Allgemeines
Beim GameBoyGuider (GBG) handelt es sich um ein sehr einfach nachzubauenden und günstigen standalone Autoguider. Es wird für seine Funktion also kein extra Computer mit einer Steuersoftware benötigt.
Als Aufnahmechip dient ein CMOS-Sensor M64282FP. Dieser wurde unter anderem in Gameboy Kameras von Nintendo verbaut. Das Modul ist sehr günstig gebraucht bei E-Bay zu erwerben.
Die weitere Hardware beschränkt sich auf einen PIC Microcontroller und einen Max232 Pegelwandler für die serielle Schnittstelle und einigen passiven Bauteilen.
Die Steuerung der Teleskops muss LX200 kompatibel sein. Getestet wurde der Autoguider mit dem LX200 Switch: hüpf

Einschränkungen
Da der C-MOS Sensor nur eine beschränkte Empfindlichkeit hat kommen leider nur helle Leitsterne in Frage. Damit kann der GamBoyGuider kein vollständiger Ersatz für einen herkömmlichen Autoguider sein. Aber gerade beim Nachführen von Teleobjektiven mit Brennweiten bis zu 500mm durchs Teleskop, findet sich fast immer ein Leitstern und hier leistet der GameBoyGuider gute Dienste. Die minimale Grenzgröße des Leitsterns ist dabei abhängig vom Objektivdurchmesser und dem Öffnungsverhältnis des Leitfernrohrs.

Bedienung:

Die Bedienung ist denkbar einfach und beschränkt sich im Wesentlichen auf einen Umschalter. Etwas aufwendiger sind jedoch die Vorbereitungen.

1. einmalige Vorbereitung

Als erstes muss die Kamera fokussiert werden. Am schnellsten geht das, indem man sich ein Okular mit dem selben Brennpunkt wie die Kamera beschafft. Ich habe mir dafür eine Verlängerungshülse und einen feststellbaren Arretierring für mein Fadenkreuzokular besorgt.

Die Fokussierung kann aber auch über die GBG-Steuersoftware erfolgen. Diese liegt in einer Version für Windows PC oder Pocket PC mit Windows CE bzw. Mobile als Betriebssystem vor. Die Software kann hier heruntergeladen werden:
GBG Windows Steuersoftware

Zum Fokussieren stellt man einen hellen Stern möglichst mittig in das Gesichtsfeld des Nachführ-Teleskops. Nun die Steuersoftware starten und die Kamera in den Okularauszug stecken. Den Modus Schalter in den Live Modus Schalten, also Autoguider aus. Den Button "Verbinden" drücken und Serienbelichtung aktivieren.

Pocket PC Variante Windows PC Variante

Nun so lange Fokussieren, bis der Stern die maximale Helligkeit und den kleinsten Durchmesser aufweist. Die Helligkeit kann in der Software bei [Hel] abgelesen werden. Ggf. kann jetzt das Fokussierungs-Okular geeicht werden.

Nun müssen die Achsen ausgerichtet werden. Dazu die RA Achse nach Ost oder West korrigieren und die Kamera im Okularauszug so lange drehen, bis der Stern auf einer gedachten Linie vom linken zum rechts Bildschirmrand oder umgekehrt läuft. Die Richtungen in die der Stern bei Korrekturen in ost/west läuft sind hier völlig egal, da sich die Kamera später selbst kalibriert. Die Position der Kamera merken oder irgendwie markieren, da sie später immer in diese Richtung eingesteckt werden muss. Die Ausrichtung der Achsen muss also eigentlich nur einmal passieren!

