LÉPTETŐMOTOROS TÁVCSŐVEZÉRLÉS

 

 

ALAP FELTEVÉSEK

 

Tegyük fel, hogy építettünk egy:

 

1.      léptetőmotorokkal hajtott ekvatoriális távcsőmechanikát (Ra, De motor);

2.      egy megfelelő interfésszel kapcsolódik a PC-hez;

3.      van egy motorokat vezérlő programunk.

 

Interfész: képes vezérelni 2 léptetőmotort. Mindkét áramköri modul beépített időzítőt tartalmaz. A PC csak a lépések számát (STEP) és a lépések közötti időtartamokat (DELAY - késleltetés) adja meg. Valamint vezérelhető legyen egy Start és Stop jellel.

ha tartalmaz egy relét az exponálásokhoz.

 

Motor vezérlő program: Négy irányú  léptetés vezérlés:
elemi egy lépések:
Left     = Ra keleti irányba;

Right   = Ra nyugati irányba;

Up       = De északi;

Down  = De déli irányba;

 

Ra motor vezérlés:

 

Összetettebb mint a De motoré, hiszen kettős funkciója van: egyrészt a Ra irányú mozgásokat, ill. óramű funkciót is el kell látnia.

Mint fentebb említettük 2 adatot kap az interfész: STEP ill. DELAY.

 

Ha:

 

Az interfész áramköre folyamatosan figyeli a két regisztert, és ez alapján dönt.

CLOCK – azaz csillagsebességű követés esetén nem bántja a regisztereket, hanem DELAY késleltetésekkel folyamatosan léptet nyugati (Right) irányba.

POS – Pozícionálás során minden léptetés után egyel csökkenti a STEP regiszter értékét, míg az 0 nem lesz. Ilyenkor automatikusan átvált CLOCK követési módba.

 

De motor vezérlés:

 

Hasonló a Ra motoréhoz, annyi különbséggel, hogy csupán POS pozícionálásra szolgál.
Ha a STEP regiszter a pozícionálás végén 0 lesz, akkor a motor leáll.

 


CLOCK – ÓRAMŰ FUNKCIÓ

 

Alapesetben a Ra motor óraműként működik (STEP=0; DELAY>0).

Úgy érdemes a Ra tengely meghajtás áttételeit tervezni, hogy az egyes lépések hatására kb. olyan elmozdulást okozzon ami a felvételeken 1-2 pixelnyi elmozdulásnak felel meg.

 

Nézzük meg, hogyan is tehetjük meg ezt:

 

Kiszámítjuk, hogy 1 pixel a fotószenzoron milyen szöget reprezentál az égbolton.

 

Az egyszerűség kedvéért egy Canon fényképezőgépen 1000 mm fókusz esetén 5.6 mikronos pixeleket véle, az egy pixelnyi égi szög: Pix1 = 1.178 ’’/pixel.

Ha ettől eltére F fókuszú a távcsövünk:  Pix1 = 1.178 * 1000/F;

 

Most kiszámítjuk, hogy ilyen szögelfordulást mennyi idő alatt mutat az égbolt:

 

1 mp alatt szögelfordulás  =  teljes kör ’’-ben / csillagnap hossza mp-ben

 

ARCSEC = 1 296 000’’ / 86 160 sec = 15.04178 ’’/sec

 

Ahhoz, hogy 1 pixelnyit forduljon az ég : 

 

PIXTIME = PIX1 / ARCSEC

 

PIXTIME = (1.178”*1000/F)  / 15.04178”/sec

 

Pl. 1500 mm fókusz esetén :  

 

PIXTIME = (1.178”*1000/1500)  / 15.04178”/sec = 0.052 sec

 

Ez azt jelenti, hogy 0.052 sec alatt pont egy pixelnyit fordul el az égbolt.

 

Tehát olyan áttételt kell választanunk, aminél kb. 0.05 sec-onként kell léptetni a Ra motort óramű üzemmódban. Igy könnyen lehet akár 10x-es vagy 0.1x-es csillagsebességet is definiálni a pozícionálásokhoz ill. autoguiding vezetésekhez.

 

DELAY0 : Tényleges óramű késleltetés a léptetések körött.

 

Ezt vizuálisan szálkeresztes okulárral kell beállítani. Ha maximálisan, mondjuk 4 perces expozíciókat szeretnénk, akkor legalább 4 percig a szálkereszt  középpontján kell maradnia a vezető csillagnak.

