요즘 개인적으로 워낙 일들이 많이 일어나서 삼톡엔 거의 글도 못올리는데, 삼톡에도 아주 많은 일들이 있어나고 있네요. ㅠ.ㅠ

뭐... 삼성에서 카메라를 만들던 안만들던 그건 내가 어쩔 수 없는 일이라... 그냥 저는 제가 할 수 있는 일이나 해야겠습니다.

이제 막 2차 공제 접사튜브 제작도 재개를 했고, 집안 일도 바쁘고... 거의 시간을 쪼개 저녁시간을 보내고 있습니다.

이제 슬슬 밤이 긴 겨울이 다가 오고 있고... 밤하늘에 별볼일도 잦아져서 다시 천체사진에 슬슬 관심이 가고 있습니다. 여러 고수님들이 찍어 올려주시는 밤하늘의 은하수 사진이나, 안드로메다 같은 사진을 보고 있자면, 한번쯤 쫓아서 따라 찍고 싶은 욕구가 생기기는 합니다만... 지식도 부족하고 장비도 부족하여 쉽게 따라하기 어려운 점이 있습니다. 특히나 밤하늘의 장노출에 도전하려면, 별궤적을 찍으려는 목적이 아니라, 특정 대형 은하나, 은하수 같은 사진을 촬영하려면, 역시 별궤적을 추적해야 하는 장비가 있어야 할 겁니다.

시중에 쉽게 구할 수 있는 컴팩트한 별 추적기(Star Tracker)는 미국 아마존에서도 약 300달러를 호가하는 가격에 팔리고 있습니다.

www.amazon.com/iOptron-3302...

ㅇ 스타 트랙커 원리

모두들 아시겠지만, 지구는 자전을 합니다. 약 24시간에 한바퀴 회전을 합니다. 그럼 장노출을 주게 되면 별은 가만있는데, 지구가 자전을 하므로 우리가 흔히 보는 별궤적을 보게 되는 것이죠.

결국 스타트랙커가 하는 일은 지구의 자전운동을 보정해 움직이는 지구에서 움직이지 않는 별을 움직이지 않게 촬영하게 해주는 것입니다.
어떻게??? 아래 같은 원리 입니다.



- rogergroom.com/astronomy-re... 에서 인용 -


즉, 스타 트랙커는 지구의 자전축에 같이 평행하게 맞추고 지구가 자전하는 속도와 똑같이 반대 방향으로 움직여 준다는 것이 핵심이 됩니다.
그럼 여기서 2가지 해야할 일이 생깁니다.

첫째는, 지구의 자전축과 평행하게 배열하는 것이고,
둘째는, 지구의 자전 속도와 맞춰서 반대방향으로 마운트를 움직이게 한다. 는 것입니다.

그럼 어떻게 스타트랙커라는 것이 작동할까...? 웹 검색을 통해 내부 구조를 보여주는 이미지를 퍼와봤습니다.



- www.firstlightoptics.com/bl... 에서 인용 -


위 이미지에서 보시면, 중앙에 구멍이 뚫린 부분이 마운트이고, 이 마운트가 회전을 합니다. 마운트 주변을 잘 보시면 모터가 있고, 기어가 있습니다. 기어는 흔히를 보는 웜기어로 되어져 있고, 잘 알다시피 웜기어는 기어의 감속비가 상당히 높습니다. 그래서 느리게 자전하는 자전속도에 맞춰주기 용이한 구조로 되어있습니다.

이렇게 회전하는 마운트는 정확하게 자전축에 맞춰야 하는데, 맨 위에 보여준 이미지에선 작은 스코프가 달려있는 것이 보일 것입니다. 그 작은 스코프가 자전축의 중심인 북극성을 찾아 맞추도록 되어져 있습니다. 그렇게 되면 마운트 회전은 지구 자전축과 평행하게 됩니다.


ㅇ 자작가들이 만든 다양한 스타 트랙커

가장 간단하고 싸게 구현할 수 있는 스타트랙커입니다.



- www.instructables.com/id/Bu... 에서 인용-


구조에 대한 설명은 아래와 같습니다.





문의 경첩을 이용해 합판 두개를 맞대놓고, 경첩을 북극성에 배열한 후, 자전 속도에 맞춰 위의 합판을 아래에 장착한 모터로 구동하는 나사산이 있는 막대를 밀어 올리는 방식입니다.

