Out of the Box - Dr. Christian Pinter - Fototipps

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"Out of the Box":
Fernsteuerung mit USB-Kabel und Funk (Version 3)
Wichtige Vorbemerkung:

Ich beschreibe hier meine Konfiguration. Sollten Sie diese ganz oder auch nur in Teilen nachbauen, so tun Sie das ausschließlich auf Ihre eigene Gefahr.

Ich übernehme keine Haftung für Schäden am Teleskop, dem PC, der Türe oder anderen Komponenten.


Schneller Auf- und Abbau

Früher stand ich beim Fotografieren lange in der Kälte. Selbst bei der Fernsteuerung mittels Notebook am Balkon und Teamviewer für die Verbindung zum Arbeitsraum waren Auf- und Abbauzeiten viel zu lang.

Deshalb habe ich 2019 "Out of the Box" entwickelt. Kernstück ist eine schwarze Schachtel, die fix zwischen den Stativbeinen montiert ist.
Einsatzgebiete

Mein Hauptinteresse liegt bei der Himmelsfotografie. Ich versuche ansprechende Fotos von Mond und Planeten zu schießen sowie, soweit es die großstädtische Lage erlaubt, auch von Deep Sky Objekten. Darüber hinaus betreibe ich fotografische Astrometrie und gelegentlich auch Fotometrie an Einzelsternen, Doppelsternen, Kleinplaneten oder Planetenmonden.  

Dennoch bleibt das Teleskop natürlich auch weiterhin für rein visuelle Beobachtungen geeignet. Es hat bloß ein wenig an Gewicht zugelegt.
Grundsätze meines Projekts

  • Teleskop, Kameras etc. werden über ein USB 3.0 Kabel und Funk gesteuert
  • die gesamte Elektronik ruht, fertig verdrahtet, in der Box unterm Teleskop
  • fast alle nötigen Geräte und Sensoren befinden sich beständig am Teleskop
  • ebenso die Kabelverbindungen zwischen diesen und der Box darunter
Was habe ich dabei gewonnen?

Im Verlauf einer himmlischen Fotosession muss ich jetzt oft nur noch auf den Balkon, um die Leuchtbox für die Kalibrierungsaufnahmen vors Objektiv zu setzen. Ansonsten kann ich:

  • alles vorkonfiguriert in einem Rutsch auf den Balkon stellen
  • mich mit dem Anschluss eines Strom- und eines Datenkabels begnügen
  • praktisch alles vom Zimmer aus per PC und via Funk steuern
  • das ganze Equipment genauso rasch wieder abbauen


Weiterentwickelt ...

  • Version 1: alles mit USB 2.0 ab Anfang 2019
  • Version 2: einzelne Veränderungen in den Jahren 2020 und 2022
  • Version 3: Upgrade auf USB 3.0 ab Februar 2024

Schematischer Bauplan der Version 3. Die Komponenten werden weiter unten vorgestellt
Das Teleskop

Kernstück meiner Balkonsternwarte ist seit dem Jahr 2005 das LX90, ein Schmidt-Cassegrain-Teleskop von Meade. Es besitzt eine Öffnung von 200 mm und gut 2000 mm Brennweite.

Das Gerät ist samt Montierung und Stativ für mich gerade noch leicht genug, um es die drei Meter vom Zimmer auf den (leider überdachten) Balkon zu ziehen bzw. Bein für Bein über den hohen Türstaffel zu hieven.
Ein derartiges Instrument sammelt etwa tausendmal so viel Licht wie das freie Auge und erzielt eine theoretische Auflösung weit unter einer Bogensekunde.

Die maximal sinnvolle Vergrößerung liegt meiner Erfahrung nach bei 220 x. Höhere Vergrößerungen lässt die Thermik an meinem Standort selten zu.

Das LX90 ist ein sogenanntes Goto-Teleskop. Dank der Autostar-Handbox kann es Himmelsobjekte automatisch ansteuern. Ich betreibe es im altazimutalen Aufstellungsmodus.
Der PC

Der aktuelle PC wurde im September 2021 gekauft.

  • CPU: AMD Ryzen 7 3800X mit 8 Kernen (16 Threads) und 3.900 MHz
  • RAM: 32 GB
  • GPU: GeForce GT 710 mit 2 GB physikalischem Speicher
  • Betriebssystem: Win 10 Home Edition
  • Monitore: 2 BenQ mit jeweils 1920x1080 Pixel

Die GPU bildet mit ihrem geringen Speicher wohl den Flaschenhals im System. Hingegen ist die Verwendung zweier Monitore ist ein echtes Plus: Man kann die Steuersoftware für das Teleskop und die Kamera im Auge behalten und gleichzeitig auch noch anderes erledigen.
Das Repeaterkabel

  • Vom PC zur Balkontüre führt ein USB 3.0 Repeaterkabel von etwa 5 m Länge.
  • Parallel dazu liegt ein gleichlanges USB 2.0 Kabel.

