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★観望・撮影機器の自作のカテゴリー記事一覧


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ケンコーで発売されているスカイエクスプローラー SE-AT100N(マクストフカセグレンの90Mもありました。)の架台部分について雑談記事を記載します。


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もともとはこの架台はSky Watcher社が作っており、OEMされているものです。
ハンドコントローラーを使用すれば自動導入も出来ますし、なんと架台の両軸にはエンコーダーも装備されています。
(デジカメのシャッター制御ができる端子もついています。)

上記のように非常に多機能な架台なのですが、ケンコーが販売している望遠鏡とのセットではハンドコントローラーが省かれ、追尾のみの簡易架台の位置付けで販売されています。(実にもったいない販売方法です。。せっかくの多機能が封印されて販売されているわけですから)

私は架台部分が欲しくて(双眼鏡で使用するつもりでした)ケンコーのアウトレットでたたき売り(確か15000円)されているときに購入しました。
しかし、ハンドコントローラーが3万円以上と本体より高額になり、L字金具で双眼鏡を装着した場合天頂付近が見づらいなどの理由から長らく使用していませんでした。

上記の機能を見て気づいた方もいらっしゃると思いますが、実はWifiアダプタを装着すれば、Sky Watcher社のAZ-GTiとほぼ同じ構成になります。


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私が購入した頃はAZ-GTiも、スマホの操作アプリであるSynScanProもありませんでしたので、ケーブルを自作(自己責任で)しINDIドライバで自動導入を行っていましたが、Wifiアダプタを装着すればSynScanProアプリで操作も可能です。
Windows版のASCOMドライバでも認識しますし、使用できます。

今となってはAZ-GTiを購入したほうが良いかもしれませんが、この架台をお持ちの方はWifiアダプタを購入すればスマホのアプリで、ケーブルなどを自作(Wifiアダプタでも可能)すれば、ASCOMドライバやINDIドライバで制御できますのでお試しください。(私はEAA(電視観望)で使用しています。)
エンコーダーもついているので手動で操作してもプラネタリウムソフトと同期しますし、地味に本体の十字キーが便利です(笑 三脚無くても使えますし)



ケーブルの自作は以下に記載します。(自己責任でお願いします。)

・TTLシリアル変換ボード

・RJ12ケーブル(端子側PIN配列)
PIN配列 1.RXD 2.繋がない 3.TXD 4.グランド
接続図はここを参照

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このようなケーブルを切断してケーブルを上記シリアル変換ボードにはんだつけするのが簡単です。


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私は自動導入がついていないタイプの架台での観望補助として自作のDSC(導入支援機器)を使用しています。

一番最初に制作したのはセレストロン社のアルティマ8PECという古い機材用に作成しました。
(その後、HF経緯台2台、経緯台1台にDSCを取り付けましたので、自動導入がない機材はほぼDSCで導入支援可能になりました。)

この機材にはエンコーダを用いたDSCのオプションがあったのですが、すでにどこにも売っておらず、日本ネミコンという会社のエンコーダ(2500PPR)を2つ購入して、取付金具はアルミで自作しました。

DEC軸は金具を介して直結できたのですが、RA軸に関しては軸直結が構造的に難しくギアを介して接続することにしましたが、この架台のギアは大変大きく、購入したエンコーダーではステップ数が多くなりすぎてしまい300PPR程度の自作キットのものを取り付けました。

結果エンコーダが一つ余ってしまい、以前自作記事で掲載した機材に使いまわしました。

国産のエンコーダは高額なので海外通販になりますが、有名所ではUS-Digitalのものなど日本の製品よりは遥かに廉価です。しかしBBox互換のデコーダーボックスがArdiunoで廉価に自作できてしまうとなんとかしてこの部分もコストを抑えられないかなと考えていました。

ネットを徘徊していたらこんな記事が。。

廉価ですし、衝撃や悪環境にも強いとなるとDSCにうってつけです。
このエンコーダで自作した方がいらっしゃれば使用感などを是非伺ってみたいですね。

そうこうしている間に、、現在は国内でも中国製の安いロータリーエンコーダーを購入できるようになりました。

軸直結で解像度を出そうと思うと最低でも1000PPRくらいのものがほしいところです。
中国の通販サイトでは販売しているようですね。以前に比べ選択肢が広がりました。)


