Warum jetzt auch noch einen Rotator für das C9.25? In einem unbedachten Moment habe ich mal einen OAG (Off-Axis-Guider) an mein C9.25 angeschlossen und die Nachführgenauigkeit (laut PHP2) lag nahe dem Auflösungsvermögen eines 9.25′ SC-Teleskops. Aber dafür hatte ich auch nur mühsam überhaupt einen Leitstern in der Nähe von M51 finden können. Um nun die Leitsternsuche zu erleichtern, habe ich einen Rotator gebaut.

Einen Rotator käuflich zu erwerben ist entweder zu teuer (über 1000,- EUR für etwas, was nur dreht) oder aber er passt nicht an mein C9.25. An meinem C9.25 ist relativ wenig Platz, da ich den Celestron Fokusmotor angebaut habe (den ich nicht mehr missen will). Somit passen erschwingliche Rotatoren einfach nicht an das Teleskop, außer ich würde in Kauf nehmen, dass das Kamerasetup ausgesprochen lang und sperrig wird.

Folgende Anforderungen hatte ich, die ich mit der nun vorliegenden Konstruktion erfüllen konnte:
– Es sollen an tragenden Stellen keine 3D-Druckteile benutzt werden.
– Die Mechanik soll aus Aluminium und Stahl bestehen.
– Für die Herstellung soll keine Drehbank oder Fräse notwendig sein.
– Der Rotator muss nicht einen Vollkreis rotieren können, es würde 0°-300° genügen.
– Er muss an ein C9.25 mit Celestron Fokusmotor dicht an das SC-Gewinde passen.

Was sind nun die wichtigen Ecken und Kannten an so einem Rotator? Es ist wichtig, dass die Achse des Rotators genau parallel zur optischen Achse ist und keinen Konus beschreibt. Da ich den Rotator zur Leitsternsuche benutze, wäre es nicht schlimm, wenn die Achse des Rotators nicht genau mit der optischen Achse zusammenfällt, da während der Belichtung keine Rotation durchgeführt wird.

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Für eine gute Stabilität sorgen natürlich Kugellager, genauer Radiallager. Um nun kein radiales Spiel zu bekommen, müssen natürlich zwei Lager verwendet werden. Sowohl das Teleskop als auch die Kamera müssen mit dem Rotator über Standard-Gewinde verbunden werden können. Ich habe mich teleskopseitig für ein T2-Innengewinde und kameraseitig für ein T2-Außengewinde entschieden. Um nun nicht hier ohne eine Drehbank zu scheitern, verwende ich einfach zwei käuflich erworbene Adapterringe. Da Kugellager mit einer ausgesprochen hohen Genauigkeit sowohl hinsichtlich der Winkel als auch des Rundlaufs gefertigt werden, klebe ich einfach den Gewindering in das Kugellager ein. Eine Klebeverbindung hatte in der Vergangenheit an der LXD600-Montierung ausgesprochen gut über Jahrzehnte gehalten und hat zu Problemen beim Zerlegen geführt. Erfahrungsgemäß sollte das also vollkommen ausreichende Haltbarkeit gewährleisten (wenn die Klebung richtig ausgeführt wird!). Die Lager werden sich im Laufe der Lebenszeit des Rotators nur sehr wenig bewegen und es sollte kaum der Drang entstehen, diese mal tauschen zu müssen. Sollte das doch der Fall sein, muss halt ein neuer Adapter in das neue Lager geklebt werden. Auch kein großes Problem.

Die beiden Kugellager (ich verwende zwei 61810 2RS) sitzen auf einem Aluminium-Rohr mit 50mm Außendurchmesser und einer Wandstärke von 1.5mm. Das Rohr mit den beiden Lagern sitzt in einem 15mm dicken Aluminiumring mit drei Gewindebohrungen (M4) und steht auf der Teleskopseite etwas über, hier sitzt der Antrieb. Angetrieben wird der Rotator über einen Schrittmotor mit einem Zahnriemen (250mm, 125 Zähne, GT2). Das Zahnriemenrad auf dem Aluminiumrohr ist ein 3D-Druckteil, muss aber keine großen Kräfte aufnehmen. Dieses Teil besitzt eine kleine Schaltnocke, welche beim Einschalten den Rotator über einen kleinen Schalter in die Null-Position bringt.

