การเดินทางของนักสร้างสรรค์จากความผิดหวังในการถ่ายภาพดาราศาสตร์สู่การสร้างขาตั้งกล้องโทรทรรศน์แบบกำหนดเองได้จุดประกายการอภิปรายอย่างมากเกี่ยวกับการเข้าถึงอุปกรณ์ดาราศาสตร์ที่มีความแม่นยำ โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการผลิต PCB สมัยใหม่และการพิมพ์ 3D กำลังช่วยให้นักสร้างสรรค์สามารถสร้างอุปกรณ์ระดับมืออาชีพได้ในราคาที่เป็นเศษส่วนของราคาเชิงพาณิชย์
 |
|---|
| การสำรวจกระบวนการสร้างขาตั้งกล้องโทรทรรศน์แบบกำหนดเองโดยใช้เทคนิคการผลิตสมัยใหม่และความรู้จากชุมชน |
การออกแบบ PCB แบบกำหนดเองเปิดความเป็นไปได้ใหม่
ความสำเร็จของโครงการนี้เน้นให้เห็นว่าการออกแบบ PCB แบบกำหนดเองได้กลายเป็นสิ่งที่นักสร้างสรรค์รายบุคคลสามารถเข้าถึงได้ เริ่มต้นจากโครงการเปลี่ยนเทอร์โมสแตทอย่างง่าย ผู้สร้างได้พัฒนาทักษะที่พิสูจน์แล้วว่าสำคัญต่อระบบควบคุมของขาตั้งกล้องโทรทรรศน์ การออกแบบ PCB แบบครึ่งวงกลมพอดีกับตัวเรือนอย่างสง่างามในขณะที่รวม ESP32-S3 ไมโครคอนโทรลเลอร์ การจ่ายไฟ USB-C และวงจรควบคุมมอเตอร์ สมาชิกชุมชนสังเกตว่าแม้โครงการจะไม่จำเป็นต้องใช้ PCB แบบกำหนดเองอย่างเคร่งครัด แต่วิธีการนี้ให้ทั้งการทำงานและความพึงพอใจในการสร้างสิ่งที่เป็นเอกลักษณ์อย่างแท้จริง
Software Stack:
- Firmware: OrionIDX (เฟิร์มแวร์โอเพนซอร์สสำหรับขาตั้งกล้องโทรทรรศน์)
- ซอฟต์แวร์ควบคุม: KStars/EKOS , Stellarium
- การสื่อสาร: WiFi ผ่าน ESP32 , โปรโตคอล INDI server
- เครื่องมือออกแบบ: FreeCAD สำหรับการออกแบบเชิงกล, KiCad สำหรับการออกแบบ PCB
- การประมวลผลภาพ: Siril สำหรับการซ้อนภาพดาราศาสตร์
Harmonic Drives นำประสิทธิภาพระดับมืออาชีพมาสู่การสร้าง DIY
ขาตั้งใช้ harmonic drives (เรียกอีกอย่างว่า strain wave gears) สำหรับทั้งสองแกน - Type 17 ที่มีอัตราทด 1:100 สำหรับแกน RA และ Type 14 ที่มีอัตราทด 1:100 สำหรับแกน DEC ส่วนประกอบเหล่านี้ซึ่งมักพบในขาตั้งเชิงพาณิชย์ระดับสูงให้ความแม่นยำที่ยอดเยี่ยมในแพ็คเกจขนาดกะทัดรัด ความแม่นยำเชิงทฤษฎีที่บรรลุได้คือ 0.198 วินาทีส่วนโค้งสำหรับ RA และ 0.253 วินาทีส่วนโค้งสำหรับ DEC โดยมีประสิทธิภาพในทางปฏิบัติถึงประมาณ 1 วินาทีส่วนโค้งภายใต้สภาวะที่ดี สิ่งนี้เทียบเท่ากับประสิทธิภาพของขาตั้งเชิงพาณิชย์ที่มีราคาแพงกว่าหลายเท่า
หมายเหตุ: Harmonic drives ใช้ส่วนประกอบที่ยืดหยุ่นเพื่อให้ได้อัตราทดเกียร์สูงพร้อมกับ backlash น้อยที่สุด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานการวางตำแหน่งที่แม่นยำ
ข้อมูลจำเพาะของโครงการ:
- แกน RA : มอเตอร์ Servo ขนาด 42mm15 พร้อม harmonic drive Type 17 (อัตราทด 1:100)
- แกน DEC : มอเตอร์ Stepper NEMA 17 พร้อม harmonic drive Type 14 (อัตราทด 1:100)
- ไมโครคอนโทรลเลอร์: ESP32-S3
- แหล่งจ่ายไฟ: USB-C power delivery สูงสุด 24 วัตต์
- ความแม่นยำเชิงทฤษฎี: 0.198" (RA), 0.253" (DEC)
- ความแม่นยำในทางปฏิบัติ: ประมาณ 1 arcsecond ภายใต้สภาวะที่ดี
- ความสามารถในการรับน้ำหนัก: ประมาณ 8-10 กิโลกรัม