ビクセンのアリガタはどちらかというと小型の機材向けと言った印象があります。
(大型機材にはロスマンディタイプが使用されることが多いですね)

これは底面44mmの細いアリガタが望遠鏡をアリガタのみで支える構造になっているためです。

金属加工が必要ですが、この図面のAの部分のようにアルミ板を1.5mmほどアリガタ上面が埋まるように削ってボルトで共締めして使用すると、ロスマンディタイプ同様面で荷重を受ける構造になり、強度が大幅に向上します。

私は以前記事に掲載したマウントアダプターとしてこの構造を利用しています。(望遠鏡の接続にももちろん利用できます。)

ビクセンタイプのアリガタは廉価に購入できますし、アルミ板を38mm(ビクセンアリガタの上面の幅)1.5mmほど削る加工であれば業者さんに頼めば廉価に加工してもらうことができます。

赤道儀、経緯台ともビクセンアリガタにこの加工を施してマウントアダプターとして活用しています。
暗い中ネジ穴を探して重い機材を持ちながらねじ込む作業がなくなるため、架台の設置が非常に楽になります。(アリミゾ部は市販製品をそのまま利用できます。)

この図面のB部分も作成すれば三脚などにアリミゾを取り付けておくこともできます。

赤道儀や、経緯台いずれも設置が楽になりますし、赤道儀の場合架台とアリミゾ部分のみ常設しておけば、極軸合わせも簡単に行えるメリットがあります。
廉価な市販部品を流用して非常に丈夫なマウントアダプターを作成できますので興味ある方はお試しください。

Ardiunoが登場して自作の敷居が非常に下がりました。
今回紹介するのはmoonlite互換のモーターフォーカサーです。



Arduino ASCOM Focuser Proが有名ですが、私はINDIのフォーラムで紹介されていたこのプログラムを使用しています。

このプログラムは動作開始時と終了時にモータースピードをゆっくり動作させるため、脱調しずらいのが特徴です。



必要なものは以下になります

Ardiuno IDE(プログラム書き込みソフト)

Arduino UNOまたはNano互換機(私はコンパクトにしたかったのでNanoを使用しました。互換機はシリアルチップがCH340になるためドライバが必要になります。)

ステッピングモータ+ドライバ

タイミングプーリー+ラバーベルト(モーター側、フォーカサー側は機器の軸径に合わせて購入)

取り付け金具など



Ardiuno IDEのライブラリにAccelStepperをインストールしてから、プログラムを焼き込みます。



Arduino UNOまたはNano互換機のGPIO2〜5ピンをモータードライバーのIN1〜4に結線すれば終了です。

PCとUSBで接続して動作確認をしてみましょう。設定などはこの記事を確認してください。

モータフォーカサーは高額な機器でしたが、本当に廉価に構築できます。
私はモーター+ドライバを5セット購入し、写真の電子ファインダーやEAA用、小型望遠鏡用など4台分を作成しました。

かかる手間としてはフォーカサーへの取付金具の作成、ギアの取り付け+アルファ程度でした。
Digital Setting Circlesの制作と比較するととても簡単です。

Ekosを使用すれば自動導入から撮影、フォーカスまで全てリモートで制御できます。

興味ある方はぜひ制作してみてください。





以前DSCの方位軸にエンコーダー、高度軸に角度センサーとしてLSM303を使用するDSCの記事を記載しましたが、こちらは両軸にエンコーダーを使用する機器になります。

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導入支援に関してはメーカーサイドでマウントを制作する際に考慮してほしい機能ですが、現状ではほとんど対応しておらずユーザーが後から工夫して取り付ける必要があります。

日本では国際光器、海外ではASTRO DEVICESAstroSystemsSky Engineering incJMIなどがDSC、エンコーダー、取り付け金具などトータルで対応してれています。




自作で使用するのは以下の部品です。

Ardiuno UNO互換機(互換機はシリアルチップがCH340になるためドライバが必要になります。)

LANコネクタDIP化キット(エンコーダーとの接続に使用(本体側))

Arduino XBee Shield(シリアル通信の無線化に使用)

Wifily(XBee WiFI互換機、現在であればESP8266系のチップでも大丈夫だと思います。)

XBee USB アダプタ(XBee書き込み用として使用、私は自作しました)

