Wer sich für ein Newton Teleskop interessiert oder bereits ein Gerät besitzt, wird früher oder später über das Thema „Newton Teleskop Justage“ stolpern. Dabei tun sich vor allem Anfänger sehr schwer. Glücklicherweise überprüfen die meisten Händler die angebotenen Teleskope vor der Auslieferung, aber auch während dem Transport kann eine Kollimation (Justage) zunichtegemacht werden. Zwar gibt es reichlich Tutorials zu dem Thema, aber kaum eines davon deckt die vollständige Justage eines Newton Teleskops ab. Viele davon beschränken sich entweder auf die Justage für visuelle Beobachtungen oder sind lückenhaft. Deshalb haben wir zu dem Thema eine eigene Anleitung verfasst, die nach und nach erweitert und überarbeitet wird. Darin beschreiben wir detailliert mehrere Vorgehensweisen für die Kollimation eines Newton Teleskops. Zu den beliebtesten Kollimationshilfen zählen das Concenter und der Justierlaser. Das Concenter ist zwar genauer, aber nicht immer zu 100% exakt. Der Justierlaser arbeitet dagegen wesentlich genauer, kann aber beim Klemmen verkippen und eine Dejustage vortäuschen.

Mit dem OCAL Pro gestaltet sich die Justage eines Newton Teleskops wesentlich einfacher. Wer z.B. Deep Sky Fotografie betreibt, kann es sogar mit einem Komakorrektor verwenden, um eine möglichst genaue Kollimation zu erreichen. Wer allerdings weiteres Zubehör wie einen ADC oder eine Barlowlinse einsetzt, sollte nicht den Fehler machen und die Kollimation damit durchführen. Eine Newton Justage sollte stets ohne ADC, Barlow oder Filterrad durchgeführt werden. Lediglich der Komakorrektor ist zulässig. Der Grund dafür ist recht simpel. Das Einstellen des ADCs führt zu einem Wandern des Objekts aus der Bildfeldmitte. Durch das Schwenken des Teleskops wird das Objekt wieder in die Bildfeldmitte zurückgeholt. Dieser Vorgang beeinträchtigt aber nicht den Justierzustand des Teleskops. Die Justage mit dem ADC wäre zwar machbar, in dem die Prismen in Nullstellung gebracht werden, aber aufgrund möglicher Ungenauigkeiten ist das nicht sinnvoll.

Nun gibt es aber noch einen weiteren Faktor, der die Justage beeinflussen könnte: Das Verkippen. Schweres Zubehör wie eine Barlowlinse, ein ADC oder ein Filterrad können zu einer minimalen Verkippung führen. Darüber hinaus sind die Toleranzen der einzelnen Verbindungsstücke wie Steckhülsen oft grenzwertig. Wäre es da nicht sinnvoll, samt Zubehör zu kollimieren? Jaein! Bei der Justage geht es in erster Linie darum, die beiden optischen Elemente Hauptspiegel und Fangspiegel aufeinander auszurichten. Dabei muss der FS die Achse des OAZ genau in das Zentrum des HS umlenken. Oder einfacher gesagt: Die optische Achse des HS muss genau mit der Achse des OAZ zusammenfallen.

Für Deep Sky Fotografie macht es daher Sinn, bei der Justage mit dem OCAL oder einem Justierlaser das Gewicht des Zubehörs zu simulieren und am OAZ einzuhängen. Denn nur so wird eine vollständige Ausleuchtung des Kamerasensors gewährleistet. Bei der Planetenfotografie ist das etwas anders. Hier reicht es aus, das Newton Teleskop nur mit dem OCAL oder einem Justierlaser zu justieren. Denn bei einer möglichen Verkippung wären die Planeten im Verhältnis zum Kamerasensor dermaßen klein, dass das absolut nicht auffallen würde. Nach der Grobjustage kann selbstverständlich auch noch die Feinjustage am Stern erfolgen. Hier kann das vollständige Zubehör am OAZ angeschlossen werden.

