|
摄星仪只使一根极轴作周日旋转运动即可，实际上就是一个24小时制的时钟。许多同好都已经自己动手DIY出了各具特色的摄星仪，在他们的示范作用下，本人也于去年用手中的闲置零件和材料DIY出我的第一代简易摄星仪，详见：去年的作品
帖子发出后，许多同好给与了鼓励和肯定，同时也指出了其中的不足，事实上由于博冠单轴电跟只适用于72-90齿的涡轮。用在这里转速有20%的误差，第一代的实用性并不强，APS-c幅面相机50毫米镜头曝光超过半分钟拍的星点就有拉线。这就促使我再次升级。 升级方案有两个，一是用脉宽PWM电路，调整电跟直流电机通断间隔来调速，二是用步进电机精准控制转速。在coolboyyao版主的支持和无私帮助下，决定选择第二方案。在网上邮购了一个28步进电机与驱动板和一套单片机最小开发系统等等。可是我对单片机和步进电机的控制一窍不通，还是coolboyyao版主通过QQ耐心帮助指导，帮我编写了控制程序。就这样，我终于使步进电机转动起来。
开始，我把步进电机与涡轮轴直接相连，由于涡轮是60齿，则电机需要每24分钟转一周才行。机械安装完成后，一实验，傻了眼。原来涡轮的摩擦转矩太大，电机小，空载时就根本无法转动。用杠杆挂上砝码测量。需要的转矩要0.4N.M，而电机标称转矩仅0.03N.M（3N.CM）。相差十多倍！这次的升级不得不搁浅了。 这一停就是一年多……但我对此事却始终耿耿于怀。直到上个月，一次翻箱倒柜中无意发现一个旧的洗衣机机械定时器，其构造就是一个发条带动的齿轮减速机构。突然想到，如果在电机与蜗轮间插入一组减速齿轮，不就可以加快电机转速；同时降低对转矩的要求了吗？ 说干就干，拆开定时器，去掉发条和摆轮机构，只留下三级齿轮。测量了下传动比。又网购了小块铝板(作支架用，为剪铝板，还专门买了把航空剪)、联轴节等等。通过剪裁、弯折、钻孔、折腾了一星期，算是把整套机构联接起来。又连系上coolboyyao版主，请他为新的转动速度编程。版主又一次帮了忙。整个机构按照预想的方案运转起来。 但是，空载时运转正常，当安上相机、镜头之后，电机又开始打滑失步。说明转矩仍不够用，这时我使出了杀手锏——增加电机电压。转矩随着电压的增加而有所提高，从5v、6v、8v、一直增加到13V，终于能够带动了。但一摸单片机芯片发烫，急忙断电。 转矩不够，又不能加压。DIY又陷入停滞。 在不甘心失败的心理作用下，我把装置全部拆散，仔细查看那个双涡轮，这个老毛子的双涡轮设计得很精妙。它有上下两层涡轮，都具有消除空回间隙的设计，下层蜗杆采用球形轴颈，由两个凹半球轴承包围，所以摩阻力很大。上层蜗杆的是用偏心弹簧轴，由弹簧的压力消除回程，但是两层涡轮之间的结合非常紧密，没有特殊工具是没办法拆开的。只有把它作为整体来用。现在一直使用的是下层涡轮。我试着拆开上层蜗杆的局部，发现可以用一颗螺钉调整弹簧轴承的压力，这样该轴的摩阻转矩就可以减小。于是决定死马当作活马医，放弃下层涡轮副，改用上层蜗轮副作为主动机构，把每个传动零件都涂上黄油。果然轻松不少。 下改上说来简单，实际改动却花费了大工夫，把它翻个个，安装位置与方法都变了，原来基板上的钻孔和电机安装铝板的形状、位置也都要相应改动。经过三天的锯、钻、磨、折腾，板上又多了一些孔洞。重新组装完成。加电试验也通过。 ——就在进入实测阶段时，又出现了新问题。试拍30秒的星空照片仍然拉长线，而且是反向拉线，说明摄星仪超前。仔细检查，原来是我粗心大意，把传动比整整算大了一倍（1/18变成1/36）！
再次求助coolboyyao版主，把转速降为一半，这次，版主发来了C语言源程序，并提示了决定电机转速的关键表达式。据此我按照一个恒星日85165秒计算，直接修改了烧录程序的三个字节。把转速降低一半。只要把新程序烧录到芯片就大功告成。 不料，胜利在即，又遇一劫，程序无法烧录，这里用的是STC89系列芯片，可以用串口（或U转串口）写片，但电脑提示无效设备。为此又专门到电脑城买了一条主板串口接出排线。居然同样不能写片。原来在上次为加大转矩而增加电压时，将单片机的串口转换芯片烧坏了！好在主芯片工作还正常。 只好又到电子市场，重新买了一块最小系统单片机开发板，柜台当面试好。 可就是见了鬼。回到家，新买的单片机又无法写片。连续换了三台电脑（排除了操作系统等原因）都不行。沮丧得当夜都睡不好觉。 第二天，又带上我的笔记本乘地铁找到那个卖单片机的店主。他忙完几桩生意后，就来看我这块板子，几经周折，最后发现原来是该板上有一个电容的引脚虚焊。重新焊好后试写程序就OK了。 回来后把新程序写入，同时给摄星仪装上一个小单筒望远镜作为极轴镜，另外尾部装上一个五节的5号电池盒。上电后，转速正常；加载试验，也顺利通过。
实际跟踪试验时，开光定律不可避免，由于雾霾看不到恒星，只有用月亮作参照天体。用50倍观鸟镜经过半个小时跟踪，月亮都没有离开1度大小的视场，但可以感觉月亮运行稍有落后。可以确定摄星仪制作成功了！
此摄星仪技术参数如下： 自重： 1.8公斤； 脚架重： 1.4公斤； 载重能力：大于3公斤； 供电电压：5-7V 单向转速；86165秒/转；——由于步进电机转速的精准，误差应小于万分之一，只要极轴对的准，实现200毫米5分钟不拉线，应当不难。 设计使用纬度： 30.6度；由于立板与基板之间俯仰角度可以通过螺栓进行调整，能够适应正负两到三度的变化，再加上支架可以再倾斜两到三度，把它用于纬度25~35度之间的地区应当没问题。
下一步的改进，一是准备在基板上安个水准泡，二是把单片机开发板换成最小工作板。三准备为它做个小厚纸板箱，外出时好携带。 回顾这次制作，虽然是修旧利废，但为了制作需要也购买了不少工器具和材料。如树脂板、航空剪、锯条、钻头、铝板、单片机、串口下载线、步进电机、杜邦线、、黄油和各种规格的螺栓、螺钉等等，除掉已有的器材外，直接花费不下两三百元（有些东西买了没用完或没用到）。而且整个DIY过程并不顺利，可以说是布满了荆棘坎坷。不过，在不懈的努力下，克服了一个个的拦路虎，终于收获了成功的喜悦，尝到自己动手的乐趣。这才是最大的收获。 同时通过制作过程，在同好帮助下也学到不少数字电路知识。初步了解了步进电机控制、单片机的使用、甚至还提起了学单片机的兴趣。在此要再次感谢coolboyyao版主等同好。 | 
发表于 2013-12-9 22:41
|
查看: 4546|
回复: 12来自： 湖北省武汉市 电信
发表于 2013-12-10 09:56
来自： 湖南省长沙市 联通
IP卡
狗仔卡
置顶卡
变色卡
千斤顶
显身卡
发表于 2013-12-10 08:32
来自： 江苏省常州市 电信