RJ11ケーブル(6極4芯、エンコーダーとの接続に使用(エンコーダー側))

RJ11ジャック(個々のエンコーダ端子として使用)

LANケーブル(ストレート配線、エンコーダ配線をまとめ、本体との接続に使用)

Ardiuno IDE(プログラム書き込みソフト)

CoolTermシリアル通信ターミナルソフト)

エンコーダー2セット、マウントとの取り付け金具



以上です。

DSCのプログラムはこれを使用しました。
プラネタリウムソフトはSkySafari(Plus以上)を使用しています。

原理的にはArdiuno UNO互換機のUSB端子でシリアル通信ができるはずなのですが、SkySafari(Plus以上)でどうしても接続することができず、やむを得ずWifiシリアル通信での接続ができるようにしました。
(HC05などを使用したBluetoothでのシリアル通信の方がはるかに簡単ですが、iPhone、iPadを使用の場合はWifiでしかシリアル接続できないためです。アンドロイドや、MacであればBluetoothでのシリアル通信をおすすめします。)



Wifiシリアル通信は現在であればESP8266チップでもできるようになりましたが、私が制作していたときはブリッジモードが非常に不安定で使えませんでした。
(現在はこのプログラムで使用できます。)

Ardiuno UNO互換機のTX、RXピンとシリアル無線機器(私の場合はWifly)のRX、TXピンを接続し、Ardiuno UNO互換機のGPIOから電源とアース、合計4本のケーブルを結びます。(Ardiuno UNOのGPIOのTXピン→シリアル無線機器RXピン、Ardiuno UNOのGPIOのRXピン→シリアル無線機器TXピンの配線になります。)



エンコーダーは5Vのものを使用します。

配線はこの図を参考にしてください。



Wifiシリアル通信のチップが3.3Vでの動作になりますので配線を注意してください。私は配線が面倒だったためXbeeシールドを使用しました。



XBee WiFIは親機として使用し、iPhone、iPadで接続する形を取ります。
プログラムで修正を加えるのはエンコーダーのカウント数のみです。(カウント数を変更する場合はプログラムを再度書き込みます。)



文章で記載するとわかりづらいですね。。。
流れとしては

1.Ardiuno UNOにプログラムを書き込み(カウント数は任意に変更)

2.XBeeシールドを接続

3.XBee WiFIを親機として動作するように設定(SoftAPモード)

4.Ardiuno UNOのGPIOピンとLANコネクタDIP化キットのハンダつけ(配列はこのマニュアルの5ページ目

5.マウントとエンコーダーを取付金具で接続

6.エンコーダ側にRJ11ジャックの配線配列はこのマニュアルの5ページ目

7.LANケーブル+RJ11ケーブル2本を結合配列はこのマニュアルの5ページ目



といった感じです。

私が制作したときは総額で7000円程度でした。(導入支援機器、端子など。エンコーダー2セットを除きます。)
今ならESP8266が使用できますので、おそらく3〜4000円で制作できると思います。

エンコーダーが最も高価な部品になりますが、静電容量式のCUI AMT102エンコーダを使用すればかなり値段を抑えることができます。

自作など面倒なことが。。という方はこの機器を購入するのがいちばん良いかとおもいます。(ただし、いずれにしてもマウントとエンコーダーを接続する必要があります。)







一昨年までマンションぐらしをしており、そこそこ広いベランダがあったため、そこで撮影などをしていました。
幸いなことにベランダの前方に高層建築がなく、空の明るさを除けば撮影環境の動作チェックなどは行いやすかったのですが、いつも辟易としていたのが極軸合わせでした。

ベランダが南側についていたので観望や、撮影対象は多かったのですが極軸をあわせるためにはドリフト法を使用しなくてはならず、毎回30分くらいは極軸合わせに時間をとられていました。

