TAL2 Montierung mit Auto-Guiding per webcam

    Hallo,

    im meiner kleinen Haussternwarte werkelt immer noch die gute alte TAL Montierung, das 6" Newton habe ich durch 8" ersetzt, visuell alles super, seit ich mein 14" DIY Dobson für draußen habe, bin ich zu Hause mehr am fotografieren, da reicht die Nachführung vom TAL mit gefühlt riesigen Schneckenfehler nicht weit. Da neu kaufen langweilig ist, hab ich das alte Teil jetzt auto-guide-fähig gemacht: altes Getriebe raus, Schrittmotor rein und die zweite Achse auch motorisiert, kleine Arduino-Steuerung und schon klappt das mit dem PHD-Guiding. Einzig die Webcam (PAPALOOK PA150S - hatte ich rumliegen und passt perfekt in eine Okularhülse) macht mir Kopfzerbrechen:

    Dachte alte Webcam am 80mm Sucher sollte genug Licht abbekommen , finde aber nur wenige Sterne, klar vernünftige Kamera kaufen wäre die wohl sinnvollste Option, aber vlt hat ja jemand einen Tipp zum Webcam-Guiding....

    Inzwischen hab ich die Webcam durch eine Altair GPCAM2 ersetzt, jetzt klappt das mit dem PHD-Guiding endlich - die findet immer einen Leitstern....

    hatte schon befürchtet liegt an mir, aber mit der Altair war das wirkleich einfach- heute erster Test mit M13 - 5 Minuten belichtet (Pentax K50 ISO 100), immernoch kein gutes Bild, aber immerhin keine Strichspuren mehr - der Schneckenfehler kann endlich kompensiert werden.....

    jetzt lohnt sich dann endlich der Einstieg in die Bildbearbeitung - bisher war das Rohmaterial einfach zu untauchlich...

    Hallo Martin,


    was für ein großartiges Projekt! Ich bin ja großer TAL-Fan und habe so ziemlich alle vom kleinen Alkor bis zum 200k.


    Könnte mir vorstellen dass die TAL-Montierung noch deutlich Luft nach oben hat mit den Newton.


    Bin schon auf weitere Berichte gespannt.


    Viel Spaß und klare Nächte

    Thomas

    Zitat von m.haardt

    Ich empfehle statt Zahnrädern einen Riemenantrieb und bloß keinen Schrittmotor mit eingebautem Getriebe. Das reduziert die Fehler sehr und erleichtert das Guiding.


    Michael

    Hallo Michael,

    ja Riemenantrieb ist was feines (spielfrei, weniger ruckeln...) - hatte ich mir auch überlegt, Problem bei der TAL Monti: bei der Feineinstellung der Deklinationsachse schraubt sich die Gewindestange rein und raus, das Antriebsrad bewegt sich, da war die Kombination Zahnrad + extra langes Ritzel einfacher zum umsetzen, sonnst hätte sich der Motor in Längsrichtung mitbewegen müssen

    Und Schrittmotor ist eh schlechte Lösung, jeder Schritt bringt ja Schwingung ins System, sind aber schön einfach zum ansteuern, drum erste Wahl🙈 auf der Rektazensionsachse musste ich Getriebe nachrüsten, jeder microstep war als Schwingung zu sehen - Planetengetriebe 1:50 machte das butterweich.

    Klar jedes Getriebe hat Spiel und ist daher ziemlich unlinear, da die Drehrichtung in beiden Achsen beim Guiding immer die selbe bleibt, sollte das aber nicht weiter stören?

    Viele Grüße, Martin

    Hallo Thomas,

    vielen Dank - ja die TAL haben schon was (meins eigentlich "Siberia"- für den mobilen Einsatz nix, keine vernüftige Möglichkeit zur genauen Justage - aber in der Sternwarte immer ok (zumindest seit ich den Antreib gewechselt hab) - aber viel Luft nach oben? - meine Fotos, ja klar, da bin ich am Anfang - aber Platz- und Gewichtstechnisch geht da nicht mehr viel....

    viele grüße,

    Martin

    Zitat von martin68

    Und Schrittmotor ist eh schlechte Lösung, jeder Schritt bringt ja Schwingung ins System, sind aber schön einfach zum ansteuern, drum erste Wahl🙈 auf der Rektazensionsachse musste ich Getriebe nachrüsten, jeder microstep war als Schwingung zu sehen - Planetengetriebe 1:50 machte das butterweich.

