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 jedweder Art.


Hauptmotivationen

Einst stand ich beim Fotografieren in der Kälte. Jetzt klappt's vom Zimmer aus.
Früher waren Auf- und Abbau des Equipmentss langwierig. Jetzt geht das alles in einem Ruck.

Denn 2019 habe ich "Out of the Box" entwickelt. Kernstück ist eine schwarze Elektronikbox, die fix zwischen den Stativbeinen montiert ist.
Hauptmerkmale des Projekts

  • Teleskop, Kameras, Sensoren für Wolken, Temperatur und Feuchtigkeit werden über ein einziges USB 3.0 Kabel vom Zimmer aus gesteuert. Die Bahtinov-Maske und die Beleuchtung der Flatfieldbox sowie der Sucherteleskope werden per Funk kommandiert

  • Die nötigen Geräte und Sensoren befinden sich beständig am Teleskop, ebenso sämtliche Kabelverbindungen zwischen diesen und der Elektronikbox zwischen den Teleskopbeinen

  • Fotos, Videos und Daten landen direkt - und nicht über den Umweg über externe Speichermedien - auf dem PC. Sie können daher sofort weiterbearbeitet werden.


Einsatzgebiete des ferngesteuerten Teleskops

Mein Hauptinteresse liegt in der Fotografie des Himmels. Ich versuche ansprechende Bilder 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.

Dennoch bleibt das Gerät weiterhin für rein visuelle Himmelsbeobachtungen geeignet, wenn man die Kamera gegen ein Okular tauscht.
Was habe ich dabei gewonnen?

Alles gelangt vorkonfiguriert und in einem Rutsch vom Zimmer auf den Balkon:

  • Transport, Aufbau sowie Anschluss der zwei Kabel für Strom und Daten: 3 Minuten
  • Einnorden, Zwei-Stern-Alignment, grobes Vorfokussieren: 5 Minuten.

Geht alles glatt, verweile ich während der gesamten nun folgenden fotografischen Arbeit im warmen Zimmer. Auf den Balkon muss ich bloß, um die Leuchtbox für die Kalibrierungsaufnahmen vors Objektiv zu setzen - was tunlichst nur einmal pro Nacht geschieht: Beleuchtet dient die Box als Lichtquelle für die Flatfields, mit abgeschalteten LEDs fungiert sie als Objektivdeckel für Darks und Biases.

  • Abbau des Teleskops samt Wiederunterbringung im Zimmer: 2 Minuten


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 einzelnen 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, Stativ und Elektronikbox 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 azimutalen 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: 64 GB (es klappt aber auch mit 32 GB)
  • GPU: GeForce GT 710 mit 2 GB physikalischem Speicher
  • Betriebssystem: Win 10 Home Edition
  • Monitore: 2 BenQ mit jeweils 1920x1080 Pixel

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 tun (z.B. den abendlichen  LiveStream vom Jazz & Music Club Porgy & Bess mitverfolgen).
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 habe ich einst eine wasserfeste Wandsteckdose montieren lassen. 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 USB-3.0-Hub

Das Datenkabel mündet in der Box in einen aktiven 10-fach-Hub (3.0). Daran stecken:

  • 1 USB/UART-Adapterkabel (USB 2.0) für die Teleskopsteuerung
  • 3 USB-Datenkabeln (USB 3.0 bzw. 2.0) für bis zu drei Kameras
(EOS 550D, EOS 650D oder NexImage 5; NexImage 10; Zwo Asi 662MC)
  • 1 Shoestring-Focusser (USB 2.0)
  • 1 Datenkabel (USB 2.0) für den TemperHum-Sensor (Feuchtigkeit und Temperatur)
  • 1 Datenkabel (USB 2.0) für den IR-Sensor samt Arduino für die Wolkenerfassung

Die USB-Buchsen des Hubs lassen sich übrigens einzeln per Hand 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 LED des Suchers, jene des Fadenkreuzokulars und die LEDs in der  Flatfieldbox gemeinsam 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. Erstes ist für das rasche Vor- und Zurückklappen der Bahtinovmaske nötig, zweites zum Ein- oder Ausschalten der LEDs.
In der Box: Spannungswandler

In die Box gelangen 12 V, die dort weiter verteilt werden - z.B. zum Teleskop, zum aktiven Hub oder zu den Funkempfängern. Ich benötige aber auch andere Spannungen. Elektronische Spannungswandler stellen diese zur Verfügung.

