PHD2 – Autoguiding deel 2, optimaliseren.

In de basis snelstartgids hebben we geleerd hoe snel en eenvoudig te guiden met PHD2. In deel 2 gaan we in op het optimaliseren van de volg-instellingen. Om dat te kunnen doen zullen we ons eerst moeten afvragen wat optimaal is of beter wat voldoende is als volg-resultaat.

PHD2 heeft een scala aan parameters waarmee we afhankelijk van de gekozen setup en/of omstandigheden onze guiding kunnen optimaliseren. Om inzicht te krijgen in de performance van de guiding (of accuratesse) kijken we eerst naar de Historygrafiek.

De Historygrafiek laat voor deze eerste beoordeling een paar belangrijke waarden zien:

History grafiek

History grafiek

Linksonder zien we het blok met zg. RMS error waarden voor Ra (rechte klimming) en Dec (Declinatie). De Ra afwijking zal voornamelijk door afwijkingen in aandrijving veroorzaakt worden (zoals periodieke fout in tandwielen), terwijl de dec afwijkingen voornamelijk met pool-uitlijnfout te maken hebben. De RMS uitgedrukt in boogseconden staat tussen haken. PHD2 kan de afwijking in boogseconden laten zien omdat we de basisgegevens voor de berekening hiervoor hebben ingevoerd (De brandpuntsafstand van de volgkijker {162mm} en de pixel afmeting van de SSAG camera {5.2 mu})

Met deze brandpuntsafstand en pixelafmeting kunnen we de zg. Afbeeldingsmaatstaf berekenen, dit is het aantal boogseconden per pixel van het guiding-systeem. De formule hiervoor is:

(206.3 * camerapixelmaat) / brandpuntsafstand = Afbeeldingsmaatstaf

(206.3*5.2)/162= 6.62 boogseconden per pixel afbeeldingsmaatstaf voor het guidingsysteem.

Nu kunnen we gaan bepalen voor welke telescoop-camera combinatie dit volgsysteem geschikt is. Een vuistregel is:

afbeeldingsmaatstaf guiding systeem < 4 * afbeeldingsmaatstaf hoofdsysteem

Een voorbeeld: Hoofdsysteem is een refractor met brandpuntsafstand van 550mm met een Canon 6D DSLR camera met 6.4 mu pixels. De afbeeldingsmaatstaf van het hoofdsysteem is dan:

(206.3*6.4)/550=2.40 boogseconden per pixel.

2.40*4=9.6 is groter dan 6.62 waarmee dit een geschikte combinatie is.

Met al deze informatie kunnen we ook bepalen binnen welke RMS afwijking onze grafiek moet blijven om mooie ronde sterbeelden met het hoofdsysteem te maken. Ook daar is weer een vuistregel voor:

De RMS fout moet kleiner zijn dan 2/3 van de hoofdsysteem afbeeldingsmaatstaf. In het voorbeeld van de refractor met 2.40 boogseconden afbeeldingsmaatstaf moet RMS binnen 2/3*2.40=1.6 boogseconden blijven. In de historygrafiek hierboven zien we dat we met een totaal RMS van 0.61” ruim binnen die tolerantie aan het volgen zijn.

Welke factoren zijn belangrijk voor het voldoende goed “auto-guiden”?

  1. een korte(re) brandpuntsafstand. Een 8 inch SCT f10 heeft 2000mm en zal een lastige zijn;
  2. telescoopgewicht+volgkijker+camera. <50% toegestane belading van de montering;
  3. afbeeldingsmaatstaf guiding systeem < 4 * afbeeldingsmaatstaf hoofdsysteem;
  4. zorg voor kleine onbalans naar de oost kant in Ra (East heavy) in fotopositie!;
  5. zorg voor kleine onbalans naar de achterkant van de telescoop in Dec. in fotopositie!;
  6. laat geen kabels los hangen maar leidt deze langs de contra-as naar de grond;
  7. zorg voor wind afscherming;
  8. zorg voor een rigide montering van de volgkijker aan de hoofdkijker;
  9. kies geen volgster aan de rand van het beeld;
  10. kies geen ster die te helder is, een ster die met 2 sec belichting een mooie piek geeft is beter;
  11. zorg altijd voor een sterbeeld profiel met een duidelijke piek (belichtingstijd);
  12. monteer de camera zodanig dat Ra een horizontale uitslag laat zien (zie foto hieronder).
StarShoot Autoguider horizontaal op hoofdkijker.

StarShoot Autoguider horizontaal op hoofdkijker.

Het regelsysteem van PHD2 werkt als volgt: Wanneer we elke keer bij het starten van een opname sessie een calibratie uitvoeren (Shift ingedrukt houden bij het klikken op het “begin guiding” symbool) dan weet het programma welke correctie de montering nodig heeft om de volgster precies midden in de kruisdraden te houden. Tijdens de calibratiefase wordt steeds een serie stapsgewijze verplaatsingen aan de montering doorgegeven en de positie van de volgster wordt na elke stap vastgelegd. Dit voor zowel Ra als Dec, zie onderstaande grafiek:

PHD2 Calibratie in Ra en Dec as horozontaal en verticaal.

PHD2 Calibratie in Ra en Dec as horizontaal en verticaal.

