Univerza v Ljubljani
Fakulteta za raˇ cunalniˇ stvo in informatiko
Katja Kuˇsar
Programiranje mikrokrmilnika za sledenje neba
DIPLOMSKO DELO
UNIVERZITETNI ˇSTUDIJSKI PROGRAM PRVE STOPNJE
RA ˇCUNALNIˇSTVO IN INFORMATIKA
Mentor : prof. dr. Branko ˇ Ster
Ljubljana, 2022
Copyright. Rezultati diplomske naloge so intelektualna lastnina avtorja in Fakultete za raˇcunalniˇstvo in informatiko Univerze v Ljubljani. Za objavo in koriˇsˇcenje rezultatov diplomske naloge je potrebno pisno privoljenje avtorja, Fakultete za raˇcunalniˇstvo in informatiko ter mentorja.
Besedilo je oblikovano z urejevalnikom besedil LATEX.
Fakulteta za raˇcunalniˇstvo in informatiko izdaja naslednjo nalogo:
Tematika naloge: Programiranje mikrokrmilnika za sledenje neba
Izdelajte cenovno dostopen mehanizem za sledenje neba z uporabo mikrokr- milnika in ostalih potrebnih komponent. Napiˇsite program za delovanje in testirajte prototip izdelka. Ocenite tudi ceno mehanizma.
Zahvala gre prof. dr. Branku ˇSteru za mentorstvo in vso pomoˇc pri izdelavi diplomske naloge. Najveˇcja zahvala pa gre mojemu fantu: Jan, brez tebe ne bi nikoli priˇsla tako daleˇc.
Kazalo
Povzetek Abstract
1 Uvod 1
1.1 Motivacija . . . 1
1.2 Pregled podroˇcja . . . 2
1.3 Uporabljene metode . . . 2
2 Astrofotografija 5 2.1 Osnove fotografije . . . 5
2.2 Stacionarna astrofotografija in oprema . . . 6
2.3 Uporabljena fotografska oprema . . . 7
2.4 Sledilnik . . . 11
2.5 Sledilnik Barn Door Tracker . . . 11
2.6 Matematika sledilnika . . . 12
3 Opis uporabljenih programskih orodij, naprav in tehnologij 17 3.1 Razvojno okolje Arduino IDE . . . 17
3.2 Arduino Nano . . . 18
3.3 Koraˇcni motor NEMA 23 . . . 19
4 Programska oprema 23 4.1 Uporabljene knjiˇznice . . . 23
4.2 Konstante . . . 23
4.3 Vhodi in izhodi . . . 24
4.4 Zagon motorja . . . 25
4.5 Funkcije za pretvorbe med enotami . . . 25
4.6 Preverjanje poloˇzaja motorja . . . 27
4.7 Spremenljivke . . . 27
4.8 Inicializacija . . . 28
4.9 Zaˇcetek sledenja . . . 29
4.10 Popravljanje ˇstevila mikrokorakov . . . 29
4.11 Sledenje . . . 29
4.12 Sledenje Zemljini rotaciji in sledenje Luni . . . 30
4.13 Posodobitev sledenja . . . 30
4.14 Doseg zaˇcetka ali konca . . . 30
4.15 Stanja delovanja . . . 30
5 Ugotovitve in izboljˇsave 35 5.1 Ugotovitve o prednostih in slabostih . . . 35
5.2 Moˇzne izboljˇsave . . . 36
6 Nadgradnja 37 6.1 Ploˇsˇcica LOLIN . . . 37
6.2 Visual Studio Code . . . 38
6.3 Uporabljene knjiˇznice . . . 38
6.4 Nova koda . . . 38
6.5 Test in rezultati . . . 39
6.6 Primerjava z izdelki na trgu . . . 49
Literatura 51
Seznam uporabljenih kratic
kratica angleˇsko slovensko
RPM Revolutions per minute Obratov na minuto ISO International Organization
for Standardization
Mednarodna organizacija za standardizacijo
APS-C Advanced Photo System type-C
Napredni foto sistem tipa C DSLR
(camera)
Digital Single-Lens Reflex Camera
Digitalni zrcalnorefleksni fotoaparat
IDE Integrated Development Environment
Integrirano razvojno okolje
Povzetek
Naslov: Programiranje mikrokrmilnika za sledenje neba Avtor: Katja Kuˇsar
V delu je opisan razvoj mehanizma za slednje vrtenju Zemlje. Za to temo sem se odloˇcila, ker so profesionalni mehanizmi zelo dragi, niso pa edina reˇsitev.
Sami lahko za dosti niˇzjo ceno sestavimo in sprogramiramo tak mehanizem.
Osnovna ideja temelji na programiranju mikrokrmilnika, ki nadzira vrtenje koraˇcnega motorja, le-ta pa premika desko oziroma povrˇsino, na kateri imamo fotoaparat. Prednost profesionalnih naprav je, da so zmoˇzne natanˇcno sle- diti premiku neba ves ˇcas, pri naˇsi reˇsitvi pa ˇzrtvujemo nekaj ˇcasa nekaj natanˇcnosti, saj se nam pojavijo doloˇcene napake zaradi konstrukcije meha- nizma. Vendar pa je ta mehanizem ˇse vedno natanˇcen tudi po veˇc ur, kar nam omogoˇci dovolj ˇcasa za fotografiranje zelo temnih in oddaljenih objektov na noˇcnem nebu.
Kljuˇcne besede: Mikrokrmilnik, programiranje, sledenje, astrofotografija.
Abstract
Title: Programming microcontroller for a star tracker Author: Katja Kuˇsar
In this work I describe the development of a home made star tracker - a mechanism that follows the movement of the sky. I have decided for this project because the professional equipment is very expensive but it is not the only option. The cheaper solution is to make the star tracker by yourself with a relatively low budget. The basic idea is to write code for a microcontroller that controls the stepper motor which moves our camera. The big advantage of professional equipment is their full time accuracy which is something we sacrifice in our solution due to inaccuracies stemming from the way it is built.
But in spite of that, our mechanism is still accurate for a few hours which gives us plenty of time to capture photos of very dark deep sky objects.
Keywords: Microcontroller, programming, tracker, astrophotography.
Poglavje 1 Uvod
Noˇcno fotografiranje je eno izmed podroˇcij fotografije, ki spada med tehniˇcno bolj zahtevne. Pri daljˇsih ekspozicijah je poleg fotoaparata glavni kos opreme ˇse stojalo, ki ga potrebujemo za ostre fotografije. Jasno je, da je problem v premikih fotoaparata, ko ima odprto zaslonko, vendar pa imamo pri fotogra- firanju noˇcnega neba ravno obratno teˇzavo. Najveˇcji izziv tam predstavlja vrtenje Zemlje in namesto statiˇcnega stojala si ˇzelimo mehanizem, ki bi sle- dil premikanju neba. Obstajajo programske reˇsitve, pri katerih naredimo krajˇse ekspozicije in jih s specializiranimi algoritmi zlagamo eno ˇcez drugo, pri tem pa le-ta sam preraˇcunava premike zvezd. Ta reˇsitev ni najboljˇsa, ˇce je objekt, ki ga fotografiramo, zelo temen ali zelo oddaljen, za kar potrebujemo zelo dolge ekspozicije, da zberemo veˇc svetlobe in hkrati s tem ohranimo veˇc podrobnosti. To lahko doseˇzemo z uporabo mehanizma, ki sledi vrtenju Ze- mlje, vendar so le-ti zelo dragi. Cenejˇsa reˇsitev, ki je sicer natanˇcna le krajˇsi ˇcas, pa je programiranje mikrokrmilnika, ki vrti motor in obraˇca fotoaparat.
