Die Fernsteuerung für ein Teleskop


Als wir mit dem Hobby Astronomie begonnen haben, waren wir froh, dass unsere Montierung mit einer Nachführung für die Erdrotation versehen war. Außerdem konnte man mit vier Tasten das Teleskop über zwei Motoren in Rektaszension und Deklination bewegen. So weit, so gut. Irgendwann ist man es aber leid, stundenlang irgendwelche Objekte zu suchen. Besonders an unserem Beobachtungsort. Hier gibt es nämlich eine "großartige" Hintergrundhelligkeit von den Städten Köln und Düsseldorf und natürlich kommt noch eine Riesenportion Licht vom Bayer-Werk Dormagen. Also haben wir hier einen "1A"-Zustand.

Die Sucherei kann man natürlich mit einem Steuercomputer für das Teleskop umgehen. Wir haben also den SkySensor 2000 PC von Vixen angeschafft. Mit diesem Teil konnte nun in wenigen Minuten oder manchmal auch nur Sekunden die einzelnen Himmelobjekte ansteuern. Kurz danach hatten wir dann auch unsere erste CCD-Kamera. Dabei haben wir festgestellt, dass es bei unseren Himmels-Hintergrund-Qualitäten besser ist, alle Beobachtungen direkt über die CCD-Kamera durchzuführen. D.h., wir haben die Kamera gar nicht mehr abgenommen - auch nicht für das Justieren des SkySensor oder das Aufsuchen bestimmter Objekte. Voraussetzung für ein solches Arbeiten ist allerdings, dass man den SkySensor sehr gut justiert, da das Sichtfeld des eines CCD-Chips im allgemeinen wesentlich kleiner ist, als das Sichtfeld mit einem normalen Okular. Es passiert also schon mal, dass das angefahrene Objekt gerade außerhalb des CCD-Chips liegt - und dann geht die Sucherei wieder los. Aber dazu später mehr. Grundsätzlich kann man natürlich ein CCD-Bild vom Referenzstern machen und diesen dann genau in die Mitte des Bildes manövrieren. Dann kann der "Align"-Befehl des SkySensors ganz normal benutzt werden.

Wenn man nur über die CCD-Kamera "beobachtet", dann lässt der nächste Schritt nicht mehr lange auf sich warten. Besonders im Winter möchte man (also wir) sein Hobby von einem schönen warmen Zimmer aus betreiben. Die Verbindung der SkySensor-Steuergerätes bis zu den Steuermotoren an der Montierung darf jedoch nicht zu lang werden (max. 2 bis 3 Meter), da die Gleichstrommotoren der Steuerung dann auf Grund des Widerstandes der Kabel zu langsam drehen und das Teleskop sozusagen immer "hinterher hinkt". Man bekommt beim Fotografieren also Striche statt Sterne.

Da wir aber den SkySensor 2000 PC erworben hatten, gab es noch eine andere Möglichkeit. Die PC-Version des SkySensors kann nämlich sowohl über die Tastatur des Gerätes selbst, als auch über eine serielle Schnittstelle (COM-Schnittstelle) bedient werden. Also mussten zwei Komponenten her:

      1. Ein Kabel von der seriellen Schnittstelle des Computers zur seriellen Schnittstelle des SkySensors (dort befindet sich kein Standard-Stecker).

      2. Eine Software, um den SkySensor 2000 von einem Notebook aus steuern zu können.  

Das Kabel - also insbesondere der Stecker auf der SkySensor-Seite - war bei Conrad-Electronic schnell besorgt. Etwas aufwendiger war die Erstellung der Steuersoftware. Der erste Ansatz für das Steuerprogramm "SkyControl" war noch sehr einfach. Mittlerweile enthält das Programm sehr viele Funktionen.


Abb. 1: Das SkyControl-Steuerprogramm nach dem Start

Abb. 1 zeigt das Steuerprogramm "SkyControl Version 1" direkt nach dem Start. Die Verbindung zum SkySensor-Steuergerät ist noch nicht hergestellt. Aus diesem Grund sind viele Funktionen noch ausgeschaltet und somit nicht benutzbar. Hierzu gehören natürlich auch alle Bewegungsfunktionen für das Teleskop.


Abb. 2: Das Steuergerät ist mit dem Teleskop verbunden

Abb. 2 zeigt die Software, wenn das Teleskop mit dem Computer verbunden ist. Nun ist es möglich, das Teleskop mit der eingestellten Geschwindigkeit über die Tasten "Nord", "Süd", "Ost" und "West" zu bewegen. Außerdem kann in die beiden Eingabefelder "[$] RA" und "[$] Dec" eine Himmelsposition (Rektaszension und Deklination) eingeben und durch Anklicken der Schaltfläche "Position anfahren" wird das Teleskop an diese Stelle gerichtet.

Bevor es dunkel wird, kann man mit dem Programm "SkyControl" einen Beobachtungsplan erstellen. Hierzu ist die Verbindung mit dem Teleskop nicht erforderlich. In Abb. 3 wird der Dialog des Beobachtungsplans mit drei ausgewählten Objekten gezeigt.