    Klar jedes Getriebe hat Spiel und ist daher ziemlich unlinear, da die Drehrichtung in beiden Achsen beim Guiding immer die selbe bleibt, sollte das aber nicht weiter stören?

    Feine Microsteps sieht man eigentlich nicht, nur ganze oder halbe Schritte sieht man. Die Schrittfrequenz sollte unhörbar sein, ein Tuckern oder Brummen ist schlecht. Ich kenne das von den alten EQ5-Steuerungen: Unbrauchbar. Generell sind ein paar zehntausend Schritte pro Grad sinnvoll, was man z.B. mit 32 oder 64 microsteps erreicht, und was zu 25-100 Hz Nachführungsfrequenz führt. Der Motor bewegt sich dann flüssig, aber eben sehr langsam.


    Getriebe führen einen sehr hochfrequenten periodischen Fehler ein, der schwer kompensierbar ist. Das tun Riemen nicht.


    Michael

    Zitat von m.haardt

    Feine Microsteps sieht man eigentlich nicht, nur ganze oder halbe Schritte sieht man. Die Schrittfrequenz sollte unhörbar sein, ein Tuckern oder Brummen ist schlecht. Ich kenne das von den alten EQ5-Steuerungen: Unbrauchbar. Generell sind ein paar zehntausend Schritte pro Grad sinnvoll, was man z.B. mit 32 oder 64 microsteps erreicht, und was zu 25-100 Hz Nachführungsfrequenz führt. Der Motor bewegt sich dann flüssig, aber eben sehr langsam.


    Getriebe führen einen sehr hochfrequenten periodischen Fehler ein, der schwer kompensierbar ist. Das tun Riemen nicht.


    Michael

    wie jetzt (Zahnrad-)Getriebe eien periodischen Fehler prozuzieren erschließt sich mir so ganz spontan nicht (bin aber eher Elektroniker) - dachte beim Zahrad erfolgt die Kraftübertragung auf einem festen Durchmesser, sollte also keine Fehler reinbringen? - obwohl, Drehmoment ist nicht konstant, dann wohl doch Schwankung? denke aber hauptsächlicher Nachteil ist das Getriebespiel? - aber bei konstannter Drehrichtung nicht tragisch.

    Zahnriemenantreibe bringen den "Polygoneffekt" mit, hier gibt es Schwingungen in der Bewegungsrichtung? wohl zu vernachlässigen?

    Denke der Vorteil vom Riemen ist eher die Dämpfung der Motorvibration.

    Ein Schrittmotor ist ja per Definition ein "zuckendes Teil" und nur die ganzen Schritte (i.d.R. 1,8°) sind definiert - alle microsteps dazwischen sind ein "Zittern" zwischen den beiden benachbarten ganzen Schritten. Die Drehbewegung ist also nicht "rund" - da sind die Servomotren (PMSM) im Vorteil, die drehen wirklich rund, Ansteuerung aber nicht ganz so DIY-Bastelmäsig.

    Der "Königsweg" im Antrieb wäre also ein Synchronmotor - die "gut-und-günstig" Variante bei mir der Schrittmotor.

    Meine "Steuerung" hat nur 16 microsteps untersützt und war dann bei ca. 10 microsteps / Sekunde (müsste das nochmal nachrechnen) bei der "normalen" Nachführgeschwindigkeit und diese hat man beim Blick durch's Okular als Vibration gesehen (und "hörbar" sind die microsteps eigentlich immer, sonnst müsste ich ja mit > 16 kHz takten?) - Planetengtriebe war dann die einfache Lösung für mich:

    Muss nicht alles perfekt sein, immer einen Schritt nach dem anderen, möglichst wenig Aufwand und dann sehen was geht....

