Liebe Forum Nutzer
Ich hatte vor einem Jahr mal vor, einen eigenen Tracker zu bauen. Beim Gedankenspiel wurde mir aber schnell bewusst, dass ich ohne Werkstatt nicht so weit komme und habe die Idee verworfen. Seit 2 Wochen habe ich nun einen 3D Drucker, was neue Möglichkeiten mit sich bringt und ich somit meine Verwirklichung vom eigenen Tracker starten will. Vorweg muss ich dazu noch sagen, dass ich keinen Barn door tracker bauen möchte.
Ich fange komplett vorne an und habe auch noch nie einen Tracker gebaut. Somit habe ich viele Variablen (Motor, Getriebe usw.) und keine Erfahrung .
zur Idee:
Ich möchte einen einfachen Tracker für meine DSLR Kamera mit Objektiv. Diese soll über eine Schneckenrad (Getriebe) Angetrieben werden. Das Schneckenrad wird über die Schnecke angetrieben, diese wiederum von einem Motor (wahrscheinlich Getriebemotor)
Angenommen, die Kamera samt Objektiv hat etwas mehr als 3kg und ist 10cm vom Drehpunkt entfernt, so wirkt ca. 5Nm inkl. Sicherheit auf das Schneckenrad ein.
Frage:
1. Hat jemand Erfahrung mir 3D gedruckten Schneckengetrieben?
2. Welche Übersetzung würdet ihr da wählen und weshalb? Ich hätte irgendwo zwischen 1:60 bis 1:144 gewählt. Lieber 1:144 jedoch wird dann das Schneckenrad etwas zu gross. Das Modul habe ich auch noch nicht, müsste für 3D Druck aber wahrscheinlich relativ gross sein.
3. Um auf die gewünschte Drehzahl zu kommen, müsste ich dem Motor wahrscheinlich auch noch ein Getriebe verpassen. Hier stellt sich mir die Frage, ob ein DC Motor genommen werden soll oder ein Schrittmotor? Was würdet ihr da nehmen.
Mir geht es hauptsächlich um den Austausch, wie man an eine solche Problemstellung herangeht, was es zu berücksichtigen gibt. Bin sicher, dass hier Leute sind die bereits Erfahrung in diesem Bereich haben . Dann bin ich mal gespannt was so kommt und freue mich auf einen spannenden Austausch.
Nachführung selber bauen
-
-
Moin,
ich denke auch, dass zuerst die Anforderungen klar sein müssen.
Also: wie lange soll mit welcher Brennweite auf welchen Chip fotografiert werden.
Daraus ergeben sich die Anforderungen an die Nachfürgenauigkeit.
Generell würde ich die relevanten Getriebeteile nicht mit einem Heim-3D-Drucker herstellen wollen. Zumindest das, was ich an 3D-gedruckten Teilen gesehen habe, würde imho keinen präzisen Gleichlauf eines gedruckten Getriebes ermöglichen.
ich würde auf fertige Getriebeteile zurückgreifen. (Wenn Schneckengetriebe z.B. Mädler, Framo-Morat, Kremp-wetzlar, oder ...)
Wenn eher kurzbrennweitige Optiken nachgeführt werden sollen, tut es ggf ein Industrie-Planetengetriebe (Neugart, Witttenstein, ... oder vergleichbar) 1:100 oder 1:200 (Größe 40-60mm Ø) + Schrittmotor.
Die kann man ab und zu im NOS-Zustand z.B. bei e..y um 20€..30€ bekommen.
(Was die Fernost-Noname Getriebe taugen, weiß ich nicht.)
Was spricht gegen eine Barndoor?
Außer GoTo geht damit imho alles. Bis etwa 4 Stunden Nachführung sollten ohne größere Probleme mit quasi (rechnerisch) Fehler 0 gehen, wenn die Drehzahl des Motors kontinuierlich an die sich während der Nachführung ändernden geometrischen Verhältnisse angepasst wird (Schrittmotor).
CS
Harold
-
Moin,
ich würde mit der Mechanik anfangen.
Ich bin nicht der Foto-Crack. Wenn ich die Infos (z.B. hier: Wie berechne ich maximale Belichtungsdauer?) richtig lese, gehen ohne Nachführung mit einer Digi-Cam um 0,5s im schlechtesten Fall ohne merkliche Striche.
