Astrofotografie mit der iOptron SmartEQ Pro

Mobile Astrofotografie mit der iOptron Smart EQ Pro

Oberbegriff: Meine Anforderungen an eine mobile Montierung für Astrofotografie

Zu meinen astronomischen Geräten gehört als wichtigstes eine gute parallaktische Montierung. Die mobile parallaktische Montierung  muss nach jedem Aufbau eingenordet werden und die GoTo-Funktion erfordert ein Alignment.
Ergänzt wird die Montierung dann durch eine DSLR, Capturing-Software, Fokussierung sowie Nachführung.

Die Lösung für diese meine persönlichen Probleme könnte eine kleine motorisch betriebene Montierung sein, die per GoTo auf von mir vorgeplante Objekte positioniert (“Pointing“) und einen Sucher allenfalls für eine Feineinstellung benötigt.

Im April 2016 habe ich mir nach langem Zögern doch die iOptron SmartEQ Pro gegönnt (später in 2017 bin ich dann auf eine HEQ5 Pro umgestiegen).
http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p6694_iOptron-SmartEQ-Pro-Goto-Montierung—verbesserte-Version-fuer-Astrofotografie.html

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Copyright: Teleskop-Express

Die iOptron SmartEQ Pro ist wie folgt ausgestattet

  • Parallaktische Montierung mit Servo-Motoren in zwei Achsen
  • Beleuchteter Polsucher
  • Computergesteuerte GoTo-Funktion (Handbox Go2Nova 8408)
  • Firmware updateable   (nur die Firmware der Handbox)
  • ST4 Port für Autoguiding
  • Gewicht der Montierung: 2,8 kg
  • Alu-Transportkoffer für mobilen Einsatz
  • Gewicht des Stativs: 2,6 kg
  • Gegengewicht: 0,9 kg
  • Max. Zuladung laut Hersteller: 5 kg (ohne das Gegengewicht)
  • Interne Stromversorgung mit 8 AA Batterien
  • Anschluss für externe Stromversorgung mit 12 V
  • Stromverbrauch für Nachführung: 100 mA – bei 12V also 1,2 W – (8 AA batteries for 16-20 hours consecutive tracking)
  • Stromverbrauch für GoTo: 300 mA
  • Computersteuerung über ASCOM-Treiber

Externe Stromversorgung

Die SmartEQ Plus hat einen Anschluss für externe Stromversorgung. Dafür wird ein Akku oder ein Netzteil mit mit 12 V benötigt. Das Anschlusskabel benötigt einen Hohlstecker  (Innen=Plus, Außen=Minus) und muss einen Aussendurchmesser vom 5,6 mm haben.

Die Länge des Hohlsteckers ist kritisch: wenn der Stecker zu kurz ist, kann sich die Stromversorgung mitten während einer Beobachtung lösen und nicht nur die gerade laufende Aufnahme ist hin, sondern auch die Einnordung und das Star-Alignment muss wiederholt werden, da die Zero-Position durch das Einschalten des Stroms definiert wird.

Ich habe ein Akku-Kabel mit einer Steckerlänge von 10,9 mm. welches schön und sicher fest sitzt.

Ein Stecknetzteil (DVE  Switching Adapter Model DSA-12G-12 FEU 120120) hat nur einen Stecker der Länge 9,1 mm und machte im Felde große Probleme (spontates Lösen der Steckverbindung).

Ich habe jetzt ein besser geeignetes Stecknetzteil gekauft: “Mean Well SGA60E12-P1J” Dies liefert auch eine Spannung von 12V DC, hat aber einen etwas längeren Stecker namens “P1J” (11 mm lang, Durchmesser außen: 5,5 mm, Durchmesser innen 2,1 mm) und ist bis 5,0 Ampere belastbar – das ist also eine Leistung von 12v * 5 A = 60 Watt.

Ein Steckernetzteil ist natürlich super, wenn man eine Stromversorgung vor Ort am Beobachtungsplatz hatt (z.B. in Handeloh und in Kiripotib). Für die volle Mobilität benötigt man jedoch eine ausreichend große Batterie, soll heissen einen  guten Akku.