1.1 Motivacija
Motivacija za izbrano diplomsko temo izhaja iz lastnih teˇzav s fotografiranjem noˇcnega neba. Profesionalna astronomska oprema je draga in marsikomu nedostopna, kar pa ˇse ne pomeni, da ne obstajajo cenejˇse reˇsitve, katerih se
1
2 Katja Kuˇsar lahko lotimo sami. Tako sem med iskanjem stojal s sledilci neba naletela na mehanizme imenovane ”Barndoor tracker”. Ime izhaja iz podobnosti gibov pri odpiranju vrat. To premikanje nadzira mikrokrmilnik, ki upravlja z motorjem, le-ta pa premika ploˇsˇco. S tem sledimo nebu in izniˇcimo rotacijo Zemlje, kar pripelje do ostrih fotografij zvezd tudi pri daljˇsih ekspozicijah.
Brez sledilnika pri dolgih ekspozicijah dobimo sledi zvezd (ang. star trails), kar pa ni vedno nekaj, kar si ˇzelimo na fotografiji. Rezultati te naloge bodo koristili vsem amaterskim fotografom, ki si ˇzelijo fotografirati noˇcno nebo in nimajo sredstev za profesionalno opremo.
1.2 Pregled podroˇ cja
Do sedaj na Fakulteti za raˇcunalniˇstvo in informatiko iz te tematike ˇse ni bilo diplomskih nalog. Kot sorodno temo diplomskega dela pa tematiko pro- gramiranja mikrokrmilnika za cenejˇso reˇsitev obravnavata diplomski nalogi [13] in [14]. Skupna jima je tudi uporaba mikrokrmilnika Arduino, za ka- terega sem se odloˇcila tudi sama za prvi del naloge, a potem nadaljevala nadgradnjo na drugi razvojni ploˇsˇcici - LOLIN. Prav tako pa je v pomoˇc pri izraˇcunih rotacije Zemlje tudi ˇclanek [?]. Samo podroˇcje sledilcev neba ni ravno zelo pokrito z vidika raziskovalne dejavnosti - veˇcina ljudi, ki se lotijo tega sami, so amaterski astronomi. Ravno zaradi tega pa vsi teˇzimo k ce- nejˇsim reˇsitvam, saj je dobra astronomska in fotografska oprema (ˇse posebno sledilniki in optiˇcna oprema) vedno draga.
1.3 Uporabljene metode
V izhodiˇsˇcu imamo idejo, ki se je ˇze izkazala, in nas zanima, ali je koristna tudi za nas. Namen mojega diplomskega dela je sestaviti in sprogramirati mehanizem, ki sledi premikanju neba. V razliˇcnih primerih je bilo to ˇze upo- rabljeno, tako v mehanizmih, ki jih ljudje naredijo sami, kot v profesionalni astronomski opremi. Premiki so enostavno izraˇcunljivi, saj hitrost premi-
Diplomska naloga 3 kanja neba oziroma rotacije Zemlje poznamo ˇze dolgo in enaˇcbe enostavno uporabimo v programski kodi. Prototip, ki je nujno potreben za testiranje na prostem, uporabimo za demonstracijo. S tem se nauˇcimo upravljati tako s programskim kot tudi s strojnim delom prototipa.
4 Katja Kuˇsar
Poglavje 2
Astrofotografija
2.1 Osnove fotografije
Digitalna fotografija je v osnovi zajem svetlobe na digitalnih senzorjih, foto- aparat pa to svetlobo pretvori v signal, ga obdela in zapiˇse na pomnilniˇski medij. Velja pravilo trikotnika za izraˇcun ekspozicije (Slika 2.1) oziroma sve- tlosti fotografije, ki je sestavljeno iz hitrosti zaklopa (ang. shutter speed), odprtosti zaslonke (ang. aperture) in obˇcutljivosti senzorja (ISO).
Najveˇcja odprtost zaslonke je lastnost posameznega objektiva, medtem ko sta hitrost zaklopa in obˇcutljivost senzorja odvisni od fotoaparata. Odprtost zaslonke pove, kako velika je odprtina, skozi katero pada svetloba na senzor, hitrost zaklopa pa je ˇcas zbiranja svetlobe na senzor. Ob veˇcanju obˇcutljivosti senzorja se zaradi pretvorbe iz analognega v digitalen signal veˇca tudi ˇsum, zato v svetlem okolju raje poveˇcamo hitrost zaklopa ali pa zmanjˇsamo odpr- tino zaslonke. Z velikostjo zaslonke uravnavamo tudi globinsko ostrino, zato je potrebno veliko kombiniranja pri trojici za ekspozicijo.
V astrofotografiji zato ˇzelimo imeti ˇcim daljˇso ekspozicijo, dokler se ˇse ne pozna premik Zemlje. Primer zveznih sledi je prikazan na Sliki 2.2. Pri tem naletimo na veliko teˇzav - velika obˇcutljivost senzorja ima za rezultat foto- grafije z veliko ˇsuma, ˇsiroko odprta zaslonka slabˇsa ostrino konˇcne fotografije zaradi lastnosti optike, poveˇcava objektiva pa omejuje dolˇzino ekspozicije.
5
6 Katja Kuˇsar
Slika 2.1: Trikotnik ekspozicije
Pri veˇcjih poveˇcavah se hitreje zazna premikanje neba, kar ˇzelimo izniˇciti.
2.2 Stacionarna astrofotografija in oprema
Za stacionarno postavljen fotoaparat se kot izhodiˇsˇce za dolˇzino ekspozicije uporablja enostavno pravilo, imenovano ”pravilo 500”, ki govori o dolˇzini ek- spozicije (v sekundah), dokler so zvezde ˇse ostre in niso zamaknjene. ˇStevilo 500 delimo z goriˇsˇcno razdaljo objektiva, upoˇstevati pa moramo tudi velikost senzorja, ki vpliva na t.i. rezalni faktor (ang. crop factor) senzorja in tip objektiva. Senzor polnega formata (ang. full frame) je osnova za izraˇcun tega faktorja in ima faktor 1. Senzorji, ki so veˇcji od polnega formata, so poimenovani srednji format, manjˇsih pa je veˇc vrst – APS-C, mikro 3/4, itd.
Vsak proizvajalec ima navadno svojo velikost senzorja in tako tudi rezalni faktor - pri srednjem formatu so faktorji manjˇsi od 1 (npr. format imenovan
Diplomska naloga 7
Slika 2.2: Zvezdne sledi, Ptujska gora (april 2019)
645 ima faktor 0.62), za senzorje, manjˇse od polnega formata, pa veˇcji od 1. Med temi so najbolj pogosti fotoaparati proizvajalcev Canon in Nikon.
Canonovi APS-C senzorji imajo rezalni faktor 1,62, Nikonovi pa 1,5. Delijo pa se tudi objektivi, glede na to, za kakˇsen format senzorja so bili narejeni.
Ce uporabimo objektiv na manjˇsi senzor, kot je namenjeno, se to upoˇstevaˇ kot rezalni faktor – torej je fotografija poveˇcana. V primeru uporabe objek- tiva na senzorju, ki je manjˇsi, pa se to pozna kot ˇcrna obroba okoli nastale fotografije.
