Quick Demonstration for OnStep and INDI/KStars

Quick と言っても15分弱の Youtube Video なので若干長めです。

普段から INDI/KStars を使用しています。驚くことに高機能にもかかわらずMacOS 版もLinux 版 も無料です。とくに Plate Solving は早くて優秀です。おかげで撮影準備にかかる時間が大幅に短縮されました。自作で赤道儀をGoTo化 される場合は OnStep のコントローラーが必要になりますが、 WeMos R32 with CNC V3 Shield を使用した OnStep のコントローラー 等を作成すれば安価で自動導入化が可能です。また SkyWatcher 系の赤道儀をお使いの場合は EQMOD のインターフェースでそのまま INDI/KStars から制御可能です。

Youtube 動画

Clear + FUJIFILM SC64 v.s. Hα フィルター (Part II)

月明りがあるので、引き続き IC434 (馬頭星雲) に対して同様のテストを実施してみました。

BKP150 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, SC64 の画像は Gain 30 Offset 5 Exp. 90sec Binx2 ですが、Hα の画像は Gain 56 Offset 5 Exp. 180sec Binx2 です。 今回のテストで Clear + SC64 のほうは 明るい星が存在するとゴーストが発生することが判明したので、Hα の画質には及びませんでした。さらに露出時間も短いのでノイズも多く残念な結果になってしまいました。

下記の画像は Hα画像と OIII画像で AOO 合成したものです。今夜はPHD2のガイドが安定しなかったので、切れ味の悪い画像となってしまいました。

PHD2 のガイドが安定しなかった原因は、今回予備の OnStep コントローラーを使用したのですが、そのコントローラーの DEC側 のモーター電流調整が不完全だったため、DEC側の制御がのみが不安定になってしまったようです。 (下記の画像の不安定なPHD2のグラフを参照)。このあと気が付いて本番機用の OnStep コントローラーに戻したのですが、すでに夜空が明るくなり始めてしまい撮影の方は終了となってしまいました。

Clear + FUJIFILM SC64 v.s. Hα フィルター

自宅から撮影する場合、特に満月に近い時期は通常 ナローバンド・フィルターを使用しています。今回 かなり前に購入した FUJIFILM SC64 を 36mm 円形にカットしたものをClear フィルターに装着し Hα 7nm と比較してみました。SC64 は薄いので、フォーカスのズレはほとんどないようです。

いづれも、BKP150 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, Gain 56 Offset 5、Binx2 です。 Exposure が SC64 が 90sec に対して Hα が300sec と3倍以上長くなっています。 今回のテストでは Clear + SC64 でも十分効果があることがわかりました。おまけに露出時間が短く済むので白飛びが抑えられ、星像も自然な仕上がりになるようです。市街地ならば FUJIFILM SC64 を使用してLRGB 合成もありですね。

NGC1499 カルフォルニア星雲 (QHY268M Hα)

先日 M33 を撮影した後に NGC1499 を試し撮りしてみたのですが、あまりに大きすぎて BKP150 では一部しか画角に入りませんでした。そこで 本日は BKP150 の上部に FS60C を搭載してみました。KStars の プレビューを使用すると画角と向きがわかりますので非常に便利です。

10/11/2021 0:44-10/11/2021 2:00, NGC1499(カリフォルニア星雲), FS60C + Kasai ED屈折 フィールドフラットナー2 (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, Gain 56 Offset 5、Binx2、Hα 7nm フィルター、300sec x 11枚、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

M31 galaxy & M33 galaxy (QHY268M LRGB)

やっと安定して撮影できる気候になってきました。横浜市の郊外で銀河の腕をあぶりだすには通常の撮影方法では難しいですね。

10/05/2021 1:00-10/05/2021 2:10, M31(アンドロメダ銀河), BKP150 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, Gain 40 Offset 5、LRGB 合成 後トリミング、Clear フィルター、180sec x 10枚、Red フィルター 180sec x 6 枚、Green フィルター 180sec x 6 枚、Blue フィルター 180sec x 6 枚、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

撮影情報

M33 には HαをL画像として使用しましたが、画像処理を強めにしたのでノイズが目立ちます。 

10/05/2021 2:50-10/05/2021 4:10, M33(三角座 銀河), BKP150 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, Gain 56 Offset 5、LRGB 合成 後トリミング、Hα フィルター、300sec x 10枚、Red フィルター 90sec x 5 枚、Green フィルター 90sec x 5 枚、Blue フィルター 90sec x 5 枚、Dark補正 & Flat補正、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

