Private Observatory Ploesen

Bau der Sternwarte


Im Frühling/Sommer des Jahres 2008 wurde die Hobbysternwarte Plösen von mir gebaut. Sie ist auf dem Gerätehaus im Garten montiert und für einen 254/1200 Reflektor ausgelegt.Die Warte ist würfelförmig mit einer Kantenlänge von zwei Metern. Im folgenden soll der Bau als kleine Dokumentation festgehalten werden.Man kann die Sternwarte in drei aufeinander aufbauende Sektionen einteilen.

1. Unterkonstruktion
2. Drehvorrichtung
3. Aufbau 

Zu 1.
Die Unterkonstruktion gleicht die Dachneigung des Gerätehauses aus und bietet der Sternwarte ein stabiles Gestell. Dies ist besonders wichtig, um eventuelle Schwingungen, welche durch Windböhen oder durch das Arbeiten am Teleskop hervorgerufen werden können, zu minimieren. Deshalb wurde für
die Unterkonstruktion der Werkstoff Stahl gewählt. Die Konstruktion lagert auf einer Balkenkonstruktion.
Die Konstruktion wurde aus U-Stahlprofilen mit einem Mitte-Mitteabstand von 500 mm sowie L-Stahlprofilen zusammengeschweißt. 

Zu 2.
Auf der Unterkonstruktion sitzt die Drehvorrichtung. Diese wurde aus einer Holzplatte, einem Führungsring aus Stahl und einem drehbaren Stahlring gefertigt. Die Holzplatte ist mit Schloßschrauben auf der Unterkonstruktion verschraubt. Darauf wurde der aus Flachstahl 50/8 gerundete Führungsring befestigt. Hier wurde darauf geachtet, dass der Ring mit einer Toleranz von zwei Millimetern einem Kreis entspricht um ein Klemmen des Drehringes zu verhindern. Der Drehring wurde ebenfalls aus Flachstahl 50/8 gerundet. An diesen wurden acht Laschen mit kugelgelagerten Rollen (Tragkraft je Rolle 50 kg) angeschweißt. Um dem Drehring eine oprimale Führung zu gewährleisten, wurden weitere Rollen an den Führungsring angebracht, welche den Drehring auf einen Abstand zum Führungsring von ca. 7 mm halten. Der Drehring sitzt inerhalb des Führungsringes. Auf den Drehring wurden nun an vier Seiten Flansche aus Flachstahl 50/8 aufgeschweißt, an welchen der Aufbau aus Kanthölzern 60/40 angeschraubt wurde.

Abb.1
Abbildung 1 zeigt die Drehvorrichtung auf der Holzplatte mit Aufbau

Zu 3.
Der Aufbau besteht, wie oben schon erwähnt, aus einer Konstruktion von Kantkölzern 60/40. Für die Wände wurden OSB-Platten mit einer Stärke von 12 mm verwendet. Das Dach wurde aus verzinkten Stahlblech hergestellt. Das komplizierteste Bauteil des Aufbaus ist das Schiebeelement, welches bei Beobachtung den Blick auf den Himmel ermöglicht. Es wurde aus verzinkten Stahlblech, sowie einem Aluminium Vierkantrohrgestell konstruiert. Es wir von zwei Führungsschienen geweglich gehlaten und durch zwei DC-Getriebemotoren angetrieben. Sie Stromversorgung für Licht und Motoren geht über eine 12 V Pb Batterie, welche am Tage von einem Solarkollektor geladen wird. Dazu ist ein Solarladeregler erforderlich, welcher die Batterie vor Tiefenentladung und Überladung schützt.

Abb. 2    
                    
 
                    
Abb. 3

Abbildung 2 zeigt die Drehvorrichtung und den Aufbau mit den ersten OSB Wandverkleidungsplatten. Abbildung 3 zeigt die Sternwarte mit fertiger Wandverkleidung und begonnenem Blechdach. Das Teleskop wurde zur Platzprobe hineingestellt. Zu sehen ist die Öffnung, an der das Schiebeelement montiert wurde.Die ganze Sternwarte wurde als Bausatz vorgebaut und vormontiert. Danach wurde sie zerlegt und auf das Dach montiert. 

Abb. 4

Abbildung 4 zeigt die fertige, weiß gestrichene, Sternwarte mit geschlossenem Schiebeelement auf dem Dach. Oben rechts ist der Solarkollektor zu sehen. Bei dem schwarzen Band handelt es sich um einen Gummimantel, welcher die konstruktionsbedingte Lücke zwischen Aufbau und Bodenplatte abdichtet.

