TCF-S Temperature Compensating Focuser

Beschreibung

Bereits im Jahr 1999 entwarf und präsentierte Gerald Persha von Optec den ersten volldigitalen motorisierten Teleskopfokussiere. Mit geschlossenem Regelkreis, externem Handsteuergerät und integrierter Temperaturkompensation arbeitet dieser ersteTCF Temperature Compensating Focuserjede klare Nacht am Optec-Observatorium. Durch ein optimal angepasstes lineares Modell zur Korrektur temperaturbedingter Fokusverschiebungen funktioniert der TCF hervorragend, ohne dass das Teleskop wochenlang neu fokussiert werden muss.

Als die ersten Fokussiereinheiten an Kunden ausgeliefert wurden, erkannten wir schnell den Bedarf an PC-Steuerung. Durch das Hinzufügen eines seriellen UART-Chips und eines ASCII-Befehlssatzes zur Steuerschaltung wurde die TCF-S geboren. Nun konnten die Fokuskontrolle sowie serielle "Go-to"-Teleskopmontierungen und Bildkameras von einer Vielzahl von Softwarepaketen gesteuert werden.

Das ferngesteuerte Observatorium wurde für viele Amateure und kleine Hochschulen mit handelsüblichen Produkten Realität. Die revolutionäre TCF-S wurde mit einem Sky & TelescopeHot Product Award in 2000 für seinen Beitrag zu dieser dramatischen Veränderung in der Art und Weise, wie astronomische Forschung und Bildgebung durchgeführt wurden.

Seitdem ist dieTCF Focuser Seriegewachsen und umfasst nun größere Fokussiereinheiten, solche mit integrierter Elektronik und neue, robustere Steuerungen wie denFocusLynxdie die seriellen Protokolle um USB, Ethernet und kabelloses WiFi erweitert. Optec-Ingenieure setzen die Innovation mit Linearencoder-Versionen für submikrometer genaue Positionierung fort. Während dieses gesamten Wachstums hat Optec kontinuierlich das übergeordnete Ziel einer robusten mechanischen Konstruktion mit intelligenter Elektronik für den Fernbetrieb von Observatorien erreicht.

#17670 - Original TCF-S Focuser with USB/Serial control

Mechanisch ist der TCF-S ein robuster motorisierter Crayford-Fokussierer mit hoher Wiederholgenauigkeit, spielfrei und nahezu ohne Totgang von nur 0.0013 Zoll. Optecs Umsetzung ist ideal für Anwendungen, die eine exakte Fokussierung erfordern, wie CCD-Bildgebung oder Astrofotografie mit Film. Ein Getriebeschrittmotor dreht die Antriebswelle, wobei eine Motorschritt einer Bewegung des Auszugs um 0.000086 Zoll entspricht. Das Gerät verlängert den optischen Rückfokus des Teleskops um 3.5 Zoll, gemessen von der Vorderseite bis zum Ende des Auszugs in der mittleren Fokusposition. Der Gesamthub des Auszugs beträgt 0.6 Zoll oder 7000 Schritte. Ein Paar Drucktasten steuert die Fokusrichtung, und die digitale Anzeige (DRO) zeigt die aktuelle Position an. Der TCF-S-Fokussierer kann problemlos Kameras und Instrumentenpakete mit einem Gewicht von bis zu 10 Pfund handhaben. Der TCF-S kann eigenständig oder mit einem PC zur automatischen Fokussierung mit einigen gängigen Kamerasteuerungsprogrammen verwendet werden.

Einzigartig am TCF-S Fokussierer ist ein elektronisches Kontrollsystem, das die Temperatur des Teleskoptubus überwacht und den Fokus entsprechend ausgleicht. Ein kleiner Temperaturfühler ist an der Seite des Teleskoptubus angebracht und misst die Temperatur mit einer Auflösung von 0.1 °C. Bei einem typischen Schmidt-Cassegrain-Teleskop mit 8 bis 11 Zoll Öffnung und einem Öffnungsverhältnis von f/10 verschiebt sich der hintere Fokus um etwa 0.010 Zoll bei jeder Temperaturänderung von 1 °C. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Umgebungstemperatur während einer Beobachtungssitzung innerhalb weniger Stunden um bis zu 10 °C schwankt. Diese temperaturbedingte Fokusänderung ist bei den meisten Teleskopkonstruktionen ein ernstes Problem und erfordert bei langen Belichtungen häufiges Nachfokussieren. Eine typische RGB-Belichtungssequenz kann eine Stunde oder länger dauern, weshalb es unerlässlich ist, den Fokus nach jedem Filterwechsel zu überprüfen und zu korrigieren.

Ein einfaches Einrichtungsverfahren wird verwendet, um die für das Teleskopsystem des Benutzers spezifischen Temperaturkoeffizienten zu ermitteln. Das TCF-S-System ermöglicht die Berechnung und Speicherung von zwei verschiedenen Koeffizienten (entsprechend zwei verschiedenen Öffnungsverhältnissen) im EEPROM-Speicher. Nach dem Erlernen kann jeder Koeffizient mit einem einfachen Schiebeschalter ausgewählt werden. Ein manueller Modus ermöglicht es dem Benutzer, den Fokus jederzeit manuell einzustellen.