Über einen USB-Stecker kann aus dem USB 2.0 Kabel auf Wunsch eine Spannung von 5 V abgenommen werden, die den Repeater versorgt. Derzeit verwende ich diese Stromversorgung nicht.
Das Flachkabel

Nun folgt ein sehr flach ausgeführtes USB 3.0 Kabel. Es mündet direkt ins lange USB-Kabel des in der Box befindlichen Hubs.
Das Netzgerät

Auf meinem Balkon befindet sich zum Glück eine Steckdose. Von dort bezieht das Netzgerät 230 V Wechselstrom, die von ihm in 12 V Gleichstrom verwandelt werden. Diese 12 V gelangen über ein Kabel in die Box unterm Fernrohr. Dort werden sie an die einzelnen Komponenten (Hub, Funkempfänger, Flatfield-Box und Spannungswandler) weitergeleitet.

Beim Aufbau schließe ich das Netzgerät vor dem USB-Datenkabel an, beim Abbau entferne ich es nach dem Datenkabel - weil der ohne Netzgerät unversorgte Hub, wie ich vermute, relativ viel Strom aus dem PC ziehen würde.
Was mündet in die Box?

Die Spreizung der Stativbeine wird mit drei Streben begrenzt, die sich in einer kleinen Platte unter dem Teleskop vereinen. Darauf ist die Box locker angeschraubt. Sie kann sich ein wenig mitdrehen, falls nötig.

Eingangsseitig münden nur zwei Kabel ein:
  • Stromversorgung (12V)
  • Datenkabel (USB 3.0)
Ein Blick in die Box

Die Kabel gelangen durch Schlitze in die mit einem Deckel verschlossenen Schachtel. So lassen sie sich leicht tauschen. Weil ich überlange Kabel nicht kappen wollte, habe ich sie in der Box zusammengerollt. Das Innere sieht deshalb recht verworren aus.
In der Box: Ein aktiver 7fach USB-3.0-Hub

Das Datenkabel mündet in der Box in einen aktiven Siebenfach-Hub (3.0), der mir noch aus der Zeit meines früheren Intel-PCs übrig geblieben war. An diesem aktiven Hub stecken:

  • 1 USB/UART-Adapterkabel für die Teleskopsteuerung
  • 3 USB-Datenkabeln für bis zu drei Kameras
(wahlweise EOS 550D, EOS 1000D, NexImage 10, NexImage 5, Philips CCD-Cam)
  • 1 Shoestring-Focusser
  • 1 Sensor für Feuchtigkeit und Temperatur (TemperHum)
  • 1 IR-Sensor samt Arduino für die Wolkenerfassung

Die 7 USB-Buchsen des Hubs lassen sich übrigens einzeln ein- oder ausschalten.

Der Hub benötigt 12 V als Stromversorgung. Aktive Hubs sind oft problematisch, falls sie - was eigentlich nicht sein dürfte - den ihnen zugeführten Strom nicht nur in die angehängten Geräte, sondern auch "zurück" in den PC leiten. Dieser Strom kann PCs bzw. Notebooks beschädigen!
In der Box: Funkempfänger

In der Box wartet ein Ensemble von sechs Funkempfängern. Genützt werden aber nur drei.

  • Kanal 6 und Kanal 5 klappen die Bahtinovmaske vors Objektiv bzw. wieder zurück
  • Kanal 4 schaltet die LEDs des Suchers, jene des Fadenkreuzokulars und die in der  Flatfieldbox aus bzw. ein
Bei jedem Empfänger lässt sich extra einstellen, wie er auf das Signal reagiert: Er kann den Befehl nur solange ausführen, wie das Signal andauert - oder den ausgelösten Zustand halten.
In der Box: Spannungswandler

In die Box gelangen 12 V, die dort weiter verteilt werden. Ich benötige aber auch andere Spannungen. Elektronische Spannungswandler stellen diese zur Verfügung.

  • 12 V auf 9 V zur Steuerung des Fokusmotors
  • 12 V auf 7,8 V zur Stromversorgung der Canon-DSLRs
  • 12 V auf 5 V zur Steuerung der Bahtinovmaske
In der Box: Shoestring und Relaiswandler

Zur Steuerung des Fokussiermotors vom PC aus liegt ein Shoestring-Adapter FCUSB2 in der Box. Er hängt am Hub und wird mit der Software  APT oder FocusPal2 kontrolliert.
Das Gerät führt dem Motor somit keine oder eine umpolbare Spannung von 5 V zu. Das ist sehr wenig für den Meade Microfocusser.

Daher ist ein "Relaiswandler" angeschlossen, der statt der geschalteten 5 V Spannung eine gleichartig geschaltete 9 V Spannung ausgibt.

Dieser Eigenbau (das weiße Kasterl im Bild rechts) kommt mit zwei Relais und vier Dioden aus.