Abb. 3: Der Dialog für den Beobachtungsplan

Soll nun eins dieser Objekte anvisiert werden, selektiert man es im Beobachtungsplan und klickt dann auf die Schaltfläche "Übernehmen" (die dann aktiviert ist). Im Hauptfenster von "SkyControl" wird die Position des Objektes in die entsprechenden Eingabefelder ("[$] RA" und "[$] Dec") eingetragen. Nun kann man auf die Schaltfläche "Position anfahren" klicken, um das Teleskop in die gewünschte Richtung zu bewegen. Die Auswahl der Beobachtungsobjekte kann u.a. über einen Auswahldialog erfolgen, in dem nach verschiedenen Objekten gesucht werden kann (Abb. 3). Diese Objekte (ca. 500000) sind in einer Datenbank hinterlegt.


Abb. 3: Suche eines Beobachtungsobjektes in der Datenbank

Es ist ebenfalls möglich, sich alle Objekte in der nächsten Umgebung der aktuellen Position ausgeben zu lassen. In Abb. 4 wurden die Objekte im Bereich +/- 1° von der aktuellen Position ausgegeben. Nun kann ein Objekt ausgewählt und die entsprechende Position angefahren werden.


Abb. 4: Objekte in der Umgebung

Eine weitere wichtige Funktion von "SkyControl" ist das Abfahren einer Suchspirale. Wenn man ein Himmelsobjekt ansteuert, kann es durchaus passieren, dass das Objekt nicht im CCD-Feld sichtbar ist. In diesem Fall gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder man sucht durch zufälliges Hin- und Herbewegen des Teleskops nach dem Objekt. Das wird wahrscheinlich nicht zum Erfolg führen. Eine andere Möglichkeit bietet sich darin, um die aktuelle (geringfügig falsche) Position eine Suchspirale abzufahren und so das gesuchte Objekt möglichst schnell und mit Sicherheit zu finden (Abb. 5).


Abb. 5: Definition einer Suchspirale

Nun können die in der "Bildfolge-Liste" angezeigten Positionen nacheinander angefahren werden. An jeder Position wird ein relativ kurz belichtetes Bild erstellt, um festzustellen, ob sich das gesuchte Objekt in diesem Bereich befindet.

Das Programm "SkyControl" enthält noch weitere Features, die dann interessant sind, wenn man das Teleskop vollständig fernsteuern möchte. Hier soll auf diese Funktionen aber nicht eingegangen werden.

Wenn man mit der Fernsteuerung so weit gekommen ist, dann möchte man wahrscheinlich auch ein Filterrad einsetzen, welches von Computer aus zu steuern ist. Da wir mittlerweile im Besitz im Besitz einer SBIG-Kamera (ST-2000XM) waren, ist es sinnvoll hier ein Filterrad von der Firma SBIG einzusetzen, da dieses über die Kamera-Software (CCDOPS oder CCDSoft) gesteuert werden kann. Damit ist dieses Problem ohne ein neues Kabel "vom Tisch".

Nun bleibt eigentlich nur noch ein Problem übrig. Richtig: Die Einstellung der Schärfe! Auch hier gibt es verschiedene käufliche Lösungen, die uns alle aber nicht so gefallen haben. Bei manchen Firmen wird der Schrittmotor einfach nur mit Doppelklebeband an der Rückwand des C11 festgeklebt. Das erschien uns zu wackelig. Andere Lösungen dagegen erscheinen uns viel zu teuer. Aus diesem Grund haben wir für die Scharfstellung des Teleskops eine Selbstbau-Lösung bevorzugt. Bei dieser "Baumaßnahme" sollte hinter dem C11 eine Alu-Platte angebracht werden, auf der in Zukunft ggf. auch noch andere Geräte (z.B. WebCam, Anschluss eines Spektroskops,...) angebracht werden können. Somit war es notwendig, einige Löcher in die Rückseite des C11 zu bohren. Dies wiederum machte es natürlich erforderlich das gesamte Teleskop auseinanderzubauen, um den Hauptspiegel bei dem Bohrungen nicht zu beschädigen und außerdem das Material, welches beim Bohren in den Tubus fällt, vollständig zu entfernen.

Na, dann mal ran!

An dieser Stelle möchten wir uns bei Herrn Sommer von der Firma Vehrenberg bedanken, der uns mit notwendigen Informationen und Plänen für das Auseinandernehmen und (natürlich) das Zusammensetzen des C11 versorgte. Diese Aktion hat hervorragend geklappt und etwa zwei Stunden gedauert. Auf der Rückseite des C11 wurden einige Löcher gebohrt. Nun kann eine Alu-Platte hier dem C11 montiert werden. Die Platte hat zur Teleskop-Rückwand einen Abstand von genau 1 cm und kann abgenommen werden, ohne dass das Teleskop auseinandergebaut werden muss. Wir haben also nun eine "Plattform", auf der in Zukunft beliebige Geräte befestigt werden können.

Die Motoreneinheit für die Scharfstellung des C11 ist momentan noch im Bau. Sobald die Steuerung fertig und in Betrieb ist, werden wir hier die Bauanleitung veröffentlichen. Das Interessante an der Sache ist, das die Kamerasoftware CCDSoft, welche auch für die Steuerung der Kamera und des Filterrades verwendet wird, auch eine allgemeine Schnittstelle für die Ansteuerung eines Schrittmotors zur Scharfstellung enthält. Es muss allerdings eine kleine DLL für CCDSoft erstellt werden, die das Steuerprogramm enthält. Dann können jedoch die "Scharfstell-Features" des Programms CCDSoft ausgenutzt werden.

Mit der Scharfstellung ist das ferngesteuerte Teleskop nach unseren Vorstellungen vollständig und wartet auf die nächste klare Nacht.

 

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