Die Kamera hat einen Voreingestellten Wert für den Dunkelstrom, also dem hellsten Pixel bei abgedecktem Objektiv. Da dieser Wert aber von der Umgebungstemperatur abhängig ist, macht es Sinn vor dem Start des Autoguidings diesen Wert zu ermitteln. Dazu das Objektiv abdecken und den Taster für das Dunkelbild drücken, gleichzeitig schaltet man den Modus Schalter um. Die LED Anzeige zeigt nun für die Dauer der Belichtung zwei Balken an.
In der Steuersoftware kann man sich den Schwellwert für den Dunkelstrom ansehen [SW] Bei erkanntem Leitstern ist im Feld [Hel] seine Helligkeit ablesbar.

2. Start das Autoguidings

Das Starten des Nachführens ist nun recht einfach. Nachdem der Leitstern mit dem Okular in die Mitte des Gesichtsfeldes gebracht worden ist, ersetzt man das Okular durch die Kamera. Die Kamera muss dabei in der selben Ausrichtung gesteckt werden, wie wir sie bereits bei den Vorbereitungen ermittelt hatten. Das serielle Kabel der Kamera muss nun, wenn noch nicht passiert, mit der Teleskopsteuerung verbunden werden.
Anschließend die Modus-Schalter in Richtung Autoguiding umschalten. Der Autoguider wartet nun etwa 10 Sekunden, um Schwingungen des Teleskops durch die Umschaltung auszuschließen.
Nun erscheint ein Punkt in der LED Anzeige, der hoffentlich nicht blinkt. Wenn er blinkt hat der Autoguider keinen Stern gefunden. Entweder ist der Stern zu schwach, oder er war nicht im Bildfeld der Kamera.

Wenn der Autoguider einen Stern gefunden hat beginnt er mit der Achsenkalibrierung. Hierbei wird ermittelt wo bei den Achsen jeweils OST/West bzw. Nord/Süd liegen. Nach Abschluss der Kalibrierung fährt der Autoguider das Teleskop wieder in die Ausgangstellung und beginnt mit dem Autoguiding. Wenn der Stern sich auf seinen Ursprungskoordinaten befindet, zeigt die Kamera dieses Bild:

Muss eine Richtung korrigiert werden, Blinkt die entsprechende Achse. Verliert die Kamera den Leitstern werden sofort alle Korrekturbewegungen gestoppt und die Kontrollleuchte für den Stern beginnt zu blinken. Kurzzeitig kann es immer mal zu einem Blinkenden der Kontroll-LED für den Leitstern kommen, das bedeutet aber nicht dass die Kamera nicht mehr nachführt! Nur wenn die LED dauerhaft blinkt, stimmt was nicht.

Wenn man das Autoguiding beenden möchte einfach den Modusschalter in den LiveModus schalten. Die Kamera stoppte dann alle Korrekturbefehle. Die Stern Kontroll-LED blinkt und zeigt hiermit an, dass sich die Kamera im Live Modus befindet.

3. Allgemeine Hinweise

Nur im LiveModus kann die Steuersoftware mit der Kamera zusammenarbeiten, also Bilder der Kamera anzeigen oder Einstellungen der Kamera ändern. Im Autoguidingmodus wird der serielle Port für die Steuerung des Teleskops benötigt und muss entsprechend umgesteckt werden.

Die GBG Steuersoftware bietet die Möglichkeit die Register der Kamera zu verändern. Ich habe als Grundeinstellung aber schon die optimalen Einstellungen in die Software des Autoguiders übernommen, so dass hier eigentlich nichts mehr verändert werden muss.

Nachbau:

Grundlage des GameBoy-Guiders ist eine Kamera aus einem Nintendo GameBoy Camera Modul. Dieses gibt es häufig günstig bei Onlineauktionshäusern zu ersteigern.

Die Schrauben des Moduls sind etwas schwierig zu entfernen, aber da das Gehäuse sowieso keine weitere Verwendung mehr findet, kann es auch bei der Öffnung des Moduls zerstört werden.