この時間をなんとかできないかと考えたのがこちらです。


img_0-7.jpg

流石にこれは設計のみで、制作はコスモ工房さんにしていただきました。

市販のビクセンタイプのアリガタ、アリミゾの部品を流用し、ロスマンディタイプのアリガタ同様面で荷重を受け止める設計です。(設計図はこちら

この方式でしたらネジとは異なり、一度きちんと極軸を合わせたら接続時にアリガタの方向に合わせて固定されるためマウントを取り外しても極軸がずれません。
強度も面で支えるため安定しており、ポールのみを袋をかぶせて放置して使用していました。



img_1-3.jpg

マウントの接続もアリミゾのネジを締めるだけで済み、設置、撤収にかかる時間もかなり短縮できます。

当初は極軸合わせの面倒くささから考案しましたが、使用してみると通常の三脚に同様の機構をもたせれば移動用としても便利(三脚とマウントを簡単に分離でき、設置も楽)なことから大型双眼鏡のマウントにもこの機能の簡易版を設計して制作していただきました。(設計図はこちら

大型の三脚と大型のマウントともなると重さも結構あり、いちいち暗い中でネジをまわして取り付けるのがなんとも面倒でしたが、この機能にしてからは上に載せてアリミゾのネジを締めるだけです。



img_2-1.jpg

ベランダでは赤道儀のピラーにワンタッチで接続でき、移動の際は大型三脚にアリミゾを取り付ける金具を介して、市販のビクセンタイプのアリミゾを取り付けてあります。
三脚+アリミゾの重さで済み、マウントとの取り付けもワンタッチで済みます。

市販の部品を流用できるため、価格もそれほどかかりませんでした。
設計のみなので純粋な自作ではありませんが、便利なのでおすすめです。



Ardiunoを使用したDigital Setting Circlesを紹介します。
この記事のプログラム、部品を使用したものです。
こちらはプログラムの書き込みはArdiunoアプリを使用していますが、ボードはESP8266です。

そのためArdiunoアプリの設定を追加します。

メニューよりファイル→環境設定の追加のボードマネージャに http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json を追加します。


その後ライブラリに

・Encoder Library by Paul Stoffregen

・LSM303 Library by Pololu


を追加すれば準備完了です。

このDigital Setting Circlesは方位軸にエンコーダーを使用し、高度軸に角度センサーを使用するものです。
制作もしやすく、iPhoneやiPadのSkySafari(Plus以上)でも問題なく使用できました。



IMG_2800のコピー

唯一工夫したのはUSB端子から電源を取れるようにしたことです。
これによりスマホ用のポータブルバッテリーで電源を確保できます。
本体を外付けにしたのはWIFI電波の飛距離を稼ぐため、高度センサーとの配線をまとめるためです。

パネルはハリパネ(笑
カッターで切断し、デザインをプリントアウトして貼り付けました。



IMG_2801のコピー

マウントの中身はこんな感じです。
ユニバーサル基板にUSB端子をつけて、電源入力にしています。
そこから、方位軸エンコーダーへ電源供給を行っています。
RJ11端子もユニバーサル基板に取り付け、エンコーダーのAB相の信号と、5V電源をRJ11ケーブル1本で伝送するようにしています。

エンコーダーは軸直結が構造上不可能なのでプーリーとベルトで行っています。



IMG_2803.png

SkySafari(Plus以上)の設定は

Basic Encoder Systemを選択

・マウントタイプはAlt-Az Push to(画像は間違っています。)

Auto-Detect SkyFiをON

・ポート番号は4030


エンコーダーのカウント数は

高度角10200(固定)

方位角12500(持っているエンコーダーのカウント数で変更)


このDigital Setting Circlesの利点は

・コストが安い(エンコーダーを除いて3500円程度)
 高額なロータリーエンコーダが一つで済む(その分工作も楽です。)

・配線も1本のみなのでシンプル、現地でのトラブルも減る

・方位角のエンコーダーのステップ数をアプリで自由に設定できる。
 (高度角は10200で固定です。他のDigital Setting Circlesはステップ数を変更する場合はプログラムを調整する必要がありますがこのプログラムはまさに書き込むだけです。)



プーリーやベルトの手配に時間がかかりましたが、今まで作ったDigital Setting Circlesの中ではもっとも簡単に制作できました。
精度も問題ありません。


興味ある方はチャレンジしてみてください。










天体機器の自作を行う場合はどうしても道具が必要になります。
道具は大別して加工用(金属の穴あけ、ネジ止め、整形(削り、切断など)と電子工作用(配線、回路チェックなど)になります。

工具を全くもっていない方はこれらを揃えるだけでもそこそこの金額になってしまいますが、観望、撮影とも自身で調整する箇所が多いため、この趣味を行うとなると多かれ少なかれこれらの道具は必要になってくる可能性が高いです。