2.3 Uporabljena fotografska oprema
Za namene testiranja je bil uporabljen fotoaparat polnega formata Canon EOS 6D, ki je digitalni zrcalno-refleksni fotoaparat (ang. DSLR - digital single-lens reflex camera) (Slika 2.3). Tabela 2.1 prikazuje specifikacije upo- rabljenega fotoaparata [4].
8 Katja Kuˇsar
Slika 2.3: Zrcalno-refleksni digitalni fotoaparat Canon EOS 6D
Tabela 2.1: Specifikacije fotoaparata
Leto izdaje 2012
Tip tipala CMOS
ˇStevilo efektivnih slikovnih pik 20.2 ˇStevilo vseh slikovnih pik 20.6
Velikost tipala 36 x 24 mm
Razmerje 3:2
Slikovni procesor DIGIC 5+
Velikost slikovne pike 6.54 µm ˇStevilo toˇck za ostrenje 11
Diplomska naloga 9 Na fotoaparatu sta bila uporabljena dva objektiva, in sicer CCCP MC Mir-20M 20 mm f/3.5 in Canon EF 50mm f/1.8 STM. Slika 2.4 prikazuje objektiv Canon EF 50mm f/1.8 STM [3], njegove specifikacije pa so v Tabeli 2.2.
Slika 2.4: Objektiv Canon EF 50mm f/1.8 STM
Tabela 2.2: Specifikacije objektiva Canon EF 50mm f/1.8 STM Zorni kot (vodoravni, navpiˇcni, diagonalni) 40o, 27o, 46o Zgradba objektiva (elementi/skupine) 6/5
ˇStevilo lopatic zaslonke 7 Najmanjˇsa odprtost zaslonke 22 Najmanjˇsa razdalja ostrenja 0,35 m
Motor samodejnega ostrenja STM
Teˇza 160 g
10 Katja Kuˇsar Specifikacije objektiva CCCP MC Mir-20M 20 mm f/3.5 [15] (Slika 2.5) pa prikazuje Tabela 2.3.
Slika 2.5: Objektiv CCCP MC Mir-20M 20 mm f/3.5
Tabela 2.3: Specifikacije objektiva CCCP MC Mir-20M 20 mm f/3.5 Zorni kot (diagonalni) 96o
Zorni kot (vodoravni, navpiˇcni) 84o, 61,9o [28]
Zgradba objektiva (elementi/skupine) 9/8 Stevilo lopatic zaslonkeˇ 6 Najmanjˇsa odprtost zaslonke 16 Najmanjˇsa razdalja ostrenja 0.18 m
Najveˇcja poveˇcava 0,21x
Ostrenje roˇcno
Teˇza 390 g
Diplomska naloga 11
2.4 Sledilnik
Sledilnik neba je mehanizem, s katerim sledimo premikanju neba, ki je po- sledica vrtenja Zemlje. S tem doseˇzemo, da na naˇsih fotografijah zvezde ostanejo na istem mestu, kar nam omogoˇca daljˇse ekspozicije. V astrofoto- grafiji so daljˇse ekspozicije ˇse bolj pomembne, saj daljˇsa ekspozicija pomeni veˇc informacij, ki jih senzor zajame, na fotografiji pa se to pozna kot veˇcje razmerje med signalom in ˇsumom (angleˇsko Signal to Noise Ratio). V osnovi je sledilnik motoriziran ekvatorialni nosilec, ki ima eno vrtilno os vzporedno z osjo vrtenja Zemlje in se v veˇcji meri uporablja za teleskope in astro kamere.
2.5 Sledilnik Barn Door Tracker
Leta 1988 je Dave Trott v reviji ”Sky and telescope”objavil ˇclanek, v katerem je opisal veˇc razliˇcnih modificiranih razliˇcic Barn Door sledilnikov. Skozi leta je razliˇcice ˇse posodabljal, hkrati pa je vse veˇc amaterskih astronomov posegalo po njegovih naˇcrtih. V osnovi je vsem razliˇcicam skupno to, da imajo dve leseni ploˇsˇcici; prva sluˇzi kot platforma, na katero je pritrjen motor, druga pa se s pomoˇcjo motorja in navojne palice odpira od prve ploˇsˇce. Na slednji je nameˇsˇcen tudi fotoaparat. Delijo se na sledilnike z eno odpirajoˇco ploˇsˇco (ang. single arm drive), kjer se ena ploˇsˇca odpira v polkrogu, in sledilnike z dvema ploˇsˇcama (ang. double arm drive), kjer je ena ploˇsˇca t.i.
gonilna ploˇsˇca, ki jo dviga navojna palica in odpira drugo ploˇsˇco, ki sloni na prvi. Sledilniki z dvema ploˇsˇcama pa se delijo ˇse na podtipe, odvisno katero ploˇsˇco poganja navojna palica v kombinaciji s tem, na kateri ploˇsˇci je fotoaparat. Za najuspeˇsnejˇso razliˇcico se je izkazal sledilnik tipa 4, ki ima od vseh tipov najmanjˇso tangencialno napako – torej napako pri opisu gibanja po kroˇznici, ki ga ˇzelimo doseˇci s tem mehanizmom. Izdelan mehanizem tipa 4 prikazuje Slika 2.7, primerjavo mehanizmov pa prikazuje Slika 2.6.
12 Katja Kuˇsar
2.6 Matematika sledilnika
Teˇcaji sledilnika morajo biti poravnani s Severnico, ki je najboljˇsi pribliˇzek severnemu nebesnemu polu (ang. North Celestial pole). To je toˇcka, okoli katere se navidezno vrti nebo. V resnici severni nebesni pol ni toˇcno na Severnici, je pa dobra orientacija za to, da ga najdemo (2.8).
Iz tega sledi da je kot, ki ga gonilna deska sledilnika oklepa s tlemi, enak geografski ˇsirini, na kateri se nahajamo – viˇsina Severnice je vedno enaka geografski ˇsirini, s katere jo opazujemo.
Zemlja naredi en obrat (360◦ oziroma 2π radianov) v pribliˇzno 24 urah, bolj natanˇcno v 23 h 56 min 4.0905 s (za izraˇcune pretvorjeno v sekunde je to 86164.0905 sekund). To se imenuje ”Siderski” ˇcas (ang. Sidereal time). Iz tega sledi, da se v 1 minuti obrne za pribliˇzno eno ˇcetrtino stopinje (0.2506844772◦), v eni uri pa tako naredi pribliˇzno 15◦ (15.041068632◦).
V naˇcrtih za sledilnik Dave Trott oznaˇcuje dolˇzino osnovne deske s ˇcrko r, kar predstavlja razdaljo med teˇcajem na robu osnovne deske in navojno palico (na Sliki 2.6 v sekciji Single Arm drive) in je dolga 423 mm. S ˇcrko b je oznaˇcena razdalja med teˇcaji znotraj osnovne deske in stikom le te z desko, ki jo poganja motor in je dolˇzine 254 mm. Razdalja med teˇcaji na robu osnovne deske in teˇcaji znotraj osnovne deske pa je oznaˇcena s ˇcrko c in je dolga 116 mm. Te razdalje so preraˇcunane za motor z 1 RPM.
Navojna palica ima 20 ovojev na palec, kar je v nadaljevanju oznaˇceno s kratico TPI (angleˇsko Threads Per Inch). Osnovna deska in deska, ki jo poganja motor skupaj oklepata kot Θ, kot Φ pa oklepata osnovna deska in deska, na kateri je pritrjen fotoaparat.
