2009-08-27‧如何解決赤道儀的周期誤差?
如何解決赤道儀的周期誤差?
周期誤差是赤道儀追蹤時會有恆星在東西向來回擺動的現象,筆者做極軸校正時經常做1,000倍以上的視訊作業,在極軸對準的情況下,就一直和周期誤差相伴,沒看過周期誤差的可以參考下面20分鐘動畫(極軸要完全對準才會看得到)。如果赤道儀的追蹤精度是正負5秒角,就差不多(但不是等於)是周期誤差振幅範圍10秒角的意思。
要了解周期誤差,就要稍微看一下赤道儀的齒輪結構(細節說明恕不贅述)。赤道儀的周期誤差就來自下圖所指的齒輪組,這組齒輪的桿子轉一圈的時間,就是與周期誤差來回一次的周期時間。由於划動齒輪速度的忽快忽慢,導致赤道儀追蹤忽快忽慢,以筆者自用赤道儀來說,周期誤差會以快/慢2%速度的方式交互呈現,高級赤道儀%數會比較小。
看過上圖就會發現,高級赤道儀要提高追蹤精度(減少周期誤差幅度),可行的方法有幾種,筆者在此不全部說明,只提報三種比較好做的作法,第一種方法就是增加赤道儀齒輪的齒數,筆者就不做贅述了。
第二種方法就是用為赤道儀專屬設計比較不會忽快忽慢的齒輪組(筆者大略推估這應該會增加數理上的磨損,但是速度這麼慢也不會有實質上的磨損)。
第三種方法,廠商要做的話在政策上有點難度,如果有同好工作室改製驅動齒輪組,一半齒數加密,另一半齒數減疏,配合赤道儀齒輪相位裝置(相位細節可參考星野攝影拉線之解決 ),雖然會有些小幅度的追蹤不穩定,但可以幾乎完全抵銷周期誤差了,以筆者的赤道儀為例,粗略的圖解如下圖所示,實際作法可以再細緻一點點(建議馬達扭力要增加一點點):
抱歉,這張相片是趕製給廠商看的,齒輪相位是錯誤的
要照上一張相片的相位才對
雖然驅動齒輪組一樣也會有划動速度不穩定的問題,但是那個問題很小,可以忽略不計,算是比周期誤差微小數十倍的高頻率「次級周期誤差」,遠遠低於空氣擾動,改製一個(或是兩個)齒輪,只要驅動時保持一點卡住,就不會有問題,數理上的磨損也不值得擔心(因為實質上不會有磨損),只是建議驅動馬達扭力稍微再大一點點。
也中小型赤道儀的驅動馬達大多是步進馬達,步進馬達不是穩定轉動,而是一格一格跳動的,像時鐘的秒針一樣,這是遠低於空氣擾動的誤差因素,是可以忽略的。
很抱歉,因為擔心有人認為筆者考慮不周才寫以上這兩段
其實這兩段是常識可以忽略不提。
筆者的研究是以輕快為原則,只要有工作室針對準精度赤道儀的追蹤精度,協助精確製造裝置,小型赤道儀一樣也可以有高精度表現,甚至超越高精度赤道儀也是正常的,搭配輕巧的小口徑望遠鏡,一樣可以把事情輕快做好。筆者建議大家使用相同款式機材的目的,就是為了經驗交流和改造方便。
周期誤差不是來自齒輪驅動的鬆緊問題,因為追蹤驅動時一直都是卡住的,周期誤差是划動速度快慢交替所致,這一點筆者已經為大家解析。為什麼有些廠商的赤道儀追蹤精度比較高,就是齒輪設計的問題,不過要減少周期誤差,也有其它方式可解。