In der Box: USB-RS232-Adapter

Das Meade Teleskop lässt sich nicht direkt mit USB steuern. Die Autostar-Handbox muss vielmehr über den ebenfalls in der Box befindlichen, elektronischen USB-RS232-Adapter an den Hub angeschlossen werden.
Die Wahl des richtigen Chips-Satzes scheint kritisch zu sein.

Meiner Erinnerung nach muss außerdem ein passender Treiber installiert werden.
Was kommt raus aus der Box?

Von der Box ziehen 14 Kabel zum Teleskop hoch. Zwei Kabel biegen gleich nach dem Verlassen der Schachtel in Richtung der rechten Montierungsgabel ab. Sie dienen der Stromversorgung des Teleskops mit 12 V sowie der Datenübertragung zur Autostar-Handbox.

Die anderen Kabel machen sich auf den Weg zur linken Montierungsgabel. Weiter oben biegen wiederum zwei ab - für den IR-Sensor und die Flatfieldbox.

Die zehn verbliebenen Kabel werden über die linke Montierungsgabel geführt. Sie münden in Buchsen, die mit Buchstaben (siehe Schaltschema oben) beschriftet sind. Den gleichen Buchstaben tragen die Stecker der entprechenden Geräte.

Die drei Datenkabel für die Kameras nützen den USB 3.0 Standard, bei zwei weiteren reicht USB 2.0.

  • Stromkabel fürs Teleskops (12 V)
  • Datenkabel fürs Teleskop (mündet in Meade Autostar-Handbox)

  • Stromkabel für die Canon EOS (7,8 V via Akku-Dummy)
  • Stromkabel für eine zukünftige CCD-Cam (12 V über AUX)
  • Datenkabel für die Kamera 1 (USB 3.0)
  • Datenkabel für die Kamera 2 (USB 3.0)
  • Datenkabel für die Kamera 3 (USB 3.0)

  • Stromkabel für den Fokussiermotor (9 V, per USB einschaltbar und umpolbar)
  • Stromkabel für den Bahtinovmasken-Motor (5 V, per Funk einschaltbar und umpolbar)

  • Stromkabel für Fadenkreuzbeleuchtung des Suchers (LEDs, per Funk abschaltbar)
  • Stromkabel für das Fadenkreuzokular (LED, per Funk abschaltbar)
  • Stromkabel für die Flatfield-Box (12V, LEDs per Funk abschaltbar)

  • Datenkabel des Sensors für Temperatur und Luftfeuchtigkeit (USB 2.0)
  • Datenkabel für den Arduino mit dem IR-Wolkensensor (USB 2.0)

Die Nabelschnur
Die aus der Box ragenden Kabel müssen länger sein als die zu überwindende Höhendifferenz, da die Box selbst ja nur sehr begrenzt mit dem Teleskop mitrotieren kann. Gleichzeitig sollen sie aber auch nicht den Boden berühren, um keine Stolperfalle zu bilden.

Weil das Teleskop am Balkon nur einen beschränkten Azimut-Bereich überstreichen kann, war leicht ein Kompromiss zu finden.

Die Kabel sind mit Klettbändern zu einem dicken Strang verquickt und formen eine Art "Nabelschnur".

Damit sich diese während der Teleskopbewegung nicht an den Aussparungen der Ablageplatte verheddert, klippte ich einen geschlitzen Wellschlauch auf die Plattenkante.
So etwas verwenden Autofahrer, damit ihnen der Marder nichts durchbeißt. Auf meinem Balkon haust das Tier bislang nicht.
Gabelsalat

Zehn Kabel werden über den oberen Rand der linken Montierungsgabel geführt und dort mit einem Klettstreifen befestigt.

In der Nähe finden sich Buchsen zum Anschluss der Geräte: Vor allem jene für Kameras, Fokusmotor, Bahtinovmaske, Sucher-LEDs bzw. Temperatur- und Feuchtigkeitsmesser.
Komponenten im bzw. am Teleskop

Die nun folgenden Komponenten sind mehr oder weniger fix am Teleskop montiert oder - wie die jeweils verwendeten Kameras - austauschbar. Die recht schwere Flatfieldbox für die Kalibrierungsaunahmen kommt erst bei Bedarf vors Objektiv. Deren Stromkabel ist aber in die "Nabelschnur" integriert.
Das Teleskop bewegt sich
Das Meade LX90 (das ich jetzt gern RLX90 nenne, wobei das "R" für Remote steht) lässt sich vom PC aus kontrollieren.

Die Steuerbefehle erfolgen über den ASCOM-Standard: Bei der Einstellung POTH können mehrere Programme parallel zugreifen.

Zum Ansteuern verwende ich APT, das sogar Objektlisten abarbeiten kann. Die Steuerung klappt auch mit Cartes Du Ciel oder dem virtuellen Autostar Controller (Bestandteil der Meade Autostar Suite).
In APT kann man das Zielobjekt aus Datenbanken auswählen und das Teleskop an die gewünschte Position fahren lassen. Alternativ klickt man es in Cartes du Ciel an und übergibt dessen Koordinaten per Click an APT.
Eine sehr feine Funktion von APT heißt Plate Craft. Man schießt ein Foto nahe des gewünschten Objekts. Plate Craft analysiert es und weiß anhand der festgehaltenen Sterne, wohin das Teleskop schaut.

