bei jedem anderen Objekt bedarf es der Nachführung zweier Achsen. Alleine die Mathematik, die dahinter steckt, ist alles andere als trivial.

    Ich habe zwar auch Bedenken, dass Kunststoff-Zahnräder geeignet sind, andererseits sollte das Teleskop ja austariert installiert sein und sich mit minimalem Aufwand (nämlich über die zwei Achsen) im Sinne Nachführen bewegen lassen.

    Ich denke, der Raspberry Pi ist kein Schrittmotorsklave, insbesondere dann, wenn er auch Bildmaterial liefert, speichert, ein Video erzeugt etc. und das Ganze ins warme Zimmer liefert.

    Es bleibt interessant...

    Beste Grüße

    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

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    Einmal editiert, zuletzt von Andreas (13. Oktober 2014 um 20:56)


  • Ich halte die Berechnungen, die da zu vollführen sind, für relativ komplex.

    klaro widerspreche ich nicht, nur das Schrittmotor 100 Pulse rechts, oben, dreh ! das würde ich auslagern zum AVR, der kann ja die Berechnungen vom PI erhalten.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
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    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Hi Jar,

    oder so...

    Ist dann aber ein Teil mehr, mit dem es zu kommunizieren gilt...

    Beste Grüße

    Andreas

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  • super leute!!!!

    wow, ich hätte nicht gedacht dass ich auf die Schnelle so informative Antworten bekommen !!!! :)

    @ Andreas

    an die Motorisierung des OAZ habe ich noch gar nicht gedacht !!! :D

    Habe ich richtig gedacht, dass ich durch die Zahnräder präziser arbeiten kann?
    ______________

    was haltet ihr davon, von dem Programm Stellarium die Daten zu beziehen und auf die Motoren zu übertragen? Ist ja Opensource soweit ich weiß und in c geschrieben? (hat grad ein Brainstorming bei mir ausgelöst :D )

    _______________

    Obi

    Motorfocuser nennt sich das.....und ab damit in die Liste :> danke !


    __________________


    @ root

    was meinst du mit untersetzung?

    durch die Zahnräder sind es keine 10 kg mehr, oder irre ich mich da?! Der Hebelarm wird dadurch größer und das Drehmoment geringer?

    Joa ich will Videoaufnahmen damit machen und auch einfach so ein wenig rumsteuern :)

    Es gibt ein Programm (Registax) ,mit dem man die Videos zu einem guten Bild komprimieren kann.

    Guter Ansatz mit dem Abrieb der Kst-Zahnräder, werde ich im hinterkopf behalten für den Fall der Fälle !

    Du musst mir aber nochmal genau erklären, wie das bei dir abläuft. Habe ich jetzt noch nicht ganz verstanden. Muss ich mir wohl noch ein paar mal durchlesen und recherchieren!!!

    Oder hast du eine Website? Wo alles detaliert beschrieben wird? Deine Sternwarte hört sich jetzt schon bemerkenswert an!!! Hast du den 24Zöller Spiegel selber geschliffen? Okay ich merk schon dass ich abschweife!!! x) Wenn ich Zeit habe schreib ich dir persönlich.


    Nochmals vielen Dank an alle, ihr habt mich jetzt schon sehr bereichert !!! :)
    Falls ihr noch Ideen oder Anregungen oder auch Kritik habt, nur her damit !!!!

    Gruß Enjoyer

  • Hallo Enjoyer,

    je mehr Zahnräder Du einsetzt (jeweils mit Untersetzung), bewirkt z.B., dass die Motorachse und das erste Zahnrad, z.B. einmal oder mehrmals pro Minute eine volle Umdrehung durchführen. Durch die Untersetzung dreht sich das 3. / 4. oder wievielte auch immer so schnell, wie es sich drehen soll (irgendwas um Winkelsekunden / Minute.

    Große Änderungen am Schrittmotor bewirkt letztlich nur Nuancen am Teleskop... Untersetzung halt.