この記事では天体趣味を行う上で持っておくと便利な道具を記載します。
購入の参考にしてください。


●加工用の道具

・金ノコ

・のこぎり

・カッター

・スパナ

・ドライバ(電動ドライバもあると何かと便利です。)

・ドリル


●電子工作用の道具

・はんだこて(温度調節機能をもったものが便利です。)

・テスター(抵抗値、コンデンサ容量などを測れるものが便利です。)

・ニッパー

・ラジオペンチ

・ピンセット(小さな部品を掴んだり、はんだつけのときに便利です。)

・精密ドライバ

・ホットメルト(基盤や配線の固定に便利です)


だいたいこんなところでしょうか
100均で揃うものもありますが、はんだこて、テスター、刃物類(金ノコ、ニッパー)はしっかりしたものを選んでおいたほうが作業がはかどります。

特にはんだつけはトラブルの元になる部分なので使いやすい温度調節機能をもったこてを使用して共晶半田を用いれば格段に失敗が少なくなると思います。(鉛フリーはんだははんだつけがし辛いですので、個人使用の場合は避けたほうが無難です。)
テスターはデジタルタイプの多機能なものが最初の一台としては使いやすいと思います。(抵抗値は読み方を忘れるためよく使います(笑))
ホットメルトや、ピンセットはオプション的な位置づけですが、あれば本当に便利です。
ピンセットははんだつけの部品押さえにも使用できますし、細かい作業をするときにはあるとないとでは作業効率が違います。(私が職業柄使い慣れているというのもありますが。。)
ホットメルトは簡易的な接着、絶縁箇所の保護など電子工作全般に便利に使用できます。

自作で最大の難関になるのは金属加工かもしれません。
金属加工は素人には敷居が高いです。
木工や、プラスチックで済む場合はそれらで済ますことではるかに敷居が低くなります。
天体機器は細かな部品が必要になるケースが多いです。

個人の発注に対応してくれる業者さんもわずかですがありますのでうまく活用しましょう。



ロータリーエンコーダを使用した天体導入支援装置は手動の架台ととても相性が良く、私も何台か制作しています。

しかし、エンコーダーの情報をMac、もしくはタブレットに送信する制御ボックスの制作、架台にエンコーダーを取り付ける金具の制作など稼働までの敷居が非常に高いのも現実です。

私が天体観望を再開した頃はエンコーダーを使用した天体導入支援装置は非常に高額でしたが、現在ではSky Watcher社からこんな便利な架台が購入しやすい価格で登場していますので、今から始める方はこの架台からスタートするのが良いかもしれません。

しかし、この架台では大きな鏡筒には対応できませんし、すでに架台を持っている方でなんとか天体導入を行いやすくしたいという方はこれから紹介するデジタル角度計と可動式目盛環を使用した簡易導入機器を制作してみましょう。




このような3枚のステンレス版を組み合わせて、架台と共締めして固定します。回せる部分に耐水フィルムで印刷した目盛を貼り付けます。




角度は市販のデジタル角度計を使用します。
暗いところでは水平軸の目盛が見づらいため、明るさを可変できる赤色LEDと目盛の数値を拡大して見ることができるルーペを取り付けます。

スマホのプラネタリウムソフトで見たい対象の現在時刻での方位角、高度角がすぐにわかりますので、簡単に導入できる1等星や、惑星などを導入してしまい、その天体の方位角に水平軸の目盛を回して合わせてしまいます。

デジタル角度計のほうも、その天体を導入後にまずゼロボタンを押してしまいます

その後プラネタリウムソフトの高度角と同じ数字になるまで下方向に動かします
(マイナス角度で同じ角度になるまで動かす。そこが水平になるはずです。)

そこで、再度ゼロボタンを押せば、導入天体の現在の高度角とぴったり合わせることができます。

この方法では、架台の水平をしっかり出しておけば上記の操作を1回行うだけで、後は見たい対象の方位角、高度角をプラネタリウムソフトから確認して同じ数字になるように動かせば、対象を導入できます

操作も簡単ですし、エンコーダーを用いた導入支援装置よりはるかに制作も楽です。
三枚のステンレス板はネットでレーザー加工してくれる業者が複数あります。
そこで切り出してもらえば後は届くのを待つだけです。