    Moin Martin,


    auch wenn es für dich jetzt läuft ...


    die periodischen Fehler über einen Zahnrad (Schnecken, Riemenrad)-Umlauf resultieren aus Geometriefehlern.
    Beim Zahnrad oder Riemenrad sollte der Fluchtungsfehler vom Wirk-Durchmesser zur Achse maßgeblich sein, da das durch Zentrierfehler verursachte "eiern" im Eingriff zu sich ändernden Hebeln und somit zu sich andernden Übersetzungen führt.


    Wenn der Schrittmotor bei dir sichtbar Vibrationen auslöst, würde ich mal den Treiber wechseln.
    Wenn ich mich an Videos von so etwas wie den 8825-Treibern (?) erinnere, sprangen einem die Fehler ins Auge.
    Die Treiber von Trinamic sind da besser. Zu hören sind die für mich bei langsamen Geschwindiglkeiten nicht (allerdings sind meine Ohren auch "angeschlagen")

    Warum musst "du" mit > 16 kHz takten?
    Bei den mir bekannten Treibern ist die Stromregelung der Spulen in Hardware (bzw der Firmware) eingebaut.
    Die Chopper-Frequenz soll wohl an und bei 2x Hörschwelle sein, damit nicht zu hören. Aber nicht unnötig höher, da das die Schaltverluste erhöht. (https://www.trinamic.com/filea…246_datasheet_Rev2.11.pdf s.19)


    Bei einem TMC1110 mit einem Q-Mot Nema17 ist der Motor/der Treiber für mich bei langsamen Drehzahlen unhörbar (allerding sind meine Ohren auch "angeschlagen"). Vibrationen konnte ich an einem als Zeiger an der Welle befestigten ca 100mm langen Kabelbinder der Erinnerung nach auch nicht sehen (256fach µ-Schritt Betrieb).


    Bei einer praktischen Bastel-Lösung (nicht meine Montierung und schon recht lange her) waren zwei Arduino TOS100-Shield verwendet. Der läuft rauer, war aber im Nachführbetrieb (für mich) auch nicht zu hören (auch 256x Mikroschrittbetrieb) Zum schnellen positionieren wurde die Mikroschrittauflösung dynamisch reduziert, da mit dem kleinen Aruino Uno bei zwei Achsen (+ Motorfokus) stabil höchstens ca. 10 kHz Ansteuerfrequenz zu erreichen waren. (ein µC-Crack hätte da sicher Optimierungspotential).

    Wenn man so etwas wie den TMC 5160 BOB oder TMC1110, ... verwendet, muss man sich nicht "selber" um die Step-Signale kümmern. (kann aber)


    CS

    Harold

    Sorry, ja klar, gibt immer besseren Treiber oder andere Lösung - ich teste halt das was ich "rumliegen" hab - und da ging es halt nur bis 16 Microsteps - und bei mir ist halt jeder Step hörbar - etwas weiter oben kam ja der Hinweis "darf nix brummen" - daher mein Gedanke, wenn nix brummen soll und ich jeden Microstep höre, muss ich außerhalb vom Höhrbereich takten, also größer 16 kHz (bei mein Ohren inzwischen wohl eher 13-14 oder so), aber egal - mein Projekt habe ich gestartet um zu sehen, ob ich die Uralt-TAL endlich nachgeführt bekomme und klar ist das alles noch nicht perfekt - muss es auch nicht (denke jede Lösung ist irgendwo ein Kompromiss - da muss jeder für sich die passende Lösung finden, hier kommen ja viele gute Denkansätze).

    Hatte ja ursprünglich gehofft, jemand gibt mir Tipp, dass die alte 20€ Webcam reicht - denke aber die Altair hat sich allemal gelohnt....

