Fernsteuerung ohne Notebook - Dr. Christian Pinter - Fototipps

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Fernsteuerung
Fernsteuerung "Out of the Box" und mit USB-Kabel
Vorbemerkung:
Etwaiger Nachbau und Betrieb erfolgen auf eigene Gefahr. Jegliche Haftung, auch für Schäden, ist ausgeschlossen.


Selbst beim Aufbau des ferngesteuerten Teleskops stand ich früher länger in der Kälte. Zuerst musste die Stromversorgung fürs Teleskop, die Kamera und die Flatframe-Hilfe hergestellt werden. Dann folgten die Kabel zwischen den wichtigen Komponenten (Teleskop samt USB-RS232-Adapter, Fokussiermotor über Shoestring-Adapter sowie Kamera) und dem Notebook. Anschließend wurden die Programme gestartet und das Notebook zur Fernsteuerung mittels Teamviewer vorbereitet. Und das alles musste natürlich auch klappen!

Dann kam mir folgende Idee:

Was wäre, wenn man alle genannten Komponenten fix verdrahtet und vom Zimmer über ein USB-Kabel steuert? Die nötigen USB-Hubs und die anderen elektronischen Module kämen dann in eine Box, die am Fernrohr montiert ist. In diesem Fall bräuchte ich das fertig ausgerüstete Teleskop nur noch auf den Balkon stellen und ein Datenkabel sowie ein 12 V Stromversorgungskabel an die Box zu stecken.

Alles andere ist ja schon montiert und verkabelt!


Nach einigen Versuchen fand ich eine Kombination, die mittlerweile recht zuverlässig funktioniert. Die schwarze Box ruht auf dem Abstandhalter, der die Füße des Stativs auseinander drückt. Von dort ziehen mehrere lange Kabel hinauf zum Tubus.


In der Box wird die 12 V Spannung über drei Step-Down-Wandler zusätzlich auf  9 V, 7.8 V und 5 V herunter gesetzt: 12 V (fürs Teleskop und den Funkempfänger), 9 V (für den Fokusmotor), 7,8 V (für die Canon EOS) sowie 5 V (für den aktiven USB-Hub und das externe Grafik-Tablet).

Nebenbei hängen über Vorwiderstände noch die rote LED vom Fadenkreuzokular und die beiden LEDs für das beleuchtete Sucherfernrohr daran.
Das USB-Signal des PCs gelangt über ein Repeaterkabel in Türnähe. Dort schummelt sich ein Flachband-USB-Kabel zwischen Tür und Angel auf den Balkon, wo es nach Passage eines USB-Verlängerungskabels in die Box eindringt. Hier warten zwei in Serie geschaltete Hubs darauf; der erste ist aktiv (hat also einen 5V Anschluss).

Die von mir verwendeten Hubs sind allerdings nicht unproblematisch, weil die Zusatzspannung auch zurück in den PC leiten. Das kann PCs durchaus beschädigen. Derzeit laufen Versuche mit einer unterbrochenen +5V-Ader im USB-Kabel zwischen PC und Box. Womöglich muss ich die genannten Hubs tauschen. Die Erfahrung zeigt aber, dass nicht alle geeignet sind!
Am ersten Hub hängen der USB/RS232-Adapter (mittlerweile durch ein USB/UART-Adapterkabel ersetzt) für die Teleskopsteuerung, das Steuerungskabel für die EOS und das Datenkabel der Philips CCD-Kamera. Die ist normalerweise an einem eigenen Sucherfernrohr befestigt und verschafft mir nötigenfalls mehr Überblick. Der zweite (passive) Hub ist ebenso an diesen ersten, aktiven Hub angeschlossen.
Am zweiten Hub stecken ein USB-Sensor (TemperHum), der Werte für Temperatur und Luftfeuchtigkeit liefert. Eine Software berechnet den Taupunkt. Die Kameratemperatur – wichtig für die nachfolgenden Darkframes – wird aus den EXIF-Daten der Aufnahmen abgeleitet.
An den Hub angeschlossen ist noch der Shoestring Digital-Analog-Wandler für den Fokusmotor. Er liefert eine gepulste Spannung mit +/- bzw. -/+ 5 V (je nach gewünschter Laufrichtung des Motors).
Für die von mir benutzten Fokusmotoren (Meade Microfocusser oder JMI-Fokusser) sind 5 V recht wenig. Daher ist ein relaisgestützter 5 V auf 9 V-Wandler (ein Eigenbau, der mit vier Dioden und zwei Relais auskommt) zwischengeschaltet. Er gibt eine ungepulste Spannung +/- bzw. -/+ 9 V ab.

