Littlefoot - eine Schrittmotorsteuerung im Selbstbau
Die Schrittmotorsteuerung „Littlefoot“ des Amateurastronomen Anand Rajiva macht manchen etablierten Steuerungen mit großen Schritten Konkurrenz. Mit ein wenig bastlerischem Geschick kann sich der Sternfreund eine preiswerte und vor allem leistungsfähige Steuerung mit einem großen Funktionsumfang selbst zusammenbauen.
Die „Littlefoot“ ist eine von Anand Rajiva entworfene Schrittmotorsteuerung, die als Selbstbausatz mit allen benötigten Einzelteilen für 130 € verkauft wird. Wer sich die Löt- und Bastelarbeiten ersparen möchte, kann sich die fertig zusammengebaute Steuerung für 230 € erwerben.
Fertig zusammengebaute Schrittmotorsteuerung Littlefoot.
Die Steuerung ist für die Vixen MT-1 Schrittmotoren oder vergleichbare Typen japanischer und chinesischer Hersteller ausgelegt. Zwei Stärken der Steuerung sind der Mikroschrittbetrieb der Motoren und die Programmierbarkeit. So kann zwischen drei Grundnachführgeschwindigkeiten (Stern-, Sonnen- und Mondgeschwindigkeit) gewählt werden, und Himmelsobjekte lassen sich mit bis zu 20facher Nachführgeschwindigkeit anfahren. In Verbindung mit einem PC oder einem Pocket-PC ist bei Verwendung des LX200-Protokolls eine Schnellbewegung mit bis zu 40facher Nachführgeschwindigkeit möglich. Astrofotografen werden die sehr fein einstellbaren Korrekturgeschwindigkeiten zu schätzen wissen. Die Nachführgenauigkeit der Montierung kann durch die Benutzung der periodischen Fehlerkorrektur (PEC) mit einem Speicherplatz für 256 Korrekturbewegungen je Schneckenumdrehung oder die Benutzung eines Autoguiders (ein Eingang für die Nachführsignale ist ebenfalls vorhanden) gesteigert werden. Ein Getriebespielausgleich in beiden Achsen soll die Reaktionsgeschwindigkeit der Montierung bei einem Richtungswechsel verbessern. Ein zusätzlicher Leckerbissen der Littlefoot ist die Möglichkeit, einen Fokussiermotor anzuschließen. Für Kometenliebhaber ist die optionale Software „IntellyTrack“ interessant: Mit ihr kann die Littlefoot nach einem kurzen Training der Kometenbewegung automatisch folgen.
Um den Sternfreund während der Bauphase und auch später bei der Benutzung zu unterstützen, betreibt Anand Rajiva auf seiner Homepage ein Supportforum, in dem er auf Fragen der Benutzer eingeht und Hilfestellungen gibt.
Im Folgenden wird auf den Selbstbausatz der Littlefoot eingegangen. Im Lieferumfang sind eine Stückliste, die Platine sowie die in beschrifteten Tüten verpackten elektronischen und mechanischen Bauteile enthalten. Die Stückliste ermöglicht die Zuordnung der einzelnen Bauteile zum Schalt- und Bestückungsplan. Bei der Bestellung sollte unbedingt mitgeteilt werden, welche Schrittmotoren verwendet werden, damit direkt entsprechende Stecker mitgeliefert werden. Auf der Stückliste sind für die gewöhnlichen Schrittmotoren von einigen japanischen und chinesischen Herstellern die Pinbelegungen der Stecker abgebildet, so daß die Adaption auf die eigene Montierung kein größeres Problem darstellen dürfte. Eine Anleitung für den Zusammenbau der Steuerung wird nicht mitgeliefert, weil sich die Homepage als bebilderte Aufbauanleitung mit einer knappen Einweisung in die Bedienung der Steuerung versteht. Es ist empfehlenswert, die Internetseite komplett auszudrucken. Ein seitenfüllender Ausdruck der Platinenlayouts und der Bestückungspläne erleichterten später die Zuordnung der Bauteile während des Zusammenbaus enorm.
Der Selbstbau beginnt
Die gelieferte Platine ist bereits mit einigen Bauteilen vorbestückt, um im Vorfeld die Firmware aufspielen zu können. Dies ermöglicht nach dem Zusammenbau eine sofortige Inbetriebnahme der Steuerung für Testzwecke. Wegen der eingebauten ICs muß während der Elektronikarbeiten auf eine ständige Erdung geachtet werden, um Beschädigungen der Bauteile durch elektrostatische Aufladungen zu vermeiden. Für die Arbeiten an der Platine werden ein Lötkolben, Lötzinn und ein Seitenschneider benötigt.
Oberseite der Littlefoot-Platine.