Weiterhin sitzt teleskopseitig eine sehr speziell geformte Aluminiumplatte, welche über Druck- und Setzschrauben sehr präzise planparallel zur Kameraseite eingestellt und fixiert werden kann. Diese Platte hält auch den Motor zum Antrieb des Rotators. Diese Platte habe ich einfach bei einem Hersteller für Frontplatten bestellt (und in dem herstellerspezifischen CAD-Programm konstruiert).

Die Aluminiumplatte mit der Motorhalterung (NEMA 14) und den zwei Gewinderingen, welche in dem Kugellager bzw. in dieser Aluminiumplatte eingeklebt werden. Einmal teleskopseitig T2-Innengewinde und einmal T2-Außengewinde zur Kamera.

Erste Tests am Teleskop haben leider gezeigt, dass der verwendete NEMA 14-Motor mit 0.4A Strangstrom zu schwach ist, die Unwucht, die durch das Filterrad entsteht, zu halten. Ab einem bestimmten Winkel, wenn das Teleskop nahe dem Horizont ausgerichtet ist, rutscht der Rotator durch. Also habe ich den Motor durch einen NEMA 14-Motor mit 0.8A Strangstrom ersetzt.

Die Mechanik des Rotators ist mit einem sechspoligen Kabel mit der Steuerelektronik verbunden. Sowohl die Steuerelektronik als auch der Motor des Rotators sind mit einer RJ12-Buchse (6 polig) versehen. Die Steuerelektronik sitzt in einem kleinen Aluminiumgehäuse, die Frontplatten für das Gehäuse sind mit dem 3D-Drucker entstanden. Bei mir hat das Gehäuse, sowie die Steuerung für die Taukappen, einen 3D-Druck-Halter, der auf eine GP-Schiene aufgeschoben werden kann und dort festklemmt.

Die Elektronik selber ist ausgesprochen einfach, es ist ein Arduino Uno mit einem CNC-Board auf dem lediglich der Y-Motor mit einem DRV8825-Treiber im 32 µStep-Mode bestückt ist. Da ich die Power-Buchse vom Arduino nutze um die 12V zum Schrittmotor zu bekommen, habe ich das Arduino-Board etwas modifiziert. Die Diode direkt hinter dem Pluspol der Buchse auslöten und statt dessen ein Kabel zum +-Pol der Spannugsversorgung am CNC-Shield angelötet. Der Uno selber wird über USB versorgt. Da das Gehäuse sehr kompakt ist, ist der Pin-Header für den Motoranschluss gewichen und die vier Kabel für die zwei Stränge zum Motor sind direkt angelötet. Der DRV8825-Treiber steht für mein Gehäuse zu weit nach oben heraus, einfach die Kunststoffhalter an den Pin-Leisten am Treiber vorsichtig abgehebelt, und der Treiber sitzt in der Höhe so perfekt, dass ein kleines Aluminiumplättchen und Leitwärmepaste eine gute thermische Verbindung zum Aluminiumgehäuse als Kühlkörper herstellt. Der DRV8825-Treiber wird allerdings nicht besonders heiß.

Die zwei Kabel für den Nullpunkt-Schalter sind an die Y+-Limit-Switch-Pins angelötet und zu dem RJ12-Stekcer geführt.