Oder andersherum: Nachführfehler unter etwa 8'' sollten OK sein.
8'' an einem 100Z M0,7 Schneckenrad erfordert Geometrieabweichungen unter grob 3µm also 3/1000 mm. Für Schnecke und Schneckenrad zusammen.Die Größe hängt also auch von der gewünschten Gang-Genauigkeit und der erzielbaren Fertigungsgenauigkeit der Teile ab. Je kleiner, um so stärker wirken sich Abweichungen aus.
Wenn goto kein Muss ist und Nachführzeiten unter 6 h ausreichen, würde ich eine Barndoor bauen. Die lässt sich ggf sehr platzsparend bauen (vergl. astrotrac) Auch die Genauigkeit sollte gut sein, da die Hebel im vergleich zu Getrieben sehr groß sind und die Spindelgenauigkeit (Vorzugsweise Trapez - z.B. TR 8x1,5) typisch gut bis sehr gut ist.Die Motorauswahl und Drehzahlsteuerung bei Schrittmotoren ist imho das geringste Problem.
CS
Harold
-
Moin
imho ist der (alte) Astrotrac eine Barndoor.
Mit dem Biegen von Gewindespindeln würde ich keine Versuche machen. Jedenfalls nicht, wenn eine präzise Nachführung gefordert wird.
Der Verlauf müsste sehr exakt rund sein und die Aufhängungen exakt dem Radius entsprechend platziert sein. Letztlich mit den gleichen Anforderungen wie beim normalen Getriebe. Auch passt die Mutter anschließend nicht mehr exakt. Dazu kommt, dass dann die Mutter angetrieben werden muss, was die Sache nicht leichter macht.
Dagegen einen Referenzschalter für eine bekannte Startposition zu haben und dann von dieser Position in z.B. 30 s Abschnitten (dT) zu sagen:
Das durch die Hebelarme (fix) und die momentane Länge der Spindel aufgespannte Dreieck hat einen momentanen Öffnungswinkel von X Grad.
In 30s muss der Winkel also um (ca.) 30s * 15''/s also 450'' kleiner (oder größer, ich würde aber "ziehen" vorziehen) sein.
Damit lässt sich nun einfach die erforderliche Änderung der Länge (dL) der "Spindelseite" im Dreieck ermitteln. Die Soll Drehzahl der Spindel ist dann über deren Steigung s zu bestimmen. (während dieses Zeitabschnittes) dL/dT/s.
Die Drehzahl muss im Bereich sehr geringer Drehzahlen sehr fein variiert werden können. Das ist vielleicht der größte "Pferdefuß". Zumindest wenn man auf fertige Schrittmotorbibliotheken zurückgreifen will (die kann man aber auf andere Zeitskalen umbauen).
Wenn du auf die kleine Brennweite beschränkt bleiben willst, kannst du die Spindel auch direkt mit dem Motor antreiben.
(Nema 14 sollte gut reichen. Das erforderliche Drehmoment kann kann man aber bei festgelegter Geometrie rechnerisch abschätzen)
Wenn die Drehzahl nicht exakt genug eingestellt werden kann, was der Fall sein wird, wird die beste Annäherung gewählt. Der Zeitabschnitt darf dann nur so groß sein, dass der resultierende Fehler den zulässigen Fehler während des Zeitabschnittes nicht übersteigt.
Auf Grund der effektiven Geschwindigkeit ist die Geometrie am Ende des Intervalls bekannt. Von da aus wird die Geschwindigkeit zum erreichen der Soll-Zielposition am Ende des nächsten Intervalls bestimmt. Daraus ergibt sich die erforderliche Drehzahl etc.
Klingt vielleicht kompliziert, ist aber (imho) viel einfacher realisierbar als präzise Mechanik.
CS
Harold
Edit:
Eine progrmmierte TMCM 1110 liegt hier seit Jahren. Gedacht für eine EQ-Plattform, die ich aber auch wie eine Barndoor antreiben will (würde, ...)
Ich beobachte einfach zu wenig, so dass ich die Mechanik bisher nicht gebaut habe.