撮影情報

M1 (おうし座 かに星雲) – AOO 合成

台風16号が去った直後なので湿度が高いです。 9/20 に ASI294MC + IDAS Nebula Booster NB1 で撮影した M1 比べで 色彩は鮮やかになりましたが、撮影枚数が少なくノイズも多く、まだまだ改善の余地があります。ノイズの処理をやりすぎて星が少なくなってしまいました (涙)

10/02/2021 3:30-9/20/2021 1:55 – 3:30, M1(おうし座 かに星雲), CFP200 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, Gain 56 Offset 25、AOO 合成 後トリミング、Hα フィルター、300 sec x 9枚、OIII フィルター 300sec x 7 枚、Flat補正なし、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

2021年10月3日 追記

昨日の M1 はノイズも多く再チャレンジしました。今回はダーク処理をしているので、かなり改善しました。

10/03/2021 3:30-9/20/2021 1:56 – 4:17, M1(おうし座 かに星雲), CFP200 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M, Gain 56 Offset 25、AOO 合成 後トリミング、Hα フィルター、300 sec x 10枚、OIII フィルター 300sec x 10 枚、Dark補正あり、Flat補正なし、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

ばら星雲 (NGC 2237) by QHY268M + Hα 7nm

久しぶりに QHY268M + Hα 7nm で撮影するために粘ってみたのですが、雲が頻繁に流れてオートガイドは警報の嵐でした。ようやく雲が切れ始めたかと思いきや夜明けが始まり、結局撮影できたのは 300 sec x2 です。今週末は大型台風 16号 が接近する見込みなので、ベランダ観測所の台風対策をする必要があるのでやれやれですね。

9/27/2021 4:01-9/20/2021 4:51NGC2237 (いっかくじゅう座 バラ星雲), CFP200 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃) , 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, QHY268M、Gain 56 Offset 25、 Ha 7nm フィルター、300 sec x 2枚 Composit , Flat補正なし、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

M1 (おうし座 かに星雲) – IDAS Nebula Booster NB1

月齢 12.1 なので、月が綺麗に輝いている南西方向の対象物は撮影向きではありません。したがって北東方向の対象物となりますが、北東方面は光害の激しい東京方面になります。それでも IDAS Nebula Booster NB1 を使用すると月明りの眩しい方向の対象物よりは良く写ってくれます。

9/20/2021 3:30-9/20/2021 4:38 M1(おうし座 かに星雲), CFP200 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOSX版 KStars, ASI294MC, Gain 300、IDAS Nebula Booster NB1フィルター、180 sec x 22枚、Flat補正なし、SIでデジタル現像後、階調補正、トリミング 撮影場所:自宅のベランダ

最近 PHD2 を実行中に時々暴れる状況が見られましたが PHD2 の Guider Setting の パラメターで auto-selection downsample を auto から 3 に限定するとGuiding が暴れることはなくなりました。 おそらく私の環境はすべて USB 2.0 の環境にしているので download が追い付かなくなったのではと予想しています。変更後のPHD2はおおよそ Total RMS が 0.8秒 前後に落ち着いてきました。

The WeMos R32 with CNC V3 Shield

最近は天候が良くないので撮影は全く進んでいません。そこで OnStep の 本家に掲載されていいる WeMos R32 with CNC V3 Shield を使用した OnStep のコントローラー を組み立てることにしました。正常に稼働すれば低予算で OnStep + INDI の環境を作成することができます。

この方式だとすべての 部品を大手通販サイトから調達できるうえに、難しい半田付けはほとんどありません。制限事項は OnStep のファームウェアは WeMos R32 の WiFi をサポートしていないので、 Bluetooth と シリアル通信を利用することになります。

部品表

No 部品名 2021年9月時点の入手先
1ESP-WROOM-32 Amazon
2CNC V3 Shield Amazon
347kΩ 抵抗カーボン Amazon
4LV8729ステッピングモーター4層PCBドライバー x 2個 Amazon
5ジャンパーケーブル以前 Amazon で購入したもの
6ジャンパーピン以前 Amazon で購入したもの