Es erwies sich als praktisch, die Platine zuerst von der Vorderseite und anschließend von der Rückseite zu bestücken. In Verbindung mit der Stückliste und des ausgedruckten Platinenlayouts werden die Bauteile den richtigen Positionen zugeordnet und angelötet. Die Gefahr von Bestückungsfehlern ist wegen der eindeutigen und vorbildlichen Beschriftung aller Tüten und des Bauteileplans sehr gering. Lediglich auf die richtige Orientierung der Widerstandsarrays und der mehrfarbigen Leuchtdiode ist besonders zu achten. Die richtige Polung der Leuchtdiode mußte ich ausprobieren. Dabei ist es beruhigend zu wissen, daß sie bei einem verkehrten Einbau keinen Schaden nimmt. Nach der Bestückung der Platine werden als letztes die Schalter, Stecker und Kabel zu den Schrittmotoren angelötet.
Unterseite der Littlefoot-Platine
Die Platine wird in einem handlichen Kunststoff-Gehäuse untergebracht, welches noch mit den entsprechenden Bohrungen und Langlöchern für die Taster, Schalter und Kabel versehen werden muß. Auf der Bestückungsliste ist eine Bohrschablone abgedruckt, die ausgeschnitten in die Handsteuerbox gelegt wird. Somit wird die korrekte Positionierung der Bohrungen für die Taster und Schalter, die wegen der auf der Platine vorgegebenen Positionen sehr genau ausgeführt werden müssen, erleichtert.
Während die kleinen Bohrungen für die Schalter und die Leuchtdiode leicht angefertigt werden konnten, erwiesen sich die Bohrungen der Drucktaster für die Richtungskorrekturen (10 mm Durchmesser) als etwas kniffliger. Während des Durchstoßens des Bohrers ist die Gefahr groß, daß sich das Gehäuse losreißt und am Bohrer hochgezogen wird. Dabei wird das Gehäuse meistens stark beschädigt (Bestellnummer für das Gehäuse bei Reichelt-Elektronik: SP 2000 SW). Es erwies sich als praktisch, zuerst alle Bohrungen mit 5 mm vorzubohren, um dann die obere Gehäusehälfte auf einer Holzplatte zu verschrauben. Dadurch kann das Werkstück besser festgehalten werden, und ein Hochziehen durch den Bohrer wird nahezu ausgeschlossen. Anschließend wird aus dem zu bohrenden Loch die Schraube entfernt. Nach dem Aufbohren auf 10 mm wird das Gehäuse wieder mit einer Schraube und einer ausreichend großen Unterlegscheibe auf dem Holzbrett befestigt. Für das Bohren der Kabeldurchführungen und der Stromversorgung schraubte ich das Gehäuse zusammen und spannte es senkrecht in einen Schraubstock ein. Bis auf die mit Vorsicht zu genießenden 10mm-Bohrungen ist die Bearbeitung des Gehäuses problemlos mit einer Bohrmaschine oder Akkuschrauber und einem Satz kleiner Feilen durchführbar.
Zusätzlich zu den auf der Littlefoot-Homepage aufgeführten Arbeiten habe ich die Verbindungskabel zu den Motoren auf der Innenseite des Gehäuses mit Kabelbindern als Zugentlastung versehen. Bei Gelegenheit werde ich zur Verbesserung des Handlings die Littlefoot mit einer Befestigungsmöglichkeit an der Montierung oder dem Stativ ergänzen. Dies kann beispielsweise durch das Ankleben von Klettband an der Rückseite der Handsteuerbox und an dem Stativ oder durch eine Schlaufe als Aufhängemöglichkeit gemacht werden. Als sehr locker erwies sich der Stecker zur Stromversorgung, der sich bereits bei geringem Zug löst. Daher werde ich Buchse und Stecker durch einen anderen Stecker mit einer Schraubverbindung ersetzen. Als störend empfand ich bei der Benutzung eines Autoguiders den Autoguideranschluß an der oberen Stirnseite der Steuerung, während alle anderen Kabel an der unteren Seite angeschlossen sind. Wenn sich die Littlefoot in der Nähe des Fernrohreinblicks befindet, empfand ich teilweise die Leuchtdiode als sehr hell und gar störend. Andererseits ist die Leuchtdiode ausreichend hell, um sie als Leseleuchte beim Betrachten eines Sternatlas zu verwenden.
Die Littlefoot wird bequem über einen PC konfiguriert. Hierfür
muß ein Anschlußkabel erworben werden, welches aber auch leicht
selbst gelötet werden kann. Für die Konfiguration gibt es einige
Programme, die auf der Homepage des Autors kostenlos heruntergeladen werden
können. Mit ihnen lassen sich sämtliche Parameter der Hardware wie
Untersetzungen der Motorengetriebe und der Schneckenräder einstellen.
