Beiträge von Astrorentner im Thema „Meine selbstgebaute astronomische Uhr“

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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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

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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

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Hallo Marcus,

zur Erläuterung mal hier eine Konstruktionszeichnung mit der Unter-Ziffernblatt-Anzeige, einmal als Draufsicht und einmal von der Seite. Dann noch ein Bild von der Uhr, als sie sich noch im Bau befand. Da bekommst Du einen Eindruck wie sie von innen aussieht.

Die neun ineinander geschachtelten Achsen waren mal eine Teleskopantenne, die ich entsprechend gekürzt habe. Innerhalb der Rohre sind Metallfolien eingebracht, um das Spiel zu verringern. Oben und unten wird die ganze Konstruktion durch je ein Kugellager gehalten. Die Zahnräder habe ich als Rohlinge gekauft und sie entsprechend bearbeitet. Sie mussten in der Dicke verringert werden, sie wurden gespeicht und die Zähne habe ich nachgeschliffen.

Die Zeiger bestehen aus Aluminium. Die Vorlage hierfür habe ich mit einem CAD-Programm erstellt, danach wurden sie mit einem Laser ausgeschnitten. Dann habe ich sie vernickelt, versilbert und schließlich vergoldet.

Das Ziffernblatt und natürlich auch die Sternenscheibe habe ich erst einmal berechnet, dann mit CAD gezeichnet und dann ausgedruckt, das Ziffernblatt auf Karton und die Sternenscheibe auf Plexiglas. Die Mondphasenkugel besteht aus einer hohlen Messingkugel, die ich auf einer Hälfte geschwärzt habe.

Noch weitere Fragen? Bitte stellen.

Dieter

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Ach ja, die Aufnahmen meiner Uhr sind vom 1. Mai 2010. Der Sonnenzeiger schneidet die Ekliptik an der Stelle, die zehn Tage nach dem Beginn des Sternzeichens Stier liegt.

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Hallo Sternenfreunde,
danke für den Beistand, aber ich glaube, es geht noch. Auch wenn ich die 60 längst überschritten habe.

Zur astronomischen Uhr in Prag:
Die unterscheidet sich von meiner durch die Konstruktion des Ziffernblattes (dem Tympanon). Es ist eine stereographische Nord-Projektion, bei meiner ist es eine stereographische Süd-Projektion.
Außerdem zeigt die Uhr in Prag nur die Sonne, den Mond und den Ekliptikkreis mit Sternzeit an. Bei mir sind noch die Planeten Merkur bis Saturn und der Mondknoten zu sehen. Die Ekliptik ist auf einer transparenten Scheibe gedruckt, auf dem dann noch die besagten Sternbilder und der Pfeil für die Sternzeit zu sehen ist.

Zur Steuerung:
Die Uhr wird von einem Mikroprozessor gesteuert, der über einen DCF77-Empfänger die genaue Zeit, das Datum und das Winter-/Sommerzeitflag einliest. Mit diesen Daten berechnet das von mir geschriebene Programm im Minutentakt die Positionen aller Zeiger, der Mondphase und der Sternenscheibe. Die Abweichung liegt bei einer Bogenminute. Am Beginn der neuen Minute wird dann jeder Schrittmotor einzeln angesteuert. Dafür habe ich noch eine Elektronik gebaut, die den jeweils anzusteuernden Motor auswählt und den erforderlichen Strom zur Verfügung stellt. Die Zahnraduntersetzung ist so gewählt, dass die Auflösung pro Schritt 1/4 Grad beträgt.
Bei Ausfall der Netzversorgung wird zuerst ein Programm gestartet, das alle Anzeigen mittels Laserlichtschranken in eine Startposition bringt. Dann wird das Datum und die Zeit eigelesen und die Anzeigen werden erneut in die richtige Position gebracht. Auch die Ansteuerung der Laser und der Fototransistoren ist auf der Elektronikplatine untergebracht. Ein Stromausfall ist somit überhaupt kein Problem für die Uhr.

So das war's für heute, beim nächsten mal berichte ich über die zusätzlichen Anzeigen, die im LC-Display dargestellt werden.

Dieter

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Ja, entschuldigt. Dass ich den falschen Begriff auch für die Sternbilder benutzt habe, das habe ich doch glatt übersehen.
Aber ich muss zugeben, ich bin schon überrascht, dass dieser erste Beitrag von mir eine Diskussion über Sternzeichen und die Verwendung in Horoskopen auslöst.
Ich hatte vor, hier noch eine Menge Einzelheiten der Uhr zu erläutern, aber das spare ich mir jetzt wohl besser.

Dieter

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Die Uhr läuft schon störungsfrei seit über 10 Jahren, die Zeiger laufen sauber aneinander vorbei.
Auf die Idee bin ich gekommen, weil mich die astronomischen Uhren aus dem Mittelalter immer faszinierten. Mein Tipp, schau Dir mal eine Beschreibung der Uhr von Baldewein an.
Und, der Begriff Sternzeichen ist schon richtig, es sind diejenigen, die Astrologen verwenden und schon deutlich gegen die entsprechenden Sternbilder verschoben sind.

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Hallo zusammen,
ich bin gebeten worden, hier über meine selbstgebaute astronomische Uhr zu berichten.

Dann fang ich mal damit an. Hier zuerst einmal eine allgemeine Beschreibung.
- Die Uhr besteht aus einem elliptischen Gehäuse mit den Maßen 90 x 50 x 12 cm (H x B x T).
- Sie zeigt oben die aktuelle Mondphase, die mit einer sich drehenden Kugel dargestellt wird.
- In der Mitte befindet sich ein Astrolabium mit Zeigern für Sonne, Mond, Mondknoten und den sichtbaren Planeten (Merkur bis Saturn). Unter den Zeigern befindet sich eine transparente Scheibe mit 240 Sternen in 30 Sternzeichen, der Ekliptik mit Sternzeichen und dem Zeiger für die Sternzeit. Das Ziffernblatt enthält die Längen- und Breitengrade in 5°-Schritten, die Bögen für die bürgerliche, die nautische und die astronomische Dämmerung, die Temporalen Stunden und die astrologischen Häuser.
- Unten im Uhrgehäuse habe ich noch eine DCF77-gesteuerte Uhr eingebaut.
- Oben links im Gehäuse ist ein LC-Display mit Tastatur ausschwenkbar angebracht. Damit können eine Menge zusätzlicher astronomischer Daten angezeigt werden und auch ein beliebiges Datum mit Uhrzeit eingeben werden, für das dann die astronomischen Anzeigen erfolgen.

Alle Anzeigen in der astronomischen Uhr werden über Schrittmotoren, die über eine Platine von einem Mikrocomputer (C-Control II) angesteuert werden, bewegt. Zwischen den Schrittmotoren und den Anzeigen sind noch Untersetzungsgetriebe eingebaut, damit die Schrittweiten der Zeiger sehr klein bleiben.

So, ich glaube, für den Anfang reicht das. Fragen beantworte ich gerne.
Hier die ersten beiden Fotos:

Ganze Uhr

Astrolabium

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