Простой астрограф своими руками

Вернуться к категории [ Любительская астрономия ]

Березенцев И.П. (Berg) 27.10.2010

Думаю, каждый любитель астрономии когда-нибудь попадал под такое небо, что жалел, что с собой нет астрографа. Наверняка многие хотели бы иметь небольшой и лёгкий астрограф, который можно взять с собой в отпуск, поход, командировку. У меня такое желание возникло после созерцания из Крыма центра нашей галактики. Поскольку в магазинах не продавали астрографов, отвечающих моим требованиям, я решил сделать его сам.

Что получилось, можно посмотреть на фото:

 

Астрограф имеет настольное исполнение, он смонтирован на фанерной дощечке размером 120х135 мм. Снизу к дощечке прикручен фанерный упор, наклоняющий дощечку на нужный угол. К упору прикручен металлический уголок, на который укреплена конусообразная опора. На эту опору опирается полярная ось, имеющая в своём нижнем торце конусообразное углубление. Ось сделана из мебельного болта с резьбой 6 мм и длиной 100 мм. Можно было взять болт и длиннее, но я не нашёл. На резьбу болта навинчена гайка с шайбой, положена металлическая пластинка-поводок, а сверху через самодельный переходник М6 -> 3/8” прикручена шаровая головка от фотоштатива. В верхней части ось пропущена через дырку в металлической пластинке, прикрученной к фанерке. Пластинка используется в качестве верхнего подшипника. Поводок управляется механизмом тонких движений, который я выпилил из старого теодолита (таких механизмов там три). С одной стороны на поводок давит пружина, с другой – винт с шагом 0,35 мм. На винте имеется ручка, на которую я наклеил шкалу на 60 делений. Шкала освещена красным светодиодом. Один оборот ручки соответствует одной минуте. Хода резьбы хватает на 17 минут.

Испытания показали, что даже при установлении полярной оси на глазок, астрограф позволяет использовать Юпитер-37 с выдержками до 30 секунд. Неплохо, для монтировки весом 350 граммов.

Окрылённый успехом, я сделал ещё одну монтировку, мощнее. Она весит уже 700 граммов, но зато на неё можно поставить не только фотоаппарат с объективом, но и маленький телескоп с мыльницей. Кроме размера, вторая монтировка отличается от первой тем, что в качестве подшипника полярной оси используются две хорошо подогнанные друг к другу втулки, взятые из того же теодолита, а шкала освещается осветителем от искателя полюса.

Попробовал снимать с этой монтировки мыльницей Canon S2 IS. При эквивалентном фокусе 432 мм и выдержке 32 секунды 80% кадров получились без смаза. На минутных кадрах смаз есть, но он небольшой, если не придираться, то эти кадры можно использовать. Правда, из-за аберраций конечный кадр приходится уменьшать в 2-3 раза, поэтому надо считать, что реальный фокус меньше, чем 432 мм.

Этой монтировкой заинтересовались любители астрономии (ЛА), один из них просил чертежи, которых у меня не было. Чертить чертежи не имело смысла, т. к. всё делалось из подручных материалов. Вряд ли другой ЛА найдёт такие же материалы и не каждый имеет возможность сломать теодолит. Правда, точную резьбу можно найти не только в теодолите. Например, в микрометре есть винт с точной резьбой с шагом 0,5 мм и со шкалой.

Для того, чтобы проверить возможность массового повторения, я решил сделать монтировку из доступных деталей (астрограф сельского любителя астрономии :). С устройством монтировки можно легко разобраться по фотографиям.

Устройство монтировки

Монтировка собрана на фанерной дощечке размером 160х160 мм. Упор из фанеры наклоняет дощечку на нужный угол. В механизм тонких движений я поставил обычный винт М5 с шагом резьбы 0,8 мм. Винт вкручивается в два свинченных уголка. Второй уголок используется для того, чтобы винт меньше болтался. Между уголками на винт накручены две законтренные гайки, которые ограничивают ход винта. Ручка сделана из пробки от сока, шкала наклеена на крышку от баночки. Шкала освещается красным светодиодом, который питается от литиевой батарейки через ограничивающее сопротивление 2 килоома.

