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2014年10月15日 (水)

天体写真撮影用赤道儀方針転換 3号機の製作

久々の書き込みは、天体写真撮影用自作赤道儀の総括というか、方針変更についてです。

ノーガイドでの精度を求めることを前提にアーム長を長くとって、絶対的な誤差の小さくすることを狙うため、あえてタンジェントスクリュー式を採用し、2012年の1号機製作以来、数々の改造を重ねてきました。 その主なものは、

  • スクリューを寸切りボルト → 台形ねじ

ねじピッチの精度の他、寸切りボルトでは、直径がやや小さく(M8では、φ8mmより若干小さい)、軸受けベアリングで受ける場合、偏芯を避けれないので、正確にベアリングで受けれるよう台形ねじを使った。

  • 主要構造材をMDF(木製チップ材)からオール金属製(アルミ)へ変更

強度増加と精度向上を目指して木製の1号機から総金属製の2号機へ

  • 大きなステッピングモータによるギア比の最小化

SPG27(減速機付きユニポーラ型)、ST-42BYG020(ユニポーラ型)、SM-42BYG011(バイポーラ型)、ST-42BYH1004(バイポーラ型)と変更し、ドライバーもそれに併せて変更した。

ギアのかみ合わせ等工作精度が出ない中での精度維持を目的に、ギア段数を減らし、最終的にはスクリュー(台形ねじ)を歯車を介さずにダイレクトに駆動するため、比較的安価に入手可能な範囲で、大トルクのバイポーラ型ステッピングモータへ変更した。

  • ムーブメントの精度向上    

アームの構造の変更、スクリューの直線運動を回転運動に換えるための機構については、簡便なスリットによる褶動から、最終的にはリニアガイドを使用。

と、さまざまな対策を講じてきましたが、絶対的精度は±20秒程度には納まるものの、その周期が1.5分(=スクリューの回転速度)と短いため、長焦点レンズでは30秒以上の露出に耐えないと言う限界が克服できませんでした。

こういった状況で、ナノトラッカーを購入、撮影してみると、ピリオディックエラーは非常に大きいのですが、その周期は29分弱と長いため、長焦点レンズでも30秒程度の露出には耐えると言う事がわかりました。

これには、衝撃を受けました。

ピリオディックエラーの絶対値を小さくすることばかり考えていたのですが、ピリオディックエラーの絶対値が大きくても、周期が十分長ければ、実用上はそちらの方が有利であると言う当たり前の事に気付かされてしまいました。

そこで、方針を転換し、3号機を新たに作成することとし、タンジェントスクリュー式をやめ、ウォームホイル駆動で挑戦することとしました。

精度が少々悪くても、周期が長ければ、短時間の露出には耐えるものだと言う事を前提とし、

  • ウォームホイルの歯数は小さくする(長いピリオディックエラーの周期を狙う)。
  • ギアの組み合わせは最小とする。
  • 回転トルクは、大きいモータで補う(車用バッテリーを電源にするので省電力は二の次)。
  • マイクロステップで必要なパルス数を確保(20p/秒以上)

を製作の基本事項としました。

実機は、

  1.  ウォームホイル/ギア・・・モジュール1、歯数50
  2.  主軸・・・・・・・・・・ φ10mm
  3.  ウォームギア軸・・・・・ φ6mm
  4.  モータ減速比・・・・・・ 20/15
  5.  モータ・・・・・・・・・ バイポーラ型ステッピングモータ ST-42BYH1004 5V 1.0A/相 静止トルク4.4kgf・cm 軸径5mm
  6. モータドライバ・・・・・ 秋月電子製ドライバーキット(L6470使用)
  7. 標準パルス・・・・・・・ 39.62p/秒(1/128マイクロステップ駆動) モータ回転数  1回/1436min×50×(20/15) = 0.0464r.p.m = 21.54min/回
  8. コントローラ・・・・・・ Ardiuno互換、標準/700倍速(正/逆転)/1/2速、レリーズコントロール、結露防止ヒータコントロール
  9. その他・・・・・・・・・ バランサー付き(ドイツ型 1軸駆動)、極軸合わせ用φ30mmファインダ搭載

を諸元とし、製作にかかりました。

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ほぼ、完成形に近い形まで出来上がっていますが、構想どおり、回転トルクが足りるのか、ピリオディックエラーの程度はどうかと試写で詰めていきたいと思いますが、さてどうなることか結果が楽しみです。

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