Razmerje dolˇzin b in c je oznaˇceno z β, torej velja (Slika 2.6 pod sekcijo Type 4):
β= b
c (2.1)
Kot θ se s ˇcasom spreminja po enaˇcbi θ(t) = 2·arcsin
( RPM·t 2·TPI·r
)
(2.2)
Diplomska naloga 13 Kota θ in ϕ sta v naslednji povezavi [6]:
ϕ(t) =θ(t) + arcsin
(sinθ(t) β
)
(2.3) To vse velja za mere iz naˇcrtov [16], zaradi lastnosti lesa in omejene na- tanˇcnosti izdelave pa mere izdelka odstopajo od naˇcrtovanih (kar poslediˇcno vpliva na natanˇcnost sledenja). Mera r je v mojem primeru tako 416 mm, torej 1 RPM ne drˇzi veˇc. Dobiti moramo hitrost vrtenja iz danih enaˇcb [6]:
θ
2 = arcsin
( RPM·t 2·TPI·r
)
(2.4)
sin (θ
2 )
= RPM·t
2·TPI·r (2.5)
RPM = 2·sin(θ
2
)·TPI·r
t (2.6)
ϕ=θ+ arcsin
(sinϕ β
)
(2.7) Za ϕ vemo, da mora opisati v eni uri kot 15,04128437◦, saj je to hitrost rotacije Zemlje, teˇzava pa nastane priθ. Zaθ empiriˇcno doloˇcimo faktor kar s pomoˇcjo programa Microsoft Excel. Z poizkuˇsanjem vrednosti spremenljivke RPM se trudimo s pomoˇcjo zgornjih enaˇcb ˇcim bolj pribliˇzati pravi vrednosti kota ϕ prek kotaθ. Nabor vrednosti, iz katerih izberemo ustrezno vrednost, prikazuje Slika 2.9. Tako pridemo do vrednosti RPM, ki je 1.254388.
14 Katja Kuˇsar
Slika 2.6: Primerjava sledilnikov [5].
Diplomska naloga 15
Slika 2.7: Izdelan sledilnik
Slika 2.8: Severni nebesni pol - zajem zaslona v programu Stellarium
16 Katja Kuˇsar
Slika 2.9: Preizkuˇsanje vrednosti za pridobitev vrednosti RPM [5]
Poglavje 3
Opis uporabljenih programskih orodij, naprav in tehnologij
V tem poglavju sledijo specifikacije in opisi uporabljenega programskega orodja, naprav in tehnologije.
3.1 Razvojno okolje Arduino IDE
Arduino IDE je integrirano razvojno okolje (ang. integrated development environment, IDE), ki zagotavlja obseˇzno mnoˇzico funkcij za razvoj progra- mov za vse razliˇcice Arduino in drugih proizvajalcev mikrokrmilnikov, ki niso podprti pod uradno serijo Arduino izdelkov. Izvorna koda Arduino IDE okolje je objavljena pod licenco Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License. Najnovejˇsa stabilna razliˇcica je 1.8.13 (izdana 16. junija 2020), podprt pa je za operacijske sisteme Microsoft Windows, macOS in Linux.
Okolje podpira jezika C in C++, sestavljeno pa je iz urejevalnika besedila za pisanje kode, polja za obvestila, konzolo za besedilo in veˇc menijev. S pomoˇcjo okolja poteka tudi komunikacija z mikrokrmilnikom – nalaganje programov, razhroˇsˇcevanje [1].
Programi se shranjujejo v datoteke s konˇcnico .ino, koda pa je v osnovi vedno sestavljena iz dveh glavnih funkcij (Slika 3.1):
17
18 Katja Kuˇsar
• Setup, ki se izvede ob zagonu mikrokrmilnika in se znotraj nje definira vhode, izhode in spremenljivke
• Loop, ki se zaˇcne izvajati po koncu funkcije Setup in se izvaja skozi celotno izvajanje programa, znotraj nje pa teˇce glavna koda programa
Slika 3.1: Okvir progama v okolju Arduino IDE
3.2 Arduino Nano
Arduino ponuja velik nabor razliˇcne strojne in programske opreme. Med strojno opremo prevladujejo razvojne ploˇsˇcice, ki v osnovi vedno vsebujejo mikroprocesor, vhode in izhode (tako digitalne kot analogne) ter pomnilnik.
Arduino se poveˇze z raˇcunalnikom preko USB kabla, programsko kodo pa se piˇse v razvojnem okolju Arduino IDE in prek konzole je omogoˇceno nalaganje le-te na razvojno ploˇsˇcico. Obstaja ˇze veliko narejenih knjiˇznic za Arduino (v mojem primeru na primer AccelStepper), obstaja tudi veliko forumov, primerov in ˇze obstojeˇcih projektov.
Za nalogo sem izbrala Arduino Nano (na Sliki 3.2), predvsem zaradi fiziˇcne velikosti in majhne porabe energije. V Tabeli 3.1 so naˇstete glavne lastnosti mikrokrmilnika, na Sliki 3.3 pa je shema.
Diplomska naloga 19
Slika 3.2: Mikrokrmilnik Arduino Nano [2]
3.3 Koraˇ cni motor NEMA 23
Koraˇcni motor je elektriˇcni motor, ki naredi en obrat v veˇc korakih, kar po- slediˇcno pomeni diskretno kotno premikanje gredi motorja. Zaradi te lastno- sti lahko zavrtimo motor v katerikoli poloˇzaj v krogu. Natanˇcnost motorja je doloˇcena s ˇstevilom korakov; veˇc korakov pomeni, da je krog razdeljen na veˇc delov, ki so s tem manjˇsi in lahko bolj natanˇcno doloˇcamo trenutno pozicijo oziroma hitrost motorja.
Uporabljen je koraˇcni motor NEMA 23 (Slika 3.4)[12], njegove specifika- cije pa so v Tabeli 3.2.
20 Katja Kuˇsar
Tabela 3.1: Glavne lastnosti mikrokrmilnika Arduino Nano
Mikrokrmilnik ATmega328
Arhitektura AVR
Delovna napetost 5 V
Pomnilnik Flash 32 KB (od tega 2 KB za bootloader)
SRAM 2 KB
Frekvenca ure 16 MHz
Analogni vhodi 8
EEPROM 1 KB
Digitalni vhodi in izhodi (I/O) 22
Poraba 19 mA
Tabela 3.2: Specifikacije koraˇcnega motorja NEMA 23
Napetost 3.2 V
Maksimalen tok 2.8 A
Navor 1.9 Nm
Kot koraka 1.8◦
Stevilo korakov v obratuˇ 200
Stevilo fazˇ 4
Dolˇzina motorja 79 mm
Diplomska naloga 21
Slika 3.3: Shema - Arduino Nano [2]
Slika 3.4: Koraˇcni motor NEMA 23 [12]
22 Katja Kuˇsar
Poglavje 4
Programska oprema
Program je zastavljen na naˇcin, da uporabnik preko stikala izbere naˇcin de- lovanja sledilnika in le-ta glede na izbrani naˇcin izvede doloˇcene funkcije.
Sledilnik ima moˇznost sledenja gibanju Zemlje, hitrega vrtenja nazaj (na zaˇcetno pozicijo) in izklop.