Es wiederholt diesen Vorgang, bis das Zielobjekt exakt in der Bildfeldmitte landet.

Natürlich funktioniert auch das Dithering mit APT. Dies sorgt alle paar Aufnahmen für einen zufälligen Versatz, was sonsorbedingte Rauschmuster auf den Fotos mindert.
Wichtig: Der COM-Port

Alle Teleskop-Steuerungsprogramme müssen auf jenen COM-Port zugreifen, an dem sich der USB/RS232-Adapter angemeldet hat. Mitunter ändert Windows ihn einfach.
Zur Überprüfung des COM-Ports startet man den Windows Gerätemanager (im Feld Ausführen eintippen: devmgmt.msc - und gleich eine Verknüpfung anlegen).
Der Eintrag findet sich dort unter Anschlüsse COM & LPT. Auf den angezeigten Port wird die Software eingeschworen. Manche Programme erwarten bei der Eingabe übrigens eine führende Null (016 statt 16 oder 04 statt 4), andere nicht.

In obigem Beispiel findet sich der Eintrag der Autostar-Handbox bzw. ihres Adapters unter Prolific USB-to-Serial Comm Port (COM 13). Die Software des Arduino mit dem IR-Wolkensensor übertragt ihre Daten in diesem Exempel hingegen über COM 12.
EOS - die kontrollierte "Göttin"
Der Name der Canon-Kameraserie EOS erinnert nur scheinbar an die gleichnamige griechische Göttin der Morgenröte.

In Wirklichkeit ist EOS nur ein sehr prosaisches Kürzel für Electro-Optical System Digital.
Wie auch immer: Bei mir stehen die Canon EOS 1000D und die EOS 550D im Einsatz. Meine Box versorgt die EOS mit 7,8 V Spannung. Dazu wird anstatt des Akkus ein Dummy ins Batteriefach eingesetzt.

Sollte ich jemals beide DSLRs gleichzeitig einsetzen - was erschütterungstechnisch wohl eher suboptimal wäre - würde eine davon mit einem Akku betrieben. Alternativ ließe sich die Stromversorgung mithilfe eine Spillter-Kabels auf die Zweitkamera ausdehnen.

Die EOS-Kamera (USB 2.0) überträgt jedes Foto per Kabel an den USB 3.0 Hub. Der schickt das Signal weiter an den PC. In der Einstellung RAW+JPG dauert dies geschätzte 2 Sekunden. Im LiveView-Modus von APT schwankt die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen 10 und 15 Bildern pro Sekunde.
APT kann die Fotodateien gleich sinnvoll benennen und in unterschiedlichen Ordnern ablegen. Das macht die weitere Verarbeitung bequemer.

Die Belichtungssteuerung erfolgt ebenfalls mit APT, das ganze Belichtungspläne abarbeiten kann und auch die Spiegelvorauslösung (Anti Vabration Pause) unterstützt.

Nur in Ausnahmefällen muss die alte EOS Utility von Canon herhalten.
NI 5 oder NI 10 - für Mond und Planeten

Anstatt (oder zusätzlich zu) der DSLR kann ich die Planetenkameras Celestron NexImage 5 bzw. 10 an eines der drei USB 3.0 Datenkabel anschließen. Anders als die NI5 ist die NI 10 sogar selbst USB 3.0 tauglich. Das gestattet ein größeres Bildfeld, wie es bei der Mondfotografie von Vorteil ist.
Die Sensor-Pixel sind bei der NI 10 winziger als bei der NI5. Dies resultiert in einer noch geringeren Empfindlichkeit.

Deshalb muss man jedes Frame bei der Planetenfotografie recht lange belichten, was wieder die Framerate (fps) senkt.

Die Auflösung ist bei beiden Kameras fein. Sie wird leider vom Seeing samt Thermik an der Hauswand eingeschränkt.
Gesteuert werden die beiden Celestron-Kameras von mir meist mit der Software FireCapture oder ICap.

Geraten die Videos wegen des schlechten Seeings zu unruhig, hilft PIPP weiter. Es stabilisiert die gefilmten Objekte. Außerdem kann es mehrere Videos verbinden. Zum Schneiden oder Retten beschädigter avi-Videos bewährt sich VirtualDub.

Mit den beiden Cams kommt man etwa bis zur Uranus-Helligkeit, wenn man mehrere Sekunden lang belichtet. Doch dann nimmt das Rauschen stark zu. In diesem Fall dreht man zusätzlich ein Dark-Video mit gleichem Gain, gleicher Belichtungszeit und mit aufgesetztem Objektivdeckel.