Unboxing

Das OCAL Pro sieht auf den ersten Blick wie eine handelsübliche Astrokamera aus. Die Kollimationshilfe kann aber wesentlich mehr. Aber schauen wir uns zunächst einmal an, was im Lieferumfang enthalten ist. Bei der OCAL Pro Version wird neben der Kollimationshilfe zusätzlich ein Adapter M42 auf M48, ein Adapter M42 auf 1,25“ Steckhülse, ein USB-Kabel sowie ein OTG Adapter für Android mitgeliefert. Die Kamera selbst verfügt über ein M42 Innengewinde mit verschraubbarem Schutzdeckel. Auf der Rückseite befindet sich neben der USB-Schnittstelle auch eine Seriennummer. Anhand dieser Seriennummer kann der entsprechende Center-Kalibrierungscode in die Software eingefügt werden. Damit wird gewährleistet, dass die Kreise für die Justierung auch schön mittig erscheinen. Seitlich befindet sich noch ein Siegel von Noctutec, damit sich der Hersteller von nicht genehmigten Importeuren schützt.  

Inbetriebnahme

Um sein Newton Teleskop mit dem OCAL Pro zu justieren, geht man wie folgt vor. Zunächst einmal installieren wir die Herstellersoftware. Unter Umständen funktioniert das Ganze nur, wenn die Installation und/oder Ausführung als Administrator ausgeführt wird. Anschließend wird die Liste der Codes auf der OCAL-Webseite aufgerufen und anhand der aufgedruckten Seriennummer auf der Rückseite der Kamera der entsprechende Center-Kalibrierungscode herausgesucht. Dieser Code muss kopiert und in die focus.txt im Order C:\Users\admin\Desktop\OCAL Electronic Collimator for PC1.3\OCAL Electronic Collimator for PC (abhängig von der installierten Softwareversion) eingetragen werden. Danach kann die Kamera via USB angeschlossen und mittels Software gestartet werden.

Der OCAL Pro Kollimator kann entweder direkt am Okularauszug mittels 1,25“ Steckhülse oder über den mitgelieferten M48 Adapter z.B. mit einem Komakorrektor genutzt werden. Bei Korrektoren ist zu berücksichtigen, dass einige von ihnen zu einer gewissen Unschärfe der Abbildung führen können. Eventuell muss der Arbeitsabstand auf dem Korrektor angepasst werden. Wer sich hierbei nicht sicher ist, sollte ohne Korrektor justieren.

Bei der Newton Kollimation sollte das Teleskop in eine 45-50° Position geschwenkt werden. Das hat zunächst nichts mit der Verkippung des Okularauszugs durch schweres Equipment, sondern vielmehr mit den beweglichen Teilen wie dem Hauptspiegel zutun, da dieser in der Spiegelzelle lediglich gegen das Herausfallen gesichert ist. Ein weiterer kritischer Faktor ist die Wandstärke des Tubus. Die günstigen Standard-Tuben haben Wandstärken von 1,5-2mm. Hochwertige Carbontuben sind mit Wandstärken von 3-4mm und mehr wesentlich formstabiler. 

Meine Teleskope sind für den visuellen- und fotografischen Einsatz nach Osten oder Süden ausgerichtet. Daher bringe ich die Geräte bei der Kollimation in eine Position zwischen Osten und Süden und justiere nachts am Stern nach. Der Einfachheit halber kann das Teleskop aber auch horizontal oder vertikal aufgestellt werden, um sich zunächst mit dem OCAL System vertraut zu machen.

Kollimation mit dem OCAL / OCAL Pro

In der OCAL Software gibt es verschiedene Einstellmöglichkeiten. Ziel ist es, HS, FS und OAZ so zueinander auszurichten, dass die Objektivlinse des OCAL zentrisch zu allen Spiegeln im System ist. Der entscheidene Parameter dafür ist der „Center Offset“. Die Feineinstellung der Mittelpunktposition ist wichtig, denn durch Herstellungstoleranzen von Adaptern kann das Fadenkreuz des OCAL Tools nicht perfekt in der geometrischen Mitte des Bildes stehen. Das Einstellen erfolgt durch Orientierung an einem Fixpunkt im Teleskop.

Hinweis: Es gibt bereits einige Tutorials zum OCAL/OCAL Pro mit unterschiedlichen Vorgehensweisen. Während die einen das Fadenkreuz an der OAZ Öffnung (Fangspiegelseitig) ausrichten, orientieren sich die anderen zunächst am Hauptspiegelrand. Ersteres führt unter Umständen zu einer falschen Kollimation, da je nach Fertigungstoleranzen nicht alle OAZ-Rohre sauber gefertigt sind.