Полярную ось сделал из мебельного болта М8х140. Нижний конец оси заточен под углом примерно 45 градусов и опирается на отверстие в металлическом уголке. Хорошо бы заточить ось на токарном станке, но я заточил на наждаке и притёр к отверстию. Верхний конец оси лежит на металлической пластинке, вырезанной уголком. Жестяная пластинка с дыркой не даёт оси выпасть. На ось накручены последовательно: гайка, шайба, поводок из фанеры, гайка из пластины, самодельная штативная головка, сделанная из двух уголков. Использовались, также, кольцевые прокладки из тонкого картона для увеличения рычага трения.

Усилие с винта передаётся на поводок через заточенный с двух концов гвоздик. Для упора гвоздика, в поводок вкручен шуруп, а в торце винта просверлено глухое отверстие. Поводок притягивается к уголкам при помощи пружинки или резинки для банкнот, (как у меня).

Винт в пластине, привинченной к упору, регулирует угол наклона монтировки.

В моей монтировке ручка должна делать один оборот за 100 секунд. Хода винта - 13 миллиметров (26 минут). Вес монтировки 1 килограмм. Длина поводка 110 мм.

Изготовление монтировки

Думаю, что снимать чертежи не имеет смысла, т.к. всё делалось из подручных материалов. Коме того, я не считаю себя хорошим слесарем, наверняка Вы сможете сделать лучше. Загляните в кладовку, магазин, рынок, найдёте всё, что Вам надо. По сути монтировка сделана из фанеры, металлических уголков, шурупов и винтов. Для облегчения задачи приведу алгоритм изготовления.

- изготовить механизм тонких движений,

- исходя из шага винта, применённого в механизме тонких движений, вычислить длину поводка, она равна шагу винта делённому на число делений шкалы и умноженному на 13746.

- в соответствии с длиной поводка выбрать размер дощечки.

- если упор делать прямоугольным, то один катет можно взять равным (или меньше) длине дощечки, а второй катет равен: первый катет, умноженный на котангенс широты наблюдения.

- изготовить дощечку и упор и свинтить их уголками.

- прикрутить подшипники оси: внизу – уголок с отверстием (у меня – диаметром 2 мм), а вверху пластинку с дыркой.

- мебельный болт обрезать до нужной длины и заточить.

- выпилить поводок, отметить на нём рассчитанную длину.

- накрутить на ось поводок и штативную головку

- поставить ось на место и примерить положение механизма тонких движений. При среднем положении винт должен быть перпендикулярен поводку в точке касания (с учётом длины гвоздика).

- прикрутить механизм тонких движений.

- вкрутить в поводок шуруп.

- поставить остальные детали – ножки, резинку, гвоздик.

Монтировка должна опираться на опору только в трёх точках, иначе, если опора будет неровной, то монтировка может качаться.

Замечал, что звёзды ползут. Оказалось, что фанера постепенно гнётся, поэтому не стоит экономить на толщине фанеры, а лучше – применить более прочный материал. Ручку придётся крутить руками, поэтому жёсткости конструкции надо уделить особое внимание.

Испытания монтировки

Для испытаний я использовал фотоаппарат Canon S2 IS с 1,5х конвертером. Монтировка была установлена на фанерный столик, укреплённый на треноге от теодолита[/url]. Заодно хотел проверить работу фотоаппарата с конвертером. Эквивалентный фокус 648 мм оказался монтировке не по зубам. А вот моя монтировка №2 позволяла делать с этой аппаратурой удовлетворительные снимки :(

Здесь показаны кропы двенадцати 64-хсекундных кадров. Изображение от кадра к кадру смещается влево и вниз. Это говорит о том, что моя монтировка забегает на 1 секунду в минуту и что полярная ось выставлена неточно. При установке полярной оси треки звёзд были неровными, т.е. фотоаппарат качался от ветра. Возможно, это связано с тем, что тренога стояла на рыхлой земле. Но основной смаз дали неточность механики и дрожание руки. После сложения шести из двенадцати минутных кадров получился такой снимок.