Autostakkert kann dieses "Dark" beim Stacken der Video-Frames zu einem Summenbild in Abzug bringen. Diese Software verwandelt die Frames eines Videos auf Wunsch außerdem in eine lange Serie von Einzelfotos.
Ein ehemalige Webcam als zusätzliche Kamera

Die alte Philips 900C wird mit dem Programm wxAstroCapture gesteuert. Man kann diese USB 2.0 Cam bei Bedarf ins zweite Sucherfernrohr stecken.
Sie lässt sich aber auch im Fokus des LX90 betreiben.

Die Auflösung beträgt bloß 640 x 480 Pixel, dafür ist die Philips aber deutlich empfindlicher als die NexImage Cams.

Die Steuersoftware blendet auf Wunsch sogar die Systemzeit ein, was beim Filmen von Sternbedeckungen praktisch ist.

Bereit für eine gekühlte Astro-Cam

In spezialisierte Astro-Cams für Deep-Sky-Aufnahmen ist - um das Rauschen zu minimieren - eine Peltier-Kühlung eingebaut. Sie drückt die Sensor-Temperatur Dutzende Grad C unter jene der Umgebung.

Dazu ist freilich eine zusätzliche Stromversorgung nötig. Ich verwende DSLRs für Deep Sky Aufnahmen. Mit dem AUX-Stromkabel stehen aber vorsorglich 12 V bereit.
Scharf genug?

Die Fokuslage ändert sich beim LX90 leider mit der Neigung des Teleskops. Der Spiegel lässt sich nämlich nicht fixieren.
Umso wichtiger ist ferngesteuertes Fokussieren - mit dem Meade Mikrofocusser (#1209 Zero Image-Shift Microfocusser).

Zum Ansteuern werden in der einen Richtung +9 V benötigt, in der anderen -9 V. Meine Box liefert auch diese geschaltete Spannung. Will ich die Shapley-Linse in den Strahlengang einbringen, muss der Microfocusser gegen einen angeflanschten JMI-Fokusmotor getauscht werden.
An die selbe Kabelbuchse angeschlossen, lässt er sich in exakt gleicher Weise fernsteuern.
Ein Kreuz im Sucher

Das LX90 besitzt ein Meade-Sucherteleskop mit achtfacher Fixvergrößerung und 50 mm Öffnung. Ich kann es mit etwas Mühe parallel zum Fernrohrtubus ausrichten, wenngleich die originalen Justierschrauben alle rasch abbrachen und ersetzt werden mussten.

Oft will man die Fäden des Fadenkreuzes beim Zentrieren eines Sterns sehen - sie müssen also beleuchtet werden. Ist der Stern lichtschwach, stört diese Beleuchtung allerdings wieder.
Ich habe das Fadenkreuz des Meade-Suchers (8x50) nachträglich beleuchtet: Zwei rote LEDs strahlen die Fäden von der Augenseite her an. Die Box liefert den Strom hierfür über einen Vorwiderstand.

Meine diletantische Anbringung der LEDs hellt leider auch das Bildfeld auf. Zum Glück kann ich ihnen den Strom per Funk entziehen (Kanal 4).
Mit dem Zweiten sieht man besser
Deutlich besser zu justieren ist der zweite, hinzugekaufte Sucher ähnlicher Leistung.

Korrekt ausgerichtet und mit einem beleuchtbaren Doppelfadenkreuz-Okular ausgestattet, lässt sich ein Planet damit recht exakt zentrieren.

Das hilft beim Einsatz der Planetenkameras am LX90, die einen relativ kleinen Sensor besitzen.
Professionell beleuchtet ...

... ist das Meade-Fadenkreuzouklar. Darin wird ein geritztes Glasplättchen von der Seite her angestrahlt.

Dieses Okular von 12 mm Brennweite lässt sich am zweiten Sucher montieren.

Am LX90 eingesetzt, lässt sich ein Planeten ganz exakt in die Feldmitte bringen. Ein verschiebbarer Ring am Okular hilft beim Vorfokussieren.
Die seitliche LED erhält ihren Strom über einen Vorwiderstand aus der Box - und ist ebenfalls per Funk abschaltbar (Kanal 4). Ist der Planet einmal zentriert und halbwegs scharf, tausche ich das Okular gegen eine der beiden Planetenkameras aus.
Wie im vorigen Jahrhundert: Autoguiding nicht möglich

Die Kombination aus Zweitsucher und Philips 900C eignete sich wohl fürs Autoguiding. Ein Autoguider würde die Sternposition im Bildfeld laufend überwachen.
Jede Abweichung setzte die beiden Getriebe des Teleskops in Gang, bis der Stern wieder an seiner ursprünglich vorgesehenen Position stünde.

Mit Autoguiding wären mir auch etwas längere Belichtungszeiten als 10 bis 15 Sekunden möglich. Dass es hier nicht klappt, liegt an der azimutalen Aufstellung des Teleskops.

Es ist lachhaft: Da brausen Autos ohne Fahrer durch die Gegend, aber das simple Autoguiding am Fernrohr funktioniert azimutal noch immer nicht.