Die digitale Natur des TCF-S bietet Möglichkeiten für wirklich intelligentes Fokussieren. Mit dem TCF-S-Fokussierer können Programmierer über jede serielle Schnittstelle direkt mit dem Controller des Fokussierers (im Handsteuergerät) kommunizieren. Das einfache ASCII-Protokoll ist leicht programmierbar und wurde in vielen gängigen Bildgebungs- und Kamerasteuerungssoftwarepaketen implementiert. Beispielsweise bietet CCDSoft Version 5 die @Focus-Routine, die über eine serielle Schnittstelle mit dem TCF-S kommuniziert, um eine wirklich automatische Fokussierung zu ermöglichen. MaxIm DL/CCD Version 3 und höher bietet Fern- und automatische Fokussierung mit dem TCF-S-Fokussierer.

Am Ende einer Beobachtungssitzung merkt sich der TCF-S-Fokussierer die letzte Temperatur und Position. Wenn das Gerät für eine neue Sitzung wieder eingeschaltet wird, berechnet der TCF-S eine neue Position anhand der aktuellen Tubustemperatur und bewegt sich dorthin. Sofern sich an der optischen Konfiguration nichts ändert, wird das Objekt sofort scharf abgebildet. Es ist möglich, viele Tage zu beobachten, ohne erneut fokussieren zu müssen.

Der TCF-S wird mit einem eigenen PC-Steuerungsprogramm für Windows geliefert. Der Quellcode des Programms befindet sich nach der Installation im Ordner TCF-S. Benutzer werden ermutigt, ihr eigenes Betriebsprogramm unter Verwendung der TCF-S.bas-Routinen als Beispiele zu schreiben. Sie können das Setup-Programm für TCF-S_Control von unserer Softwaredownloadseite herunterladen. Der Navigationsbutton befindet sich links.

 TCF-S/S3 Steuerbox

Dieses Steuergerät versorgt den Schrittmotor mit Strom, liest den Temperatursensor aus, ermöglicht die bidirektionale serielle Kommunikation mit einem PC und erlaubt dem Benutzer, den Zustand der Fokussiereinheiten TCF-S und TCF-S3 fernzusteuern und auszulesen. Für eine ordnungsgemäße Verbindung müssen drei Kabel besorgt werden: Stromversorgung, Fokussierersteuerung und serielle PC-Verbindung.

Für den normalen Betrieb werden die Schiebeschalter MODE und LEARN wie im Diagramm gezeigt auf RUN und MANUAL gestellt. Um dem Fokussierer einen neuen Temperaturkoeffizienten beizubringen, wird der LEARN-Schalter auf LEARN und der MODE-Schalter auf AUTO A oder AUTO B gestellt.

Die Position des Fokussierers in Einheiten von „Schritten“ wird auf der DRO-Anzeige dargestellt. Beim TCF-S reicht die Position von 0 bis 7000 Schritten, was einem maximalen Verfahrweg von 0.60 Zoll entspricht. Beim TCF-S3 reicht der Positionsbereich von 0 bis 9999 Schritten, was einem maximalen Verfahrweg von 1.00 Zoll entspricht.

Wichtiger Hinweis! Dieses Steuergerät ist dafür vorgesehen, die Steuerung eines Fokussierers über einen Computer oder einen Desktop zu ermöglichen – nicht als Handsteuerung! Für den Handbetrieb eines Fokussierers wird der Kauf der Fernbedienungstastatur empfohlen.

Technische Daten

• Schwerlast-Crayford-Fokussierer 2" 
  Kompeniert Fokusverschiebung durch Temperaturänderungen
• Unterstützt Instrumente bis zu 10 Pfund
• Einfach zu bedienende Steuerbox
• Verwendung mit oder ohne PC
• 4-stellige Positionsanzeige
• Einfache Lernmethode zur Bestimmung von TC
• Abschaltverfahren merkt sich die letzte Position
• Kompatibel mit gängiger Kamera-Steuerungssoftware für Autofokus
• Kostenloses Steuerungs-/Schnittstellenprogramm
• Klicken Sie hier für weitere technische Details

• Tragfähigkeit:    10 lbs. (4.5 kg) mindestens
• Gesamthöhe:  3.3" (83.8mm) vollständig eingefahren bis 3.9" (99mm) vollständig ausgefahren
• Fokussiererweg:  0.6" (15.2mm)
• Anzahl der Schritte:  7,000
• Schrittauflösung:  2.2 Mikrometer
• Gewicht: 2 lb. 8 oz. (1.1 kg)
• Freie Öffnung: 2" (52.8 mm)
• Backfokus-Verwendung: 3.3" (83.8 mm) bis 3.9" (99 mm)