 

Ha a csillag siet, akkor csökkentenünk kell a DELAY0 értékét, siettetve az óraművet.

Ha késik – lemarad a csillag keleti irányban – akkor növelni kell az értéket.

 

STEP=0 és DELAY=DELAY0 értéket kell küldeni az interfész Ra regisztereibe.
ÖSSZEGEZVE: Egy 300/1500-a s newto n primer fókuszában

 

CANON EOS

 

 

 

 

 

 

 

Obj. Átmérő

300

mm

 

Obj Fókusz

1500

mm

 

 

 

 

 

CMOS X

22,2

mm

 

CMOS Y

14,8

mm

 

Pixelszám (x):

3888

 

 

Pixelszám (y):

2590

 

 

Pixelméret (x):

5,71

mikron

 

Pixelméret (y):

5,71

mikron

 

 

 

 

 

Felbontás:

0,785

ivmp/pixel

 

 

 

 

 

Égterület (x):

0,42

fok

 

Égterület (y):

0,28

fok

 

Égterület (x):

50,87

'

 

Égterület (y):

33,92

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 sec alatt az égbolt elfordulása:

15,04178

"/sec

1 " -nyi elfordulás deje:

 

0,066481

sec

1 pixelnyi elfordulás ideje:

0,052195

sec

 

Látható, hogy elegendő 0.05 mp-ként léptetni az óraművet, ami kb. 20 lépést jelent másodpercenként.

Ilyenkor max. 1 pixelnyi ingadozás lehet, amennyiben a mechanika ideálisan működik.

 

A mechanikai hibák ill. légköri mozgások miatt ennél nagyságrendekkel nagyobb ingadozások mutatkoznak a felvételen.

 


POS – Ra motor pozícionálása

 

 

K                                                                                                                                          NY

ActPos

 

ActPos jelenti a távcső Ra pozícióját.

Ha Nyugati irányba akarunk dRa1 szöggel elmozdulni, akkor a lépésszám meghatározásánál figyelembe kell vennünk, hogy mire elérnénk a kívánt pozíciót, közben az égbolt már elfordul nyugati irányba. Ezért a valódi elmozdulás (dL1) a nyugati irányú szögeltérésből  (dRa1) + a közben történt égbolt fordásból (dcs1) adódik.

Keleti irányban pont fordított a helyzet: a pozícionálás során az égbolt elfordulása miatt szeinte elébe jön a csillag. Tehát a valódi dRa2 szögelfordulásból le kell vonni az időközben bekövetkezett égbolt elfordulást.

 

Lássuk ezt képletekben:

 

dL2 = dRa2 – dcs2                                                   dL1 = dRa1 + dcs1

 

Foglalkozzunk csak a nyugati formulával:

 

Vgy * T = dRa1 + V0 * T     (Vgy: gyors sebesség; V0: égsebesség; T: pozícionálási idő)

 

T*(Vgy-V0)    = dRa1

 

T = dRa1 / (Vgy-V0)

Vgy = V0 * (Delay0/Delaygy);         è        Vgy / V0 = Delay0/Delaygy = n   è Vgy=V0*n

 

n = ennyiszeres csillagsebességű a pozícionálás

 

V0 = égsebesség = kb. 15,04178 ’’/sec mint fentebb kiszámítottuk.  ( 1 296 000 ’’ / 86 160 sec ) =  Vgy / n

 

Nyugati pozícionálás ideje  : Tny = dRa1/ (V0 * (n - 1));

 

Keleti pozícionálás ideje     : Tk   = dRa2/ (V0 * (n + 1));

 

 

Ha megvannak a pozícionálási idők, akkor a lépésszámok:

 

 

STEPny = Tny / Delaygy = dRa1 / ( Delaygy * V0 * (n-1) );

 

STEPk  = Tk  / Delaygy = dRa2 / ( Delaygy * V0 * (n+1) );

 

 

Na, kérem, most már kiküldhetjük a Ra árakör két regiszretébe az értékeket:

 

STEP = fenti érték     és    DELAY = Delaygy

 

 

 POS – De  motor pozícionálása

 

Ha mindkét irányban kel egyidőben mozgatnunk, akkor a De irányú elmozdulásnak akkor kell véget érnie, amikor a Ra irányúnak.

 

Vde = Vgy * dDe/dRa

 

STEPde = dRa / (dDe * delaygy)

 

 

Ezzel a pozícionálási manőver kész!