主要部品の画像

1.ESP-WROOM-32 から CNC V3 Shield へ +12V 電源を供給

2. 10KΩ の抵抗切断

3.Bluetooth 安定化のために 47kΩ 抵抗の接続

4. OnStepの書き込みを実施

  • Windows 版の Arduino IDE 1.8.15 (または最新版) を こちら から をダウンロードしインストールする
  • OnStep は OnStep-release-4.24 Master を こちら から ダウンロードし OnStep というホルダー名で解凍する。
  • OnStep ホルダーの OnStep.ino といファイルをDouble Click し Arduino IDE 1.8.15 を起動する
  • Arduino core for the ESP32 のインストールをするために環境設定で追加ボードマネージャーのURL https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_dev_index.json を指定し 最新版をInstallする
  • Config.h の Bluetooth 関連のパラメターを変更する
  • Config.h の Stepping Motor 関連のパラメーターを変更する
  • スケッチをコンパイルしシリアルポート経由で書き込みを実施 (ポート番号はデバイスマネージャにて確認要)

5. Bluetooth 接続の確認

Android 端末で Blutoothの接続 (今回の例は装置名は OnStep として Config.h に指定 ) を実施したのち、Android 端末 の OnStep Applicationを起動し、Bluetooth の接続を をAcceptする。接続が完了したら日時の設定、Trackの開始を選択し OnStep が正常にTrackingを開始することを確認する

注意:Bluetooth 接続には WeMos R32 のコントローラー に対して USBのケーブル経由で電流を供給しておく必要があります。

6. マイクロステップのジャンパー を実施する。今回はとりあえず 1/32 マイクロステップを設定するためにMS1とMS3 にジャンパーを実施

LV8729ステッピングモーター・ドライバー を装着

  • 発注済みのLV8729ステッピングモーター・ドライバー が到着したのでモーターと接続しテストをしてみました

モーターケーブルの色は通常下記の通りになっています。それぞれのケーブルを上記位置のピンに接続してください。Nema17 の標準のステッピングモーターの場合4ピンのコネクターがそのまま使用可能です。 (注:上記写真の右側で使用しているケーブルは一時的に手元にあるリード線を使用したので色は無視してください。左側のコネクターに使用されているケーブルの色が正しいものです)

ピンの位置標準 Nema17 のステッピングモーターのケーブル色
A+/A1BLACK(黒)
A-/A2GREEN(緑)
B+/B1RED(赤)
B-/B2BLUE (青)

装着するステッピングモーターや減速比によって Config.h の RA および DEC の数値を設定する必要があります。詳細は OnStep Project (自作編 – 備忘録)4.3 OnStepの書き込み の項目の AXIS1 と AXIS2 の 部分を参考にしてください。Config.h は Configurator Tool に必要なパラメーターを設定したのち Generate 機能で自動生成することが可能です。生成された Config.h を使用して、上記 4. OnStep の書き込みで実施 したように 再度 OnStep の書き込みを実施してください。

7.Ekos/Kstars を使用して動作試験

Linux KStarts+Ekos 導入 (備忘録) あるいは MacOSX で KStars + OnStep (備忘録) + Local Plate Solver – (備忘録) を参考にして Ekos/KStars 端末を準備します。

  • Stepping Motor の駆動のために WeMos R32 OnStep コントローラーに12V DC 電源を供給
  • Ekos/KStars の端末と WeMos R32 OnStep コントローラー を USBケーブルで接続

以上で準備は完了です。KStars から動作試験が可能となります。

下記の動画はモーターの回転試験のビデオです。画質はあまり良くありませんが、WeMos R32 with CNC V3 Shield を使用した OnStep コントローラー と KStars の動作が理解できると思います。なお、実際はまだ不安定な動作を示す部分があり、この Video はスムーズに動作した部分のみを編集しています。その後 LV8729ステッピングモーター・ドライバー の電流調整により流れる電流を少し抑えたところ、安定稼働するようになりました。

もしステッピングモーターが逆に回転しているようでしたら、Config.h の下記のステートメントを変更し、再度 OnStep の書き込みを実施して下ださい。

#define AXIS1_DRIVER_REVERSE ON // @@ OFF, ON Reverses movement direction, or reverse wiring instead to correct. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_REVERSE OFF // @@ OFF, ON Reverses movement direction, or reverse wiring instead to correct. <-Often

 