Motorische Steuerung der Achsen

Ohne sonstige Raffinessen (s.u.) kann man die Achsen der SmartEQ Pro motorisch über die Tasten der Handbox bewegen. Nicht jeder kann sich (im Dunklen und in der Kälte) merken, welche Bewegung, welche Taste macht. Aber es ist doch relativ einfach (wie auf einer eingenordeten Sternkarte):

  • Deklinaktions-Achse:     Pfeile UP & DOWN
  • Rektaszensions-Achse:  Pfeile LEFT & RIGHT

Firmware-Update

Um die Firmware der Handbox und der Montierung auf dem neuesten Stand zu halten, sollte man regelmäßig die Aktualität der Firmware wie folgt überprüfen:

Handbox -> Menu -> Setup Controller -> Firmware Information

So wie ich die SmartEQ Pro vom Händler bekommen habe wird folgendes angezeigt:

  • Handle: 140219      (Handbox 8404)
  • R.A. Board: 120727
  • DEC. Board: 120727

Welche Firmware jeweils aktuell ist, zeigt die Seite:   http://www.ioptron.com/Articles.asp?ID=269   Dort wird für die Handbox als aktuelle Firmware-Version angegeben: V150302

Um so ein Firmware-Upgrade durchzuführen, benötigt man auf dem Windows-Computer das “Upgrade-Utility” und das serielle Kabel zur Verbindung der Handbox mit dem Windows-Computer.
Das ganze Verfahren ist ebenfalls auf dieser Seite von iOptron beschrieben “firmware upgrade instruction”.

Ich habe dann die Firmware meiner Handbox Go2Nova 8408 wie beschrieben auf 150302 up-ge-graded.

Ein Firmware-Upgrade der R.A. und DEC. Boards soll bei der SmartEQ nicht möglich sein, was die Webseite auch konstatiert. Wenn man es dennoch versucht erhält man einen Fehler beim “Connect”.

Steuerung der Montierung über einen Windows-Computer

Ausser über die Go2Nova-Handbox 8408 kann die SmartEQ-Montierung auch über einen Windows-Computer mit geeigneter Software (z.B. Stellarium) gesteuert werden, was im Prinzip eine einfachere Bedienung und evtl. zusätzliche Möglichkeiten ermöglicht.  Dazu wird als Software ein ASCOM-Treiber benötigt und es muss eine geeignete technische Verbindung (s.u. serielles Kabel) zwischen Windows-Computer und Montierung hergestellt werden.

ASCOM-Treiber für die Montierung iOptron SmartEQ Pro

Dazu habe ich einen separaten Artikel: Astrofotografie: ASCOM Platform, ASCOM-Treiber

Verbindung zwischen Notebook und Montierung

Es wird ein spezielles serielles Kabel von iOptron benötigt, das auf der einen Seite in eine Buchse der Go2Nova-Handbox  gestöpselt wird und auf der anderen Seite mit einer seriellen Schnittstelle des Notebook verbunden wird. Wenn das Notebook keine serielle Schnittstelle hat, ist ein geeigneter Adapter (in der Regel USB auf seriell) erforderlich.

Diese Teile konnte ich bei Teleskop-Express beziehen:

iOptron PC-Kabel für SmartEQ und Minitower Pro (Artikel-Nr.  iO8412) RS-232 auf RJ9 Adapterkabel. Dieses serielle Kabel von iOptron hat eine spezielle Beschaltung, weshalb ähnliche Kabel z.B. von Celestron, nicht mit der SmartEQ-Montierung funktionieren.

ioptron_kabel_io8412

Copyright Teleskop-Express

Konverter – Adapter LogiLink USB auf RS232 seriell (Artikel-Nr. CE821035) Chipsatz: PL2303TA.

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Foto: Dietrich Kracht

Teleskop bzw. Kamera über Vixen-Schiene auf der iOptron SmartEQ Pro Montierung

Als OTA (Optical Tube Assembly) kommt bei meinem bescheidenen Setup eine beliebige Optik zum Einsatz, die auf einer Vixen-Schiene sitzt z.B:

  • Sony NEX-5R Kamera mit geeignetem Objektiv (z.B. Takumar 135mm)
  • LidlScope 70/700
  • Altair GP-CAM mit eigenem Objektiv bzw.  im Fokus eines Teleskops (LidlScope, GuideScope50,…)
  • GuideScope50   (mit GP-CAM oder Sony NEX-5R)