Wie untenstehendes Bild zeigt, ist der HS im aktuellen Justierzustand nicht mittig. Dafür gibt es üblicherweise zwei Gründe: Entweder weil die HS Schrauben zu fest angezogen sind und der Spiegel nicht sauber ausgerichtet ist oder aber weil der Fangspiegel etwas verdreht montiert ist. In unserem Fall liegt es an einem verdrehten Fangspiegel, den wir im Handumdrehen durch die Mittelschraube korrigieren.

Wir gehen bei unserer Justage wie folgt vor:

• HS-Schrauben komplett anziehen, um die Druckfedern voll zu spannen und ausreichend Spielraum für die Justage zu gewährleisten
• Zentrierung mithilfe der Außenkante eines Komakorrektors durchgeführen (Alternativ eignet sich auch der Rand des HS sehr gut als Bezugspunkt für die Zentrierung). Für eine Grobjustage ist notfalls auch das OAZ Rohr zulässig.
• grüner Kreis unter dem Button „Circle 1 Settings“ auf den Rand des HS, auf den Rand des Komakorrektors oder auf die OAZ-Rohr-Austrittskante legen. Gegebenenfalls ein Häkchen auf „Center Offset“ setzen und den Offset mit den Schiebereglern in vertikaler und horizontaler Richtung einzustellen. 
  Hinweis: Wenn die drei Stellschrauben des HS voll gespannt sind, kann es unter Umständen passieren, dass der HS bzw. dessen Rand nicht komplett zu sehen ist. Daher wäre es unter Umständen sinnvoller, sich zunächst am Auszugsrohr oder einem Komakorrektor zu orientieren.
• Nun können weitere Kreise hinzugeschaltet werden
• FS so drehen, dass dieser einigermaßen rund erscheint (Fokus auf den Fangspiegel)
• Mit den drei FS-Schrauben den FS so einstellen, dass der HS wieder schön mittig im grünen Kreis erscheint (dazu wieder auf den HS fokussieren)
• einen dritten Kreis hinzuschalten und den Kamerasensor und die HS Mittenmarkierung zur Deckung bringen.
• Schritte mehrmals wiederholen.
• Wenn alles schön mittig erscheint, der Fangspiegel selbst aber nicht mittig auf dem Kreis liegt, dann sollte der FS leicht gedreht werden, damit der Fangspiegel anschließend mittels der drei Einstellschrauben in entgegengesetzter Richtung gekippt werden kann. Meistens liegt es nämlich daran, dass der FS in eine Richtung mehr gekippt ist und durch die Drehung und Kippung exakter ausgerichtet werden kann.
• Mit jedem Durchgang verbessert sich die Justage.

Um zu prüfen, ob der Offset auch tatsächlich stimmt, könnte man nun dahergehen und das OCAL Pro um 360° rotieren. Der grüne Kreis müsste auch weiterhin auf dem Rand des HS liegen. Ist das nicht der Fall, stimmen möglicherweise die Offsetwerte nicht. Diese Gegenprobe kann in manchen Fällen die Justage auch zunichtmachen. Insbesondere bei verschraubten Systemen macht das deshalb auch wenig Sinn. In unserem Fall verändert sich der Center Offset von 1/2 auf 2/-2. Warum ist das plötzlich? Ist die Orientierung an der Kante des Komakorrektors eventuell doch falsch? Das könnte durch eine ungenaue Fertigung möglich sein. Andererseits könnte durch die 360° Drehung auch die Toleranz der Steckhülse Einfluss darauf haben.

Wer sich also am HS oder dem OAZ-Rohr orientiert, sollte stehts den OCAL mit dem Sensor so positionieren, wie auch die Kamera später angeschlossen wird. Wer allerdings seine Kamera nachts auch mal rotieren möchte, sollte die Methode wählen, bei der die Kamera nach der Kollimation um 360° rotiert wird und anschließend das Center Offset so anpassen, dass die Kollimation stets bestehen bleibt!

Grundsätzlich erhalten wir mit beiden Methoden trotz abweichender Center Offset Parameter am Ende eine extrem genaue Justage. Der Justierlaser bestätigt nach jeder Kollimation mit dem OCAL Pro eine exakte Justage. 