    Jetzt erst mal Guiding-Erfahrung sammeln und dann sehen was sich zu verbessern lohnt - solange tut das mit dem Planetengetriebe (ist ja nicht viel anderes als ein "harmonic drive"?) - wenn mir mal ganz langweilig ist, dann suche ich mir mal kleine Servomotoren damit ich dann richtig runden ruhigen Lauf hab, richtig schönes Drehfeld, kein Microstepgezitter - und dann fliegt natürlich auch das verbliebene TAL-Zahnrand auf der Schneckenwelle raus....

    viele Grüße,

    Martin

    Hallo Martin,

    …. so ein „Harmonic Drive“ weicht schon ganz erheblich von einem Planetengetriebe ab. Der Kraftschluss wird da zwar auch über eine spezielle Verzahnung erreicht, aber das Wirkprinzip ist deutlich anders. Daher ist das auch fast Schlupffrei.


    Man könnte eher Zykloidgetriebe und „Harmonic Drive“ bzw. Strain Wave Getriebe vergleichen….


    Viel Erfolg wünsche ich!


    CS Peter


    im Wikipedia sind die Prinzipien sehr anschaulich dargestellt. Das ist echt interessant….. ;)

    ups, ist der "astronomische" Harmonic-Drive nicht das selbe wie ein Zykloidgetriebe? Muss ich wohl noch mal nachlesen - gibt aber auch durchaus Hersteller die ihr Planetengetiebe als "harmonic" bewerben - ist wohl nicht ganz definert der Begriff - und denke bei guter Qualität kommen die sich schon sehr nahe, was Positioniergenauigkeit, Wiederholgenauigkeit, Laufruhe usw. angeht - ganz spielfrei sind die Planetengetriebe wohl nicht (kenne aber nur die "billigen").

    Bei den in der Astronomie benötigten langsamen Drehzahlen ist das Zykloidgetriebe von Vorteil: mehr Untersetzung in einer Getriebestufe möglich.

    Aber: "Schlupffrei" sind sie alle auch ein einfaches Stinradgetriebe ist schupffrei

    Hallo Martin,

    „Harmonic Drive“ scheint erstmal eine Marke von Harmonic Drive Inc. zu sein.

    Im allgemeinen technisch eher strain wave Getriebe.


    Ein Zykloidgetriebe auf dem Abrollen des unzentrisch angetriebener Rads an „runden Zähnen“ in einer Art Käfig. Es bildet sozusagen die Abrollform eines Rades in einem größeren Rad (Zykloide).


    Dagegen beruht das Wirkprinzip des strain wave auf Folgendem:

    ein innenverzahnter Aussenkranz und ein aussenverzahnter Innenkranz werden durch einen elliptisch geformten „Wave-Generator“ an zwei Punkten aneinandergepresst.

    Dabei hat der innenligende Kranz weniger Anzahl Zähne als der Aussenkranz und ist verformbar.

    Wird der Wavegenerator vom Antrieb verdreht, muss der Aussenkranz zwangsläufig in Gegenrichtung ebenfalls gegenüber dem Innenkranz ein Stückchen verdreht werden, damit die Zähne weiterhin ineinandergreifen. Zähne werde über ihre jeweilige Zahnflanke jeweils entsprechend dem Drehwinkel in den passenden Zahn des gegenüberliegenden Kranzes geschoben.

    Damit hat man „Zero backlash“.


    Erinnerung: das ist so, weil die Anzahl Zähne im Aussen und Innenkranz unterschiedlich ist. Die ellipsoide Druckfläche bringt immer gegenüberliegende Zahnpaare in den jeweiligen Eingriff.


    Bei Richtungsumkehr kein Getriebespiel.


    An sich ein geniales und erprobtes System.


    VG Peter


    File:HarmonicDriveAni.gif - Wikimedia Commons
    commons.m.wikimedia.org


    (*) der rote Innenkranz hat eine Topf-Form und wird nur am Rand verformt wo er in den blauen Aussenkranz greift. Auf der Abtriebsseite „Topfboden“ sollte das natürlich weiterhin im Lager zylindrisch ‚kreisrund‘ bleiben … ;)

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