Muss ich warten, bis Tesla so etwas nebenbei erfindet, oder schafft das endlich auch eine Astro-Software-Firma?
What time is it, please?

Die Systemzeit des PCs lässt sich z.B. über den Server von time.is per Click synchronisieren. APT überträgt die Systemzeit an die DSLR. Es würde sie auch ans Teleskop senden, doch das lässt mein LX90 nicht zu.

Außerdem schreibt APT die Zeit auf Wunsch auch in den Foto-Dateinamen von CR2-Dateien: Allerdings repräsentiert der Name jenen Zeitpunkt, zu dem das DSLR-Foto auf die Festplatte geschrieben wurde. Zwischen dem Belichtungsende und diesem Zeitpunkt vergehen bei mir zwei bis vier Sekunden.


Bahtinovs Maske motorisiert

Zum oben erwähnten Fokussieren verwendet man, sofern es nicht um Mond oder Planeten geht, gern eine Bahtinovmaske. Die muss dazu vor das Objektiv gesetzt werden. Bei mir klappt sie per Funkbefehl (Kanal 6) vors Objektiv bzw. kehrt nach einem anderen Funkbefehl (Kanal 5) wieder in ihre Ausgangslage zurück. Ein Getriebemotor, wie man ihn auch im Modellbau verwendet, bewegt sie.

Die Anschlussbuchse für die Motorsteuerung befindet sich am oberen Ende der linken Montierungsgabel.

Ich habe den simplen Mechanismus selbst ausgeheckt. Ob er auch mit einem äquatorial montierten Teleskop funktionieren würde, bezweifle ich allerdings.
Der Motor klebt an einer kleinen Holzlatte, die an einer Baader-Klemme befestigt ist. Diese reitet auf der am Tubus aufgeschraubten Prismenschiene.

Weitere Bilder sehen Sie hier.

Die Halterung ist so konzipiert, dass man sie einfach um 90 Grad schwenken kann.
Dann stört sie auch nicht mehr, wenn man die Flatfield-Leuchtbox vors Objektiv setzt.

Möchte man hingegen ein Objektiv bzw. den Spektrographen huckepack aufs Teleskop setzen, muss die Bahtinov-Einheit ganz entfernt werden - was dank der Prismenschiene innerhalb von 20 Sekunden von statten geht.

Die eben genannten Objektive besitzen übrigens eigene, kleinere Bahtinov-Masken ohne Motorisierung: Häufiges Nachfokussieren ist bei ihnen ja nicht nötig.
Wie kalt ist es am Teleskop?

An der linken Montierungsgabel befindet sich ein USB-Sensor namens TEMPerHUM. Er liefert Daten für Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die sich mit der proprietären Software PCsensor (TEMPer) aufzeichnen lassen.

Bequemer geht das mit APT: Es blendet die Daten auf Wunsch ein und berechnet den Taupunkt. So wird man gewarnt, bevor die Optik beschlägt.
Wie kalt ist der Himmel?

Die Temperatur des Himmels steigt, sobald Zirren oder noch üblere Wolken auftauchen. Um Wolkenlücken besser auszunützen, wird die Himmelstemperatur bei mir in Zielrichtung alle paar Sekunden gemessen. Ein Anstieg der Temperatur warnt mich übrigens auch, falls nach einem Schwenk des Teleskops ein Baum oder die Balkondecke ins Bild zu geraten drohen.

Verwendet wird der IR-Sensor GY-906-DCI MLX90614ESF-DCI von Melexis: Sein Öffnungswinkel beträgt angeblich nur 3 Grad. Er hängt an einem Arduino Nano Mikroprozessor.
Der Arduino liest den IR-Sensor aus und schickt die Daten an den PC. Er wird über das USB 2.0 Kabel auch gleich mit Strom versorgt.

Das kleine Gehäuse mit dem Arduino Nano und dem Sensor klebt am vordersten, leichtesten Gegengewicht. Das bleibt immer am Teleskop, um das Gewicht des Fokusmotors auszugleichen.
Ein Astro-Kollege hat mir freundlicherweise das Arduino-Programm geschrieben! Die Arduino-Software listet die aktuelle Temperatur auf oder stellt deren Verlauf als Kurve dar, wie unten zu sehen. Auch diese Software ist auf den korrekten COM-Port einzustellen.
Oben: Die Himmelstemperatur sinkt, wenn sich die Wolken lichten.
Gratis dabei: Ein Thermometer für die DSLR

Die Kameratemperatur wäre interessant, weil die Darks tunlichst mit derselben Kameratemperatur wie die eigentlichen Objektaufnahmen (Lights) geschossen werden sollten. So lässt sich später das Rauschen des Kamerasensors zum Teil wegrechnen.