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Dobson PushTo gibt es in diversen Ausführungen und unterstützen den Beobachter mittels Software, die gewünschten Objekte effektiv und schnell aufzuspüren. In den neueren parallaktischen Montierungen wie der AZ-EQ6 gehören die Encoder zum Standard. Die Montierung kann demnach manuell bedient werden, behält ihre Koordinaten aber weiterhin bei. Die Newton-Teleskope mit Rockerbox werden standardmäßig ohne PushTo-System ausgeliefert, was den Lerneffekt beim Aufsuchen von Objekten enorm steigert. Andererseits werden Tage mit gutem „Seeing“ immer seltener, was nicht zuletzt auf die Lichtverschmutzung zurückzuführen ist. Erfreulicherweise gibt es für gängige Dobsons PushTo-Kits als Nachrüstsatz. Der Nachteil dabei ist, dass diese einfachen Systeme mit 300-400 EUR teuer in der Anschaffung sind. Alternativ kann ein PushTo-System mit wenigen Mitteln gebaut werden, denn die Funktionsweise ist relativ einfach.

Ein Dobson PushTo kommuniziert über eine Steuereinheit, an der zwei Encoder angeschlossen sind, mit einem Rechner oder einem Smartphone, um mithilfe einer App wie Sky Safari das Auffinden von Objekten deutlich zu erleichtern. Wesentlich komfortabler gestaltet sich der Einsatz von GoTo-Systemen, die dem Beobachter sogar das Nachführen des Teleskops abnehmen. Die Anschaffung eines GoTo-Systems für ein Dobson-Teleskop lohnt sich aber in den seltensten Fällen. Darüber hinaus eignen sich Dobsons und GoTo-Steuerung nur bedingt für die Astrofotografie. Konstruktionsbedingt sind der parallaktischen Montierung trotz GoTo-System Grenzen gesetzt, weshalb solche Teleskope auch eher für Beobachtungen verwendet werden.

DSC Dobson – DIY-PushTo-System

Als Basis für ein DIY Dobson PushTo System dient ein Projekt auf github. Das System basiert auf einen ESP8266 mit einfacher Schaltung. Bei den Höhenrudern setzt es auf einen Beschleunigungssensor, wobei auch ein Encoder möglich wäre. Das System haben wir an einem Skywatcher Flextube 12″ getestet. Das vollständige Projekt mit allen relevanten Dateien kann hier heruntergeladen werden.

Einkaufsliste

• HiLEtgo ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 ESP-12E (Amazon.de oder Amazon.de)
• LSM303DLHC (Amazon.de)
• 600p/r Inkremental Dreh-Encoder; DC5-24v; 6mm Stift (Amazon.de)
• 85 teeth GT2 timing pulley 10mm shaft (Amazon.de oder ebay.de)
• 20 teeth Gt2 timing pulley 6.35mm shaft (Amazon.de)
• GT2 Zahnriemen – Variable gestaltung der Länge möglich (z.B.: 200 mm auf Amazon.de)
• Elektronische Bauteile: Widerstände (Amazon.de)
• GX12 Aviation Connector Plug Cable Cap (Amazon.de)
• Powerbank 5V (Amazon.de)

Anschlussplan

Das LSM303DLHC kann entweder am Tubus mit doppelseitigem Klebeband befestigt werden oder aber mittels Schraube (M10x50) direkt mittig zum Höhenruder.

Die Encoder Pins werden wie folgt angeschlossen: Das rote Kabel kann am VIN des ESP8266 Pin angeschlossen werden. Der Anschluss dient sowohl zur Speisung des ESP82666 mit 5V als auch als Vout, wenn der Mikrocontroller z.B. via MikroUSB betrieben wird. Das schwarze Kabel wird am GND-Pin angeschlossen. Das grüne Kabel an GPIO5 (D1) und das gelbe/weiße an GPIO4 (D2).

