Seid gegrüßt, Freunde der Nacht. Wie in meinem letzten Beitrag zum Thema Astrofotografie angekündigt, stelle ich euch heute mein Projekt "Astro Tracker V3" vor.
Greetings, friends of the night. As announced in my last post on the subject of astrophotography, today I am presenting my "Astro Tracker V3" project.
@lichtkunstfoto/silence-astrophotography-on-hive
Fast den ganzen November und Dezember letzten Jahres war es grau, dunkel und es regnete häufig. Ich hatte also kaum Gelegenheit den nächtlichen Sternenhimmel zu fotografieren. Ich nutzte die Zeit um in Freecad einen Astro Tracker zu konstruieren und die Teile auf dem 3D Drucker auszudrucken. Ich hatte vor einiger Zeit bereits einen anderen Astro Tracker selbst gebaut und auch hier darüber berichtet.
It was grey and dark for most of November and December last year and it rained a lot. So I hardly had the opportunity to photograph the starry sky at night. I used the time to design an astro tracker in Freecad and print the parts on the 3D printer. I had already built another Astro Tracker myself some time ago and also reported on it here.
@lichtkunstfoto/diy-star-tracker-part-1
@lichtkunstfoto/diy-star-tracker-part-2
Der OG Star Tracker arbeit sehr präzise, die Bedienung ist recht einfach. Allerdings hat die Maschine einige Nachteile. Sie ist recht groß und lässt sich kaum im Fotorucksack verstauen. Die offene Konstruktion spart zwar Platz und Gewicht, ist allerdings sehr empfindlich beim Transport. Ich hatte dann eine Transportbox gedruckt um das Teil sicher transportieren zu können.
The OG Star Tracker works very precisely and is very easy to operate. However, the machine does have some disadvantages. It is quite large and can hardly be stowed in a photo backpack. The open construction saves space and weight, but is very fragile during transport. I then printed a transport box to be able to transport the part safely.
Wenn ich mit dem Auto nah an die Location fahren kann, ist das kein Problem. Ein längerer Fußmarsch mit der Transportbox zusätzlich zu Fotorucksack und Stativ ist dann nicht mehr ganz so einfach. Also wollte ich ein kleine, leichte Astronachführung bauen, die ich bequem im Fotorucksack verstauen kann. Das Ergebnis seht ihr in den Bildern.
If I can drive close to the location by car, that's no problem. A longer walk with the transport box in addition to the photo backpack and tripod is then not quite so easy. So I wanted to build a small, lightweight astronomical guide that I could easily stow in my photo backpack. You can see the result in the pictures.
Nach vielen Überlegungen und einigen Versuchen entschied ich mich für den folgenden Aufbau. Ein 12 V DC Motor treibt ein Getriebe aus 3D gedruckten Zahnrädern an. Am Ausgang des Getriebes wird dann die Kamera montiert. Die Stromversorgung erfolgt über einen NP-F Akku. Von diesen habe ich mehrere im Einsatz, unter anderem für den Slider. Ich musste also keinen zusätzlichen Akku kaufen.
Den Adapter für den Akku hatte ich ebenfalls noch rumliegen. Der Adapter hat einen zusätzlichen USB Asugang. An diesen kann ich dann die Heizmanschette für das Objektiv anschließen und bei Bedarf die Kamera mit Strom versorgen. Gesteuert wird der Tracker mit einem einfachen Schiebeschalter. In der mittleren Stufe ist die Maschine aus, in den beiden äußeren Positionen dreht sich der Tracker dann entweder im Uhrzeigersinn oder in die entgegengesetzte Richtung. Somit kann man den Tracker auch denkbar einfach auf der Südhalbkugel verwenden.
Um möglichst lange nachführen zu können, muss die Drehzahl genau stimmen (1 Umdrehung pro Tag). Um das justieren zu können, habe ich einen Spannungsregler zwischen Stromversorgung und Motor gebaut. Die Drehzahl des Gleichstrommotors ändert sich proportional zur Spannung.
After much deliberation and several attempts, I decided on the following design. A 12 V DC motor drives a gearbox made of 3D printed gears. The camera is then mounted at the output of the gearbox. The power supply is provided by an NP-F battery. I have several of these in use, including for the slider. So I didn't have to buy an additional battery.
I also had the adapter for the battery lying around. The adapter has an additional USB port. I can then connect the heating sleeve for the lens to this and supply the camera with power if required. The tracker is controlled with a simple slide switch. In the centre position, the machine is off; in the two outer positions, the tracker rotates either clockwise or in the opposite direction. This makes it very easy to use the tracker in the southern hemisphere.
In order to be able to track for as long as possible, the speed must be exactly right (1 revolution per day). To be able to adjust this, I built a voltage regulator between the power supply and the motor. The speed of the DC motor changes proportionally to the voltage.
Am Motor ist ein Schneckengetriebe montiert. Am Ausgang des Getriebes ist das dann 1 U/min. Das war der Motor mit der größten Untersetzung, den ich finden konnte. Eine Erdrotation dauert 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden. Ich musste also ein Getriebe mit einer Untersetzung 1436 : 1 konstruieren. An der Welle des Motors ist ein Zahnrad mit 32 Zähnen. Danach folgen dann 5 Triebe mit 72 zu 20 Zähnen. Das letzte Zahnrad, welches die Kamera dreht, hat 76 Zähne. Somit ist das Übersetzungsverhältnis 1440 : 1 und somit sehr nah am Ausgangswert.