4.1 Uporabljene knjiˇ znice
Zaglavne datoteke uporabljenih knjiˇznic:
• math.h (matematiˇcne funkcije) [11]
• AccelStepper.h (upravljanje s koraˇcnim motorjem) [7]
• FiniteStateMachine.h (simulacija konˇcnih avtomatov) [10]
4.2 Konstante
Konstantne, uporabljene v kodi (Slika 4.1):
• OSNOVNA DOLZINA predstavlja razdaljo med teˇcajem in srediˇsˇcem navojne palice v centimetrih
23
24 Katja Kuˇsar
• ZACETNI KOT predstavlja kot med deskama ob zaˇcetku sledenja v kotnih stopinjah
• KONCNI KOT predstavlja kot med deskama on koncu maksimalne dolˇzine sledenja v kotnih stopinjah
• NAVOJEV CM predstavlja ˇstevilo navojev na 1 centimeter navojne palice
• VELIKOST KORAKA predstavlja velikost koraka koraˇcnega motorja v kotnih stopinjah
• MIKRO KORAK predstavlja ˇstevilo mikrokorakov, na katere lahko razdelimo korak motorja
• MIKROKORAKOV ROTACIJO predstavlja ˇstevilo mikrokorakov v enem koraku
• SIDERSKI CAS predstavlja ˇcas rotacije Zemlje za 360◦ v sekundah
• CAS LUNA predstavlja ˇcas ene Lunine rotacije okoli Zemlje v sekun- dah
• RPM EARTH predstavlja ˇstevilo rotacij motorja na minuto za sledenje neba
• RPM MOON predstavlja ˇstevilo rotacij motorja na minuto za sledenje Lune
4.3 Vhodi in izhodi
Izhod za motor je na pinu 9, za doloˇcanje vrtenja motorja pa na pinu 8.
Vhodi za doloˇcitev naˇcina sledenja pa so Siderski ˇcas na pinu 4, za Luno na pinu 5 in za prevrteti sledilnik na zaˇcetno pozicijo pa je na pinu 6 (Slika 4.2).
Diplomska naloga 25
Slika 4.1: Uporabljene konstantne
Slika 4.2: Vhodi in izhodi
4.4 Zagon motorja
Za zagon koraˇcnega motorja se kliˇce funkcija AccelStepper motor, ki je del knjiˇznice AccelStepper, kot argumente pa se ji poda spremenljivki OUT MOTOR in OUT SMER, ki prestavljata izhodna pina za motor in smer vrtenja mo- torja (Slika 4.3).
4.5 Funkcije za pretvorbe med enotami
Osnovne enote za upravljanje sledilnika so mikrokoraki koraˇcnega motorja, kotne stopinje za opis gibanja Zemlje in ˇcas, ki ga uporablja Arduino. Za pretvorbe med temi enotami so naslednje funkcije (Slika 4.4):
26 Katja Kuˇsar
Slika 4.3: Zagon motorja
• cas v korake (pretvori ˇcas v sekundah od zaˇcetka sledenja do ˇcasa, ko pokliˇcemo funkcijo, v mikrokorake motorja z uporabo enaˇcbe, kjer se zmnoˇzi ˇstevilo obratov motorja na minuto s preteˇcenim ˇcasom in ˇstevilom mikrokorakov koraˇcnega motorja)
• kot v korake (podan kot v kotnih stopinjah pretvori v mikrokorake mo- torja z uporabo enaˇcbe, kjer se siderski ˇcas deli s produktom 360 in narejenega kota sledilnika)
• koraki v cas (podano ˇstevilo mikrokorakov pretvori v ˇcas v sekundah z uporabo enaˇcbe, kjer se ˇstevilo narejenih mikrokorakov deli s produk- tom ˇstevila obratov motorja na minuto, 60 in koliˇcnikom produkta 360 in ˇstevila mikrokorakov ter velikost koraka)
Slika 4.4: Pretvorbe med enotami
Diplomska naloga 27
4.6 Preverjanje poloˇ zaja motorja
Koda preveri poloˇzaj motorja (Slika 4.5).
Slika 4.5: Preverjanje poloˇzaja motorja
4.7 Spremenljivke
Spremenljivke (Slika 4.6), uporabljene v kodi:
• odmik zac mikrokoraki (odmik od zaˇcetnega kota do sedanjega v mi- krokorakih)
• max mikrokorakov earth/moon (najveˇcje ˇstevilo mikrokorakov, kolikor se sledilnik lahko odpre)
• start mikrokoraki earth/moon (ˇstevilo narejenih mikrokorakov od zaˇcetka delovanja motorja)
• zacetna pozicija cas (ˇcas v sekundah od takrat, ko je bil sledilnik v zaˇcetni poziciji)
• zacetni cas (ˇcas, ko je motor zaˇcel delovati)
• target absoluten cas (ˇcas, ko bo potrebno ponovno raˇcunanje toˇcnosti)
• koncni cas (ˇcas, kolikor naj bi sledilnik deloval)
• koncno st korakov (ˇstevilo mikrokorakov, kolikor naj bi jih sledilnik naredil)
28 Katja Kuˇsar
Slika 4.6: Spremenljivke
4.8 Inicializacija
V funkciji Setup se doloˇci vhode in kateri naˇcin delovanja je izbran, poleg tega se nastavi tudi delovanje krmilnika motorja, hitrost motorja ter zaˇcetni kot in ˇstevilo moˇznih korakov (Slika 4.8).
Slika 4.7: Funkcija Setup
Diplomska naloga 29
4.9 Zaˇ cetek sledenja
Ob klicu funkcije se spremenljivkam nastavi vrednosti – ˇstevilo mikrokorakov in ˇcas v sekundah od zaˇcetka delovanja motorja, ˇcas za popravljanje ˇstevila mikrokorakov pa se nastavi na trenutni ˇcas (Slika 4.9).
Slika 4.8: Zaˇcetek sledenja
4.10 Popravljanje ˇ stevila mikrokorakov
Funkcija se izvede z namenom, da se preveri, ali se je doloˇcen ˇcas delovanja izvedlo dovolj mikrokorakov motorja (Slika 4.10). Namen je, da s ”pogledom v prihodnost”preraˇcunamo potrebno ˇstevilo mikrokorakov za naslednjih 20 sekund.
4.11 Sledenje
Preveri, koliko ˇcasa mora ˇse slediti v sekundah in mikrokorakih; v primeru, da smo ˇze dosegli ciljno ˇstevilo korakov ustavimo motor (Slika 4.11).
30 Katja Kuˇsar
Slika 4.9: Popravljanje mikrokorakov
4.12 Sledenje Zemljini rotaciji in sledenje Luni
Celotno slednje je sestavljeno iz dveh funkcij (Slika 4.11) – zaˇcetek sledenja in popravljanje korakov (naˇcrtovanje sledenja).
4.13 Posodobitev sledenja
Funkcija preveri trenutni ˇcas in v primeru, da se trenutni ˇcas in ˇcas v priho- dnosti, za katerega smo izraˇcunali ˇstevilo ˇzelenih korakov, ujemata, potem zopet raˇcunamo popravke v prihodnosti (Slika 4.12).
4.14 Doseg zaˇ cetka ali konca
Funkcija preveri, ˇce smo dosegli zaˇcetno ali konˇcno pozicijo in v primeru, da je to res, ustavi motor (Slika 4.13).
4.15 Stanja delovanja
V stanjih je definiran naˇcin delovanja (Slika 4.14) – sledenje Zemlji, Luni, vrnitev na zaˇcetno pozicijo ali pa ugasnjen. V funkciji Loop pa poveˇzemo vhod z naˇcinom delovanja.
