Barndoor tracker (astro inseguitore)

La Barndoor Tracker (tavoletta equatoriale) e' uno strumento che permette di fare fotografie astronomica della Via Lattea e dei corpi celesti in generale anche con tempi di esposizione lunghi, compensando la rotazione della volta celeste cosi' da avere gli oggetti sempre nella stessa posizione rispetto al campo inquadrato dalla reflex. E' una economica alternativa alla montatura equatoriale del telescopio e permette di fare i primi passi in ambito fotografia astronomica con la sola reflex a disposizione.
Ci sono molti progetti sviluppati e realizzati secondo diverse tipologie di Barndoor (in legno o metallo, con barra filettata dritta o curva, ecc), facilmente consultabili sul web. Io ho deciso di costruirmi una Barndoor motorizzata partendo dall'idea (trovata su questo forum) di realizzare una struttura metallica in alluminio quanto piu' possibile ridotta in dimensioni e peso, in modo da poterla trasportare facilmente e pressocche' ovunque. Anche i materiali per realizzarla avrebbero dovuto essere di facile reperibilita' e possibilmente di basso costo. La funzione principale della Barndoor e' quindi quella di far seguire al nostro apparecchio di ripresa, la reflex, la rotazione apparente della volta celeste (circa 15° all'ora, 0.25° al minuto) attorno al polo nord celeste, in modo sufficientemente preciso da evitare, come nel caso di fotografie a lunga posa, che le stelle lascino una 'traccia' del loro movimento apparente.
Il principio quindi e' semplice. Installiamo la nostra reflex su di una 'tavoletta' incernierata ad una parte fissa che ci permette, manualmente o automaticamente mediante motorizzazione, di far ruotare la macchina fotografica alla stessa velocita' della rotazione terrestre.
Ecco come nasce la Barndoor Tracker.

Struttura meccanica

Utilizzando semplici profilati di alluminio (tipo Brico Center) di 15x15 e 30x15 mm di sezione e un po' di bulloneria ho costruito due 'tavolette' di circa 30 cm di lunghezza che hanno costituito (incernierate fra loro) la struttura di base della Barndoor.
Una di queste alloggia uno zoccolo, sempre in alluminio, che funge da punto di ancoraggio per tutto lo strumento che andra' montato su di una testa fotografica a snodo Manfrotto, che a sua volta e' montata in cima ad un cavalletto SkyWatcher (recuperato dall mia NEQ3). La seconda 'tavoletta' alloggia la testa fotografica a sfera per la reflex, la box con l'elettronica di controllo e il laser pointer per l'allineamento polare (di questo parleremo dopo).
All'estremita' opposta rispetto a quella dove e' posizionata la cerniera di rotazione dello strumento ho montato due supporti, anch'essi incernierati alle tavolette principali, uno per il motorino passo-passo (stepper) che fa ruotare la barra filettata (M6) ad esso montata e l'altro per un blocchetto filettato sempre M6 che ingaggia la barra filettata.

La cerniera tra le due tavolette si e' dimostrato il punto critico di tutto il sistema. Inizialmente ho provato con una semplice cerniera in ottone tipo ante per mobiletti, tanto per intenderci, ma questa si e' dimostrata decisamente inadatta allo scopo, a causa dell'eccessivo 'gioco' che questo tipo di cerniere presenta inevitabilmente. L'idea, invece, di realizzare una cerniera 'ad hoc' si e' dimostrata fattibile e vincente. E' necessario infatti annullare, o quasi, il gioco e quindi il disallineamento delle due tavolette unite dalla cerniera. Ho pensato quindi di realizzare la cerniera con un tubicino, sempre di alluminio, di sezione 10 mm che si inserisce in due staffe laterali e solidali con la tavoletta di base, forate esattamente di 10 mm.
Da notare che e' bene interporre tra le parti in movimento delle due tavolette in alluminio un sottile (1 mm o anche meno va piu' che bene) foglietto in plastica o PVC che evita gli attriti tra le parti in metallo a contatto 'dinamico'.
Se siamo riusciti a realizzare una buona cerniera principale, potremo anche ignorare le imperfezioni meccaniche sulle cerniere 'secondarie' (quelle in corrispondenza del motore e del blocchetto filettato) perche' non influiranno significativamente sulla precisione di movimento del nostro strumento.

Il motorino stepper e' un NEMA17 economico (circa 15-16 euro online spedito) ma efficiente, 200 passi/giro a 12V, di quelli utilizzati per la realizzazione delle stampanti 3D tipo RepRap. Naturalmente per comandare lo stepper occorre un controllore elettronico.








Elettronica di controllo

Per il controller mi sono basato sul bel progetto di Daniel Berrangé, che ha scritto un programma per Arduino che controlla lo stepper sia per la rotazione 'a velocità siderale' e quindi per il tracking della volta celeste, sia per un paio di funzioni ausiliarie.
Sostanzialmente e' possibile, tramite una coppia di switch a levetta (uno a due posizioni e l'altro a tre), attivare il tracking siderale o attuare una rotazione veloce del motore in entrambi i sensi per 'aprire' o 'chiudere' (e quindi riportare lo strumento nella sua posizione iniziale dopo la sessione di ripresa). Il programma di Daniel e' strutturato anche in modo tale da compensare la mancanza di una velocita' angolare costante in questo tipo di realizzazione meccanica. La barra filettata dritta infatti introduce un errore di tangenzialita' man mano che il movimento (lineare e non tangenziale, Barndoor di tipologia a triangolo isoscele) della tavoletta superiore aumenta l'angolo fra le due tavolette. Per una spiegazione decisamente piu' esaustiva di questo fenomeno vi rimando alla pagina di Daniel.
La parte elettronica del progetto Berrange e' molto semplificata e prevede pochi componenti, principalmente una scheda Arduino (io ho pensato ad una Pro Mini in sostituzione della Uno usata da Daniel, sempre nell'ottica di minimizzare le dimensioni dello strumento) ed una scheda driver EasyDriver per lo stepper. Io ho provato anche un driver A4988 (qui a destra nella foto) e funziona benissimo anch'esso. Il tutto alimentato da una batteria ricaricabile compatta a 12V. La batteria ha un interruttorino On/Off che funge perfettamente da switch principale.

Allineamento polare

Un'altra questione importante e' il posizionamento dello strumento sul campo. Occorre infatti che, per seguire correttamente la rotazione della volta celeste, la Barndoor, o meglio l'asse di rotazione della cerniera principale, sia alineato in modo sufficientemente preciso e parallelo all'asse di rotazione terrestre, e quindi puntato in modo preciso sulla stella polare. Inizialmente pensavo di montare sulla Barndoor un cannocchiale tipo cercatore che fungesse da cannocchiale polare ma ho incontrato alcuni problemi di spazio disponibile sulla tavoletta. Allora ho optato per l'alternativa 'laser pointer'. Non sara' preciso come il cannocchiale polare ma credo possa svolgere degnamente al compito dell'allineamento polare dello strumento.






Qui una image gallery dello strumento in fase di realizzazione.


Barndoor



Qui un paio di video che ne mostrano il funzionamento.

 
 

... ed uno che ne mostra l'installazione


ops ... nel video ho montato il laser pointer al contrario ... tanto è solo dimostrativo :)

A questo punto non resta che collaudarlo 'sul campo' ...

Settembre 2015

PS: se a qualcuno interessa la maschera per l'etching della PCB, è a disposizione. Scrivetemi ...

Ho realizzato anche una valigetta per il trasporto, modellando con il mio DIY Polystyrene Cutter l'interno in polistirolo.

Marzo 2016

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