Vorbereitende Schritte

Bevor die wunderschöne GoTo-Funktion der iOptron SmartEQ Pro verwendet werden kann sind noch einige Vorarbeiten nötig:

  • Bei Tageslicht:
    • Stativ waagerecht aufgestellen (Libelle oder Wasserwaage)
    • Handbox Einstellungen (Uhrzeit, Zeitzone, geografische Länge,…)
  • Abends unter sternklarem Himmel:
    • einnorden mit beleuchetem Polfernrohr
    • 3 Star Alignment

Aufstellen der Montierung

Bevor die wunderschöne GoTo-Funktion der iOptron SmartEQ Pro verwendet werden kann sind noch einige Vorarbeiten nötig:

  • Handbox Einstellungen (Uhrzeit, Zeitzone, geografische Länge,…)
  • waagerecht aufgestellen (Libelle oder Wasserwaage)
  • einnorden  mit beleuchetem Polfernrohr
  • 3 Star Alignment

Aufstellen der SmartEQ Pro Montierung (noch bei Tageslicht)

Stativ so aufstellen, dass die Sundenachse auf den (nicht sichtbaren, aber bekannten) Polarstern zeigt.

Stativkopf abschrauben, Basisfläche mit Wasserwaage horizontal ausrichten, Stativkopf aufschrauben.

Stromversorgung 12V anschließen (entweder Batterien, externer Akku, Autobatterie oder Netzteil oder…)

Polfernrohr überprüfen

  • Vordere Kappe des Polfernrohrs abnehmen
  • Ist der Strahlengang des Polfernrohrs frei?
    • Ggf. Deklinationsachse elektrisch drehen (also mit den Up- und Down-Tasten der Handbox) , bis der Strahlengang vollständig frei wird (siehe Bild 2).
    • Die Klemme der Deklinationsachse lösen und die OTA-Schiene auf der Deklinationsachse in die Zero-Position drehen. Dann die Klemme der Deklinationsachse wieder festziehen.
    • Auch die Achse des Gegengewichts muss etwas herausgezogen werden
  • Scharfstellen des Polfernrohrs auf die konzentrischen Kreise
  • Beleuchtung für das Polfernrohr anstellen…
    • Handbox: Menue –> Set Up Controller –> Set Polar Light

Bild 2: Freier Strahlengang des Polfernrohrs

iOptron SmartEQ Polfernrohr freier Strahlengang

iOptron SmartEQ Polfernrohr freier Strahlengang

Zero Position der SmartEQ Pro

Die GoTo-Logik des Hand-Controllers Go2Nova geht immer von einer sog. “Zero Position” aus. In der Zero-Position sollte das OTA auf Deklination 90 Grad und Stundenwinkel 00h 00m (Azimut=0 Grad) gerichtet sein. Dies ist durch kleine Markierungen an der Montierung sichtbar. Die SmartEQ Pro nimmt aber ganz schlicht an, dass die Position beim Strom-Einschalten die “Zero Position” ist.

Also nachdem die Deklinationsachse bereits auf die Zero-Position fixiert wurde (s.o. Strahlengang des Polfernrohrs) nun auch die Stundenachse auf Zero-Position einstellen und dann einmal Strom aus und Strom an.

Aus dieser Zero-Position heraus kann ich später, wenn es dunkel ist, das Alignment vornehmen und danach die GoTo-Funktion benutzen….

Einstellen der Handbox – Set Up Time & Site (noch bei Tageslicht)

Handbox: Menue -> Set Up Controller -> Set Up Time & Site

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Bild 3: Set Up Time & Site

  • Datum
  • Uhrzeit mit “No” oder “Yes” für Daylight Saving Time
  • Zeitzone: 060 Min. ahead of UT —-> Achtung: hier die Sommerzeit NICHT berücksichtigen
  • Geografische Länge 09° 58′ 15″ E
  • Geografische Breite 53° 34′ 18″ N

Nach dem alle Eingaben mit Enter bestätigt sind, zeigt die Handbox:

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Bild 4: Einstellungen auf der Handbox

Kontrolle der Einstellungen noch bei Tageslicht

Wenn sich irgendwo ein Fehlerchen eingeschlichen hat, kann man das später am Abend, wenn es dunkel ist, nicht mehr so leicht korrigieren. Besser man kontrolliert in aller Ruhe bei Tageslicht und im Wohnzimmer, ob alles so weit OK war.