Die Hauptfunktion des Autoguiders übernimmt ein PIC Microcontroller vom TYP PIC16F876 mit der GBG Software. Zur Pegelanpassung an die serielle Schnittstelle kommt noch der IC MAX232 dazu. Das war's dann im Wesentlichen eigentlich schon:

Ich habe das ganze auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Wer will kann hier gern auch eine Platine entwerfen. So sieht das ganze bei mir aus:

Hier die Stückliste:

Part Value
C1 1uf
C2 1uf
C3 1uf
C4 1uf
C5 100uf
C6 100nf
D1 7 Segment Anzeige
D2 1N4148
IC1 PIC16876P mit GBG-LX200 Software
IC2 MAX232
IC3 78L05Z
QG2 20Mhz Quarzoszillator
R1 10k
RN1 1k (5x1kohm)
S1 Taster
S2 Umschalter

So wir die Kamera mit der Platine verbunden:

Und hier die Belegung direkt auf der Kamera:

Und hier der Vollständigkeit halber die Liste der Anschlüsse mit deren Beschreibung:

Beschreibung der Software:

Wie weiter oben schon beschrieben, liegt die Steuersoftware für den GameBoyGuider in zwei Varianten vor. Beide Varianten sind grundsätzlich gleich zu bedienen. Die PocketPC Variante enthält zusätzlich noch ein Modul um mit der Kamera Langzeitbelichtungen bis zu 20Sekunden zu machen. Dies passiert über Bildaddition, aber nicht in der Kamera selbst sonder im PocketPC. Für die Autoguidingfunktion ist diese Feature aber nicht relevant sondern nur ein Resultat von Experimenten. Der zusätzlichen Button "Dark" und der Slider "T-Sek" sind für dies Funktionalität notwendig.

Nachdem die Kamera mit dem Rechner verbunden wurde, muss zuerst der richtige Com-Port eingestellt werden. Dies passiert unter [Einstellungen]
Nun muss der Button [verbinde] gedrückt werden. Durch betätigen des Buttons [ein Bild] werden die Bilddaten aus der Kamera gelesen und auf dem Bildschirm dargestellt. Die X-Y Koordinaten und die Helligkeit des Sterns werden ebenfalls ausgelesen und angezeigt. Zusätzlich wird der Schwellwert (Dunkelstrom) angezeigt. Die Helligkeit des Stern sollte über dem Schwellwert liegen, sonst wird die Kamera keinen Stern erkennen.
Über den Button [Serie] werden ständig Bilder ausgelesen und angezeigt. In der PC Variante muss zum beenden der Serie ESC gedrückt werden. Beim Pocket PC zum beenden einfach [Stop] drücken.

Die Kamera Register sind in der Software des GameBoyGuiders schon optimal eingestellt. Wer hier aber trotzdem experimentieren möchte, kann die Register frei verändern. Ich habe verschiedene Presets abgespeichert. Diese können über die Buttons Tag, Nacht, Kanten, Raum aufgerufen werden. Ein Senden der Register an die Kamera erfolgt über den Button [Konf->].
Wer sich näher mit den Registern beschäftigen möchte kann sich hier das Datenblatt des Aufnahme-Chips herunterladen: M64282FP

Downloads

GameBoyGuider Pocket PC Win CE, Windows Mobile
GameBoyGuider Windows 9x,NT,2000,XP

Es handelt sich hier nur um reine .exe Dateien, eine Installation ist nicht erforderlich!

Kauf:

Programmierte Chips können über mich bezogen werden.
Preis: PIC16F876 mit GBG-LX200 Software: 20,-€

daniel@deep-sky-lab.de
http://www.deep-sky-lab.de

Technische Daten:

Stromversorgung: 6V-12V
Stromaufnahme: 20 mA
Betriebstemperaturbereich: -20...+70 Grad Celsius
Taktfrequenz: 20Mhz
Mikrocontroller: PIC16F876
Serieller Port: 9600Baud, 8 Bit, keine Parität, 1 Stopbit (Autoguiding), 115200 Baud im LiveModus
Software: programmiert in PIC-Assembler, letzter Versionsstand V1.09 (03.2008)

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