Diese Temperatur ist nicht ident mit der Umgebungs- oder der Himmelstemperatur - sondern merklich höher, da sich die Kamera notgedrungen erwärmt.
Die EOS erfasst die Temperatur, vergräbt sie in den EXIF-Daten der Bilddateien.
Die Software APT (Grafik oben) liest auch diese Temperatur sogleich aus und schreibt sie auf Wunsch sogar in den Dateinamen. Noch mehr EXIF-Infos verrät das Programm ExifToolGUI. Hier ein Temperaturbeispiel während einer Fotosession:

Objekt      °C      Quelle
Kamera     +24      EXIF-Daten
Umgebung   +11,7    TEMPerHUM
Himmel     -11,3    IR-Sensor

In der Praxis ist die Temperaturangabe einer DSLR von geringem Nutzen, da man ihre Temperatur nicht regeln kann. Man kann bestenfalls "Temperaturexzesse" vermeiden, indem man den Kameramonitor ausschaltet und die LiveView-Funktion in APT nur kurz aktiviert.  
Eine Box für "flache" Aufnahmen

Das Bildfeld ist nicht gleichmäßig ausgeleuchtet, was die spätere Weiterverarbeitung der Fotos erschwert. Um Vignettierungseffekte wegrechnen zu können, wird mit der selben ISO-Einstellung auch eine gleichmäßig ausgeleuchtete, helle Fläche fotografiert. Man schießt also Flatframes.
Hierzu nütze ich eine Flatfield-Box vor dem Objektiv. Sie wird aus meiner Box am Fuße des Teleskops mit schaltbaren 12 V versorgt. Unbeleuchtet fungiert die Leuchtbox gewissermaßen auch als Objektivdeckel.

Gegen Lichteinfall abgedichtet, erstelle ich damit Darks und Bias-Aufnahmen.
Das Foto zeigt das Dichtungsband am Teleskop und auch die zum Aufsetzen der Flatfield-Box seitlich um 90 Grad verdrehte, motorisierte Bahtinovmaske.

Um nach den Darks und Bias-Fotos die Flats anzufertigen, schalte ich bloß die Beleuchtung per Funk ein (Kanal 4). Ich schieße die Flats nicht im Av- sondern im M-Modus der EOS - und zwar mit einer schon zuvor erprobten Belichtungszeit. Um entsprechende Pläne in APT definieren zu können, muss man die Option Advanced Flat/Bias plans ankreuzen.
Vermisst: Ein Monitor am Balkon

Manchmal bräuchte ich das PC-Monitorbild am Balkon - vor allem, wenn ich ein aufgesetztes Teleobjektiv mit einer kleinen Bahtinovmaske fokussieren möchte. Der Kameramonitor ist dafür eher zu winzig. Mitunter landet er außerdem in unbequemer Position.

Eine Möglichkeit: Mehrmals zwischen Monitor und Teleskop hin und her laufen, bis der Fokus passt. Ein anderes Verfahren verwendet den Teamviewer und WLAN, um den PC-Monitor aufs Tablet oder Smartphone zu spiegeln.

Alternativ kann man den Kameramonitor direkt aufs Smartphone übertragen. Moderne DSLR-Kameras machen das mit BlueTooth. Meine alte Canon 550D ist hingegen von der Box zu trennen und mittels USB- und OTG-Kabel ans Handy anzuschließen. Zur Steuerung dient dann die Android-App DSLR Remote Control (erhältlich im Google Play Store).
Bilder gezählt per Funk

Vom PC im Zimmer aus habe ich volle Kontrolle. Wenn die Kamera aber 200 Fotos schießt und dafür eine knappe Stunde benötigt ...
... setze ich mich mitunter gern in ein anderes Zimmer. Um trotzdem den aktuellen Stand der Fotosession zu überwachen, benütze ich dann einen funkgesteuerten Zähler.

Die Verbindung wird über eine Neewer-Funkblitzsteuerung realisiert. Der Sender sitzt am Blitzschuh der Canon.
Der Empfänger steuert ein Digitalzählermodul mit Anzeige.

Bei jeder Kameraauslösung springt der Zähler um "1" weiter. Drucktaster erlauben u.a. den Reset auf Null.
Wirklich nötig ist das Zählwerk nicht, zumal sich APT auf Wunsch auch akustisch zu Wort meldet: "Belichtung gestartet", "Belichtung beendet", "Belichtungsplan beendet".
Vorsicht Regen!

Abgerundet wird die Anordnung von einem batteriebetriebenen, selbstgebauten Regenwarner. Ich kann ihn am Teleskop oder daneben anbringen.
Fallen Tropfen auf die Leiterplatte, wird über eine Transistorschaltung und einen Opto-Koppler einer der beiden Funksender meiner transportablen Türglocke ausgelöst.

Die reißt mich aus dem Schlaf. Nach mehreren Nachtstunden liegt allerdings genug Tau auf der Sensorplatine, um einen Fehlalarm auszulösen.
Manches geht besser huckepack
Man kann die ferngesteuerte EOS, mit einem Teleobjektiv ausgestatt, auch Huckepack am Tubus montieren. Eine aufgesetzte Prismenschiene erleichtert die Anbringung.

