Fokusmotor gesteuert mit dem Handy

a_echta_Tiroler

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Hallo Astrogemeinde.
Ich möchte gerne mein abgeschlossenens Projekt vorstellen, welches ich mit meinem 3D Drucker Bambulab A1 Mini realisiert habe.
Ein Video findest du auf Youtube unter diesem Link: Videovorstellung
Der Fokusmotor besteht aus 15 STL Dateien. 3D Dateien könnt ihr unter diesem Link finden: Fokusmotor STL Dateien
Die Entstehung der Elektronik und Steuerung findest du hier: Arduino Forum
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Elektrischer Bluetooth Fokusantrieb für astronomische Teleskope mit 2" Okularaufnahme
Der elektrische Fokusantrieb ermöglicht eine wackelfreie, präzise und motorisierte Scharfstellung deines Teleskops – ganz ohne aufwendige Modifikationen.

Der Antrieb wird einfach in den 2"-Okularauszug deines Teleskopes geklemmt und kann sofort nach der Installation der (leider zahlungspflichtigen) App „RemoteXY“ am Handy, bedient werden. Vielleicht schafft es ja jemand eine eigene App zu machen. Ich hatte es versucht mit MIT App Inventor, bin aber gescheitert.

Fokusmotor mit TAK.jpg


Vorteile gegenüber bisherige Fokusierer:

✅ Einfache Installation: Kein Schrauben oder Umbauten nötig – einfach in den Okularauszug einsetzen und klemmen

✅ Kabellose Steuerung über Bluetooth LE

✅ Leiser, präziser und energiesparender Betrieb

✅ Individuell anpassbare Steuerung dank Open-Source-Software

✅ Universelle Kompatibilität mit 1,25"-Zubehör


Du benötigst neben den 3D gedruckten Teilen noch:

Wenn du flexibel bist kannst du natürlich auch ander Elektronic Bauteile verwenden und die Abmessungen der Elektronikbox anpassen. Meine STL Dateien sind ausgelegt für:


• Schrittmotor Nema 11

• Mikrocontroller ESP32-WROOM-32 D1 Mini

• Schrittmotor Treiber TMC2208

• 2s Akku 7,4V800mAh von FliteZone (oder Abmessung max. 32x15x60mm)

• StepDown Regler MP1584

• Laderegler EMSea 2s BMS

• Ein/Ausschalter 2 polig 18,5 x 11,6mm

• Elektronik zubehör wie Kabel und eventuell Lochraster Platine, Steckverbindungen, Klemmen…

• Madenschrauben M4x10, 4Stk M2,5x8mm (niedriger Kopf) Schrauben für Motorbefestigung, Klemmschraube M4 fürs 1,25“ Zubehör, Schrauben für Kunststoff Ø2,5mm x 6, Ø2,5mm x 8 und Ø2,5mm x 10mm

• Die Kabelklemmen sind ausgelegt für KlemmØ 6mm. Das heißt, das Kabel sollte etwas dicker sein.

Einen Taster als Entschalter (Endtaster) DAOKAI Miniatur-Mikro Schalter 4 Pin 6x6mm. Auf diesen muss noch ein Kunststoffteil mit ca Ø4x2mm aufgeklebt werden, damit er ausgelöst wird beim Anfahren.


Technische Daten & Eigenschaften:

• Stromversorgung: Akkubetrieb oder über 5V

• Verfahrweg max: ca. 18 mm

• Minimalster Verstellweg: ca. 0,001mm =1 Schritt

• Referenzpunkt anfahrbar bei jedem Neustart, für reproduzierbare Fokuseinstellungen

• 3D-Druck Materialempfehlung: PETG (robust & langlebig)

• Geringes Gewicht, Motoreinheit 250g, Elektronikbox mit Akku 190g, Verbindungskabel zwischen Motor und Elektronikbox nicht berücksichtigt.