Eine Publikation über die Konstruktion der Sternwarte ist als pdf-file erhältlich.

Remote-Steuerung


Videos:

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Das Schiebeelement (SE) und die Drehung der Sternwarte wurden motorisiert, sodass die Sternwarte über das Netzwerk und damit auch via Internet gesteuert werden kann. Für die Drehung der Sternwarte wird ein Drehstrommotor, angesteuert durch einen Frequenzumrichter, verwendet. Der Umrichter wird am 230 V Netz angeschlossen und stellt die drei Phasen für den Drehstrommotor bereit. Ein Netzfilter sorgt für einen EMV gerechten Betrieb. Des Weiteren verfügt der Umrichter über eine serielle Schnittstelle (RS424) und wird hierüber mit einem PC angesteuert. Am Motor ist ein Schneckengetriebe mit Untersetzung 32:1 angebracht, welcher über eine Metallbalgkupplung (zum Ausgleich von radialen Versätzen usw.) mit einem weiteren Schneckengetriebe verbunden (i = 7:1) ist. Hierdurch wird ein starkes Abtriebsmoment bereitgestellt und die maximale Drehgeschwindigkeit der Sternwarte bestimmt. Im vorliegenden Fall hat der Drehstrommotor zwei Polpaare p = 2 und die Asynchron-Drehzahl berechnet sich daher aus der Netzfrequenz von f = 50 Hz zu r[min-1] = f/2*60 = 1500/min. An der Abtriebswelle des zweiten Getriebes liegt dann eine maximale Drehzahl von r2 = 1500/32/7 ~ 6,7/min an. Der Umrichter regelt die Frequenz, wodurch die Drehzahl angepasst werden kann. Auch eine Rampe für einen sanften Anlauf- und Bremsvorgang kann eingestellt werden.
Das SE wird mit zwei Getriebemotoren (12 VDC) mit je zwei Endschaltern (für beide Endlagen) angetriebe. Diese Motoren und andere Verbraucher (Licht, Lüfter) werden über eine Relaiskarte angeteuert, welcher per USB mit einem PC verbunden ist. Diese Karte verfügt leider nicht über eine galvanische Trennung zwischen Schnittstelle und Relais. Insbesondere beim schalten induktiver Lasten kann dies zu störenden Rückkopplungen führen. Daher wurde an den Motoren Kondensatoren angebracht, welche diesen Effekt mindern. Optional kann auch ein USB-Isolator verwendet werden.
Die bisher beschriebenen Komponenten befinden sich am Aufbau, drehen also mit. Daher wurde ein Schleifkontakt angebracht um ohne störendes Kabel eine Stromübertragung zu erhalten. Um Ausfällen vorzubeugen steht eine ununterbrochene Stromversorgung (USV) zur Verfügung. Dies ist ein 12 VDC 100 Ah Bleiakku mit Ladegerät und einem Wechselrichter für 230 V. Hieran direkt sind die 12 VDC verbraucher, wie die Motoren für das SE, das Licht und Lüfter angeschlossen. Am Wechselrichter ist der PC angeschlossen. Somit ist gewährleistet, dass bei einem Stromausfall die Sternwarte geschlossen werden kann. Für den Frequenzumrichter ist eine Umschaltstation vorgsehen. Diese kann zwischen zwei Stromquellen umschalten. Die primäre Stromversorgung (direktes Netz vom Schleifkontakt) wird permanent verwendet. Fällt dieses aus, so wird auf die USV umgeschalten und die Beobachtung kann entweder weitergeführt oder die Sternwarte zumindest geparkt werden. Dieser PC ist per WLAN in das lokale Netzwerk gebunden.
Ein zweiter PC ist für die Steuerung des Teleskops vorgesehen. An diesem sind auch zwei Datenlogger zur Erfassung von Temperatur und rel. Luftfeuchte inner- und ausserhalb der Sternwarte angeschlossen. Wetterdaten finden sich auf dieser Webpage unter "Wetterdaten". Ausserdem ist ein Sucherfernrohr mit Kamera Eine Publikation über die Konstruktion der Sternwarte ist als pdf-file erhältlich und die Leitkamera zur Nachführung des Teleskops mit diesem PC verbunden. Direkt am ankommenden Netzwerkkabel ist ein Ethernet-Hub angeschlossen. An diesem der PC und ein WLAN Repeater. Ebenso ist eine Ethernet-Relaiskarte angeschlossen, welche den Strom für den Schleifkontakt, Teleskop und dem zweiten PC schaltet.



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