Gedruckt habe ich die Zahnräder aus PCTG. Dieses Material ist zäh und abriebfest. Wie lange die Zahnräder halten werde, bleibt abzuwarten. Nylon wäre sicher die beste Option. Allerdings hatte ich kein Nylon Filament, außerdem lässt sich das auf meinem 3D Drucker nur schlecht verarbeiten, weil der Bambulab A1 keinen geschlossenen Bauraum hat.
A worm gear is mounted on the motor. This is then 1 rpm at the output of the gearbox. This was the motor with the highest reduction ratio that I could find. One rotation of the earth takes 23 hours, 56 minutes and 4 seconds. So I had to construct a gearbox with a reduction ratio of 1436 : 1. There is a gearwheel with 32 teeth on the shaft of the motor. This is followed by 5 gears with 72 to 20 teeth. The last gear wheel, which turns the camera, has 76 teeth. The gear ratio is therefore 1440:1 and therefore very close to the original value.
I printed the gears from PCTG. This material is tough and abrasion-resistant. How long the gears will last remains to be seen. Nylon would certainly be the best option. However, I didn't have any nylon filament, and it's also difficult to process on my 3D printer because the Bambulab A1 doesn't have a closed build chamber.
Die Größe des Motors und des Getriebes standen nun fest. Ich konstruierte dann das Gehäuse. Die Zahnräder werden von zwei Achsen aus Stahl gehalten. Die Aufnahme für die Kamera steckt in zwei 6805 RS Kugellagern (37 x 25 x 7 mm). Die sonstigen Verbindungen habe ich mit M3 Einpresshülsen und DIN 912 M3 Schrauben konstruiert. Auf der Aufnahme für die Kamera habe ich eine "Dichtung" aus TPU mit Sekundenkleber befestigt. Diese dient dazu, die Schwingungen zu reduzieren und einen besseren Halt des Kugelkopfes zu gewährleisten.
Die Gehäuseteile habe ich dann aus mattschwarzem PLA (Sunlu ePLA) mit 100% Infill gedruckt. Einige Teile könnte man sicher auch mit 30 oder 40% Infill drucken, ohne dass die Stabilität darunter leiden würde. Ich hatte aber kein Lust auf zahlreiche Versuche. Ich wollte, dass der Tracker so stabil wie möglich ist.
The size of the motor and the gearbox were now finalised. I then designed the housing. The gears are held by two steel axles. The mount for the camera is in two 6805 RS ball bearings (37 x 25 x 7 mm). I constructed the other connections with M3 press-fit sleeves and DIN 912 M3 screws. I attached a TPU ‘seal’ to the mount for the camera using superglue. This serves to reduce the vibrations and ensure a better hold of the ball head.
I then printed the housing parts from matt black PLA (Sunlu ePLA) with 100% infill. Some parts could certainly be printed with 30 or 40% infill without compromising stability. But I didn't feel like trying too many times. I wanted the tracker to be as stable as possible.
Nachdem alle Teile gedruckt waren, habe ich mit dem Lötkolben die Gewindeeinsätze in die Bauteile geschmolzen und verdrahtete die elektronischen Bauteile. Dann hab ich die Achsen und Zahnräder eingebaut, die Kugellager in das Bauteil gedrückt und alles miteinander verschraubt.
Once all the parts were printed, I melted the threaded inserts into the components with a soldering iron and wired the electronic components. Then I installed the axles and gears, pressed the ball bearings into the component and screwed everything together.
Der Star Tracker wiegt ohne Akku 670 g. Die Größe ist ca. 125 x 90 x 90 mm. Sowohl Größe als auch Gewicht ließen sich reduzieren, wenn ich anstatt des NP-F Akkus eine externe Stromversorgung (USB Powerbank) oder einen internen Akku verbaut hätte. Höchstwahrscheinlich hätte ich das auch so gemacht, wenn ich nicht die NP-F Akkus und den Adapter gehabt hätte.
Der erste Test in freier Wildbahn war eher ernüchternd. Ich habe danach die Geschwindigkeit des Motors noch ein wenig angepasst und den Tracker für mehrere Stunden in der Küche drehen lassen. Nach 4 Stunden hatte der sich um 90° gedreht. Das sollte also passen. Ich hoffe, dass ich den Tracker in den nächsten Tagen unter dem nächtlichen Sternenhimmel testen kann. Über die Ergebnisse werde ich dann hier berichten.Bis dahin wünsche ich allzeit gutes Licht.
The Star Tracker weighs 670 g without battery. The size is approx. 125 x 90 x 90 mm. Both size and weight could have been reduced if I had used an external power supply (USB power bank) or an internal battery instead of the NP-F battery. I would probably have done the same if I hadn't had the NP-F batteries and the adapter.
The first test in the wild was rather sobering. I then adjusted the speed of the motor a little and left the tracker spinning in the kitchen for several hours. After 4 hours, it had turned 90°. So that should work. I hope to be able to test the tracker under the starry night sky in the next few days. I will then report on the results here, and until then I wish you good light at all times.
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