Motor & Steuerung:

• Schrittmotor: NEMA 11 (33 mm Länge, 6 Ncm, 3,8V / 0,67A)

• Schrittmotortreiber: TMC2208 – nahezu geräuschloser Betrieb

• Mikrocontroller: ESP32-WROOM-32 D1 Mini – frei programmierbar mit der kostenlosen Arduino IDE

• Kostenloses, vorgefertigtes Programm zum Download und einfache Anpassung nach individuellen Anforderungen

RemoteXY Layout.jpg


Verbindung & Bedienung:

• Kabellose Steuerung über energiesparendes Bluetooth LE (Low Energy)

• Energiesparmodus: Der Schrittmotor wird nur bei Bewegung mit Spannung versorgt, um Überhitzung und unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden → längere Akkulaufzeit

• Bei dieser mechanische Auslegung bedarf es keiner Spannungsversorgung während des Motorstillstandes, weil es selbsthemmend ist.

Montage & Kabelmanagement:

• Leichte, kompakte Elektronikbox, flexibel am Teleskop oder Stativ befestigbar (z. B. mit Gummiband oder Kabelbinder)

• 6-poliges Verbindungskabel: 2-für den Endtaster und 4-für den Schrittmotor

Funktionen & Steuerung

• Referenzpunkt anfahren

• Absolute und relative Schrittzähleranzeige (relativer Zählerstand jederzeit resetbar)

• Einstellbare Drehgeschwindigkeit

• Manuelle Steuerung per Taster:

• Kontinuierliche Drehbewegung nach links/rechts

• Einzelschritt-Modus für präzise Feineinstellung

Weitere Optionen:

• Mikrocontroller-Reset

• Referenzfahrt überspringen

• Touch-Bedienung aktivieren/deaktivieren

Software & App-Anbindung:

• Kompatibel mit zahlreichen Open-Source-Fokusmotor-Programmen

• Einfache Einrichtung über Arduino IDE:

• Arduino IDE installieren und für den ESP32 einrichten

• Programm (Sketch) hochladen

• RemoteXY-App installieren (kostenpflichtig, aber Layout anpassbar)

• Verbindung mit Bluetooth LE (Gerät: „Fokus2025“) herstellen

• Die App empfängt das Layout automatisch und ermöglicht die Steuerung

Akkubetrieb & Ladung:

• Akku: 2S Li-Ion (7,4V, 800mAh)

• Spannungsregelung mit StepDown auf max 3,3V

• 7,4V für den Schrittmotor

• Laden über USB-C (bis 2A Ladestrom) – auch während des Betriebs möglich

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Mögliche Einschränkungen:

⚠ RemoteXY-App ist kostenpflichtig, jedoch frei konfigurierbar

⚠ Mechanische Toleranzen: Falls die Mechanik zu schwergängig ist, können Schritte mechanisch übersprungen werden, obwohl sie elektronisch gezählt werden.

⚠ Vorsicht beim Drehen der Zahnräder per Hand! Bei montiertem Motor kann Strom erzeugt werden, was den Mikrocontroller beschädigen könnte.
 
Hallo.
Folge dem Link zum Arduino Forum. Dann ist alles selbsterklärend.
Ich kenne mich elektronisch nicht soo gut aus, das liest man eh wenn man meine Posts liest im Arduino Forum, deshalb kann man auch meine gemachten Fehler und die Mißerfolge nachvollziehen, was Anfängern eine Hilfe sein sollte. Profis machen diese Fehler eher nicht.

Zurück zu deiner Frage:
Die Programmiersprache ist C++, wenn ich mich nicht irre.

Die Funktionen die meine Software an die App sendet (siehe Layout am Handy) ist einfach anzupassen oder du ladest dir andere Fokusmotoren Software auf den Microkontroller ( in meinem Fall ein ESP32). Solltes du ein anderes Programm auf den Kontroller raufladen musst du den Scetch an deinen verwendeten Kontroller eventuell anpassen. Dabei hilft dir sicher jemand im DEUTSCHEN Arduino Forum.
LG Roland
 
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Man kann auch eine manuelle Fernbedienung mit Kabel machen. Folge dem Arduino Forum.
 
