Простий астрограф своїми руками
Повернутися до категорії [ Аматорська астрономія ]
Березенцев І.П. (Berg) 27.10.2010
Гадаю,
кожен любитель астрономії коли-небудь опинявся під таким небом, що шкодував,
що з собою немає астрографа. Напевно, багато хто хотів би мати невеликий
і легкий астрограф, який можна взяти з собою у відпустку, похід чи відрядження.
У мене таке бажання виникло після споглядання з Криму центру нашої галактики.
Оскільки в магазинах не продавали астрографів, що відповідали моїм вимогам,
я вирішив зробити його сам.
Що вийшло, можна подивитися на фото:
Астрограф має настільне виконання, він змонтований на фанерній дощечці розміром 120х135 мм. Знизу до дощечки прикручено фанерний упор, що нахиляє її на потрібний кут. До упора прикручено металевий куточок, на який закріплена конусоподібна опора. На цю опору спирається полярна вісь, що має у своєму нижньому торці конусоподібне заглиблення. Вісь виготовлена з меблевого болта з різьбою 6 мм і довжиною 100 мм. Можна було взяти болт і довший, але я не знайшов. На різьбу болта нагвинчена гайка з шайбою, покладена металева пластинка-поводок, а зверху через саморобний перехідник М6 -> 3/8” прикручена кульова головка від фотоштатива. У верхній частині вісь пропущена через отвір у металевій пластинці, прикрученій до фанерки. Пластинка використовується як верхній підшипник. Поводок керується механізмом тонких рухів, який я випиляв зі старого теодоліта (таких механізмів там три). З одного боку на поводок тисне пружина, з іншого – гвинт із кроком 0,35 мм. На гвинті є ручка, на яку я наклеїв шкалу на 60 поділок. Шкала підсвічується червоним світлодіодом. Один оберт ручки відповідає одній хвилині. Ходу різьби вистачає на 17 хвилин.
Випробування показали, що навіть при встановленні полярної осі на око, астрограф дозволяє використовувати Юпітер-37 з витримками до 30 секунд. Непогано, як для монтировки вагою 350 грамів.
Окрилений успіхом, я зробив ще одну монтировку, потужнішу. Вона важить уже 700 грамів, але зате на неї можна встановити не тільки фотоапарат з об’єктивом, а й маленький телескоп із мильницею. Окрім розміру, друга монтировка відрізняється від першої тим, що в якості підшипника полярної осі використовуються дві добре підігнані одна до одної втулки, взяті з того ж теодоліта, а шкала підсвічується освітлювачем від шукача полюса.
Спробував знімати з цієї монтировки мильницею Canon S2 IS. При еквівалентному фокусі 432 мм і витримці 32 секунди 80% кадрів вийшли без змазу. На хвилинних кадрах змаз є, але він незначний – якщо не прискіпуватися, ці кадри можна використовувати. Щоправда, через аберації кінцевий кадр доводиться зменшувати у 2-3 рази, тому треба вважати, що реальний фокус менший, ніж 432 мм.
Цією монтировкою зацікавилися любителі астрономії (ЛА), один з них просив креслення, яких у мене не було. Малювати креслення не мало сенсу, оскільки все робилося з підручних матеріалів. Навряд чи інший ЛА знайде такі ж матеріали, і не кожен має можливість розібрати теодоліт. Втім, точну різьбу можна знайти не тільки в теодоліті. Наприклад, у мікрометрі є гвинт із точною різьбою з кроком 0,5 мм і зі шкалою.
Щоб перевірити можливість масового повторення, я вирішив зробити монтировку з доступних деталей (астрограф сільського любителя астрономії :). З конструкцією монтировки можна легко розібратися за фотографіями.
Конструкція монтировки
Монтировка зібрана на фанерній дощечці розміром 160х160 мм. Упор з фанери нахиляє дощечку на потрібний кут. У механізм тонких рухів я встановив звичайний гвинт М5 із кроком різьби 0,8 мм. Гвинт вкручується у два з’єднані між собою металеві куточки. Другий куточок використовується для того, щоб гвинт менше хитався. Між куточками на гвинт накручені дві зафіксовані гайки, які обмежують його хід. Ручка зроблена з пробки від соку, шкала наклеєна на кришку від баночки. Шкала підсвічується червоним світлодіодом, який живиться від літієвої батарейки через обмежувальний резистор 2 кОм.
