Любительский Астрономический комплекс

Любительский Астрономический комплекс.

 

 

---

200 мм телескоп:

Объектив телескопа

Оптическая схема объектива содержит два гиперболических зеркала и необязательный корректирующий мениск, работающий в сходящемся пучке.

Диаметр главного зеркала - 200 мм, вторичного - 65 мм. К достоинствам оптической схемы следует отнести прекрасное исправление аберраций (даже без корректирующего мениска осевые геометрические аберрации намного меньше дифракционного предела, а полевые - в несколько раз лучше, чем в классической схеме Кассегрена), а также малую асферичность зеркал (отклонение профиля от ближайшей сферы - менее 0.5 мкм). Функция мениска - дальнейшее исправление полевых аберраций и кривизны поля, а также отсечение потока воздуха, нагреваемого термоэлектрической батареей ПЗС-матрицы от основного объема трубы объектива.

Данные объектива:

При расчете и оптимизации оптической схемы использовалась демонстрационная версия программы "Zemax" фирмы Focus Software Inc.

Расчетные геометрические пятна рассеяния

Для любителей оценивать параметры объектива по частотно-контрастной характеристике привожу и ее. Попробуйте заметить отличия от дифракционного предела!

ЧКХ

Технология изготовления оптических деталей объектива с некоторыми усовершенствованиями была близка к общепринятой. Обдирка главного зеркала проводилась кольцевым шлифовальником, шлифовка - пластмассовым шлифовальником на бетонном основании, полировка и фигуризация - полировальником из полировочной смолы на металлической основе. Испытания проводились теневым методом по рассчитанным зональным аберрациям. Испытания вторичного зеркала проводились в сборе с главным по автоколлимационной схеме с использованием вспомогательного плоского зеркала диаметром 225 мм. При изготовлении оптических деталей использовался самодельный шлифовально-полировальный станок.
Объектив собран в тонкостенной алюминиевой трубе диметром 220 мм и длиной 700 мм. Фокусировочный узел имеет привод с шаговым двигателем

---

Монтировка:

Монтировка немецкого типа с идентичными электрическими приводами на полярную ось и ось склонений. Вал электродвигателя 12В/15Вт через муфту связан с червяком, который входит в безлюфтовое зацепление с червячным колесом (Z=360, m=0.5). Другой конец червяка через муфту связан с оптоэлектронным датчиком углового положения типа ДУП-1000 с ценой деления 0.36 угл. град.

Специальной электронной схемой цена деления датчика уменьшается в четыре раза. Следовательно, с учетом передаточного числа червячной передачи, угловое положение каждой оси может контролироваться с точностью 0.9 угл. сек. Микроконтроллер на основе однокристальной микроЭВМ типа КР1816ВЕ31 обрабатывает информацию от датчиков и формирует управляющие напряжения для каждого из двигателей, образуя аппаратно-программную автоматическую систему управления с замкнутой обратной связью. Для повышения точностных характеристик программно реализован пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) закон регулирования с соответствующими весовыми коэффициентами. Измеренная среднеквадратическая ошибка слежения привода в режиме компенсации суточного вращения не превышает 1.2 (дел. датчика). Подключенный к микроконтроллеру пульт управления, имеющий клавиатуру и два 8-разрядных цифровых индикатора, позволяет вводить и контролировать экваториальные координаты точки наведения, а также задавать произвольное движение в экваториальной системе координат. Естественно, что предварительно полярная ось монтировки должна быть направлена на полюс мира, а система координат привода "привязана" к экваториальной по меньшей мере по одному объекту звездного неба. Кроме того, управление микроконтроллером привода может осуществляться от персонального компьютера через последовательный интерфейс типа RS-232C. Управляющая программа микроконтроллера создавалась на персональном компьютере с использованием кросс-ассемблера собственной разработки.

---

ПЗС Камера:

Монохромная телевизионная камера построена на основе охлаждаемой ПЗС-матрицы с кадровым переносом, электронным затвором и вертикальным антиблюмингом типа ФПЗС-134М. Формат матрицы - 512х288 элементов, размер элемента - 12х16 мкм. Охлаждение матрицы производится термоэлектрической батареей на эффекте Пельтье и значительно снижает темновые токи ПЗС-прибора, позволяя увеличивать время накопления кадра до 5 мин. (при комнатной температуре окружающего воздуха). Поскольку ПЗС-приборы являются интегральными приемниками излучения, увеличение времени накопления приводит к росту чувствительности камеры. Камера может функционировать в двух режимах: формирование стандартного телевизионного сигнала при времени накопления 18.3 мс, а также в режиме получения кадра с программируемым временем накопления от 0.15 мс до 5 мин. Управление режимом работы осуществляется микроконтроллером на базе PIC-процессора типа 16C84 фирмы MicroChip. По последовательному каналу RS-232C микроконтроллер принимает от персонального компьютера команды и управляет такими параметрами камеры, как время накопления, коэффициент усиления, уровень черного и степень гамма-коррекции видеоусилителя. Видеосигнал с выхода камеры по коаксиальному кабелю длиной до 100 м поступает либо на вход видеомонитора, либо на блок ввода видеосигнала в персональный компьютер.
Блок ввода видеосигнала содержит АЦП типа AD876 фирмы Analog Devices и буферное ОЗУ объемом 160 Кбайт. Блок подключается к компьютеру как два 8-разрядных внешних устройства через разъем системной магистрали ISA. При скорости передачи по магистрали ISA около 300 Кбайт/сек ввод одного кадра занимает приблизительно 0.5 сек. Использование промышленных устройств видеоввода типа VideoBlaster не представляется возможным из-за нестандартного характера видеосигнала от камеры в режиме получения кадра с программируемым временем накопления.

---

Программы:

Все системное и прикладное программное обеспечение комплекса (за исключением управляющих программ микроконтроллеров) функционирует на персональном компьютере под управлением операционной системы Windows 95.
Системное программное обеспечение (программы управления аппаратной частью комплекса) создано, в основном, в среде Microsoft Visual Basic 5.0. Драйверы внешних устройств написаны на Borland Delphi 2.0 с использованием фрагментов ассемблера i486 в защищенном режиме и оформлены в виде библиотек DLL.
Прикладное программное обеспечение состоит из следующих программ:

• программы расчета эфемерид планет и Луны;
• программа расчета моментов восхода и захода светил;
• программы расчета моментов и хода солнечных и лунных затмений;
• программа расчета покрытий звезд Луной;
• программа расчета эфемерид комет и астероидов по известным элементам орбиты;
• программа расчета элементов орбиты комет и астероидов по координатам трех наблюдений;
• программа преобразования координат;
• программы ведения звездного каталога и построения звездных карт и др.

Многооконный графический интерфейс операционной системы Microsoft Windows 95, ее многозадачность и использование в программах механизма OLE Automation делают исключительно удобной и эффективной работу с комплексом. Так, например, "перетаскивание" мышью координат планеты из окна программы расчета эфемерид на окно программы управления приводом монтировки автоматически вызывает наведение объектива телескопа в заданную точку. Другой пример - кадр из окна камеры через буфер обмена можно перенести в любую программу, поддерживающую графические данные для последующей обработки, вывода на печать и т.д.

Вот, например, как выглядит рабочий стол Windows с активными программами камеры и монтировки. На заднем плане - окно SkyMap.