Hallo
Wer es braucht, kann auch ein anderes Programm (Sketch) auf den Mikrokontroller (ESP32) draufspielen. Man findet auch ein Autofokus Programm, wie irgendwo hier in einem anderen Forumsbeitrag beschrieben. Leichte Anpassung des Sketches könnten eventuell nötig sein.
CS Roland
 
Man spart sich eventuell, je nach Okularauszug, eine 2" Verlängerungshülse und ist dann in Summe leichter als ein EAF. Und das Geld für die Verlängerungshülse spart man sich auch.
CS
Roland
 
Hallo Roland, ich sehe das erst jetzt. Ist eine schöne Bastelei, aber es würde mich sehr wundern, wenn damit eine genaue Fokusierung bei lichtstarken Teleskopen machbar wäre. Ein völliges no-go wären für mich Verzahnungen im 3D-Druck (Ausnahme Zahnriemenscheiben, da spielt die Präzision in unserem Fall keine grosse Rolle). Evtl. akzeptabel wäre ein Federandruck des Motorritzels, um das Zahnspiel zu eliminieren.
Ich habe alle meine Teleskope individuell mit Selbstbau-Fokusieren ausgerüstet. Seit ich keine Drehbank mehr zur Verfügung habe, drucke ich die Motorgehäuse, ggf. noch Zahnriemenscheiben.
Ziel ist immer die kleinstmögliche funktionierende Ausführung. Die Steuerung ist immer gleich, Arduino mit Kabelverbindung zum Raspberry. Motoren sind die kleinen Getriebemotoren für Arduino, bei grösseren OAZ ähnliche mit 35mm Durchmesser. Diese Motoren sind für die Autoindustrie entwickelt und haben überraschend wenig Zahnspiel. Mit den kleinen 5V-Motoren kann man bei einer zusätzlichen reduktion von 2:1 mit Zahnriemen völlig problemlos 2,5kg Gewicht am OAZ richtung Zenit bewegen.
 
Hallo Bastler4.
Freut mich eine Rückmeldung zu bekommen.
Auch bei all den teuer zu kaufenden EAFs ist Getriebespiel vorhanden welcher dann halt herausgerechnet wird. Das könnte man auch in Arduino noch dazu programmieren.
Die von dir erwähnten Getriebemotoren, sind vermutlich auch Schrittmotore, oder?

Ich sehe einfach den Hauptvorteil meiner Bastelei, dass ich am Teleskop nichts herumbasteln muss. Einfach reinstecken und fertig.
CS Roland
 
Hallo Roland,
natürlich sind das Schrittmotoren.
Ein Problem, welches Du Dir in jedem Fall erkaufst, ist die Wärmeausdehnung. Ich habe die wirksame Länge Deiner Konstruktion mal mit 80mm geschäzt (Auflage am Teleskop bis Auflage der Kamera), damit wäre deine Wärmeausdehnung etwa 0,0065 mm / K. Das ist schon nicht vernachlässigbar. Bei einer Temperaturänderung von 10K über eine Aufnahmesitzung musst Du in jedem Fall nachfokussieren.
Wegen Getriebespiel: Ohne läuft kein Getriebe, wirklich keines. Durch Verbesserung der Verzahnungsqualität und Optimierung der geometrischen Verhältnisse (Profilverschiebung, Achsabstand) kann man das verringern. Bei kleinen Drehmomenten und ausreichend Platz kann man das Zahnspiel tatsächlich ganz eliminieren. In 30 Jahrenhabe ich aber nur ein Mal eine solche Konstruktion tatsächlich ausgeführt gesehen.
Gruss Bernhard
 
Hallo Bernhard.
Eine Nachfokusierung muss ja eh jeder machen bei Temperaturänderungen.

Von Spielfreiheit bei Getrieben träumt auch jeder. Außer es sei denn ein Kapstan Getriebe, was am nähesten an Spielfreiheit kommt. Aber dazu habe ich persönlich noch keine Erfahrungen gesammelt und inwieweit ein solches für Astro brauchbar wäre.
Wird sicher irgendwann mal ein Versuch einer Bastelei werden.
CS Roland
 
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