• 1 – 5V
• 2 – GND
• 3 – weiß
• 4 – grün

Um den Programmcode auf den ESP8266 zu flashen, wird die Arduino IDE benötigt. Das Installationsverzeichnis ist in der Regel C:\Programme (x86)\Arduino. In der Arduino-IDE müssen nun die beiden Bibliotheken Encoder.zip und lsm303.zip über Sketch->Bibliothek einbinden->ZIP.Bibliothek hinzufügen eingebunden werden. Nach der Installation der Bibliotheken muss die Encoder.h mit dem Fix (siehe Download) aufgespielt werden. Dieser Code kann mit einem Texteditor geöffnet werden, um den Inhalt zu kopieren und die Bibliothek-Header zu überschreiben. Denn bei einigen Anwendern gab es beim Kompilieren Probleme. Anschließend kann die DobsonianDSC.ino-Datei geöffnet werden. Bevor der Programmcode hochgeladen werden kann, sollte das ESP8266 an dem entsprechenden Rechner angeschlossen werden und das passende Board via Werkzeuge->Boardmanager–>Board ausgewählt werden.

Es macht Sinn, sich ein kleines Sketch zu programmieren, um den Encoder vor der Inbetriebnahme am ESP8266 zu testen. Hier ein Beispielcode:

#include "ESPRotary.h"; 
#define ROTARY_PIN1 4 
#define ROTARY_PIN2 5 

ESPRotary r = ESPRotary(ROTARY_PIN1, ROTARY_PIN2); 

void setup() { Serial.begin(9600); 
delay(50); 
Serial.println("\n\nSimple Counter"); 
r.setChangedHandler(rotate); 
r.setLeftRotationHandler(showDirection); r.setRightRotationHandler(showDirection); 
} 

void loop() { 
r.loop(); 
} // on change 

void rotate(ESPRotary& r) { 
Serial.println(r.getPosition()); 
} // on left or right rotattion 

void showDirection(ESPRotary& r) { 
Serial.println(r.directionToString(r.getDirection())); 
}

Der Digitalkompass wird am 3.3V-Pin des ESP8266 angeschlossen. SCL an GPIO0 (D3) und SDA an GPIO2 (D4), wobei dann beide Leitungen zusätzlich gegen 3.3V mit einem 3.3k oder größer angeschlossen werden, um Verbindungsprobleme zu vermeiden. Nötig ist das jedoch nicht.

• 1 – 5V
• 2 – GND
• 3 – SCL -weiß
• 4 – SDA – grün

Auch hier sollte zunächst die Funktionalität mit einem Beispielcode getestet werden.

Wenn die Arduino-IDE-Konsole merkwürdige Zeichen liefert, sollte die Baudrate geändert werden. Nach dem Flashvorgang kann die Verbindung mittels Sky Safari aufgebaut werden. Dazu wird das Smartphone/Tablet mit dem Access Point des ESP8266 verbunden. Als Standard-IP ist 1.2.3.4 und Port 4030 konfiguriert. Als Teleskop-Typ wird „Basic Encoder“ selektiert. Für Steps kann der Wert „Steps 10200“ verwendet werden. Jetzt steht einer Verbindung nichts mehr im Wege.

Sollte es Probleme bei der Umsetzung geben, stehen wir sehr gerne für Fragen via Kommentarfunktion zur Verfügung.

Asterion Skywatcher PushTo DobsonDream

Asterion hat seinen Sitz in der Ukraine und vertreibt unter anderem PushTo Systeme für Skywatcher und Omegon-Dobsons über Teleskop-Express.de. Das Dobson PushTo für diesen Artikel haben wir direkt beim Firmeninhaber in der Ukraine bestellt und innerhalb von 10 Tagen nach Zahlungseingang erhalten. Die Kommunikation und der Support sind ausgezeichnet. Das System selbst wirkt zunächst unspektakulär. Zwei Encoder montiert auf je eine Halterung sowie eine Steuerplatine und ein Netzstecker sind alles, was Beobachter für das Auffinden von Objekten am Sternenhimmel benötigen. Die Encoder-Auflösung beträgt 400 Schritte pro Umdrehung und werden mittels Steuerplatine abgefragt. Die Kommunikation mit der Steuereinheit erfolgt mittels Wi-Fi. Als Software kommen unter anderem Sky Safari Pro und StarSeek für mobile Geräte (Android und iOS) in Frage.