Diplomska naloga 31
Slika 4.10: Sledenje
Slika 4.11: Funkciji, ki sestavljata sledenje
32 Katja Kuˇsar
Slika 4.12: Posodobitev sledenja
Slika 4.13: Doseg zaˇcetka ali konca
Diplomska naloga 33
Slika 4.14: Stanja delovanja
34 Katja Kuˇsar
Poglavje 5
Ugotovitve in izboljˇ save
5.1 Ugotovitve o prednostih in slabostih
Ze na zaˇˇ cetku se izkaˇze, da je les, ki je prednost za cenejˇso izdelavo hkrati problematiˇcen pri natanˇcnosti oblikovanja, kar pripomore k napaki sledenja.
K tej napaki lahko veliko pripomore tudi podlaga, na katero postavimo me- hanizem. Potrebujemo vodoravno in trdno podlago, da se sledilnik ne maje, hkrati pa je vseeno dobro, da je mehanizem nekoliko dvignjen od tal, saj moramo roˇcno nastaviti teˇcaj proti Severnici. Tukaj se pojavi nova napaka, ker os vrtenja Zemlje ni toˇcno na Severnici, ampak je nekoliko odmaknjena in jo je poslediˇcno teˇzje nameriti.
Za napajanje potrebujeta elektriko tako koraˇcni motor kot ploˇsˇcica Ar- duino, oboje pa je mogoˇce priklopiti na vtiˇcnico za 12V v avtu.
V mojem primeru je bila navojna palica skrivljena, kar pa se je poka- zalo na razliˇcnih delih odvijanja in navijanja, tam je namreˇc priˇslo do niha- nja same palice in poslediˇcno zamaknjene sledi zvezd. Poleg tega teˇcaji ne omogoˇcajo popolnoma gladkega premikanja.
Na fotografijah, narejenih s ˇsirokokotnimi objektivi, se ˇze brez sledenja kasneje pozna zamik - to dejstvo reˇsuje situacijo tudi pri slabi polarni po- ravnavi ali nihanju zaradi krive navojne palice. ˇCase ekspozicije je ob dobri poravnavi moˇzno razˇsiriti do nekaj minut, kar je brez sledenja nemogoˇce. Za
35
36 Katja Kuˇsar testne namene sta bila uporabljena objektiv 10mm na crop senzorju (vidni kot pribliˇzno 109.5◦) in 18 mm na crop senzorju (vidni kot pribliˇzno 76◦).
5.2 Moˇ zne izboljˇ save
Moˇzne izboljˇsave mehanizma:
• 3D tiskanje delov (bolj natanˇcni deli, a draˇzji material)
• Dodatna vodilna kamera (angleˇsko Guider Scope)
• Drugi materiali namesto lesa – bolj natanˇcno izrezovanje
• Dodati moˇznost za namestitev na stojalo za veˇcjo stabilnost
• Upravljanje s telefonom prek brezˇziˇcne povezave
Poglavje 6 Nadgradnja
Zaradi teˇzav pri fotografiranju z obstojeˇcim sledilnikom sem se odloˇcila za nadgradnjo. Zelo moteˇce je bilo preklapljanje med naˇcini delovanja s fiziˇcnim stikalom, saj se je sledilnik velikokrat premaknil in poslediˇcno izgubil porav- navo s severnim nebesnim polom. zaradi tega sem se odloˇcila za imple- mentacijo upravljanja s telefonom preko brezˇziˇcne aplikacije. Zamenjala sem razvojno ploˇsˇcico Arduino Nano za razvojno ploˇsˇcico LOLIN, ki ima vmesnik za brezˇziˇcno povezavo, fiziˇcno stikalo pa tako nadomesti enostavna spletna stran z gumbi za preklapljanje med naˇcini delovanja. Ko imamo brezˇziˇcno povezavo lahko na daljavo brez premikanja upravljamo sledilnik in s tem ohranimo poravnavo s severnim nebesnim polom. ˇCe dolgo fotografiramo in sledilnik pride do konca lahko tako na primer s gumbom za previjanje prevrtimo nazaj v zaˇcetno stanje in iz tam zopet zaˇcnemo od zaˇcetka brez premikanja sledilnika.
6.1 Ploˇ sˇ cica LOLIN
Specifikacije ploˇsˇcice LOLIN so v Tabeli 6.1.
37
38 Katja Kuˇsar
Tabela 6.1: Specifikacije ploˇsˇcice LOLIN.
11 digitalnih vhodov in izhodov Interrupt/PWM/I2C/one-wire 1 analogni vhod z najveˇc 3.2V 16 MB Flash pomnilnik Zunanji prikljuˇcek za anteno Vgrajena PCB antena
Vmesnik za litijevo baterijo, najveˇcji polnilni tok 500 mA LOLIN I2C vmesnik
6.2 Visual Studio Code
Visual Studio Code je Microsoftovo integrirano razvojno okolje (angleˇsko Integrated Development Environment ali IDE). Deluje na operacijskih sis- temih Windows, Linux in macOS, veˇcina izvorne kode pa je objavljena na GitHubu pod licenco MIT. Ima vgrajeno podporo za JavaScript, TypeScript in Node.js, ter veliko razˇsiritev za jezike Java, C++, Python, PHP in ˇse mnogi. Uporabljena verzija razvojnega okolja je bila 1.59.0.
6.3 Uporabljene knjiˇ znice
V projektu sta bili dodani ˇse dve knjiˇznici z zaglavnima datotekama:
• ESP8266WiFi.h (povezava na brezˇziˇcno omreˇzje za poˇsiljanje in spre- jemanje podatkov) [9]
• ESP8266WebServer.h (enostaven spletni streˇznik) [8]
6.4 Nova koda
Za nadgradnjo kode je potrebno dodati blok, ki definira WiFi nastavitve (Slika 6.1). Na Wi-Fi z imenom ”Sledilnik”(prikazan na Sliki 6.2) se nato
Diplomska naloga 39 poveˇzemo z geslom ”Geslo123”. Popravljena funkcija loop je na Sliki 6.4.
Dodati je potrebno tudi blok kode za nastavitev enostavnega streˇznika (Slika 6.3), v nadaljevanju so definirane rokovalne (ang. handle) funkcije (Slika 6.5). Za spletno stran za upravljanje sledilnika na Sliki 6.7 pa je potrebno dodati ˇse generiranje HTML kode (Slika 6.6). Slika 6.7 prikazuje enostavno spletno stran za upravljanje s sledilnikom.
Slika 6.1: Inicializacija Wi-fi
Slika 6.2: Povezava Wi-Fi
6.5 Test in rezultati
Na Sliki 6.8 je sledilnik v uporabi na prelazu Vrˇsiˇc - nameˇsˇcen na streho avta in priklopljen na prikljuˇcek za 12V v avtu. Fotografije v nadaljevanju,
40 Katja Kuˇsar
Slika 6.3: Nastavitve streˇznika v funkciji Setup
Slika 6.4: Popravljena funkcija loop
ki prikazujejo rezultate fotografija z in brez sledilnika so narejene na Med- vedjem Brdu in v Ljubljani (natanˇcneje Koseze). Razliˇcne lokacije zajema testnih fotografij so posledica spremenljivega vremena. Fotografiji s sledilni- kom sta bili zajeti junija 2021 na Medvedjem Brdu, fotografiji brez sledilnika pa decembra 2021 v Ljubljani. Pri primerjavi se dobro pokaˇze tudi razlika v svetlobni onesnaˇzenosti.