Zur Kontrolle suche ich mir in Stellarium einen Stern, der in Kürze kulminiert und der in der Go2Nova-Liste der “Named Stars” enthalten ist.

Als Beispiel nehme ich den Aledeberan (Alpha Tauri), der auch auf der Go2Nova als Named Star No. 013 vorhanden ist. In Stellarium sehe ich, das Aldeberan bei mir in einer Stunde kulminieren wird, also genau im Süden stehen wird. Im Moment hat er einen Stundenwinkel von 23h 00m und ein Azimut von 156° 42 ‘.

Da ich ungeduldig bin und nicht mehr abwarten will, betätige ich auf der Go2Nova-Handbox jetzt schon “Menu” & “Select & Slew” auf den Aldeberan. Die Servomotoren rattern los und bewegen die Vixen-Schiene auf eine Position kurz links vom Südmeridian und in eine Deklination deutlich über dem Himmesläquator. Als visuelle Kontrolle sieht das OK aus.

Jetzt sehe ich, dass ich garnicht bis zur Kulmination von Aldeberan warten muss, denn die Go2Nova-Handbox zeigt mir ja auch die berechnete Position von Aldeberan als Azimut und Höhe an. Diese kann ich ja sofort mit den in Stellarium angezeigten Werten vergleichen. Die Werte stimmen genau überein, also ist auch diese numerische Kontrolle OK.

Voraussetzung für diese Art der Kontrolle ist, dass die Einstellungen für geografische Koordinaten, Datum und Uhrzeit (inkl. Zeitzone und Daylight Saving Time) bei SmartEQ Pro und Stellarium identisch sind.

Es sieht also alles gut aus: geografische Länge ist richtig (Ost oder West?), Zeitzone ist richtig (ahead of UT), Daylight Saving Time ist richtig. Nun kann die sternklare Nacht kommen, um weiter zu machen…

Einnordung der Montierung (bei Nacht und freier Sicht auf den Polarstern)

Das Verfahren zur Einnordung mit dem Polarfernrohr habe ich in einem separaten Beitrag beschrieben.

Goto Alignment

Damit Nachführung und Goto-Funktion gut funktioniert, muss ein gutes “Star Alignment” durchgeführt werden.

One Star Align

Die SmartEQ Pro muss in der Zero Position stehen.

Auf der Handbox eingeben: Menu -> Align -> One Star Align

Auf dem Display erscheint eine Liste von hellen Sternen, die von der Computersteuerung so berechnet wurden,, dass sie im Moment über dem Horizont sein sollten – ca. 20 Grad oder höher).
Beispielsweise erschien am 21.7.2016 um 22 Uhr folgende Liste von Sternen für Alignment:

  • Alderamin 014 – Alpha Cep – östlich vom Meridian
  • Alfirk 015 – Beta Cep – östlich vom Meridian
  • Alioth (Aliath) – Epsilon UMa – westlich vom Meridian
  • Alkaid – Eta UMa – westlich vom Meridian
  • Alphecca – Alpha Crb – nicht sichtbar (WSW hinter dem Haus)
  • Altair – Alpha Aql – östlich vom Meridian – nicht sichbar (hinter dem Dachfirst)
  • Arcturus – Alpha Boo – nicht sichtbar (WSW hinter dem Haus)
  • Caph (Chep) 065 – Beta Cas – östlich vom Meridian
  • Deneb 074 – Alpha Cyg – östlich vom Meridian
  • Denebola – Beta Leo – nicht sichtbar
  • Dubhe – Alfa UMa – westlich vom Meridian
  • Eltamin (Etamin) – Gamma Dra – nahe Zenit
  • Izar – Epsilon Boo – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
  • Kochab (102) – Beta UMi – westlich vom Meridian
  • Merak – Beta UMa – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
  • Mizar – Zeta UMa – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
  • Phecda – Gamma UMa – westlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)
  • Rasalhague – Alpha Oph – östlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Dach)
  • Rukbar (Ruchbah) 152 – Delta Cas – (zweiter Stern in “Schreibrichtung”)
  • Sadr – Gamma Cyg – östlich vom Meridian
  • Schedar (Schedir) 162 – Alpha Cas – östlich vom Meridian
  • Scheat 161 – Beta Peg – östlich vom Meridian
  • Vega – Alpha Lyr – östlich vom Meridian – nicht sichtbar (hinter dem Haus)

Wir blättern durch diese Liste mit den Pfeiltasten UP & DOWN und wählen schließlich mit ENTER einen Stern aus.