Полярну вісь зробив із меблевого болта М8х140. Нижній кінець осі заточений під кутом приблизно 45 градусів і спирається на отвір у металевому куточку. Добре було б заточити вісь на токарному верстаті, але я заточив її на наждаку та притер до отвору. Верхній кінець осі лежить на металевій пластині, вирізаній куточком. Жерстяна пластинка з отвором не дає осі випасти. На вісь послідовно накручені: гайка, шайба, важіль із фанери, гайка з пластини, саморобна штативна головка, зроблена з двох куточків. Також використовувалися кільцеві прокладки з тонкого картону для збільшення важеля тертя.
Зусилля з гвинта передається на важіль через заточений з двох кінців цвях. Для упору цвяха у важіль вкручений шуруп, а в торці гвинта просвердлено глухий отвір. Важіль притягується до куточків за допомогою пружинки або канцелярської резинки (як у мене).
Гвинт у пластині, пригвинченій до упору, регулює кут нахилу монтування.
У моєму монтуванні ручка повинна робити один оберт за 100 секунд. Хід гвинта - 13 міліметрів (26 хвилин). Вага монтування 1 кілограм. Довжина повідця 110 мм.
Виготовлення монтування
Думаю, що знімати креслення не має сенсу, тому що все робилося з підручних матеріалів. Крім того, я не вважаю себе хорошим слюсарем, напевно Ви зможете зробити краще. Загляньте в комору, магазин, ринок, знайдете все, що Вам треба. По суті монтування зроблено з фанери, металевих кутників, шурупів і гвинтів. Для полегшення завдання наведу алгоритм виготовлення.
- виготовити механізм тонких рухів,
- виходячи з кроку гвинта, застосованого в механізмі тонких рухів, обчислити довжину повідця, вона дорівнює кроку гвинта, поділеному на число поділок шкали і помноженому на 13746.
- відповідно до довжини повідця вибрати розмір дощечки.
- якщо упор робити прямокутним, то один катет можна взяти рівним (або менше) довжині дощечки, а другий катет дорівнює: перший катет, помножений на котангенс широти спостереження.
- виготовити дощечку і упор та згвинтити їх кутниками.
- прикрутити підшипники осі: внизу - кутник з отвором (у мене - діаметром 2 мм), а вгорі пластинку з діркою.
- меблевий болт обрізати до потрібної довжини і заточити.
- випиляти повідець, зазначити на ньому розраховану довжину.
- накрутити на вісь повідець і штативну головку
- поставити вісь на місце і приміряти положення механізму тонких рухів. При середньому положенні гвинт повинен бути перпендикулярним повідцю в точці дотику (з урахуванням довжини гвоздика).
- прикрутити механізм тонких рухів.
- вкрутити в повідець шуруп.
- поставити інші деталі - ніжки, гумку, гвоздик.
Монтування повинно спиратися на опору тільки в трьох точках, інакше, якщо опора буде нерівною, то монтування може хитатися.
Помічав, що зірки повзуть. Виявилося, що фанера поступово гнеться, тому не варто економити на товщині фанери, а краще - застосувати більш міцний матеріал. Ручку доведеться крутити руками, тому жорсткості конструкції треба приділити особливу увагу.
Випробування монтування
Для випробувань я використовував фотоапарат Canon S2 IS з 1,5-кратним конвертером. Монтування було встановлено на фанерний столик, укріплений на тринозі від теодоліта. Заодно хотів перевірити роботу фотоапарата з конвертером. Еквівалентний фокус 648 мм виявився для монтування не під силу. А ось моє монтування №2 дозволяло робити з цією апаратурою задовільні знімки :(
Тут показані кропи дванадцяти 64-секундних кадрів. Зображення від кадру до кадру зміщується вліво і вниз. Це говорить про те, що моє монтування забігає на 1 секунду за хвилину і що полярна вісь виставлена неточно. При встановленні полярної осі треки зірок були нерівними, тобто фотоапарат хитався від вітру. Можливо, це пов’язано з тим, що тринога стояла на пухкій землі. Але основний недолік дали неточність механіки та тремтіння руки. Після складання шести з дванадцяти хвилинних кадрів вийшов такий знімок.
