Ausrüstung, Projekte Ein neuer Focuser für das C9.25

Diese Beschreibung kann Fehler enthalten, Nachbau oder Übernahme von Massen, Software, Schaltungen, … auf eigene Gefahr!

Lange Zeit habe ich mit dem Focus-Motor von Celestron für die SCT-Teleskope gearbeitet, er hat funktioniert. Aber er ist laut. Und mein C9.25 scheint mechanisch, was die Bohrung für das Kugellager und die Löcher der Abdeckung betrifft, aus der Toleranz zu sein. Der Focuser-Schaft ist nicht zentrierbar. Der Motor läuft teilweise etwas schwer.

Zunehmend hat es mich genervt, dass der Motor soweit in den Bereich des optischen Backends hereinragt, er behindert Rotatoren, macht das Tauschen von optischen Komponenten am Backend schwer.

Ich habe mich umgeschaut, was es für Lösungen für die SCT’s gibt, alle, die ich gefunden habe, ragen in die gleiche Richtung wie der Focus-Motor von Celestron. Hat es einen Grund, warum kein Focuser neben dem Teleskoprohr nach vorne angebracht wird? Hier wäre genug Platz, der Motor stört nicht. Ich habe keinen Grund gefunden und mir einen Focuser konstruiert, der genau dort Plaziert ist. Die Konstruktion an der aktiven Seite des Teleskops (Backend) ist sehr flach, unauffällig. Sie ist sehr steif, läuft wesentlich sauberer als der alte Focus Motor, ist nahezu geräuschlos, hat eine sehr gute Wiederholgenauigkeit und wird mit der Arduino-Firmware und einem TMC2130-Treiber als Absolut-Focuser betrieben, man kann, wenn man die Positionen kennt, den Fokuspunkt ohne Reducer aber z.B. mit Rotator oder den Fokuspunkt mit Reducer direkt anfahren und hat sofort einen guten Startpunkt für den Autofokus.

Nun zu den technischen Details (der Focuser passt nur auf das C9.25, für andere C’s müssen die Maße angepasst werden): Die Kraft des Schrittmotors wird über einen Zahnriemen (310mm, 155 Zähne) mit Spannrolle auf ein großes Zahnriemenrad mit 80 Zähnen übertragen. Das große Zahnriemenrad ist auf 12.8mm aufgebohrt, um auf die Messinghülse des Fokustriebes des C9.25 zu passen.
Die rote Platte ist aus 4mm Aluminium gefertigt, aufwändig ist, dass auf der Rückseite ein Kragen von 1mm höhe benötigt wird, da die orangene Halterung am C9.25 fast einen Millimeter versenkt ist. Da die Schrauben der orangenen Platte herausgeschraubt werden und durch längere M3-Schrauben ersetzt werden müssen, würde das Kugellager ohne diesen Kragen nicht mehr festgeklemmt werden.

Die Platte habe ich fertigen lassen, was den Preis des Focusers aber enorm in die Höhe getrieben hat. Der Schrittmotor, ein NEMA 17, ist mit einer RJ11-Buchse versehen, welche in einem kleinen 3D gedruckten Gehäuse steckt. Das Gehäuse ist an den Motor angeklebt (einfach Sekundenkleber, fertig). Der Motor wird mit einem 1:1 Kabel mit RJ11-Steckern (Vierpolig) mit der Steuerelektronik verbunden.

Steuerung

Für die Steuerung habe ich einfach die Elektronik von dem Rotator verwendet, eine weitere RJ11-Buchse an der Frontseite und einen weiterer TMC2130-Treiber eingebaut. Die Firmware ist weiterhin auf Github im Repository des Rotators zu finden. Beide Geräte laufen auf der selben Steuerung.
Da ASCOM nur ein Device-Typ pro Treiber unterstützt und ich hin und wieder den Focuser in einer anderen Anwendung parallel zu dem Rotator verwende, werden jetzt beide Geräte über ein MQTT-Gateway betrieben. Das heisst, es gibt zwei ASCOM-Treiber, einer für den Rotator und einen für den Focuser. Beide Treiber sind mit einem MQTT-Broker verbunden (bei mir Mosquitto) und laufen auf der Software “Stroblhof.Rotator.MqttGateway” zusammen. Dieses Gateway ist auch für die Konfiguration beider Geräte zuständig, diese findet nicht mehr über die ASCOM-Treiber statt. Das Gateway kann jederzeit zur Steuerung beider Geräte benutzt werden, die Focus-Änderungen bzw. Drehwinkeländerungen werden sofort auch an die ASCOM-Treiber weitergemeldet, beide Geräte laufen immer Synchron mit der jeweiligen Client-Software.

Das MqttGateway erlaubt es, bequem eine Leitsternsuche in dem OAG durchzuführen während der Rotator weiterhin mit z.B. N.I.N.A. verbunden ist. In einer späteren Version dieses Gateway soll es möglich sein, Fokuspunkte mit Namen abzuspeichern, so dass nach einem Wechsel des Image-Tray der neue Fokuspunkt leicht eingestellt werden kann um gleich mit einem Autofokus-Lauf zu beginnen.

Mosquitto auf Windows

Für den Mqtt-Broker läuft auf meinem Imaging-Rechner einfach Mosquitto. Man merkt, dass dieser Broker eigentlich aus dem Unix/Linux-Bereich kommt, ist aber unter Windows schnell eingerichtet. Nach der Installation des “Mosquitto Broker”-Dienstes ist zu diesem keine Verbindung aufzubauen. Um dies zu ermöglichen muss das “mosquitto.conf”-File in “C:\Program Files\mosquitto” angepasst werden. Erstens muss ein Listener auf Port 1883 eingerichtet werden und zweitens muss es möglich sein, dass ein Client sich anonym anmelden kann. Da das ganze Setup im lokalen Netzwerk ohne Zugriff von aussen läuft, ist eine Absicherung bei mir nicht notwendig. Die “mosquitto.conf”-Datei muss folgende Zeilen enthalten:

listener 1883
allow_anonymous true

Alle Zeilen mit #-Zeichen sind Kommentare bzw. auskommentierte Konfigurationseinträge und können ignoriert bzw. gelöscht werden. Ganz nach Belieben.

Ein Neustart des Brokers und mit den ASCOM-Treibern kann ein Verbindungsversuch unternommen werden. IP-Adresse des Brokers eintragen, Port 1883 und den Test-Button drücken.

(das Internet hält viele Tipps und Tricks bereit, sollte der Broker nicht erreichbar sein.)

Anwendung

Der Focuser muss nach dem Aufbau und dem aufspielen der Firmware kalibriert werden. Dazu wird der Fokus-Knopf am C9.25 im Uhrzeigersinn bis zum Anschlag gedreht. Das ist die Null-Position. Diese wird in dem MqttGateway gesetzt.

In z.B. N.I.N.A. nicht vergessen, den Focuser auf “Overshoot” zu setzen und den Wert von z.B. 1000 für LINKS zu setzen. Der Fokus-Knopf eines SCT’s sollte zuletzt immer nach links gedreht werden. Dann hat man keine Probleme mit Mirrorflops.

Die Firmware ist für ein C9.25 eingerichtet, bei dem man den Fokusknopf 48x von einer Endposition zur anderen drehen kann. Dies ergibt auch die enorme Auflösung von 634537 Schritte für den gesamten Fokusbereich.

N.I.N.A.:
Die Parameter für den Autofokus-Algorithmus für das Hokusfocus-Plugin sind bei mir folgende: