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Funkfernsteuerung für Dithering und Kamera
#1
Servus,

ich habe sehr viele Monate an einer Fernsteuerung entwickelt und gebaut. Gedacht ist diese für die mit Motoren aufgerüstete EXOS-2 mit der einfachen Skywatcher Box (ohne Goto), die aber eine ST4-Buchse besitzt.
Ich dachte mir: Ich will bei geringeren Brennweiten, denn dafür ist die Exos noch genau genug, nicht unbedingt einen Guider plus allem nötigen anbauen müssen. Aber ich will dithern. Gerade bei kurzen Belichtungen, wie am Neowise Kometen hätte ich das letztes Jahr schon gerne gehabt. 

So ist der Gedanke gereift ein schon vor vielen Jahren begonnenes Microcontroller-Projekt für die Modellbahn auf einer größeren Platine umzusetzen und erstmals für Kamera und Montierung einzusetzen.

Nach etlichen Wochen Bauteil-Rechcherche, Schaltplan zeichnen und Platinen-Layout in Ki-CAD gingen die ersten Prototypen Platinen in die Fertigung bei JLCPCB. Nach fast vier Wochen und viel Kopfschmerzen durch den Zoll waren sie endlich da. Ich habe zuerst eine "Evaluation-Board" gebaut, mit Platinenfüßen darunter. So konnte ich leicht überall ran zum Messen und testen. Die Platine ist nur mit SMD Bausteinen bestückt. Zum Reflow-Löten habe ich schon lang einen Ofen mit Controller dafür (ebenfalls mit eigenem Steuerprogramm, das Original war mir zu holprig).

   

Ein paar Tage später folgte eine zweite Bestückung für den Einbau in ein Gehäuse. Auf der Platine sitzt ein MSP430 16bit Mikrocontroller, natürlich Treiberbausteine (ULN2003A) für die Relais. Die Kamera und die 4 ST-4 Anschlüsse werden also galvanisch getrennt über Relais gesteuert. Zur drahtlosen Kommunikation benutze ich einen Bluetooth Adapter, hier noch eine übrig gebliebene (aber stabil funktionierende) Bluetooth 2.1 Variante, mit SMA Anschluss für eine Antenne.
Der MSP430 hat, durch die schon Jahre zuvor laufende Modellbahn-Entwicklung, mittlerweile ein gut funktionierndes, kooperative Betriebssystem - eine Eigenentwicklung. Das würde ich heute auch nicht mehr machen - es braucht viel Zeit!!! Da fragen sich viele: Warum kein Arduino Board? Naja - wie gesagt, es war mal für die Modellbahn gedacht. Da war der Platz so gering, da brauchte es eine angepasste Platine und dann habe ich halt gleich alles gemacht!

So schaut der erst Test aus am Eval-Board aus und noch älterer Variante des PC-Programms - die EOS-R hängt zum Test dran:

   

Hier die fertige Box:

               


Eine Android App in Java programmiert habe ich auch (wenn auch noch ein Bug drin ist bei der Kommunikationsprotokollebene im Physical Layer):

   

Und so sieht das im Einsatz aus an der EXOS-2:

   

Und hier das Ergebnis des Ditherns (Animation, stark gecroppt, 50mm APS-C Aufnahmen, 14 Bilder, je 3 Minuten Belichtung gewesen):

   

Hier überlagert die Spiralenbewegung des Ditherns noch die Abweichung, der Drift, der Montierung und Alignment-Genauigkeit.

Demnächst kann ich noch mehr über das Dithern, den Algorithmus etc. plaudern. Wenn ihr Lust habt.  Big Grin

Grüße,

Florian
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#2
(18.08.2021, 21:24)Florian B. schrieb: Servus,
...
Hier überlagert die Spiralenbewegung des Ditherns noch die Abweichung, der Drift, der Montierung und Alignment-Genauigkeit.
Demnächst kann ich noch mehr über das Dithern, den Algorithmus etc. plaudern. Wenn ihr Lust habt.  Big Grin
Grüße,
Florian

Hallo Florian!
Super Sache! Daumen hoch 

Und noch dazu mit APP! Angel 

Bei der Drift im Bild habe ich mir spontan gedacht: "Hauptsache gedithert"! Wink 
Wenn ich mit einem Leitrohr nachführe und es ein wenig gegenüber dem Hauptteleskop in der Bewegung abweicht, kommt auch immer wieder leichtes und völlig zufälliges Dithern in die Aufnahmeserie. Ist eigentlich eine coole Sache weil völlig ohne Aufwand!
Insofern: ja, täte mich interessieren, wenn Du über Dithern, Algorithmus noch was schreibst!
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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Florian B. (19.08.2021)
#3
Hallo Florian,

irre, was Du da machst! Ich staune mit offenem Mund.

Und erinnere mich an händisches Platinen-Layout, Teerlack zum 
Malen der Leiterbahnen auf dem Platinen-Rohling. Und Eisen-III-Oxid
zum Ätzen. Zumindest habe ich es unter dieser Bezeichnung in Erinnerung.
Gelbes, körniges Zeug, das in Wasser aufgelöst wurde. Die mit Teerlack
abgedeckten Stellen blieben stehen. Fertig war die Mono-Layer-Platine.
Ich verrate nicht, wieviel Jahrzehnte das her ist ... :-P


Oh yes, bitte Erläuterung zu Dithering!

Viele Grüße,
Andreas


"Die Welt wird immer absurder. Nur ich bin weiter Katholik und Atheist. Gott sei Dank!"

Luis Buñuel (1900 - 1983)
.
 
 . weniger . langsamer . einfacher . schöner .