Робота з монтуванням
Оскільки монтування настільне, то зручніше з ним працювати з якогось підвищення – стовпчика, парапету, столу... У крайньому випадку можна працювати і з землі, особливо, якщо є поворотний екран. Якщо немає, доведеться використовувати дзеркало.
Насамперед треба встановити полярну вісь.
Можна відстебнути повідець, направити фотоапарат на Полярну зірку і фотографувати, повільно ведучи повідець рукою. Регулюванням полярної осі домогтися того, щоб Полярна зірка на знімках не зміщувалася. Можна й не фотографувати, а спостерігати у видошукач (монітор). Проблема в тому, що Полярна зірка знаходиться не точно на північному полюсі. Якщо фокусна відстань об’єктива не дуже велика, а витримки не дуже довгі, то такої точності вистачить, якщо ні, то можна фотографувати з проведенням навколополярну область і, порівнюючи з картою, домогтися того, щоб зірки на знімку оберталися навколо північного полюса.
Але більш надійним, хоч і більш трудомістким залишається метод зміщення.
Щоб визначити, куди зміщується зірка, я роблю знімок з максимальним наявним фокусом і з максимальною використовуваною витримкою. На початку експозиції я ручку монтування не чіпаю. Коли до закінчення експозиції залишається кілька секунд, я, працюючи ручкою, наздоганяю час і далі веду монтування за часом. Отримую трек і зображення зірки на початку треку. Регулюванням положення полярної осі треба домогтися, щоб зірка лежала точно на початку треку. Заодно можна прикинути точність шкали монтування. Якщо між зіркою і початком треку є розрив, то годинник монтування поспішає, ручку треба крутити повільніше. Якщо зірка знаходиться на треку, то ручку треба крутити швидше. За виглядом треку можна оцінити вібрацію монтування. Якщо трек нагадує осцилограму, то доведеться чекати безвітряної погоди. Після того, як полярна вісь виставлена, монтування треба зафіксувати. Якщо зафіксувати неможливо, то на основі треба олівцем зазначити положення монтування, щоб її можна було поставити на місце, якщо вона зрушиться.
Щоб задавати ритм обертання ручки монтування, знадобиться генератор звукових сигналів. Можна використовувати електромеханічний годинник, який переводить стрілку раз на секунду. Щоправда, звук руху стрілки досить тихий, але можна сигнал, що йде на електромагніт годинника, подати на звуковий генератор. Але зручніше користуватися музичним метрономом. Він дозволяє регулювати не тільки гучність, але й частоту сигналів. Останнє може знадобитися, якщо шкала Вашого монтування не збігається з часом.
Під час зйомки треба постійно крутити ручку монтування.
Якщо знімаєте серію, то продовжуйте крутити ручку і в паузах між зйомкою, щоб зображення не зміщувалося від кадру до кадру.
Перспективи
Звичайно, добре б поставити на це монтування електропривод, але це впереді.
Можна використовувати в монтуванні шарикопідшипники, або обійтися одним верхнім підшипником. Якщо знизу до дощечки монтування прикрутити гайку 3/8" або 1/4", то монтування можна буде ставити на фотоштатив. При цьому головку штатива можна використовувати для встановлення полярної осі.
Можна було б зробити монтування такої конструкції потужнішим і поставити на нього телескоп, але за великих збільшень ловити ціль штативною головкою складно. Хіба що замість неї поставити азимутальне монтування.
У міру надходження інформації буду доповнювати та виправляти цю статтю. Сподіваюся, що буде поповнюватися й альбом, присвячений цьому монтуванню.
Березенцев І.П. (Berg) 27.10.2010
Стаття опублікована на http://www.astroclub.kiev.ua
версия этой страницы на русском языке
Повернутися до категорії [ Аматорська астрономія ]
[ нагору ]