Das "Kernprogramm" ist natürlich davon abhängig, was man für Hardware hat und welche Funktionen die haben soll.
Die Berechnung der Steuerwerte habe ich mit Excel gemacht. Natürlich ohne Gewähr, da nicht realisiert und daher nicht praktisch getestet.
Vielleicht hilft das als Anregung:Im Diagramm sieht man die Abweichung bei konstanter Geschwindigkeit (Hängebauch).
Ebenso die Abweichung (Steuerwert) von der mittleren Geschwindigkeit.
Den rechnerisch verbleibenden Fehler sieht man auch. Allerdings ist der im Beispiel verschwindend klein (Maximalausschlag <0,1''. Gewichtet < 0,01'')
-
Hallo Harold,
also ich habe mir das angeschaut... leider null Erfahrung mit Schrittmotoren und dem Bau einer Nachführung.
Ich fasse mal mit meinen Worten die Aufgabe zusammen, nur um zu sehen ob ich es von der Überlegung her korrekt verstehe
Nachführschenkel messen 250mm bis zum Punkt wo die Gewindestange durchgeht.
Die Gewindestange soll eine M4x1 sein (nur zur Annahme).
Schrittmotor mit 1.8° pro Schritt.
max. Rotation 30° --> also ~120min Nachführzeit
Prinzipiell müsste der Rotationsarm der Nachführung in 86164s 360° zurücklegen. Somit wären das ca. 239.34s pro °. Über die Geometrie weiss ich nun wie viel Weg meine Gewindestange ausfahren muss, um in diesen ~4min das gewünschte Grad zu erreichen (ca. 4.31mm). Das würde in meinem Beispiel bedeuten, dass die Gewindestange, bzw der Motor (wenn kein Getriebe zwischengeschalten wird) ebenfalls diese 4.31 U/ 239.43s machen muss.
Aufgrund der Geometrie nimmt die Umdrehung mit jedem gemachten Grad etwas ab, somit darf der Motor logischerweise keine konstante Drehzahl haben. Zudem werde ich mit dem Motor die Umdrehung nicht genau hinbekommen, da ich pro Schritt 1.8° mache. somit werde ich hier ebenfalls eine Abweichung zum soll Wert bekommen.
Wie das nun Steuerungstechnisch genau funktioniert weiss ich noch nicht. Ev ist es möglich, dem Motor über zB ein Arduino zu sagen wieviele Umdrehungen er in jeweils 239.34s machen muss... bzw mit welcher Geschwindigkeit er die Umdrehungen machen muss. Wie gesagt, kenne ich mich noch nicht damit aus, aber könnte man sich von Grad zu Grad hangeln? Also von null bis zum 1. Grad Anzahl Schritte mit der Geschwindigkeit v. Danach wieder Anzahl Schritte mit der Geschwindigkeit v oder ev eine Funktion hinterlegen. Auch weiss ich noch nicht, wie präzise oder in welchem Bereich sich die Drehgeschw. regeln lässt. Ev ist dann trotzdem ein Getriebe notwendig
Viel Neuland... aber sehr spannend
-
Moin,
ja, im Prinzip kommt das hin.
Den Schrittmotor musst du in jedem Fall in den Griff bekommen.
Die Drehzahl muss man immer präzise einstellen können, egal, welche Art Mechanik man letztlich baut.
Wie genau es geht, hängt von der Hardware und der erforderlichen Dynamik (Drehzahlbereich) ab.
Genauer als der Schrittwinkel von den typischen 1,8° geht schon. Eben im µ-Schritt-Betrieb. Die Steuerfrequenzen steigen.
Beliebig genau geht nicht, da es mit steigender Last Winkelabweichungen gibt. Auch ist eine Auflösung deutlich unter der Vollschritt-Schrittwinkel-Toleranz imho wenig sinnvoll.
Da einen Einstieg zu finden halte ich für sinnvoll.
Die Arduinos sind imho eine gute Basis. Es gibt eine große Menge Softare, auf die man zurückgreifen kann.
In jedem Fall ist die Programmierung der µ-Controller "anders", als vom Desktop-Rechner gewohnt. Es lauern Fallstricke, die man (ich) aus dem Umfeld der PCs nicht kennt.