Po ”pravilu 500” bi lahko z 20 mm objektivom brez sledilnika fotografirali pribliˇzno 25 sekund brez sledi. V nadaljevanju sta fotografiji, narejeni z 20 mm objektivom in ekspozicijo pribliˇzno 5 minut (ˇcas ekspozicije je na Sliki 6.11). Na prvi fotografiji (Slika 6.9), narejeni brez sledilnika, lahko opazimo, koliko se nebo premakne v 5 minutah, saj zvezde nariˇsejo izrazite sledi. Na fotografiji s sledilnikom (Slika 6.10) tega ni. Zadnja fotografija (Slika 6.12) je primerjava poveˇcanih fotografij z in brez sledilnika - na fotografiji, narejeni s
Diplomska naloga 41
Slika 6.5: Rokovalne (angleˇsko Handle) funkcije za gumbe na spletni strani sledilnikom, sledi ni in so zvezde lepe pike, medtem ko se na fotografiji brez sledilnika vidi dolˇzine sledi. Na tej sicer zvezde niso pravilno izostrene, a vseeno nazorno prikaˇze veˇc kot oˇcitno razliko med fotografijama.
50 mm objektiv bi po ”pravilu 500” moral ˇze po desetih sekundah pokazati nekaj sledi, na testni fotografiji je zajeta ekspozicija 2 minuti (ˇcas ekspozicije je na Sliki 6.15). Pri primerjavi na Sliki 6.16 se zopet dobro poznajo razlike v velikosti zvezd - s sledilnikom na Sliki 6.13 so majhne pike, brez sledilnika na Sliki 6.14 pa daljˇse ˇcrte.
42 Katja Kuˇsar
Slika 6.6: Generiranje HTML kode za spletno stran
Diplomska naloga 43
Slika 6.7: Spletna stran z gumbi za kontrolo
44 Katja Kuˇsar
Slika 6.8: Sledilnik, prelaz Vrˇsiˇc (junij 2021)
Slika 6.9: Ekspozicija 301 sekund na 20 mm brez sledilnika
Diplomska naloga 45
Slika 6.10: Ekspozicija 301 sekunde s sledilnikom na 20 mm
46 Katja Kuˇsar
Slika 6.11: Informacije o fotografiji z ekspozicijo 301 sekunde na 20 mm
Slika 6.12: Poveˇcani fotografiji
Diplomska naloga 47
Slika 6.13: Ekspozicija 120 sekund na 50 mm s sledilnikom
Slika 6.14: Ekspozicija 120 sekund na 50 mm brez sledilnika
48 Katja Kuˇsar
Slika 6.15: Informacije o fotografiji z ekspozicijo 120 sekunde na 50 mm
Slika 6.16: Poveˇcani fotografiji
Diplomska naloga 49
6.6 Primerjava z izdelki na trgu
V Sloveniji najveˇcji izbor astronomske opreme in pripomoˇckov najdemo na spletni strani MOJ TELESKOP [22]. V sekciji ”Montaˇze in pripomoˇcki”pod ekvatorialnimi montaˇzami najdemo sledilnik z nazivom Skywatcher Star Ad- venturer MINI WI-FI prenosna montaˇza. Na spletni strani proizvajalca [25]
med drugim najdemo tudi naslednje specifikacije:
• Najveˇcja priporoˇcena goriˇsˇcna razdalja objektiva fotoaparata: 100 mm
• Vgrajen WiFi z brezplaˇcno aplikacijo za platforme Android in iOS
• Sledenje Soncu in Luni ter sidersko sledenje
• Nosilnost do 3 kg
• Polarni daljnogled za pomoˇc pri polarni poravnavi
• Zagotavlja nadzor zaklopa DSLR za veˇc blagovnih znamk
• Doˇzivljenjske brezplaˇcne nadgradnje strojne programske opreme
• Vgrajena zaˇsˇcita motorja in indikatorji stanja
• Moˇznosti napajanja preko dveh AA baterij ali zunanji USB napajalnik
• Teˇza 650 g
• Dimenzije 76x70x103 mm
Testiranje mojega sledilnika je pokazalo, da je relativno natanˇcen vse do nekje 50 mm goriˇsˇcne razdalje objektiva. Kot priˇcakovano, je najbolj na- tanˇcen na majhnih goriˇsˇcnih razdaljah - na fotografijah, zajetih z objektivom z goriˇsˇcno razdaljo 10 mm, se sledi praktiˇcno ne vidi, dobro se obnese tudi na goriˇsˇcni razdalji 35 mm. Pri objektivih z viˇsjo goriˇsˇcno razdaljo je potrebno ˇze veliko popravljanja pri polarni poravnavi, saj se zaˇcne poznati nenatanˇcna poravnava. Ob dobri poravnavi je tudi na goriˇsˇcni razdalji 50 mm ˇse rela- tivno natanˇcen, pri 70 mm pa ga je ˇze zelo teˇzko naravnati tako natanˇcno,
50 Katja Kuˇsar da se ne bi poznalo sledi oziroma napaˇcnih premikov. Z veliko preizkuˇsanja je moˇzno narediti dobro polarno poravnavo, vendar je zelo zamudno, saj je potrebno vsakiˇc narediti dolgo ekspozicijo in na fotografiji pogledati oblike zvezd. Star Adventurer ima najveˇcjo priporoˇceno goriˇsˇcno razdaljo 100 mm, kar je dosti veˇc kot moj sledilnik.
Oba imata vgrajen Wi-Fi in aplikacijo za upravljanje. Prav tako imata opcijo za sledenje v siderskem ˇcasu, Star Adventurer ima tudi sledenje Luni in Soncu, kar bi bila lahko razˇsiritev tudi mojemu sledilniku, saj bi bilo potrebno spremeniti samo hitrost premikanja koraˇcnega motorja. Star Ad- venturer ima nosilnost do 3 kg, medtem ko je na domaˇcem bila preizkuˇsena najveˇcja teˇza okoli 1.5 kg. Star Adventurer omogoˇca tudi nadzor zaklopa pri DSLR fotoaparatih, ˇcesar moj sledilnik ne omogoˇca. Moj model fotoaparata ima vgrajeno funkcijo za Wi-Fi povezavo in z aplikacijo Canon Connect upra- vljamo z vsemi nastavitvami fotoaparata. Nekateri DSLR-ji, sploh starejˇse generacije, pa te moˇznosti nimajo.
Moj sledilnik ima program na razvojni ploˇsˇcici LOLIN in lahko kadarkoli kodo spreminjamo in dodajamo funkcionalnosti, tudi Star Adventurer oblju- blja do-ˇzivljenjske brezplaˇcne nadgradnje programske opreme, a ponavadi te s ˇcasom postanejo redkejˇse in se jih tudi opusti, prodaja pa se novejˇse izdelke.
Moj sledilnik ima maso veliko veˇc kot 650 g, ki jih ima Star Adventu- rer, prav tako so dimenzije veliko veˇcje. Prav tako mojemu manjka vgrajena zaˇsˇcita motorja in indikator stanja. Cena sledilnika Star Adveturer ni na- vedena, na uradni strani pa je 219 funtov, kar se preraˇcuna v pribliˇzno 263 evrov (brez poˇstnine).