    Zu Stellarium: Ein großartiges Programm... Ich bin aber kein Freund davon, OpenSource-Software für eigene Zwecke zu verändern. Die Sache mit der Teleskop-Steuerung ist etwas ganz spezielles. Das sollte von einem eigenen Programm realisiert werden. Koordinaten mag Stellarium vorgeben... als Input für die Steuerungssoftware.

    Läuft das überhaupt auf dem Raspberry mit akzeptabler Geschwindigkeit? Wenn nein, verbietet sich es eh, drüber nachzudenken. Ich weiß nur, dass es das erste Programm war, dass ich nach der Installation von Ubuntu installiert habe.

    Was aber durchaus reizvoll ist, von Stellarium die Koordinaten per WLAN an den Raspberry zu übertragen. In einem anderen Zusammenhang habe ich auf einem Ubuntu-PC eine Software geschrieben, die Systemdaten eines Raspberry per LAN/WLAN abfragt und dann einiges auf einem anderen Rechner durchzieht und das Ergebnis (eine modifizierte SD-Karte) wieder überträgt.


    Beste Grüße

    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
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  • @ root

    Du musst mir aber nochmal genau erklären, wie das bei dir abläuft. Habe ich jetzt noch nicht ganz verstanden. Muss ich mir wohl noch ein paar mal durchlesen und recherchieren!!!

    Gruß Enjoyer


    k.Problem, einfach fragen.
    hier mal ein grobes Diagramm, wie das ganze aufgebaut ist.
    Ritchey
    Das ganze funktioniert im Groben so:
    Das Teil hat ne parallaktische Montierung mit Getriebe und Motoren, aber keine automatische Nachführung.
    Also mit nem Umschalter mit Mittelstellung in jeder Hand, im Dunkeln (gut merken in welcher Hand man Ra oder De hat),2-3 Nächte lang "leck mich am ..." rufen hat man's dann kapiert und geht ganz gut :lol:
    Ne gute fertige automatische Nachführung ist recht teuer... also raspi.
    Das erste kleine Problem ist nach dem einschalten... wo guckt das Teil hin ?
    Ok. ich weiss erstmal den genauen Breitengrad aufgrund meiner Position.
    Wenn die Montierung genau ausgerichtet ist muss ich in der Deklination bis Anschlag fahren, und gucke dann genau zum Polaris... theoretisch... nur von welchem Ra Winkel aus ?
    Wenigsten ist der Ra Winkelgeber so clever,und gibt mir beim überfahren eines Meridians, also eines Längenkreises, ne bestimmte Pulsfolge die ich in den Lägenkreis übersetzen kann... damit hab ich gewonnen.
    Wenn alles ok, bekommt er einmal Zielkoordinaten.
    Jetzt geht allerdings die rechnerei los.
    Fahrimpusle abhängig von Schrittmotoren und Übersetzung des Getriebes zu Zielkoordinaten in Abhängigkeit der Standortkoordinaten ... da hab ich ne Weile gebissen.
    nix mit Dreisatzrechnung .. :D
    Nächstes Prob. ist die Nachführung.
    Es bringt nichts andauernd die Zielkoordinaten in abhängigkeit der Zeit neu zu senden.
    Was soll ich damit... müsste ja jedesmal neu Referenz fahren.
    also nur Zeit senden, und das alle 10 sec.
    Raspi hat defaultmäßig den ntp Dienst installiert aber ich hab dort kein I-net, also deaktivieren und er bekommt die Zeit im 10sec Takt.
    Dann alle 10 sec neuberechnug und los geht's
    Die beiden chatten da mit 9600 Baud... reicht vollkommen bei den kleinen Paketen.
    Zusammenfassend... es funktioniert wunderbar.Ab und an hab ich noch "Ausreiser" aber das liegt an der Berechnung.Das finde ich noch.
    Ich fahre letztlich "blind" und muss mich auf Winkelgeber,Getriebe,Ausrichtung der Montierung und Berechnung verlassen, aber es geht.
    Ne Steigerung des Ganzen nehm ich mir im Winter vor.
    Ziel ist es, ne 4-Achsensteuerung mit CCD Chip.
    Hindergrund ist folgender:
    Ein kleiner Sucher wird an der "Kimme" des Rohr's mit CCD Chip montiert.
    Nach Referenzfahren sieht der CCD Chip Polaris.
    Der Sucher mit dem CCD Chip hat eigene Ra und De Motoren, die wiegen nicht viel, also keine große Sache.
    Wird das Rohr jetzt losfährt muss durch die CCD Chip Info Raspi parallel zum fahren zu den Zielkoordinaten Polaris im Fokus behalten.
    Ich kriege vom CCD Chip ne Glocken-Hüllkurve und muss dann versuchen durch auslesen der Reihen-Spalten Information Polaris im Maximum zu halten.
    Durch Zeit,Relativbewegungen der beiden Ra und De Achsen zueinander sagen mir dann durch "a little bit complicatet" Berechnung an, wo exakt ich hingucke und lasse das Ding autark fahren.:^^:
    ...Wird mit Sicherheit lustig :lol:
    Kleines Erlebnis dazu.
    Das Teil hab ich jetzt ~15 Jahre.
    Auf der Anhöhe wo jetzt die Kuppel steht hat man Sicht zum Staffelberg ~30 km Luftlinie.
    Da stand damals ein Kreuz das nachts mit Neon Leuchtstoffröhren am Korpus und den beiden Balken beleuchtet war.
    Zu dritt das Ding mit Anhänger im Januar nachts auf die Anhöhe bei -10° gefahren, aufgestellt und auskühlen lassen.
    Die Starter der Leuchstoffröhren hatten 50W und waren von Siemens ...:)