  • 12 V auf 9 V zur Steuerung des Fokusmotors
  • 12 V auf 7,4 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 Chips-Satzes scheint kritisch zu sein. Meiner Erinnerung nach muss außerdem ein passender Treiber installiert werden.

Es funktionierte bei mir letztlich mit einem Adapter namens USB 2.0 to RS232 DB 9Pin SerialCable (PL2303), Produktnummer CD0477.DE von CableCreation, mit einem eingebauten PL2303-RA Chip.
Was kommt raus aus der Box?

Von der Box zieht ein gutes Dutzend Kabeln 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 Datenkabel für die Kameras nützen mehrheitlich den USB 3.0 Standard, bei den anderen genügen USB 2.0 Kabel.

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

  • Stromkabel für die Canon EOS 550D oder 650D (7,4 V via Akku-Dummy)
  • Stromkabel für eine zukünftige CMOS-Deep-Sky-Cam (12 V über AUX)
  • Datenkabel für die Kamera 1 (USB 2.0; Canon EOS oder Celestron NexImage 5)
  • Datenkabel für die Kamera 2 (USB 3.0; Celestron NexImage 10)
  • Datenkabel für die Kamera 3 (USB 3.0; Zwo Asi 662)

  • 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 (LED, per Funk schaltbar)
  • Stromkabel für das Fadenkreuzokular (LED, per Funk schaltbar)
  • Stromkabel für die Flatfield-Box (12V, LEDs per Funk schaltbar)

  • 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 nur sehr begrenzt mitrotieren kann. Gleichzeitig sollen sie aber nicht zur Stolperfalle werden.

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. Damit sich diese Nabelschnur 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

Die meisten Kabel werden über den oberen Rand der linken Montierungsgabel geführt und dort mit einem Klettstreifen befestigt. Da finden sich auch die 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 Point Craft. Man schießt ein Foto nahe des gewünschten Objekts. Point Craft analysiert es mittels Plate Solving und weiß anhand der festgehaltenen Sterne, wohin das Teleskop schaut.

Es wiederholt diesen Vorgang auf Wunsch, 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 (z.B. 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 für die Deep-Sky-Fotografie die Canon EOS 550D oder. 650D im Einsatz. Meine Box versorgt jeweils eine davon mit 7,4 V Spannung. Dazu wird anstatt des Akkus ein Dummy ins Batteriefach eingesetzt.

Sollte ich jemals zwei DSLRs gleichzeitig einsetzen - was erschütterungstechnisch wohl eher suboptimal wäre - würde eine davon mit ihrem Akku betrieben. Alternativ ließe sich die Stromversorgung mithilfe eine Splitter-Kabels auf die Zweitkamera ausdehnen.
Den Winkelsucher besaß ich noch aus analogen Yashica-Zeiten. Etwas modifiziert, passt er auch auf den Suchereinblick der Canon. Zusammen mit den LEDs der Kameramattscheibe hilft das eingebaute Prisma beim Alignment des Teleskops: Ich muss die Kamera für diesen wichtigen Vorgang - er geht jeder Foto-Session voran - also nicht mehr abnehmen. Stattdessen bringe ich im Winkelsucher den Stern mit der zentralen LED der Mattscheibe in Deckung.

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 Vibration Pause) unterstützt.

Nur in Ausnahmefällen muss die alte EOS Utility von Canon herhalten.
CMOS-Cams 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 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. FireCapture vergibt auf Wunsch aussagekräftige Dateinamen, die u.a. Datum, Uhrzeit, Objektname, Kameraname, Filtername, Belichtungszeit und Gain beeinhalten.