Die Servomotoren rattern los und schwenken auf die von der SmartEQ berechnete Position des ausgewählten Sterns.

Der Stern wird nun nicht mittig im Gesichtesfeld stehen, sondern ein wenig woanders. Wir müssen nun den Stern mit den Pfeiltasten genau in die Mitte des Gesichtsfelds stellen und der Computersteuerung durch die ENTER-Taste sagen, wenn wir das geschafft haben.

Problem #1: Man muss die Sterne, auf die positioniert werden soll, vom Namen und ihrer Stellung am Himmel gut kennen.

Problem #2: Man muss den richtigen Stern in die Mitte des Gesichtsfelds stellen; d.h. den den man namentlich aus der Liste der Computersteueung ausgesucht hat und nicht einen anderen, der irgendwie in der Nähe steht.

Problem #3: Man muss den (richtigen) Stern so genau wie möglich in die Mitte des Gesichtsfelds stellen. Das ist z.B. bei einem Kamera Live View nicht so ganz einfach.

 

Multi Star Align

Die SmartEQ Pro muss in der Zero Position stehen.

Auf der Handbox eingeben: Menu -> Align -> Multi-Star Align

YYYYYYYYYYYYYY ZZZZZZZZZZZ

Fotografieren am Nachthimmel

Das Anfahren von Himmelsobjekten erfolgt mit Hilfe der Servomotoren an den beiden Achsen der Montierung. Diese Servomotoren werden über die Go2Nova Handbox gesteuert – entweder “manuell” durch drücken der vier Pleiltasten oder computer-gesteuert über die sog. GoTo-Funktion.

Voraussetzung ist immer das zuvor erfolgte sorgfältige Alignment.

Den Abschluss einer Beobachtung bildet immer das Zurückfahren auf die “Zero Postion” (Menü -> To Zero Position) bevor ich den Strom ausschalte.

Manuelles Anfahren von Objekten (Ohne GoTo)

Nach dem ein Alignment durchgeführt wurde kann ich manuell die gewünschen Himmelsobjekte anfahren, durch drücken der Pfeiltasten auf dem Go2Nova Hand-Controller…..

Computergesteuertes Anfahren von Objekten (GoTo)

Die SmartEQ Pro verfügt über noch mehr Komfort: eine GoTo-Funktion positioniert das “Fernrohr” (OTA) computergesteuert auf ein angegebenes Zielobjekt.

Als Zielobjekte kommen in Frage:

  • Solar System
  • Named Stars
  • Deep Sky Objects
  • User Objects

Zum Testen der GoTo-Funktion habe ich folgende User Objekte eingegeben, die leicht von meinem Terrassenstandort zu finden sein sollten:

Nr. Name Sternbild Helligkeit SAO R.A. Deklination
1 Alphekka alp CrB 2,2 83893 15h 35m 26° 40′
2 zet Her 2,8 65485 16h 42m 31° 35′
3 Alkaid eta Uma 1,8 44752 13h 48m 49° 48′

 

Meine Test-Sequenz #1: Polaris & Zero Position

Montierung einnorden mit Hilfe des Polfernrohrs

Strom aus, Montierung in “Zero Position” bringen, Strom an

Kamera an Notebook anschließen, Bild mit SharpCap einstellen (Belichtung, Fokus)

Kamera: f=12mm, Gesichtsfeld horizontal 23 Grad (oder GuideScope50, FoV 1.5° x 1.1°, 4.2 arcsec/pixel)

Wie gut steht jetzt Polaris in der Bildmitte?

Ggf. Zero Position korrigieren.

Meine Test-Sequenz #2: Go To User Object

Handbox: Select and Slew

Go To User Object No. 1 (Alpha Corona Borealis)

Software: SharpCap Belichtungszeit und Gain einstellen

Wie gut steht jetzt das User-Object in der Bildmitte?

Ggf. Feinkorrektur der Montierung:

  • Handbox: Menue -> Sync to Target
  • Follow on-screen instructions and center object
  • Press ENTER