Die Firmware für den Arduino kann auf Github gefunden werden (link siehe unten). Der Ardunio ist über ein USB-Kabel mit dem Steuerrechner verbunden und wird über einen ASCOM-Treiber angesprochen. Das serielle Protokoll ist ausgesprochen einfach gehalten:

KommandoAntwortBeschreibung
ID:ROTATOR#Device identification
TRxxx:1#Move right xxx degrees (float with decimal point)
TLxxx:1#Move left xxx degrees
TAxxx:1#Move absolute to xxx degrees
GP:xxxx#Return the current position
ST:1#Stop the current movement
MV:0# or 1##1: Rotator is moving, otherwise 0#
MOFF:1#The motor is disabled after movement
MON:1#The motor is always powerd
IF:<INFO>#Hardware state info
SZ:xxx.xx#Minimal step size in degree
IN:1#Rotator initialize its position via limit switch
SP:1#Set the motor speed factor f for normal movements (base speed * f)
IS:1#Set the motor speed factor f for initialization (base speed * f)
PPxxx.xx:1#Set the park position to xxx.xx°
PA:1#Move the rotator to the park position

Den Rotator habe ich lediglich unter N.I.N.A. getestet.

Nach dem ersten Zusammenbau und Test am Teleskop wurde der Rotator wieder zerlegt und mit einer sehr matten, schwarzen Farbe lackiert, um Reflexionen zu minimieren.

Bei ersten Aufnahmen mit dem Rotator hat sich gezeigt, dass der DRV8825-Treiber ein nervtötendes Pfeifgeräusch von sich gibt, wenn er den Rotator an Ort und Stelle halten soll. Um dieses Geräusch abzustellen habe ich den DRV8825 durch einen (wesentlich teureren) TMC2130-Treiber ersetzt. Der TMC2130 läuft bei mir im Standalon-Mode, da ich keine I2C-Verbindung aufbauen möchte. In diesem Mode läuft er im 16 µStep-Modus mit Interpolation auf 256 µSchritte, was allerdings keinen Vorteil bietet. Wesentlich ist, dass der TMC2130 den Schrittmotor völlig geräuschlos in Position halten kann.

Bei dem Versuch einen Darkframe tagsüber aufzunehmen hat sich gezeigt, dass zwischen dem rotierenden und dem statischen Teil Streulicht eintritt und nach 800 sec. Belichtung zu auffälligen Schlieren im Bild führt. Deshalb habe ich den Spalt zwischen den beiden Teilen mit einem Ring lichtdicht abgedeckt. Der Ring ist ein 3D-Druckteil, auf den Stator aufgeklebt und ebenfalls schwarz lackiert. Jetzt dringt kein Streulicht mehr ein.

Der Einsatz des Rotators erleichtert zwar die Arbeit mit einem OAG enorm, doch ist die Bedienung über z.B. N.I.N.A. ausgesprochen umständlich, wenn man einen Guiding-Stern in PHD2 suchen will. Deshalb habe ich mir eine kleine Anwendung geschrieben, welche sich via ASCOM mit einem Rotator verbindet (es müsste jeder Rotator mit ASCOM-Treiber funktionieren) und diesen über eine kleine Oberfläche steuert, welche jederzeit über PHD2 liegen kann und es so sehr einfach macht, durch Rotieren einen Leitstern im OAG zu finden. Auch diese Anwendung ist in Github verfügbar. Sie verwendet eine leicht modifizierte Version der Software „Aqua Gauge Control“ von Ambalavanar Thirugnanam vom 24.08.2007.

PHD2 mit der kleinen Anwendung „OAG Seeker“. Hier im Simulationsmodus.

Als „Firstlight“ mit Rotator, OAG und der kleinen Anwendung kann die Aufnahme von M27 mit jeweils 840 sec. Belichtung für jeden Kanal (RGB) gelten:

Der ASCOM-Treiber für den Rotator kann unter https://github.com/stroblhofwarte/ASCOM.Stroblhofwarte.Rotator.git gefunden werden. Wenn Interesse an den CAD-Daten und 3D-Druckdaten besteht, kann ich diese gerne auf Anfrage zur Verfügung stellen.

Die Anwendung „OAG Seeker“ ist ebenfalls auf Github verfügbar:

https://github.com/stroblhofwarte/OAGSeeker

Setup Packages für Win10 sind unter https://github.com/stroblhofwarte/OAGSeeker/tree/main/OAGSeekerSetup/Release und https://github.com/stroblhofwarte/ASCOM.Stroblhofwarte.Rotator/blob/master/StroblRotator%20Setup.exe abgelegt.

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