Weil alles über eine einzige Datenleitung transportiert wird, friert das Live-Bild der EOS beim Fokussieren kurz ein. Daher kann ich den Fokusmotor alternativ per Funk kontrollieren. Das Umlegen eines Schalters in der Box reicht, um diesen Modus auszuwählen.
Auch ein Kamerareset (durch kurzzeitiges Abtrennen von der Speisespannung) ist via Funk möglich.

Die kurze Antenne des (derzeit) vierkanaligen Empfängers ist auf dem Deckel der Box montiert. Später sollen weitere (unabhängig agierende) Kanäle hinzu kommen, um z.B. die Fadenkreuzbeleuchtung abschalten zu können.

Die Philips CCD am Sucher besitzt ein eingebautes Mikrofon. Es fängt das Summen der Nachführung ein, ebenso die stärkeren Motorgeräusche beim Hinfahren auf ein neues Objekt; auch das Klicken der EOS Kamera und das Surren des Fokusmotos. Damit wird eine akustische Kontrolle des Geschehens vom Arbeitszimmer aus möglich, was ich sehr praktisch finde.
Die CCD-Kamera kann alternativ auch anstatt der EOS im Fokus des LX90 arbeiten - z.B., um Details der Mondoberfläche abzubilden.

Dafür lässt sich die EOS, mit Teleobjektiven ausgestatt, auch Huckepack am Tubus montieren. In Bälde soll eine aufgesetzte Prismenschiene die Positionierung erleichtern.
Was bei 1000 oder 2000 mm Brennweite das Bildfeld sprengt, lässt sich gut mit kleinerer bzw. variabler Brennweite einfangen.

Dazu dienen derzeit:

  • ein russisches 500 mm (f/5,6) Maksutov Spiegeltele
  • ein altes Vivitar 300 mm Linsentele (f/5,6; betrieben abgeblendet mit f/8)
  • ein Canon Zoom-Tele (75-300 mm; f/4-5,6 - betrieben mit f/8 und f/11)


Der überlange Teil der Kabel befindet sich stets innerhalb der Box, weshalb diese recht unaufgeräumt wirkt. Auch sämtliche Kabelanschlüsse befinden sich in der Box. Sie sind aber jederzeit zugänglich, zumal sich der Deckel leicht abheben lässt. Nur die Steckverbindungen der beiden Eingänge für 12 V und die Datenverbindung zum PC sind ein Stück weit herausgeleitet.
Andere Stromanschlüsse innerhalb der Box sind mit Schraubkontakten ausgeführt, da Löten unter dem Teleskop recht unbequem wäre. Die Kabel werden über Schlitze in der Boxwand herausgeführt, um sie leicht tauschen zu können.

Als Software verwende ich meist das Astro Photography Tool (APT). Es steuert das Teleskop zu beliebigen Koordinaten (oder Objekten aus Listen). Es kontrolliert über ASCOM den Fokusmotor und stellt verschiedene Belichtungspläne für die von ihm angesteuerte EOS bereit. Außerdem blendet es die gemessenen Werte für Temperatur und Feuchtigkeit sowie den Taupunkt ein. Die Light-, Dark-, Bias- und Flatframe-Fotos werden gleich in eigenen Ordnern abgelegt.
Generell ist es schon fantastisch, mit zwei großen PC-Monitoren anstatt des kleinen Notebook-Schirms zu arbeiten.
Auch die Speicherkapazität der PC-Festplatten ist unübertroffen. Um ein einziges Himmelsobjekt abzubilden, sind ja z.B. 100 Lightframes, 50 Darkframes, 50 Bias-Aufnahmen und 50 Flatframes nötig – das macht  250 Fotos im RAW-Format. Die Speichercard der Kamera wäre da rasch voll, der Kamera-Akku ähnlich schnell leer. Da die Kamera ja aus der Box mit Strom versorgt wird, brauche mir nun weder um das eine noch um das andere Sorgen machen.
Die Kabeln müssen lang genug sein, da die Box ja nicht mit dem Teleskop mitrotieren kann.

