Meine selbstgebaute astronomische Uhr

Hallo nochmal,

zuerst einmal ein paar Antworten.
Für die Planung habe ich Jahre gebraucht, weil ich mir den theoretischen Hintergrund aneignen musste. Das heißt:

- Wie sind die Positionen der Planeten, der Sonne usw. zu berechnen? Welche Genauigkeit ist sinnvoll?
- Welcher Mikroprozessor ist geeignet, welche Programmiersprache ist zu erlernen?
- Wie soll die Uhr aussehen (Form, Größe, Anordnung)
- Wie ist die Mechanik aufzubauen?
- Wie ist das Ziffernblatt zu berechnen, wie die Sternenkarte
- Woher bekomme ich eine Sternendatei, wie ist die Helligkeit und die Spektralklasse grafisch umzusetzen?
- Wie sollen die Zeiger gestaltet werden?
- Woher bekomme ich das entspiegelte Frontglas?
usw., usw. ...

Diese Phase hat schon einige Jahre gedauert. Als dann alles Klar war, die Formeln in EXCEL fertig und ausgetestet waren, ging es an die Fertigung und an die Programmierung. Die Programmiersprache ist bei der C-Control II C2. Die ist ein Derivat von C+, hat nicht alle Funktionen, aber 15-stellige Genauigkeit, Thread-Programmierung und ausreichend Speicherplatz sowie diverse Schnittstellen.
Bis die Uhr das erste Mal richtig lief, vergingen schon 4 Jahre.

Die Bearbeitung der Messingteile war schon recht aufwändig. Die Zahnräder habe ich abgeschliffen und die Bohrungen mit einem Bohrständer ausgeführt. Das Speichen habe ich mit einer Dekupiersäge hinbekommen. Richtig schwierig war die Erzeugung eines Laserstrahls mit nur 0,4mm Durchmesser. Dafür habe ich eine Messingstange längs mit einem entsprechenden Bohrer durchbohrt. Ich glaube, ich habe etwa 10 Stück abgebrochen.

Zum Mondknoten: Den habe ich für die Anzeige von Finsternissen eingebaut. Der Zeiger hat oben zwei ankerförmige Verlängerungen. Die zeigen ungefähr an, ob die Finsternis auf der Nord- oder der Südhalbkugel sichtbar ist. Die Spitze für die Nordhalbkugel ist blau eingefärbt.

Jetzt zu den zusätzlichen Anzeigen.
Der Programmspeicher in der C-Control war mit den Grundfunktionen noch lange nicht ausgefüllt, daher habe ich nach und nach neue Anzeigen für das Display berechnet und eingefügt. Hier mal eine unvollständige Liste davon:
- Sternzeit und delta T,
- Zeitgleichung,
- Sonnen- und Mondauf- und Untergangszeiten
- horizontale, äquatoriale und ekliptische Koordinaten von Sonne, Mond, Planeten
- Beginn der Jahreszeiten (auf eine Minute genau),
- Datum der beweglichen Feiertage,
- Mondfülle, -phase, Neigung der Sichel, topozentrische Libration,
- in Anlehnung an Astrolabien des Mittelalters: Epakte, Sonnenzyklus, Goldene Zahl, Sonntagsbuchstabe und Indiktion.

Hier mal ein paar Eindrücke davon:

O.K., das war's für heute. Bei Rückfragen steh ich zur Verfügung.
Und, ja. Ich habe auch schon deep-sky-Fotos gemacht, davon stelle ich an anderer Stelle welche ein. Und Fragen dazu habe ich einige.

Dieter

<font color="yellow">wiederhergestellt nach Löschung</font id="yellow">

Hallo Astrofreunde,

(==&gt;) Retro-Paul:
wenn die hintere Platte aufgelegt ist, sieht man nichts mehr vom Räderwerk. Ich habe aber hier eine Aufnahme, die das Uhrwerk mit abgenommener hinterer Platte zeigt. Man erkennt die Anordnung der Zahnräder mit den Schrittmotoren, der Mondkugel (links), der Elektronikplatine (unten rechts), des Schwenkarms für die Anzeige (oben links, El.-Platine für LCD darunter) und des Mikroprozessors (unten links). Die Funkuhr ist rechts angeordnet. Alle Stecker für die Kabelverbindungen sind abgezogen.

Ansicht von hinten, geöffnet

Viele klare Nächte wünscht

Dieter

<font color="yellow">wiederhergestellt nach Löschung</font id="yellow">

Hallo,
bezüglich der Zahnräder ging meine Überlegung in die Richtung, dass ich die Positionen minütlich neu berechne und alle Zeiger in etwa minütlich um einen Schritt weiter bewegt müssen. Der Mondknoten etwas schneller, der Mondzeiger etwas langsamer. Daher habe ich alle Untersetzungen so gewählt, dass ein volle Umdrehung in 1440 Schritten zerlegt wird. Der Computer vergleicht jede Minute die Ist- mit der Sollposition und bewegt die Zeiger weiter. So wird die Position immer auf 1/4 Grad genau eingehalten. Eine höhere Genauigkeit halte ich nicht für sinnvoll, weil die Zeigerpositionen auch nicht genauer abgelesen werden können.
Zur Berechnung der Positionen der Planeten und des Mondes: Mit Hilfe der Orbitalelemente habe ich zuerst iterativ die transzendenten Gleichungen für die exzentrischen Anomalien gelöst, dann die wahre Anomalie, dann über die Positionen im Raum die ekliptischen Längen. Für Mond, Jupiter und Saturn habe ich zur Erreichung der Genauigkeit Korrekturterme eingefügt. Für den Mond habe ich dann noch die topozentrische RA und Dec berechnet. Das alles habe ich natürlich nicht alles selbst erfunden, ich habe recherchiert und die geeignete Berechnungsmethode in Formeln umgesetzt und programmiert.
Zum delta T: Ich habe Daten für delta T zusammengetragen bis zurück ins Jahr 1650. Bis in die Gegenwart habe ich diese Daten als Funktion der Zeit stückweise in Polynome entwickelt. Wählt man also an der Uhr weit zurückliegende Jahre aus, dann stimmen die Werte im Rahmen der Messgenauigkeit. Das letzte Polynom geht zurück bis ins Jahr 2010 und endet 2020. Danach wird wieder mit einer Parabel extrapoliert. Die Genauigkeit ist derzeit so hoch, dass der Fehler weniger als eine zehntel Sekunde beträgt.

Einen schönen Abend
Dieter

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