아래의 사람은 좀더 깔끔하고 오차가 적도록 제작했습니다. 원리는 위의 경우와 같습니다.



- kukuruku.co/hub/diy/diy-an-... 에서 인용-


좀더 기술이 있는 사람들이 만든 것도 보입니다.




- www.instructables.com/id/Me... 에서 인용-




- makezine.com/2010/07/02/how... 에서 인용-


앞에서 여러가지를 보았습니다만, 어쨌든 원리는 모두 같습니다. 자전축에 맞춰 자전속도와 똑같이 마운트를 회전시켜준다 입니다.

ㅇ 일반적인 스테퍼 모터로 자전 속도를 맞추려면...

일단 북극성을 이용하여 자전축을 맞추는 거야 그렇다 쳐도, 그럼 자전속도를 어떻게 보상해야 할까요? 많은 제품들의 경우 DC모터를 이용하고 있습니다만, DC모터의 경우는 전압에 따라 속도가 변하기 때문에, 전압을 일정하게 고정해야 하는 것이 핵심이 될것입니다. 그러나, 스테퍼모터의 경우는 움직이는 각도를 정밀하게 컨트롤이 가능하기 때문에, 제어나 계산이 좀더 용이해 집니다.

그럼 간단한 산수를 해보겠습니다.

지구는 24시간에 한바퀴 회전합니다. 24시간을 분으로 계산하면 24 * 60 = 1440분이 됩니다.
그러니까 360도 회전하는데, 1440분이 소요되니까, 1440 / 360 = 4분. 즉, 지구가 1도 회전하는데 4분이 소요됩니다. 4분은 240초입니다.

스테퍼 모터는 일반 DC모터와 달리, 펄스를 이용해 모터의 운동을 제어하도록 되어져 있습니다. 그냥 전원을 연결한다고 뺑뺑돌아가는 DC모터와는 구조자체가 다릅니다. 그럼 우리가 주변에서 흔히 구할 수 있는 스테퍼모터를 이용해 자전 속도를 구현한다고 한다면????

자작에 사용하는 흔히 구할 수 있는 스테퍼모터는 보통 200번의 펄스(보통 STEP이라고 부름)를 주면 한바퀴를 돕니다. 즉 스텝하나당 1.8도 회전합니다.

그럼 지구 자전 속도로 1.8도를 자전하려면 간단한 계산을 통해 432초가 걸린다고 나옵니다. 그럼 마이크로 컨트롤러 같은 것을 이용해 스테퍼 모터를 432초만에 한번씩 스텝을 넣어주면 자전속도에 맞출 수 있습니다. 그런데, 시간이 너무 길어서 이미 정지 이미지가 아니라 퀘적이 촬영될 겁니다.

스테퍼 모터를 제어할 때, 또 한가지 재미있는 것은, 한번의 FULL STEP으로 1.8도를 움직일 수 있지만, 마이크로 스텝이라는 설정을 통해 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 스텝으로 더욱 미세한 각도의 조절이 가능합니다. 대신 마이크로 스텝으로 설정하면, 모터의 토크는 그만큼 낮아집니다.

어쨌든 FULL STEP 한번으로 1.8도를 움직인다면, 만약 1/16 마이크로 스텝으로 설정하면, 16번의 스텝을 주어야 1.8도에 도달하는 방법입니다.

자... 그럼 만약 스테퍼 모터를 1/16의 마이크로 스텝으로 설정할 경우 지구 자전 속도를 구현하면, 432초 / 16 스텝 = 27초가 나옵니다.
이렇게 하니까 아주 많이 줄어들어들었지만, 아직도 27초마다 한스텝이라도 너무 깁니다.

여기서 부터는 감속 기어를 사용해야죠. 27 이라.... 딱 떠오르는 숫자가 있죠. 3의 3승, 즉 3 x 3 x 3 입니다. 1:3의 감속기어를 3번에걸쳐 중첩하면, 1:27 의 감속비를 구할 수 있습니다.

그럼, 1:27 의 감속기어를 스테퍼 모터에 연결하고, 스테퍼 모터는 1/16의 마이크로 스텝 모드로 설정한 다음 1초에 1번씩 스텝을 걸어주면, 자전속도와 정확하게 일치하는 회전을 구현할 수 있습니다.

오늘은 이상입니다. ^^;;