Motorfocus mit Schrittmotor

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kleinerMUCK

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Hallo Fachleute

Ich plane mit einem Schrittmotor einen Motorfocus zu bauen.
Ich bin noch in der Konzeptphase und habe da eine Frage zu notwendigen Genauigkeit und damit der Schrittweite.

Ist es so wie ich befürchte, daß ich bei einem f5 Newton den Focus auf ca. 10 nm genau einstellen muss, also 50% ptv eines sehr guten Spiegels? Das würde bedeuten, daß ich einen hochauflösenden Motor mit Geriebe an einem Crayford Auszug brauche.

Theoretiker und Praktiker was ist Fakt und Meinung?
 
Hallo,
Ich schätze das auf besser als 1/10 mm .
Wieso? Beim Foucaulttest kann man den Fokus einer Zone mit plus minus 1/10 Millimeter bestimmen. Der Gedanke, daß ein Spiegel auf ein paar Nanometer genau ist führt da in die Irre. Es erinnert mich an die Diskusion um die notwendige Qualität eines Fangspiegels oder Filters. Je näher der Fangspiegel am Fokus ist, desto größer kann der Oberflächenfehler sein um im Fokus einen bestimmten Wellenfrontfehler zu erzeugen.
Grüße Martin
 
Hallo Muck.
Ich bin auch gerade dabei mir einen Motorfokussierer mit Schrittmotor zu bauen. Vielleicht kannst du dir ein paar anregungen holen. Meine Steuerung wird über das LX200-Protokoll angesprochen. Die Software und die Steuerung funktionirt schon . Jetzt muß ich das Ganze nur noch an den OAZ bringen.
Hier der Link:
LX-kompatibler Motorfokuser
 
Hallo Thomas

Vielen Dank, Deine Arbeit war mir bekannt. Mein Ziel ist allerdings wirklich eine Handsteuerbox, mit Tasten für vor und zurück und mit einem Drehknopf (inkrementeller Drehgeber) zum Feinfokusieren "von Hand".

Den Motor wollte ich mit der Tiny-Step Karte von NC-Step steuern.

Mit welcher Schrittweite (in mm Fokus) steuerst Du denn?
 
Hallo Marty

Deine Angabe und die von Lars trösten mich, das kann man wahrscheinlich sogar ohne Getriebe erreichen.

vielen Dank
 
Die Idee mit den Tasten ist mir auch schon mal durch den Kopf gegangen. Allerdings kann ich ja noch bei visueller Beobachtung manuell am Handrad drehen und wenn ich mit der Kamera arbeite, dann lasse ich eh den Autofokus-Modus von DSLRFocus laufen. Der trifft den Fokus so, daß ich dann nix mehr fein einstellen muß. Von daher weiß ich nicht recht, ob ich das dann wirklich benötige.
 
Hi Niko

Der Tip ist Klasse, vielen Dank, das hilft weiter.
 
Hallo Norbert,

kurze Überschlagsrechnung:
bei einer Auflösung von 1" hast du einen Bildpunkt im Fokus mit Durchmesser
d = 1200mm*2*pi/360/60/60 = 0.006mm (bei Spiegel mit f=1200mm)
Bei einem Öffnungsverhältnis von 1/5 wird der Bildpunkt in einer Entfernung von 5*d durch die Fokussierunschärfe auf den doppelten Durchmesser wachsen (mit simplem Strahlensatz geometrisch gerechnet, stimmt bei Beugungseffekten nicht mehr exakt).
Das heißt: signifikanter Effekt bei ca. 0.03mm Fokusabweichung zu erwarten. Mit 0.01mm Schrittauflösung solltest du auf der sicheren Seite liegen.

Ich habe vor einiger Zeit auch schon mit Schrittmotorfokussierung herumgespielt, es funktionierte recht gut. Bei meinem neuen Projekt (wo u.a. dein 'alter' 10" Spiegel zum Einsatz kommt <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" /> ) will ich einen Mikro-Schrittmotor gleich in den Fokussierer integrieren. Die Ansteuerung wird dann von meinem Mikroschritt-Controller 'nebenbei' erledigt. Die Steuereingänge sind so ausgeführt, dass sowohl Tasten als auch Digitaldrehgeber (mit ein paar externen Bauteilen zur Signalaufbereitung) verwendet werden können. Durch die Mikroschrittauflösung muss auch die Übersetzung nicht ganz so hoch ausfallen, so dass sich der Einsatz einer Kaffeemaschine zur Überbrückung der Fokussierzeit erübrigt <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" /> .

Fokussierte Grüße
Karl-Heinz
 
Hallo Karl-Heinz

Genau das ist es was ich wissen wollte, und dann noch geometrisch hergeleitet, vielen Dank.
Im Übrigen ist mein Plan genau wie Deiner, Tasten für rauf und runter, möglicherweise noch mit ansteigender Geschwindigkeit, Feineinstellung mit inkrementellem Drehgeber, Mikroschrittsteuerung weger der Feinauflösung.

Und wenn dann noch Platz ist auch eine vierstellige Positionsanzeige. Das einzige was ich noch nicht festgelegt habe ist der Fertigstellungstermin, aber man wird ja noch in Ruhe planen dürfen.

Liebe Grüße an meinen alten Spiegel. ;-))
 
Hallo Norbert!

Zur Bestimmung der notwendigen Parameter muss zunächst der Bereich bestimmt werden, innerhalb dessen sich der Fokus nur noch minimal ändert. Diese „kritische Fokalzone“ kann durch folgende Faustformel in µm bestimmt werden (aus „Ron Wodaski , The New CCD Astronomy, New Astronomy Press, 2002“):

KF(µm) = 2.2 * f^2

mit f als Brennweiten-Öffnungsverhältnis.
Für Dein f/5 ergibt sich KF = 55µm.

Es ist nun zu beachten, dass die Fokussiereinheit axiale Schritte durchführen kann, die maximal halb so groß sind, wie die kritische Fokalzone. Für optimale Fokussierung bei exzellentem Seeing sollten die Schritte sogar nur ein viertel oder weniger der KF sein. Karl-Heinz hat mit seinen 10µm also recht.

Gruss Thomas
 
Hallo Karl-Heinz,

eine schöne Seite hast Du da gemacht!

Was mich jedoch mal interressieren würde, da eine Schrittmotorlösung auch bei mir anstehen wird, wären Beispielimplementierungen des LX200-Protokolls oder Teile davon, vielleicht noch in verschiedenen Sprachen, am besten in C.

Die Elektronik ist nicht das Thema für mich, die Programmierung macht auch Spaß, aber so ein blödes Protokoll von vorne zu implementieren kostet einfach Zeit und ist eigentlich unnötig....

Weiß da jemand was?

Danke und Gruß, Henning
 
Hallo Henning

Hast Du das LX200 Protokoll am Anfang dieses Threads übersehen?

LX-kompatibler Motorfokuser

von Thomas.
 
So kompliziert ist es nicht. MAn braucht ja nicht alle befehle zu unterstürtzen. Eigentlich sind nur die paar Fokus-Befehle und ein paar Get-Kommandos interessant. Diese benutzt der ASCOM Treiber von MEADE um zu testen, ob denn ein Fokuser da ist. Da kann man dann einfach ne Standard-Meldung zurück geben.
 
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