Losmandy G11 でORIENTAL MOTOR 直結 (32 Microsteps, 減速比1) の場合
Config.h の参考例

// AXIS1 RA/AZM
// see https://onstep.groups.io/g/main/wiki/6-Configuration#AXIS1
#define AXIS1_STEPS_PER_DEGREE 12800.0
// 12800, n. Number of steps per degree: <-Req’d
// n = (stepper_steps * micro_steps * overall_gear_reduction)/360.0
#define AXIS1_STEPS_PER_WORMROT 12800
// 12800, n. Number steps per worm rotation (PEC Eq mode only, 0 disables PEC.) <-Req’d
// n = (AXIS1_STEPS_PER_DEGREE*360)/reduction_final_stage
#define AXIS1_DRIVER_MODEL LV8729 // OFF, (See above.) Stepper driver model. <-Often
#define AXIS1_DRIVER_MICROSTEPS 32 // OFF, n. Microstep mode when tracking. <-Often
#define AXIS1_DRIVER_MICROSTEPS_GOTO OFF // OFF, n. Microstep mode used during gotos. Option
#define AXIS1_DRIVER_IHOLD OFF // OFF, n, (mA.) Current during standstill. OFF uses IRUN/2.0 Option
#define AXIS1_DRIVER_IRUN OFF // OFF, n, (mA.) Current during tracking, appropriate for stepper/driver/etc. Option
#define AXIS1_DRIVER_IGOTO OFF // OFF, n, (mA.) Current during slews. OFF uses same as IRUN. Option
#define AXIS1_DRIVER_REVERSE ON // @@ OFF, ON Reverses movement direction, or reverse wiring instead to correct. <-Often
#define AXIS1_DRIVER_STATUS OFF // OFF, TMC_SPI, HIGH, or LOW. Polling for driver status info/fault detection. Option
#define AXIS1_LIMIT_MIN -180 // -180, n. Where n=-90..-270 (degrees.) Minimum Hour Angle for Eq modes.
#define AXIS1_LIMIT_MAX 180 // 180, n. Where n= 90.. 270 (degrees.) Maximum Hour Angle for Eq modes.

// AXIS2 DEC/ALT
// see https://onstep.groups.io/g/main/wiki/6-Configuration#AXIS2
#define AXIS2_STEPS_PER_DEGREE 12800.0
// 12800, n. Number of steps per degree: <-Req’d
// n = (stepper_steps * micro_steps * overall_gear_reduction)/360.0
#define AXIS2_DRIVER_MODEL LV8729 // OFF, (See above.) Stepper driver model. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_MICROSTEPS 32 // OFF, n. Microstep mode when tracking. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_MICROSTEPS_GOTO OFF // OFF, n. Microstep mode used during gotos. Option
#define AXIS2_DRIVER_IHOLD OFF // OFF, n, (mA.) Current during standstill. OFF uses IRUN/2.0 Option
#define AXIS2_DRIVER_IRUN OFF // OFF, n, (mA.) Current during tracking, appropriate for stepper/driver/etc. Option
#define AXIS2_DRIVER_IGOTO OFF // OFF, n, (mA.) Current during slews. OFF uses same as IRUN. Option
#define AXIS2_DRIVER_POWER_DOWN OFF // OFF, ON Powers off 10sec after movement stops or 10min after last<=1x guide. Option
#define AXIS2_DRIVER_REVERSE OFF // @@ OFF, ON Reverses movement direction, or reverse wiring instead to correct. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_STATUS OFF // OFF, TMC_SPI, HIGH, or LOW. Polling for driver status info/fault detection. Option
#define AXIS2_TANGENT_ARM OFF // OFF, ON +limit range below. Set cntr w/[Reset Home] Return cntr w/[Find Home] Infreq
#define AXIS2_LIMIT_MIN -90 // -90, n. Where n=-90..0 (degrees.) Minimum allowed declination. Infreq
#define AXIS2_LIMIT_MAX 90 // 90, n. Where n=0..90 (degrees.) Maximum allowed declination. Infreq
Vixen GPD でORIENTAL MOTOR (32Microsteps, 減速比1/2) の場合
Config.h の参考例