私は照明用の照度可変LEDも作成しましたが、なくてもなんとかなります。

ここに上記すべての機器の図面も置いておきますので、天体の導入で苦労している方はお試しください。





わたしが、約25年のブランクの後いくつかの変化がありました。
日本企業の衰退や、中国企業の台頭、自動導入など電子部分の向上や、大口径の鏡筒の価格低下などでしたが、思い立って再開したため無理のないスタートをと思い、廉価な手動赤道儀の反射望遠鏡を購入しました。(子供の頃に購入した望遠鏡は実家においてきたため)

その当時は大都市の中心部のマンションに住んでいましたが、ここで最も大きな約25年の変化を感じることになります。

「空が明るすぎてファインダーで星が探せない」

子供の頃に購入した望遠鏡も手動赤道儀でしたので、操作は覚えておりタカを括っていたのですが、2等星がようやく見えるかといった環境でブランク明けでの手動導入は惨敗に終わりました。

望遠鏡はレンズの天地左右が全て反対に見えます。倍率が高い場合視野も相当狭くなります。
そのため、対象の導入支援のためファインダーがあるのですが、こちらも昔同様天地左右反対に動くため、目印となる星からたどりながら目標天体を導入するためにある程度の慣れを必要とします。

空が明るすぎて目印となる星がほぼなく、更に天地左右が反対に見えるため、どこを見ているか全くわからなくなってしまいました。
過去に天体望遠鏡を操作したことがある人間でもこれですから、全くの初心者はもうこの段階で諦めるでしょう。。

そこでネットなどで導入支援を行う機器を検索すると正立ファインダーや、Digital Setting Circlesと呼ばれるエンコーダーを架台に設置して、PCのプラネタリウムソフトと連動して支援する機器を見つけました。
しかし、かなり高額だったため、悩んでいたところ、その機器を自作するサイトを見つけました。

日本での情報はごくわずかでしたが、海外では結構こういった自作を行うことが多いということがわかりました。
意を決して制作しましたが、電子工作自体も大変で、更にエンコーダーの架台への取り付けに関しては金属を加工しなければならず苦戦しました。
全て無事に動作するまで3〜4ヶ月もかかりましたが、その効果たるや絶大で、肉眼で見えない対象を大量に導入できました。
それはそれで、とても嬉しかったのですが、これだけの月日が経過して、技術の進歩があるにもかかわらず、入門機として販売されている機器が入門者への門戸を開く努力が全くされていないことにも大いに驚きました。

その後にも異なる機器のDigital Setting Circlesも自作したり、エンコーダーを取り付けられない架台には、プラネタリウムソフトを使用すると現在時刻の方位、方角が簡単にわかるため目盛環を使用する方法も試し、成功しました。
エンコーダーはマウスにも使用されているため、大手メーカーが少し工夫すれば、安価にファインダーなどよりはるかに高精度に導入支援をできる環境を提供できると思いますが、Digital Setting Circlesはおろか、目盛環すら設置されていません。
そのため、望遠鏡で星空を観望するためには高額な自動導入機器を最初から購入するか、メーカーに頼らず、必要とするものを情報を集めて自作するかのいずれかになります。(月と惑星だけではあっという間に飽きてしまいます。)
双眼鏡では低倍率で視野が広いため、一気に対象導入の敷居が低くなりますので、最初に観望する機器として双眼鏡をおすすめしますが、望遠鏡で対象を導入できず苦戦している方は経緯台に目盛環であれば僅かな工夫で劇的に導入支援効果を得られますので、ぜひ頑張って取り組んでみてほしいと思います。

電子工作も現在では日本語で丁寧にDigital Setting Circles の説明をしてくれている。なずな工作室さんや、Ardiunoを用いてほとんどPCでプログラムを書き込むだけで完成する機器もあります。(Digital Setting Circles以外にも便利な天体用のプログラムがいくつかあります。)


今後の記事で私が作成した自作機器をご紹介しようと思います。

興味ある方は是非チャレンジしてみてください。







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TーStudio

Author:TーStudio
Macやシングルボードコンピュータを使用して天体を楽しむサイトです。
カテゴリから選択して順番に読むとアプリなどの使い方の説明となるようになっています。

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