Seit Sommer 2024 steht vorwiegend die Zwo Asi 662MC im Einsatz, ebenfalls gesteuert mit FireCapture. Diese Cam ist wesentlich lichtstärker als die Celestron NIs. Sie besitzt allerdings größere Pixel und bildet Planeten somit deutlich kleiner ab. Ein wesentlicher Vorteil ist ihre hohe Empfindlichkeit im Infrarot. Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten.
Geraten die Videos wegen des schlechten Seeing 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 NI-Cams kommt man etwa bis zur Uranus-Helligkeit. Mit der 662MC erspähe ich am PC-Monitor sogar noch den Saturnmond Hyperion (14 mag).
Doch bei längeren Belichtungszeiten bzw. hohem Gain 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.
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 schon jetzt 12 V für eine gekühlte CMOS-Deep-Sky-Cam 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. Das erfolgt zumeist mit FocusPal2, doch auch APT steuert den FCUSB2 Adapter. Die Pulsdauer ist wählbar.
Ein doppeltes Fadenkreuz im Sucher

Das LX90 besaß ein geradsichtiges Meade-Sucherteleskop mit achtfacher Fixvergrößerung und 50 mm Öffnung. Ich konnte es mit etwas Mühe parallel zum Fernrohrtubus ausrichten, wenngleich die originalen Justierschrauben allesamt rasch abbrachen und ersetzt werden mussten. Später baute ich zwei rote LEDs ein, um das Fadenkreuz - es bestand tatsächlich noch aus zwei dünnen Fäden - zu beleuchten. Allerdings hellten meine LEDs auch das Bildfeld auf.

Als einer der gekreuzten Fäden (aus meinem Verschulden) schließlich riss, tauschte ich den 8x50 Geradsichtsucher gegen einen 9x50 Winkelsucher von Celestron. Das eingebaute Amici-Prisma entlastet das Genick.

Hier ersetzt ein Glasplätzchen mit eingeritztem doppelten Fadenkreuz die Fäden. Die batteriebetriebene Beleuchtungseinheit ersetzte ich mit einer LED, die ich in Schrumpfschleuche steckte. Damit läuft die Beleuchtung (über einen Vorwiderstand) mit Strom aus der Box und ist per Funk zu- bzw. abschaltbar (Kanal 4).
Mit dem 2. sieht man besser

Der zweite Sucher (Objektivbrennweite etwa 16 cm) hilft beim Zentrieren von Objekten. Er wird exakt parallel zum Hauptrohr ausgerichtet. An ihm lassen sich 1,25 Zoll Okulare betreiben. Leider reicht der sogenannte Backfocus nicht, um auch hier ein nackenschonendes Prisma vorzuschalten - es sei denn, ich schiebe die Fokusebene zuvor mit einer Meade Barlow-Linse (3x) nach außen.
Auch beim Meade-Fadenkreuzouklar wird ein geritztes Glasplättchen von der Seite angestrahlt. Die LED ist per Funk (Kanal 4) schaltbar und erhält ihren Strom über einen Vorwiderstand aus der Box.

Dieses Okular von 12 mm Brennweite passt in den zweiten Sucher, wo es etwa 13fache Vergrößerung erzielt.

Bei exakter Justierung steht ein Planet, der hier im zentralen Quadrat landet, im schmalen Bildfeld einer am Hauptrohr befestigten Planetenkamera.
Geradsichtsucher ohne Vergrößerung

Manchmal sehnte man sich nach einem Geradesichtsucher zum direkten Anpeilen von Himmelsobjekten - mit schwacher oder gar keiner Vergrößerung. Die Montagepunkte für die Sucherschuhe am LX90 sind aber bereits besetzt. Dennoch gibt es einen Trick.

Die zentrale Papprolle einer Alufolien-Packung misst (in meinem Fall) 220 x 28 mm.
Ich lege diese einfach auf zwei Justierschrauben, die seitlich von der Halterung des Zweitsuchers fortragen. Dann fixiere ich dieses linsenlose Sehrohr mit einem Gummiband.

Somit erhalte ich einen passabel justierten Drittsucher - ohne Winkelprisma und ohne jede Vergrößerung. Ich sollte ihn freilich noch schwarz färben, damit er "professionell" aussieht.
Wie im vorigen Jahrhundert: Autoguiding nicht möglich

Die Kombination aus Zweitsucher und Zwo Asi 662MC eignete sich wohl fürs Autoguiding. Ein Autoguider würde die Sternposition im Bildfeld laufend überwachen und nötigenfalls die beiden Getriebe des Teleskops in Gang setzen - solange, bis der Stern wieder an seiner ursprünglichen Position stünde.

Mit Autoguiding wären mir auch etwas längere Belichtungszeiten als 10 bis 15 Sekunden möglich. Dass es hier nicht klappt, liegt wohl 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 ein Tesla-Mitarbeiter so etwas nebenbei in seiner Freizeit erfindet, oder schafft das endlich auch eine renommierte 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 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.