Auch mein Spektrograf (bestehend aus einem Celestron C90 mit Beugungsgitter im Strahlengang, wahlweise mit oder ohne Microfocusser) lässt sich so befestigen.

Aufgesetzt werden vor allem:
  • ein Celestron C90 Maksutov mit 1000 mm Brennweite (f/11)
  • das gleiche Gerät mit Spektralgitter (100 Linien/mm) als Spektrograph

Wird die Huckepack-Option genutzt, muss die Motorsteuerung der Bahtinov-Maske kurzzeitig abmontiert werden. Sie sitzt ja auf der gleichen Schiene. Das geht aber rasch.
Aufstellungsprobleme: Wo ist hier der Norden?

Eigentlich sollte man das Teleskop ja am Polarstern ausrichten. Doch den sehe ich am Balkon nicht. Also peile ich mit dem justierten Meade-Sucherfernrohr eine blaue LED an. Sie steckt in einem batteriebetriebenen Gehäuse an der Wand meines Zimmers.
Diese Mire markiert die Nordrichtung und liegt in exakt derselben Höhe wie der Sucher (Azimut 0°, Höhe 0°).

Damit das passt, muss das Teleskop freilich immer exakt am selben Platz aufgestellt werden: Einen der drei Fußpunkte habe ich mit Filzstift auf dem Balkonboden nachgezeichnet.
Ausrichtungsprobleme: Zwei Sterne helfen

Datum und genaue Uhrzeit sind zur Ausrichtung des Teleskops unentbehrlich. Ein Funkuhr mit Beleuchtung, regengeschützt am Balkon montiert, verrät sie mir.

Beim Fotografieren mit der DSLR nutze ich nach dem Einnorden die Zwei-Stern-Ausrichtung. Es gibt Abende, da sehe ich der Wiener Lichtverschmutzung wegen mit freiem Auge keinen einzigen Fixstern mehr vom Balkon aus - obwohl ich als Kind sogar noch Teile der Milchstraße erblicken konnte.

Zum Glück ist die Einnordung mit der Mire meist so zuverlässig, dass die ausgewählten Sterne wenigstens im Bildfeld des Meade-Suchers auftauchen.
Gummiband-Effekt und Workaround

Ein Software-Bug in den letzten Firmware-Versionen des Autostar führt zumindest bei altazimutaler Ausrichtung des Teleskops zum leidigen Rubberband-Effect. Der Stern wandert nach dem erfolgreichen Anfahren deutlich hinauf.

Beim Planetenfilmen würde das die Anzahl der nötigen Korrekturmanöver drastisch erhöhen. Dann verzichte ich auf die Zwei-Stern-Ausrichtung und lasse das Gerät nach dem Anpeilen der Mire sofort den Zielplaneten anvisieren.
Taucht er im Sucherfernrohr auf, löse ich die Klemmen in Azimut und Höhe und bringe ihn manuell ins Zentrum. Danach werden sie wieder festgezogen.

Nun ist der Gummiband-Effekt erträglicher, und es reichen ein bis drei Korrekturen während eines fünfminütigen Drehs.
Erweiterungen möglich

Aufgrund der hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit von USB 3.0 sind Erweiterungen möglich - speziell mit Geräten, die ihre Daten nicht ununterbrochen, sondern nur im Abstand mehrerer Sekunden oder Minuten senden.

Man muss dazu bloß einen USB 2.0 Hub in eine der in der Box befindlichen USB 2.0 Leitungen einfügen. Hier sehen Sie Beispiele für solche Erweiterungen.  
Aktuell verwendete Software

  • Zur Vorbereitung der Foto-Sessions


  • Für die Teleskopsteuerung



  • Fürs Platesolving (ermöglicht genaue Positionierung des Teleskops)


  • Für das Autoguiding

  • wird wegen der altazimutalen Aufstellung derzeit nicht eingesetzt

  • Für die EOS-Steuerung


  • Fürs Auslesen der Exif-Daten


  • Für die Philips CCD-Cam Steuerung


  • Für die NexImage 5 bzw. 10 Steuerung


  • Für den Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor


  • Für den IR-Wolkensensor


  • Für den Fokussiermotor


  • Für die etwaige Übertragung des Monitors auf Smartphone oder Tablet


  • Für die Bearbeitung und Auswertung der Videos

  • VirtualDub (zum Schneiden)
  • PIPP (Preprocessing zum Stabilisieren oder Zusammenfügen)
  • Autostakkert 3 (zum Stacken für Planeten- und Mondvideos)
  • AviStack 2 (zum Stacken von Mondvideos)
  • Registax (zum Schärfen der Summenbilder) oder
  • WaveSharp (als neue Alternative zu Registax)
  • DeTeCt (zur Suche nach Einschlägen auf Jupiter und Saturn)

  • Für die Bearbeitung und Auswertung der Fotos



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