Anfangs verhedderten sie sich gern an den Aussparungen der Ablageplatte. Dann habe ich einen geschlitzen Wellschlauch rundherum auf die Kante geklippt (Im Foto mit einem Pfeil markiert). So etwas verwenden sonst Autofahrer, damit der Marder nicht die Kabel durchbeißt. Auf meinem Balkon haust das Tier bislang nicht.

Insgesamt ziehen jetzt zehn Kabel, zu einem Strang verbunden, von der Box zum Teleskop hoch. Wo es nur um Stromversorgungen ging, habe ich aus Gewichtsgründen meist dünne Zwillingslitzen verwendet.
Anstatt der EOS kann ich die CCD-Planetenkamera NI 10 anschließen. Dann wird es freilich schon sehr eng beim Datentransfer. Versuche, die USB 2.0 Architektur der Box gegen 3.0 zu tauschen, sind bislang gescheitert. Die Geräte werden dann nicht bzw. nicht immer vom PC erkannt.

Um Wolkenlücken besser ausnützen zu können, soll irgendwann auch ein Arduino auf den Tubus gesetzt werden. Er wertet dann die Werte eines speziellen IR-Temperatursensors aus, der tatsächlich die Himmelstemperatur messen kann (Öffnungswinkel angeblich 3 Grad). Die Temperatur steigt bei Bewölkung an – womit klar wird, ob sich z.B. Zirren oder Haufenwolken zwischen Stern und Teleskop schieben.

Ins Freie muss ich noch, um die Bathinov-Maske zum Scharfstellen aufs Objektiv zu setzen bzw. sie wieder herunter zu nehmen.
Wenn ich Flatframes schieße, lege ich das leuchtende Grafik-Tablet einfach aufs Objektiv und kehre dann wieder ins warme Zimmer zurück. Eine Umrandung aus Filzgleitertürmchen sorgt dafür, dass es nicht hinunter fällt.

Um das Teleskop nicht dem Regen auszusetzen, habe ich einen batteriebetriebenen, funkenden Regenwarner gebaut.

Ich kann ihn z.B. aufs Balkongeländer setzen. Fällt ein Tropfen auf seine Oberseite, wird die Funktürklingel aktiviert. Sie ist tragbar und laut genug, um mich selbst aus dem Schlaf zu reißen.

Nach mehreren Nachtstunden liegt allerdings genug Tau auf der Sensorplatine, um einen Fehlalarm auszulösen.
Fassen wir zusammen:

Eingang der Box - Steckverbindungen für:
  • 12V Speisespannung über Wandnetzgerät
  • USB-Kabel zum PC (via Verlängerungskabel, Flachkabel, Repeaterkabel)

Ausgang der Box - Kabel für:
  • Teleskop-Stromversorgung (12 V)
  • Teleskop-Steuerung (an Autostar-Handbox)
  • EOS-Stromversorgung (7,8 V; über Akku-Dummy)
  • EOS-Steuerung
  • Fokusmotor-Steuerung (9 V)
  • CCD-Cam Steuerung (Bild und Ton)
  • NI10 Planetenkamera (hochauflösend)
  • Sensor für Temperatur und Feuchtigkeit (TemperHum)
  • Anschlusskabel fürs Flatframe-Tablet (5 V)
  • Anschlusskabel der Fadenkreuz-LED
  • Anschlusskabel für die beiden LEDs im Sucherfernrohr
  • Aux (vorbereitet für die Himmelstemperaturmessung)

In der Box:
  • Spannungswandler 12 V auf 9 V (für den Fokusmotor)
  • Spannungswandler 12 V auf 7,8 V (für die EOS und die oben genannten LEDs)
  • Spannungswandler 12 V auf 5 V (für den ersten Hub, Shoestring, Flatfield-Tablet)
  • erster USB-Hub, aktiv, 4fach
  • zweiter USB-Hub, passiv, 4fach (hängt am ersten)
  • USB-RS232-Wandler (für die Teleskopsteuerung)
  • Shoestring USB-Focussteuerung
  • Relaiswandler 5 V auf 9 V (zwischen Shoestring und Motor)
  • Funkempfänger (4 Relais: 2 für den Fokusmotor, 1 zum EOS-Reset, 1 frei)

Neben dem Teleskop:
  • Regensensor mit Sendeeinheit (9 V, batteriebetrieben)


Etwaiger Nachbau und Betrieb erfolgen auf eigene Gefahr. Jegliche Haftung, auch für Schäden, ist ausgeschlossen.
 
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