Работа с монтировкой

Поскольку монтировка настольная, то удобнее с ней работы с какого-нибудь возвышения – столбика, парапета, стола… В крайнем случае, можно работать и с земли, особенно, если есть поворотный экран. Если нет, придётся использовать зеркало.

Первым делом, надо установить полярную ось.

Можно отцепить поводок, направить фотоаппарат на Полярную звезду и фотографировать, медленно ведя поводок рукой. Регулировкой полярной оси добиться того, чтобы Полярная звезда на снимках не смещалась. Можно и не фотографировать, а наблюдать в видоискатель (монитор). Проблема в том, что Полярная звезда находится не точно на северном полюсе. Если фокусное расстояние объектива не очень большое, а выдержки не очень длинные, то такой точности хватит, если нет, то можно фотографировать с проводкой околополярную область и, сравнивая с картой, добиться того, чтобы звёзды на снимке вращались вокруг северного полюса.

Но более надёжным, хоть и более трудоёмким остаётся метод смещения.

Чтобы определить, куда смещается звезда, я делаю снимок с максимальным имеющимся фокусом и с максимальной используемой выдержкой. В начале экспозиции я ручку монтировки не трогаю. Когда до окончания экспозиции остаётся несколько секунд, я, работая ручкой, догоняю время и дальше веду монтировку за временем. Получаю трек и изображение звезды в начале трека. Регулировкой положения полярной оси надо добиться, чтобы звезда лежала точно на начале трека. Заодно можно прикинуть точность шкалы монтировки. Если между звездой и началом трека есть разрыв, то часы монтировки спешат, ручку надо крутить медленнее. Если звезда находится на треке, то ручку надо крутить быстрее. По виду трека можно оценить вибрацию монтировки. Если трек напоминает осциллограмму, то придётся ждать безветренную погоду. После того, как полярная ось выставлена, монтировку надо зафиксировать. Если зафиксировать невозможно, то на основании надо карандашом отметить положение монтировки, чтобы её можно было поставить на место, если она сдвинется.

Чтобы задавать ритм вращения ручки монтировки потребуется генератор звуковых сигналов. Можно использовать электромеханические часы, которые переводят стрелку раз в секунду. Правда, звук движения стрелки довольно тихий, но можно сигнал, идущий на электромагнит часов, подать на звуковой генератор. Но удобнее пользоваться музыкальным метрономом. Он позволяет регулировать не только громкость, но и частоту сигналов. Последнее может пригодиться, если шкала Вашей монтировки не совпадает со временем.

Во время съёмки надо постоянно крутить ручку монтировки.

Если снимаете серию, то продолжайте крутить ручку и в паузах между съёмкой, чтобы изображение не смещалось от кадра к кадру.

Перспективы

Разумеется, хорошо бы поставить на эту монтировку электропривод, но это впереди.

Можно использовать в монтировке шарикоподшипники, или обойтись одним верхним подшипником. Если снизу к дощечке монтировки прикрутить гайку 3/8" или 1/4", то монтировку можно будет ставить на фотоштатив. При этом головку штатива можно использовать для установки полярной оси.

Можно было бы сделать монтировку такой конструкции мощнее и поставить на неё телескоп, но при больших увеличениях ловить цель штативной головкой сложно. Разве что вместо неё поставить азимутальную монтировку.

По мере поступления информации буду дополнять и исправлять эту статью. Надеюсь, что будет пополняться и альбом, посвящённый этой монтировке.

Березенцев И.П. (Berg) 27.10.2010

Статья опубликована на http://www.astroclub.kiev.ua

Вернуться к категории [ Любительская астрономия ]

---