Zahlreiche weit verbreitete Montierungen sind bereits mit ihren Parametern in
einer Datenbank abgespeichert. Dies erleichtert den schnellen Einstieg und
erspart einem das heraussuchen der Montierungsparameter. Zusätzlich kann
die Littlefoot mit verschiedenen Geschwindigkeiten für
Nachführkorrekturen und Positionierungen programmiert werden.
Erste praktische Erfahrungen
Zur Zeit benutze ich eine Vixen Saturn Montierung mit MT-1 Motoren zur visuellen Beobachtung und vor allem für die Astrofotografie. Als Motorsteuerungen verwende ich die Littlefoot und eine Sinus II von Boxdörfer Elektronik. Letztere Steuerung wird im Halbschrittmodus betrieben. Bei einem direkten Vergleich beider Steuerungen fällt der deutlich ruhigere Lauf der Schrittmotoren durch den von der Littlefoot verwendeten Mikroschritt auf. Aus diesem Grund setze ich diese auch als primäre Steuerung ein, während die Sinus II als Reservegerät vorgehalten wird.
Die Littlefoot liegt gut in der Hand und läßt sich auch im Winter mit Handschuhe problemlos bedienen. Durch die großen Schalter kann bequem auf verschiedene Geschwindigkeiten zur Positionierung oder zur Nachführkorrektur umgeschaltet werden. Die Schalter erhöhen aber auch die Wahrscheinlichkeit, daß bei einer Benutzung der Steuerung in einer Jackentasche aus Versehen ein Schalter umgelegt wird. Die verschiedenen Geschwindigkeiten (bis 20fache Nachführgeschwindigkeit) erleichtern die schnelle Positionierung der Montierung oder ermöglichen ein langsames "Überfliegen" der Mondoberfläche. Für das optionale GOTO mit 40facher Nachführgeschwindigkeit ist eine Ansteuerung der Littlefoot mit einem PC oder Pocket-PC erforderlich. Weil ich nachts den Einsatz eines PC vermeiden möchte, konnte ich das GOTO noch nicht testen.
Fast fertig zusammengebaute Littlefoot.
Bei der visuellen Beobachtung konnte bei 170facher Vergrößerung keine ruckartige Bewegung der Montierung festgestellt werden. Auf Tastendruck reagiert die Nachführung sofort und ohne Nachlaufen. Weil mein Interessensschwerpunkt bei der Astrofotografie liegt, galt mein Augenmerk der Littlefoot in Verbindung mit einem Autoguider. Wegen der Verwendung einer SBIG ST4-CCD-Kamera als Autoguider habe ich bisher noch keine Erfahrungen mit der PEC-Funktion gesammelt. Der Anschluß der ST4 erfolgt mit einem käuflich zu erwerbenden oder selbst zu lötenden Kabel. Die Pinbelegungen können der Littlefoot-Homepage und der Bedienungsanleitung der ST4 entnommen werden. Nach der Ermittlung des Schneckenumkehrspiels in der Deklinationsachse und der entsprechenden Programmierung der Steuerung erwies sich das Zusammenspiel der SBIG ST4 mit der Littlefoot mit einer Korrekturgeschwindigkeit von 1,67x als problemlos. Sehr positiv fiel mir bei der Benutzung der Littlefoot auf, daß die Autoguidersignale grundsätzlich mit der Korrekturgeschwindigkeit verarbeitet werden, unabhängig von der über die Schalter eingestellten Geschwindigkeiten. Die Nachführung auf Kometen mit der optionalen Software "IntellyTrack" konnte ich leider mangels Zeit noch nicht ausprobieren.
Fazit
Wer den Arbeitsaufwand von der Dauer eines Wochenendes nicht scheut und bereits Erfahrungen mit Lötarbeiten hat, findet in der Littlefoot eine kostengünstige Alternative zu zahlreichen anderen kommerziellen Steuerungen. Die Littlefoot kann mit zahlreichen interessanten Details wie Korrektur des periodischen Schneckenfehlers und Mikroschritt aufwarten. Die Lötarbeiten dürften für Sternfreunde mit praktischen Lötkenntnissen keine Probleme darstellen. Als sehr bequem erwies sich die Konfiguration der Steuerung mit dem PC, eine manuelle Umprogrammierung ohne PC ist jedoch nicht möglich. Die großen Tasten und Schalter ermöglichen die Bedienung mit Handschuhen, erleichtern dadurch aber auch die Gefahr von Fehlbedienungen: So wird durch unbeabsichtigtes Drücken der beiden Taster für die Rektaszensionsachse die Nachführrichtung umgekehrt. Die Mitlieferung einer CD-ROM mit den Programmen, der Homepage als Bauanleitung sowie einer etwas ausführlicheren Bedienungsanleitung würde die Littlefoot weiter aufwerten.Dieser Bericht erschien als Artikel in der Zeitschrift "Sterne und Weltraum" (Heft 9/2006)
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