 
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#4
Jetzt hat meine Erinnerung es freigegeben: Eisen-III-Chlorid war das Zeug.
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisen(III)...Verwendung

Obigen Beitrag kann ich nicht mehr editieren, deshalb hier die Ergänzung/Korrektur.

"Ich wäre jämmerlich, wenn ich nicht sterben wollte. Dein Reich komme, Dein Wille geschehe."
John Donne (1572-1631) –  Letzte Worte, 31. März 1631
.
 
 . weniger . langsamer . einfacher . schöner .

 
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#5
Hallo Florian,

super Sache. Bin da intellektuell total überfordert Wink
Klaren Himmel und klaren Kopf wünscht Karsten
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#6
(19.08.2021, 08:36)Andreas Paul schrieb: ...
Und erinnere mich an händisches Platinen-Layout, Teerlack zum 
Malen der Leiterbahnen auf dem Platinen-Rohling. Und Eisen-III-Oxid
zum Ätzen. Zumindest habe ich es unter dieser Bezeichnung in Erinnerung.
Gelbes, körniges Zeug, das in Wasser aufgelöst wurde. Die mit Teerlack
abgedeckten Stellen blieben stehen. Fertig war die Mono-Layer-Platine.
Ich verrate nicht, wieviel Jahrzehnte das her ist ... :-P
...

Servus,

Platinen noch komplett selbst machen ist schon aufwendig mit Ätz-Bad. Ein, oder Doppelseitige fräsen zwei Bekannte von mir auch, mit entsprechend kleinen Fräsern und sehr hoher Drehzahl.
Da die Platinen bei mir, ob in der Modellbahn große Hitze an den Motoren oder in der "Dither"-Box Kälte, Hitze und Feuchtigkeit vertragen müssen ohne gleich zu "gammeln", entscheide ich mich für die externe Herstellung hier. Klar, ich hab auch den Platinenschutzlack zu Hause etc. - aber für Langzeitbeständigkeit kommt man da niemals an den Industriestandard ran. JLCPCB sind in China. Am Ende mit Versand und Zoll nur 30% Billiger als Beta-Layout aus Deutschland. Dafür hat man beim deutschen Hersteller mehr Überprüfung, Kundenkommunikation und eine sichtbar bessere Qualität.

Und wenn man 4-Schicht Platinen bestellt, und alle werben damit: "wir können dass" - naja am Ende können Sie das meistens nicht. V.a. um kompakt zu sein nutzt man auch sog. "vergrabene Vias" um von Layer 1 auf 2, 3 oder 4 zu kommen. Das können viele nicht fertigen. Die Innenschichten können nur als Ground-Plane oder Vcc Variante mit Durchkontaktierungen erstellt werden. Aber gut - selbst für die Modellbahn Decoder Variante hab ich nach einer neuen Sitzung vor dem PC eine 2-Schichtplatine gerade so hinbekommen mit allen Verbindungen.

@Andreas: Ach ja: Eisen-III-Chlorid. Bei meinem Freund habe ich gesehen, wie das schöne, hässliche braune Flecken auf dem Tisch hinterlassen hat...  Cool Das ist schon eine Sauerei...

Grüße,

Florian
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#7
Hallo Florian und Andreas!
Bevor das Eisen-III-Chlorid jetzt wieder Löcher in die schöne Kalk-Fensterbank ätzt, wie es bei mir vor xx Jahren war, als das Zeug nach dem Ätzen einer Platine auch noch den Plastikbehählter durchgeätzt hatte,  Tongue

will ich doch jetzt wissen, wie es mit dem Dithering weiter geht! Smile
Viele Grüße
Christoph

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#8
Servus,

nach längerer Pause kann ich euch den Algorithmus zum Dithering zeigen und wie man so etwas relativ einfach entwirft auf dem Reißbrett. Für's Dithering kennt man häufig zwei Arten (wie z.B. beim MGEN): 

  • Zufallsmuster-Bewegung in allen Achsen bis zu einer bestimmten Maximalbewegungsgrenze
  • oder eine Bewegung in Form einer Spirale (so etwas wie eine Fibonacci Spirale z.B. - siehe Bild)
   

Da ich bei der parallaktischen Montierung mit Antrieb mit ST4-Anschluss ja zwei Achsen habe muss man sich eine solche Spirale also "eckig" vereinfachen. Ich habe also zwei Achsen mit je 2 Stellmöglichkeiten - Verlangsamen oder Beschleunigen: Ra+, Ra- Dec+, Dec-

Und so sieht der Entwurf dann aus, z.B. in einem Flussdiagramm-Programm erstellt (oder einfach selbst zeichnen mit Stift und Papier  Wink ):

   

Und ein erster Grobbentwurf in einem bereits bestehenden Embedded-Betriebssystem für meinen Microcontroller:

   


Alles verstanden?  Idea

Grüße,

Florian
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#9
Hallo Florian!
< Alles verstanden? >
Im Flussdiagramm geht es mit "no" nach unten weiter... Smile Idea
Viele Grüße
Christoph

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#10
Hallo Florian,

genial -- einfach und no! Big Grin
Klaren Himmel und klaren Kopf wünscht Karsten
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#11
Servus,

jetzt habe ich den "no" Witz nicht verstanden... Vielleicht sitze ich aber auch zu lange vor dem Bildschirm...  Shy

Grüße,

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#12
Hallo Florian,

im Flußdiagramm geht es unten mit "no" weiter.

"No" heißt somit: Alles verstanden und weiter ...

Also, nu mach mal ... :-)

Viele Grüße,
Andreas

"Ein Auto ist erst dann schnell genug, wenn man morgens davor steht und Angst hat, es aufzuschließen."
Walter Röhrl
 
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