การรวม Software ช่วยให้มีฟีเจอร์ขั้นสูง
ขาตั้งทำงานด้วย OrionIDX firmware ซึ่งเป็นโครงการโอเพนซอร์สที่ให้ความสามารถ GOTO และฟังก์ชันการติดตามในแพลตฟอร์มไมโครคอนโทรลเลอร์หลายแบบ ระบบนิเวศซอฟต์แวร์นี้ขจัดอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งสำหรับผู้สร้างขาตั้งกล้องโทรทรรศน์ DIY - การพัฒนาอัลกอริทึมการวางตำแหน่งทางดาราศาสตร์ที่ซับซ้อนตั้งแต่เริ่มต้น ความสามารถ WiFi ของ ESP32 ช่วยให้ควบคุมระยะไกลผ่านซอฟต์แวร์ดาราศาสตร์มาตรฐานเช่น KStars และ Stellarium ให้ประสบการณ์ผู้ใช้เดียวกันกับขาตั้งเชิงพาณิชย์
ต้นทุนการผลิตเผยให้เห็นเศรษฐศาสตร์ที่แข่งขันได้
ต้นทุนโครงการทั้งหมดถึงประมาณ 1,500 ยูโร รวมเครื่องมือและค่าใช้จ่ายในการพัฒนา แต่ต้นทุนหน่วยเดียวจริงอยู่ที่ประมาณ 600 ยูโร สิ่งนี้เปรียบเทียบได้ดีกับขาตั้ง GOTO เชิงพาณิชย์ที่มีราคาตั้งแต่ 1,000 ถึง 4,000 ยูโร ผู้สร้างใช้ JLCPCB สำหรับทั้งการผลิต PCB และการตัดด้วย CNC ของตัวเรือนอลูมิเนียม แสดงให้เห็นความมั่นใจในการออกแบบโดยข้ามขั้นตอนต้นแบบ การอภิปรายของชุมชนเผยให้เห็นว่าบริการผลิตที่คล้ายกันเช่น Xometry และ PCBWay เสนอความสามารถที่เทียบเคียงได้ ทำให้การผลิตที่แม่นยำเข้าถึงได้สำหรับนักสร้างสรรค์รายบุคคล
รายละเอียดค่าใช้จ่าย:
- ต้นทุนการพัฒนาทั้งหมด: ประมาณ €1,500 EUR (รวมเครื่องมือและการปรับปรุงแก้ไข)
- ต้นทุนต่อหน่วย: ประมาณ €600 EUR
- เปรียบเทียบกับ mount เชิงพาณิชย์: €1,000-€4,000 EUR
- การผลิต: JLCPCB สำหรับการผลิต PCB และการกัด CNC
- ปัจจัยต้นทุนหลัก: Harmonic drives, โครงอลูมิเนียมแบบกำหนดเอง, ESP32-S3, motor drivers
ความท้าทายของซอฟต์แวร์ CAD และเส้นโค้งการเรียนรู้
โครงการใช้ FreeCAD สำหรับการออกแบบเชิงกล โดยผ่านการปรับปรุงตัวเรือนแปดครั้งก่อนที่จะสรุปแนวคิด สมาชิกชุมชนแบ่งปันประสบการณ์ที่หลากหลายกับ FreeCAD โดยชื่นชมความสามารถในขณะที่ยอมรับความผิดหวังอย่างมากกับการขัดข้องและปัญหาส่วนติดต่อผู้ใช้ บางคนแนะนำทางเลือกอื่นเช่น Fusion 360 รุ่นฟรีหรือ SolidWorks สำหรับนักสร้างสรรค์ แม้ว่าคนอื่นจะเน้นคุณค่าของการยึดติดกับเครื่องมือโอเพนซอร์สแม้จะมีความท้าทายในเส้นโค้งการเรียนรู้
โครงการนี้แสดงถึงแนวโน้มที่กว้างขึ้นที่อุปสรรคดั้งเดิมระหว่างอุปกรณ์ระดับมืออาชีพและนักสร้างสรรค์ยังคงละลายไป บริการผลิตสมัยใหม่ ซอฟต์แวร์โอเพนซอร์ส และเครื่องมือออกแบบที่เข้าถึงได้กำลังช่วยให้นักสร้างสรรค์สามารถสร้างอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งสามารถแข่งขันกับทางเลือกเชิงพาณิชย์ได้ สำหรับผู้ที่ชื่นชอบดาราศาสตร์ที่ผิดหวังกับต้นทุนสูงของขาตั้งคุณภาพ โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าการสร้างโซลูชันแบบกำหนดเองมีความเป็นไปได้มากขึ้น - แม้ว่าจะต้องใช้การลงทุนเวลาอย่างมากและการเรียนรู้ทางเทคนิค
อ้างอิง: Building a custom telescope mount with harmonic drives and ESP32
 |
|---|
| ทิวทัศน์อันน่าหลงใหลของท้องฟ้ายามค่ำคืน ที่สื่อถึงจิตวิญญาณของการสำรวจและงานฝีมือในดาราศาสตร์ |