Komponente, uporabljene za domaˇci sledilnik, pa se seˇstejejo v ceno nekje med 110 in 120 evri: za razvojno ploˇsˇcico med 6 in 10 evrov - odvisno od uporabljene, za testno ploˇsˇco 3,60 evra, set 65 ˇzic 2,82 evra, okoli 8 evrov na kvadratni meter iveral ploˇsˇce, za koraˇcni motor 18,97 evrov, gonilnik motorja 13,97 evrov, sklopko 2,49 evra, napajalnik stane 18,99 evrov, 1 meter navojne palice stane 1,45 evra, 1 meter aluminijaste cevi 9,95 evrov, 2 kotna nosilca po 5,95 evrov, 5 teˇcajev po 1,65 evra, 100 vijakov za les pa stane 3,95 evra.
Diplomska naloga 51 Veliko od naˇstetih komponent lahko najdemo doma in jih ni potrebno kupiti, kar zmanjˇsa ceno ˇse za nekaj evrov. Lesene ploˇsˇce, ki so bile upora- bljene, so priˇsle iz stare omare, saj so police ravno prav debele, prav tako so bili na zalogi tudi vijaki za les. Napajalnik je bil ˇze rabljen in je priˇsel od starega prenosnega raˇcunalnika, imela sem tudi ˇze testno ploˇsˇco in ˇzice.
Vse to kar znatno zmanjˇsa ceno, kar je v primerjavi s Star Adventurerjem veˇc kot pol manj. Seveda je potrebno upoˇstevati tudi nekaj napak (upora- bljena ni bila le ena lesena ploˇsˇca, saj se ni lepo odˇzagala na mero in je bilo potrebno odˇzagati novo), vendar kljub temu doma narejen sledilnik stane manj. Veˇcina komponent se dobi na Azur Film [20] [18] [19] ali v Bauhausu [24] [17] [21] [26] [27] [23].
52 Katja Kuˇsar
Literatura
[1] Arduino IDE Guide. Dosegljivo: https://www.arduino.cc/en/Guide.
[Dostopano 28.10.2020].
[2] Arduino Nano. Dosegljivo: https://store.arduino.cc/arduino- nano. [Dostopano 28.10.2020].
[3] Canon 50 mm specifikacije. Dosegljivo: https://www.canon.si/
lenses/ef-50mm-f-1-8-stm-lens/specification.html. [Dostopano 18.1.2022].
[4] Canon EOS 6D specifikacije. Dosegljivo: https://www.canon.
co.uk/for_home/product_finder/cameras/digital_slr/eos_6d/
specification.html. [Dostopano 3.1.2022].
[5] Dave Trott - Barn Door Tracker. Dosegljivo: http://davetrott.com/
inventions/double-arm-barn-door-drive/. [Dostopano 25.11.2020].
[6] Enaˇcbe. Dosegljivo: https://fstop138.berrange.com/2014/
01/building-an-barn-door-mount-part-2-calculating-mount- movements/. [Dostopano 9.2.2022].
[7] Knjiˇznica AccelStepper. Dosegljivo: http://www.airspayce.com/
mikem/arduino/AccelStepper/. [Dostopano 15.11.2020].
[8] Knjiˇznica ESP8266WebServer. Dosegljivo: https://github.com/
esp8266/Arduino/tree/master/libraries/ESP8266WebServer. [Do- stopano 20.9.2021].
53
54 Katja Kuˇsar [9] Knjiˇznica ESP8266WiFi. Dosegljivo: https://arduino- esp8266.readthedocs.io/en/latest/esp8266wifi/readme. [Dosto- pano 20.9.2021].
[10] Knjiˇznica FiniteStateMachine. Dosegljivo: https://github.com/
isaacws/arduino.FiniteStateMachine?fbclid=IwAR22EAdZg_
XsTThOy-W8yJFjbimyTIZdr6K0CnX8defDoRQ7PRVr5xKiXzU. [Dosto- pano 15.11.2020].
[11] Knjiˇznica math. Dosegljivo: http://www.cplusplus.com/reference/
cmath//. [Dostopano 15.11.2020].
[12] Koraˇcni motor NEMA 23. Dosegljivo: https://components101.
com/motors/nema-23-stepper-motor-datasheet-specs. [Dostopano 30.10.2020].
[13] ˇZiga Korelc. Razvoj varnostnega sistema za zaˇsˇcito doma z mikrokr- milnikom Arduino. Diplomska naloga, Fakulteta za raˇcunalniˇstvo in informatiko, Univerza v Ljubljani, 2018.
[14] Blaˇz Marolt. Diagnostika avtomobila z mikrokrmilnikom Arduino. Di- plomska naloga, Fakulteta za raˇcunalniˇstvo in informatiko, Univerza v Ljubljani, 2017.
[15] Mir 20 mm specifikacije. Dosegljivo: https://www.lenstip.com/739- CCCP_MC_Mir-20M_20_mm_f_3.5-lens_specifications.html, note = [Dostopano 3.1.2022],.
[16] Naˇcrt za sledilnik. Dosegljivo: http://gerardprins.com/PDF/
heavy-duty-double-arm-barndoor-building-plans.pdf. [Dosto- pano 9.2.2022].
[17] Spletna stran aluminjaste cevi. Dosegljivo: https://www.bauhaus.
si/okrogla-cev-stabilit-o-x-d-30-mm-x-1-000-mm-eloksiran- aluminij. [Dostopano 1.2.2022].
Diplomska naloga 55 [18] Spletna stran fleksibilne sklopke. Dosegljivo: https://www.azurefilm.
si/fleksibilna-sklopka. [Dostopano 1.2.2022].
[19] Spletna stran gonilnika motorja. Dosegljivo: https://www.azurefilm.
si/motor-driver-tb6600-4-5a. [Dostopano 1.2.2022].
[20] Spletna stran koraˇcnega motorja. Dosegljivo: https://www.
azurefilm.com/sl/trgovina/deli-za-3d-tiskalnike/koracni- motor-nema-23/. [Dostopano 1.2.2022].
[21] Spletna stran kotnih nosilcev. Dosegljivo: https://www.bauhaus.si/
konzola-stabilit-3f-315-x-40-x-200-mm-nosilnost-70-kg. [Do- stopano 1.2.2022].
[22] Spletna stran MOJ TELESKOP. Dosegljivo: https://www.
mojteleskop.si/_item/2213/Skywatcher_Star_Adventurer_MINI_
WI-FI_prenosna_montaza_-_foto_set.html. [Dostopano 3.12.2021].
[23] Spletna stran napajalnika. Dosegljivo: https://www.merkur.si/
sestavni-del-led-napajalnik-60w-5a-12v-ip20-v-tac/. [Dosto- pano 1.2.2022].
[24] Spletna stran navojne palice. Dosegljivo: https://www.bauhaus.si/
navojna-palica-profi-depot-vz-m8-premer-8-mm-dolzina-1-m.
[Dostopano 1.2.2022].
[25] Spletna stran Optical Vision. Dosegljivo: http://www.opticalvision.
co.uk/astronomical_accessories-telescope_mountings/star- adventurer-mini-wifi-sam-photo-set.html. [Dostopano 4.12.2021].
[26] Spletna stran teˇcajev. Dosegljivo: https://www.bauhaus.si/tecaj- stabilit-60-x-60-mm-pocinkan-srebrn. [Dostopano 1.2.2022].
[27] Spletna stran vijakov za les. Dosegljivo: https://www.bauhaus.si/
univerzalni-vijak-spax-3-5-x-16-mm-polni-navoj-100-kosov.
[Dostopano 1.2.2022].
56 Katja Kuˇsar [28] Zorni koti objektivov. Dosegljivo: https://www.nikonians.org/
reviews/fov-tables. [Dostopano 3.1.2022].