    Ähmmm... nen 24 zöller selbst schleifen ? es gibt solche Leute... ich habs vor ~ 25 Jahren mal mit nem 6 zöller versucht und nach ner Woche inne Ecke geschmissen .. nee, nie wieder.

    gruß root

    Einmal editiert, zuletzt von root (16. Oktober 2014 um 01:24)

  • @ Enjoyer

    Wenn du GOTO betreiben willst, benötigst du entweder ein Schneckenrad oder einen Encoder oder beides

    mit deinen 3 Zahnrädern hast du viel zu viel Spiel.

    Wenn es nur um eine Motorisierung geht, hol dir eine MT5 Steuerung, diese gibt es für die EQ3 / 5 Montierung für unter 100 eur mit Motoren, damit lässt sich dein Dobson problemlos antreiben.

    @ Root

    Welchen Motordriver verwendest du?
    In meinem Projekt werde ich den RPi mit einem IMT 802 per I2C koppeln, eventuell mit einem FPGA noch dazwischen. Ein exaktes Timing ist nicht trivial.
    Encoder werden dann auch noch für die grobe Positionierung verwendet.
    Über die Raspi-Cam wird dann noch ein off-Axis Guider realisiert.
    In wie weit man dann noch Backlash Kompensation realisieren kann. Eventuell mit einem Smith-Prediktor Regler.

    @ Jar
    der Sklave wird dann bei zwei Motoren und bis 50k Steps /s mit Bildbearbeitung zur Reglersteuerung mächtig warm werden...
    Ich versuch noch verzweifelt ohne höhere Mathematik auszukommen

    Viele Grüße
    Taches

  • Hallo zusammen,

    hier ein interessanter Link

    http://www.raspberrypi.org/blog/#controll…and-mathematica

    Viel Spaß!

    Andreas

    Ich bin wirklich nicht darauf aus, Microsoft zu zerstören. Das wird nur ein völlig unbeabsichtigter Nebeneffekt sein.
    Linus Torvalds - "Vater" von Linux

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