Die Montage gestaltet sich relativ einfach. Zunächst wird der Encoder mit Steuerplatine an die vertikale Achse montiert. Beim Anziehen der Mutter auf der Rückseite sollte gleichzeitig mit einem 17er Maulschlüssel auf der anderen Seite gegengehalten werden. Das Anzugsmoment sollte jedoch handfest sein. Den Encoderhalter haben wir jedoch nicht mit den beiden mitgelieferten Schrauben am Dobson-Boden befestigt, sondern mit starkem doppelseitigem Klebeband, um die Holzkonstruktion nicht unnötig zu durchlöchern. Der Halter auf der Rückseite sollte jedoch mit Schrauben befestigt werden. Dieser dient dazu, dass sich der Encoder beim Drehen des Dobsons mit dreht. Der Altituden-Encoder wird auf der Beobachterseite montiert. Wird dieser versehentlich auf der anderen Seite befestigt, bewegt sich der Sucher-Kreis in der App in die entgegengesetzte Richtung. Leider passt das PushTo-System nicht bei aktuellen Skywatcher Flextube Modellen, da der Tubus etwas tiefer sitzt und mit seinem Ende gegen den Encoder stößt. Mit etwas Bastelarbeit lässt sich dieses Problem aber beheben, indem der Mutterkopf zwischen Encoder und Rockerboxende mit einem Dremel oder Schleifer auf ein Minimum gekürzt wird.

Mit der Sky Safari App in der Plus oder Pro Version gestaltet sich die Handhabung am einfachsten. Dazu wird zuächst eine Wi-Fi Verbindung zum „DobsonDream“ hergestellt und die App gestartet. Unter Settings/Telescope/Setup muss zunächst der Scope Type „Basic Encoder System“ gewählt werden. Als Mount Typ „Alt-Az Push-To“ wählen und für RA/Azm +4000 sowie für Dec/Alt -4000 setzen. Sollte sich der Sucherkreis in der App entgegen der Drehbewegung bewegen, müssen die Werte in den Felder vertauscht werden. Nach einem Neustart der App sollte sich das Sucherkreuz dann in die korrekte Richtung bewegen. Für Quatoriale Plattformen sollte übrigens „Alt-Az Push-To on Equ. Plaform“ ausgewählt werden.

Unter Communication Settings die IP-Adresse 192.168.0.1 und die Port Nummer 1234 wählen. Anschließend kann über das Sky Safari Hauptmenü in der Leiste unten Scope und Connect gewählt werden. Jetzt sollte ein heller Stern anvisiert werden und entsprechend in Sky Safari markiert werden. Mittels Ausrichtung starten wird die Ausrichtung gestartet. Anschließend sollte ein möglichst weit entfernter zweiter Stern gewählt werden und mit dem Telesop exakt mittig anvisiert werden. Anschließend in der App das Objekt markieren und „Ausrichten“ wählen. Mit zwei Objekten ist das Sytem bereits ausgerichtet und einsatzbereit. Mittels IP kann übrigens via Browser auf die Daten des Systems zugegriffen werden. Standard-User ist DobsonDream und Passwort 12345678.

Der Hersteller gibt auf sein System 24 Monate Garantie. Schade ist nur, dass keine Omron Encoder verwendet werden, die in diesem Bereich markführend sind.

Asterion PushTo vs. DIY PushTo

Sowohl das fertige PushTo von Asterion als auch unser DIY-PushTo basirend auf den ESP8266 haben ihre Vor- und Nachteile. Das Asterion wird einsatzbereit ausgeliefert und arbeitet Dank den beiden Encodern sehr zuverlässig. Andererseits benötigt man für den mobilen Einsatz eine Steckdose für 220V oder eine Powerbank, die über eine Steckdose verfügt, dafür aber schwer ist. Bei dem DIY-Projekt ist die Schwachstelle der digitale Kompass, der nicht immer präzise arbeitet. Dafür kann das PushTo-System mit einer einfachen Powerbank betrieben werden. Es ist dank ESP8266-Platform außerdem sehr flexibel und kann um zusätzliche Funktionen erweitert werden. Eine Open-Source-Lösung von Asterion wäre daher sehr wünschenswert, um das System gegebenenfalls erweitern zu können.

Der Beitrag Teleskop – PushTo für Dobsons selber bauen erschien zuerst auf PCPointer.de.

Der Einstieg mit falschen Erwartungen

Der Beitrag Astronomie für Einsteiger und Fortgeschrittene – Ratgeber erschien zuerst auf PCPointer.de.