Vermutlich würde mein recht simpler Mechanismus nicht an einem äquatorial montierten Teleskop funktionieren.
Der Motor klebt an einer kleinen Holzlatte, die an einer Baader-Klemme befestigt ist. Diese reitet auf der am Tubus aufgeschraubten Prismenschiene.

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.

Weitere Bilder sehen Sie hier.
Möchte man hingegen ein Teleobjektiv 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 erwähnten Teleobjektive besitzen übrigens eigene, kleinere Bahtinov-Masken ohne Motorisierung: Häufiges Nachfokussieren ist bei ihnen ja nicht nötig.
Das Video zeigt den komplett ferngesteuerten Fokussiervorgang: Der Stern ist zunächst etwas unscharf im LiveView. Die Bahtinovmaske wird vorgeklappt, dann surrt der elektrische Fokusmotor. Die Maske klappt zurück, und der Stern ist nunmehr scharf. Das Geräusch der beiden Motore wird mechanisch ins Mic der EOS geleitet - daher die übergroße Lautstärke.
Wie kalt und feucht ist es direkt am Teleskop?

An der linken Montierungsgabel befindet sich ein USB-Sensor namens TEMPerHUM. Er liefert Daten für Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die sich u.a. mit APT auslesen lassen.

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 klebt am vordersten, leichtesten Gegengewicht.

Dieses 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 mäßigem 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 ein- und ausschaltbaren 12 V versorgt.

Unbeleuchtet fungiert die Leuchtbox gewissermaßen als Objektivdeckel: Gegen Lichteinfall abgedichtet, erstelle ich damit Darks und Bias-Aufnahmen.
Um nach den Darks und Biases 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!


Manchmal findet ein Himmelsereignis erst in den Morgenstunden statt. Das Teleskop soll aber bereits vor dem Schlafengehen auf den Balkon, um sich an die Außentemperatur anzupassen.

Sofern kein Regenguss erwartet wird, schütze ich das Gerät für die paar Stunden mit einer Hülle, wie man sie sonst für Gartengeräte verwendet - innen silbrig, außen schwarz.

Außerdem existiert eine Hi-Tech-Lösung:

Ich besitze ich einen 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 mag allerdings genug Tau auf der Sensorplatine liegen, um einen Fehlalarm zu provizieren.


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 zweiten 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 die Perspektive stimmt, 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 so zuverlässig, dass die ausgewählten Sterne wenigstens im Bildfeld des Celestron-Suchers auftauchen. Danach werden sie mittels des beleuchtbaren Doppelfadenkreuzes vorzentriert.

Mit dem stärker vergrößernden Zweitsucher oder mit der angesetzten EOS-Kamera samt Winkelsucher folgt eine exaktere Zentrierung.
Gummiband-Effekt und Workaround

Ein Software-Bug in den letzten Firmware-Versionen des Autostar führt zumindest bei azimutaler 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. Deshalb verzichte ich beim Filmen auf die Zwei-Stern-Ausrichtung und lasse das Gerät nach dem Anpeilen der Mire und nach der Eingabe von Datum und Uhrzeit sofort den Zielplaneten anvisieren.

Die Befehlsfolge beim Autostar (egal ob real oder virtuell über die Autostar Suite) lautet dann z.B.: MODE / Objekt / Sonnensystem / Saturn -> Go To
Taucht das erwünschte Objekt im Sucherfernrohr auf, löse ich die Klemmen in Azimut und Höhe und bringe das Objekt manuell ins Zentrum des schwächeren Suchers.

Danach schließe ich die Klemmen wieder.
Mit den Richtungstasten der Autostar-Handbox zentriere ich den Planeten nun im zentralen Quadrat des stärker vergrößernden Zweitsuchers. Er sollte somit auch im winzigen Bildfeld der Planetenkamera landen.

Mit dem genannten Verfahren ist der Gummiband-Effekt erträglicher. Bei Videos bis maximal 3 Minuten Dauer entfallen Korrekturen dann zumeist.
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. 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 NexImage-Steuerung

  • Für die Zwo Asi Cam-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 (zum Stacken für Planeten- und Mondvideos)
  • AviStack (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



Haftungsausschluss

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