// AXIS1 RA/AZM
// see https://onstep.groups.io/g/main/wiki/6-Configuration#AXIS1
#define AXIS1_STEPS_PER_DEGREE 10240.0
// 10240 , n. Number of steps per degree: <-Req’d
// n = (stepper_steps * micro_steps * overall_gear_reduction)/360.0
#define AXIS1_STEPS_PER_WORMROT 25600
// 10240, n. Number steps per worm rotation (PEC Eq mode only, 0 disables PEC.) <-Req’d
// n = (AXIS1_STEPS_PER_DEGREE*360)/reduction_final_stage
#define AXIS1_DRIVER_MODEL LV8729 // OFF, (See above.) Stepper driver model. <-Often
#define AXIS1_DRIVER_MICROSTEPS 32 // OFF, n. Microstep mode when tracking. <-Often
#define AXIS1_DRIVER_MICROSTEPS_GOTO OFF // OFF, n. Microstep mode used during gotos. Option
#define AXIS1_DRIVER_IHOLD OFF // OFF, n, (mA.) Current during standstill. OFF uses IRUN/2.0 Option
#define AXIS1_DRIVER_IRUN OFF // OFF, n, (mA.) Current during tracking, appropriate for stepper/driver/etc. Option
#define AXIS1_DRIVER_IGOTO OFF // OFF, n, (mA.) Current during slews. OFF uses same as IRUN. Option
#define AXIS1_DRIVER_REVERSE ON // @@ OFF, ON Reverses movement direction, or reverse wiring instead to correct. <-Often
#define AXIS1_DRIVER_STATUS OFF // OFF, TMC_SPI, HIGH, or LOW. Polling for driver status info/fault detection. Option
#define AXIS1_LIMIT_MIN -180 // -180, n. Where n= -90..-270 (degrees.) Minimum Hour Angle for Eq modes.
#define AXIS1_LIMIT_MAX 180 // 180, n. Where n= 90.. 270 (degrees.) Maximum Hour Angle for Eq modes.

// AXIS2 DEC/ALT
// see https://onstep.groups.io/g/main/wiki/6-Configuration#AXIS2
#define AXIS2_STEPS_PER_DEGREE 10240.0
// 10240, n. Number of steps per degree: <-Req’d
// n = (stepper_steps * micro_steps * overall_gear_reduction)/360.0
#define AXIS2_DRIVER_MODEL LV8729 // OFF, (See above.) Stepper driver model. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_MICROSTEPS 32 // OFF, n. Microstep mode when tracking. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_MICROSTEPS_GOTO OFF // OFF, n. Microstep mode used during gotos. Option
#define AXIS2_DRIVER_IHOLD OFF // OFF, n, (mA.) Current during standstill. OFF uses IRUN/2.0 Option
#define AXIS2_DRIVER_IRUN OFF // OFF, n, (mA.) Current during tracking, appropriate for stepper/driver/etc. Option
#define AXIS2_DRIVER_IGOTO OFF // OFF, n, (mA.) Current during slews. OFF uses same as IRUN. Option
#define AXIS2_DRIVER_POWER_DOWN OFF // OFF, ON Powers off 10sec after movement stops or 10min after last<=1x guide. Option
#define AXIS2_DRIVER_REVERSE OFF // @@ OFF, ON Reverses movement direction, or reverse wiring instead to correct. <-Often
#define AXIS2_DRIVER_STATUS OFF // OFF, TMC_SPI, HIGH, or LOW. Polling for driver status info/fault detection. Option
#define AXIS2_TANGENT_ARM OFF // OFF, ON +limit range below. Set cntr w/[Reset Home] Return cntr w/[Find Home] Infreq
#define AXIS2_LIMIT_MIN -90 // -90, n. Where n=-90..0 (degrees.) Minimum allowed declination. Infreq
#define AXIS2_LIMIT_MAX 90 // 90, n. Where n=0..90 (degrees.) Maximum allowed declination. Infreq

オリオン大星雲 (M42) – IDAS Nebula Booster NB1

今年の夏は天候のせいでなかなか撮影のチャンスがありません。いつものように3時ごろ空をチェックすると東の方向の雲が切れていたので、急いで BKP130 準備をし撮影を開始しました。今回は合計露出時間が少ないうえに薄雲がかかっていたので、さすがにランニングマン星雲は無理でした。

9/10/2021 3:28、M42 (オリオン大星雲), BKP130 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (3℃), 赤道儀 G11+OnStep+MacOS版 KStars, ASI294MC, Gain 300、IDAS Nebula Booster NB1フィルター、 180 sec x 2枚、Flat補正なし、SIでデジタル現像後、階調補正、撮影場所:自宅のベランダ

Plate Solving は順調に完了し、その後撮影に入るとやはり雲が流れてきて、まともに写っていたのはわずか2枚だけだったのが残念です。