Bei den kleinen Arduinos kann z.B. der kleine Speicher schnell zum Problem werden. Größere, etwa der mit dem Armega 2560, sind da deutlich unkritischer.
Die Arduino-Bibliotheken, die ich gesehen habe (Jahre her) waren auf "normalere" Drehzahlen abgestimmt. Die Einstellung von (willkürlich gewählt) 1,357/min z.B. ging da nicht. Das kann man aber anpassen. (Habe ich mal für eine Bibliothek für einen TOS100-Arduino-Shield gemacht. Bei den Feinheiten wurde es "spannend", da es zuerst beim nachmessen der tatsächlich erzeugten Frequenzen nicht passte.)
Man muss allerdings den heruntergeladenen Code schon lesen und verstehen, um ihn nach eigenen Bedürfnissen anpassen zu können.
Bei den Arduino finde ich den TOS100-Shield (bekannt) und den TMC5160-BOB interessant, da sie komplett in Software zu steuern sind. Konkret Mikroschrittauflösung und Strom.
Der 5160 erlaubt auch ein Motor-Tuning. Also eine Anpassung des Choppers an den Motor. (Den Treiber habe ich noch nicht benutzt). Es ist aber erwartbar ein Vorteil, wenn man es in den Griff bekommt. Der TOS 100 lief akustisch immer deutlich vernehmlicher als etwa das TMCM1110-Modul, das augenscheinlich auch eine Motoranpassung vornimmt. (Bei niedrigen Drehzahlen ist das TMCM1110 (für mich) unhörbar)
Wenn du da "weiter" bist, kannst du besser entscheiden, wie du weiter machst.
Etwa, ob ein Rückstellen über den Motor läuft oder über eine Schlossmutter. Motorisches Rückstellen erfordert eine hohe Drehzahldnamik. Man will ja nicht nach einer Stunde wieder eine Stunde warten bis, man wieder in der Startposition ist. Auch erfordert es einen größeren Motor, da die erreichbaren Drehzahlen bei Schrittmotoren eher klein sind. Deren Nachteil ist dann (bei Batteriebetrieb) der höhere Strombedarf ....
Aber alles machbar.
Die Zeit rechnen darf man nicht. Wenn Zeit Geld ist, ist man mit einem kommerziellen Tracker besser bedient.
Da die Preise für den Elektronik-Kleinkram auch mächtig angezogen haben, lohnt sich ggf. vorher mal nachzurechnen.
CS
Harold
-
Vielen Dank Harold.
Denke das mechanische krieg ich alles hin. Bezüglich Schrittmotorsteuerung muss ich mich mal mit der Materie auseinander setzen. Aber gibt im Internet ja gute Beispiele mit vorhandenem Code. Programmieren kann ich ein wenig, von da her verstehe ich zumindest die Programm Strukturen. Mir geht es darum etwas neues zu lernen anhand eines Projekts, welches mir auch was bringt. Die Zeit werde ich also nicht rechnen... kann das ja als eine Art Investition in mich ansehen ;).
Aber mit allen Zukaufteilen möchte ich schon unter dem Preis von einem gekauften mini Tracker bleiben. Das sollte aber gut machbar sein denke ich. Ich denke, ich werde mal die Mechanik bauen und dann kann ich mit den Motorbauteilen und der Programmierung etwas experimentieren. Auf der anderen Seite könnte ich auch sagen, wenn ich mit 50mm ein Foto mache ohne Nachführung, kann ich ca. 5 Sekunden fotografieren ohne merkliche Sternstriche zu haben. Im Umkehrschluss könnte ich dann sagen, dass wenn die Montierung dann alle 5 Sekunden das Kamera-Equipment dreht würde das schon passen. Somit wäre dann die Frage wie genau das alles wirklich sein muss. Ein Fehler (Abweichung vom soll Winkel) der zwar vorhanden ist, ich aber nicht wahrnehmen kann, muss ich nicht zwingend korrigieren. Ich werde mal grob anfangen und dann so lange genauer werden, bis ich die Fehler optisch nicht mehr sehe. So dass ich bei grober Einnordung meine gewünschte Zeit nachführen kann.
Ich denke dieses Projekt wird einige Wochen bis Monate begleiten
Jetzt mitmachen!
Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!
