David's Astronomy Pages
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Observing Result | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Slew/Centering Performance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dome Slewing Performance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sky Conditions (Locate Frames) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Night Sky Summary Plot Top axis: Sky Brightness at Zenith (in ADU/s) Lefthand axis: Local Time (hh LT). Righthand axis: Sun Altitude (degs) |
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Pre-Session Weather Forecast (API data from darksky.net) Forecast showed some initial clear patches, but with cloud progressively developing through the night, but otherwise dry and calm In the event there was a moderately clear interval between 18:30 and 22:30, with another clear interval at 02:30-03:45. Transparency wasn't great at any stage. Operations didn't start till suspended at 21:50 and took advantage of clear intervals, suspending when sky deteriorated. |
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Session Event Log | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Although a motor focus was installed on the guidescope/secondary scope in Nov 2018 (Installation Notes 2018-11-07), using it to focus the scope and in particular using it to fully automate the focusing of the scope has proven to rather challenging. Trying to focus using images/and HFD values from PHD2 proved difficult and swapping to and fro with SharpCap was difficult. Attempts to use CCDSoft to collect focus star image from ASI ZWO camera on the secondary scope whilst it worked in test environment but in practice it resulted in instablity in my telescope/camera control software which I was unable to quickly overcome.
However in late 2019 I'm having another bash at finding a solution to the issue of focusing the guidescope/secondary scope.
Example of Automated Focus Profile taken on Main Scope
Orange dots are FWHM measurements made with CCDSoft Blue dots are HFD measurements calculated from the CCDSoft image Yellow curve is best-fit quadratic equation that leads to best focus position Profile has a good shape there is high confidence in the auto-calculated position of best focus position |
Attempts to automate the focusing process using PHD2 ran into some
difficulties
- PHD2 isn't very good at finding / locking onto a star
when it is out of focus, due to starmass changes and
difficulty
distinguishing hot patches of pixels from stars
- HFD values would
often stay flat for relatively large changes in focuser position when running a
focus profile even though profiles centered on
a starting position of
reasonably focus
Example of Automated Focus Profile taken on Secondary
Scope, 2019-11-08 Using Backlash Compensation of 400. Blue dots are HFD measurements from PHD2 Profiles are flat without any peak focus even though profiles centered on a position of reasonably focus (~ HFD 5.5 - 6) |
Example of Automated Focus Profile taken on Secondary
Scope, 2019-11-09 Using Backlash Compensation of 800 |
Suspecting that there might be an issue with the amount of combined backlash on the motor focus/rack & pinion focuser the backlash compensation was increased from 400 steps to 800 steps to see if this might resolve the issue. Although it didn't resolve it did prompt me into doing some more testing in the following days
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Having suspected that there might be an issue with insufficient compensation of backlash a daytime test was carried out in which having driven the focus motors in one direction to the point in which the focuser in moving, the focus motors were reversed and a careful watch made for the point at which the focuser then began to move in the opposite direction. This was most easily done by spotting the point at which the fine focus knob began to turn and seeing how steps the motor focuser had changed by. Although this doesn't necessarily include the backlash associated with the rack and pinion focuser on the scope it does evidently show the bulk of the backlash in my system.
Surprisingly this backlash amounts to some 1500 steps, equivalent to about 2.7mm of take-up (based on my focus tube travel of 0.0018mm per step). This is also equivalent to a 1/4 turn of the coarse focus knob (based on 0.06 deg per step), or 2.5 turns of the 1:10 fine focus knob.
With this measurement I entered a backlash compensation value of 1800 step into my motor focus settings, pending a more detailed measurement in the next observatory session (either a live or test session).
The precise origin of this large backlash is uncertain. A large backlash was noticed during original manual focusing prior to the fitting of the motor focus, and was not expected from the Pegasus Universal Motor Focus Unit (PEG-MF3-MOTOR-UN) which was meant to have a "gearbox with very low backlash". Prehaps something became loose during the installation ?
Unfortunately I don't have a record or any recollection of why I had chosen the original value of 400 for backlash compensation. WIthout this I can't understand whether the backlash has always been as high as 1500 steps or has gradually or suddenly increased..
[ This daytime backlash estimation was done as part of setting up for transit of Mercury however lack of prior preparation on my part and then cloud prevented Transit observation. Got as far as focusing on the sun and the cloud came over and staying covered for the remainder of the afternoon. ]
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Having tried focusing solution using PHD2 to provide HFD measurement on a
single star, a new method has been developed using SharpCap to provide a
multi-star FWHM measurements. Whilst SharpCap has
manually initiated tools for focusing using a number for methods including
single star and mutiple star FWHM measurements including stepping across a range
of focus positions using an ASCOM connected focuser, this was does not
provide me with means for fully-automated the task from my Telescope&Camera
Control Software (AstroMain), however I can accomplish this by controlling
SharpCap using a SharpCap service interface written in python (AstroShCap) that
listens and responds to JSON like requests from my control program.
This
was accomplished by adding a new routine to my server interface called "RunFWHM
monitor" that sets the SharpCap MultiStar FWHM Measurement tool running
and reads the FWHM current score when requested, along with 3 new methods 'StartFwhmMonitor',
'MakeFwhmMeasurement', 'GetFwhmScore'. An existing method 'StopCapture'
is used to end the FWHM monitoring.
My Telescope & Camera Control
Software (AstroMain) has been updated to call the SharpCap server interface and
uses these new methods to help acquire a focus profile and derive a position of
best focus. The older method using PHD2 is still available as
an option.
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After determining a good estimate of the true backlash in the system (much
larger than previously used) and with my new SharpCap based focusing routine in
place there was opportunity to try during night-time observatory testing on
2019-11-12.
- Software : AstroMain 3.17.5, AstroShCap 1.2.8
With backlash compensation value of 1800:
- Focusing in the "In" direction produced an initial best focus position of 8081 steps
- Focusing in the "Out" direction then produced a best focus position of 9560
steps
- Subsequently focusing in the "In" direction produced a best focus
position of 7999 steps.
This indicate a total backlash of between 1479
and 1561 steps which is similar to the 1500+/- steps estimated during daytime
testing.
Automated Focus Profiles taken on Secondary Scope,
2019-11-12 Orange dots are MultiStar FWHM measurements from SharpCap Profiles are reasonably well formed. Quality of fit suffers due to inclusion of points at one or both ends of the profile (off the bottom of the chart) where SharpCap has returned FWHM Scores of 20.0 |
Previous calculations (TS
80mm f/6 APO - Critical Focus Zone, 2018-11-07) has shown that the the
critical focus zone for my 80mm TS Photoline APO refractor is just 31 nm
(0.031mm). With my Pegasus Motor Focus Unit (0.0018mm per step) this
is equivalent to 17 steps, i.e. a zone that is just +/-9 focuser steps
wide. With focusing previously undercompensating for backlash by
around 900 steps (1500-400) it is no surprise that focusing was getting screwed
up.
(Critical Focus Zone calculation is based on the "New Critical Focus
Zone" (NCRZ) equation of
GoldAstro, and assumes 1.5” (arc sec) FWHM total seeing and a focus
tolerance of 10% . This CRZ changes to +/- 6 steps for 1" seeing,
+/-11 steps for 2" seeing, +/-14 steps for 2.5" seeing , +/- 17
steps for 3" seeing & +/- 23 steps for 4" seeing. )
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This Web Page: | Notes - Session 720 (2019-11-08) |
Last Updated : | 2024-10-09 |
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