Na afloop van de calibratie (resultaat is te zien via het “tools” menu en “Review Calibration data”) is PHD2 dan in staat om de correctie uit te rekenen voor de Ra- en Dec-as elke keer na het maken van een opname met de belichtingstijd die in de onderbalk van het hoofdscherm is gekozen:

Belichtings instelling guidingcamera.

Belichtings instelling guidingcamera.

Zorg ervoor dat deze belichtingstijd tussen 1.5 en 3 seconden ligt. De luchtonrust (Seeing) heeft als resultaat dat het volgsterbeeld bij te korte belichtingstijd wild zal bewegen en PHD2 zal proberen om deze variatie weg te regelen met veel instabiliteit tot gevolg. (Het doel van de regeling is om relatief trage afwijkingen als periodieke fout en pooluitlijningsfout te corrigeren)

History grafiek, normaal beeld.

History grafiek, normaal beeld.

De history grafiek hierboven laat normaal regelgedrag zien. Onder de grafiek zelf zien we een aantal regelinstellingen die we tijdens het guiden kunnen veranderen om de regeling voor onze situatie te optimaliseren. “RA: Agr” staat op 50, dat wil zeggen dat de berekende correctie voor RA voor 50% wordt doorgevoerd. “Hys” (Hysterese) staat op 20. In de meeste handleidingen/uitleg m.b.t. PHD2 staat dat deze waarde een maat is voor het mee laten wegen van eerdere correcties. (Maar het is een Filter dat invloed van snelle variaties kan onderdrukken, terwijl trage variaties zoals periodieke fout worden weggeregeld.) Een waarde van 10 tot 20 voldoet meestal. De “MinMo” (Minimum motion) is de afwijking in pixels waarbij nog geen aktie wordt ondernomen, 0.10-0.20 is een goede startwaarde. “Scope Mx RA” is de maximale lengte van de correctie puls in milliseconden. Bij een te hoge waarde bestaat het risico op instabiliteit, bij een “guide rate” van de montering van 0.5X (Zie handleiding van de gebruikte montering!) is een waarde van 700-900 een goed uitgangspunt.

Bij een equatoriale montering zal de RA motor tijdens het guiden altijd lopen en de correctiepulsen voor RA geven een kleine verandering op die volgsnelheid. Bij een lichte onbalans zal de aandrijving geen speling hebben tijdens het volgen in Ra. Maar de Dec motor zal normaal gesproken stil staan dus een correctie in Dec zal de motor vanuit stilstand in beweging zetten. En wanneer opeenvolgende correcties in Dec niet de zelfde richting hebben kunnen we te maken krijgen met de effecten van speling in de Dec aandrijving (Backlash). Afhankelijk van de kwaliteit van de montering zou het nodig kunnen zijn om de stand “Auto” (onderin history grafiek) aan te passen naar b.v. “North” of South”. In de “north” of “south” stand zal voor Dec maar in 1 richting een correctie worden doorgegeven. De ingebouwde module “guiding assistant” doet o.a. een meting van Declinatie backlash en PHD2 kan hiervoor compenseren zodat dan niet meer de “north” of “south” optie nodig is. Hier gaan we later nog op in.

Dark frames kunnen we maken via “darks”, “Dark Library”. Zie schermafdruk hieronder. Wanneer we de de minimum en maximum belichtingstijden instellen als 1.0 en 4.0 seconden (En de lensdop op de volgkijker doen) dan wordt een serie darks gemaakt voor de bibliotheek. PHD2 zal daarna geen “hot pixel” meer kiezen als volgster.

Dark frames

Dark frames

Troubleshooting

Wanneer PHD2 klaar is met calibratie en over is gegaan tot het autoguiden en er is voldaan aan de eerder genoemde lijst met 12 voorwaarden dan begint het echte werk. Geef PHD2 eerst een paar minuten de tijd, zorg zelf niet voor trillingen (rondlopen e.d.) en beoordeel dan de grafiek met kengetallen (RMS error waarden). Wanneer alles er aanvaardbaar uitziet kunnen we met de hoofdkijker beginnen met opnamen maken. Bij afwijkingen kunnen we gebruikmaken van onderstaande tabel met mogelijke oplossingen. Denk er ook aan dat het guiden in de buurt van de horizon (<30 graden) slechter gaat vanwege turbulenties. Ook is guiden vlak bij de pool niet mogelijk.

PHD2 Fouten en oplossingen.

PHD2 Fouten en oplossingen.

Dithering

PHD2 kan in combinatie met programma’s die gebruikt worden voor het maken van de foto’s zorgen voor “Dithering”. Hierbij wordt tussen opnamen de telecoop dusdanig iets verplaatst dat de opnamen een aantal pixels verschoven worden. Dithering is erg effectief in het verminderen van kleurruis en verplaatsen van “hot pixels”. Tijdens het “stacken” (In b.v. Pixinsight of DeepSkyStacker) van de opname serie kunnen de ruis en “hotpixels” dan uitgefilterd worden.

In PHD2 moet daarvoor via het “Tools” menu de “Enable server” optie aangevinkt worden.

Dithering in PHD2.

Dithering in PHD2.

Verder kan dan via “Advanced Parameters” (Hersensymbool) de “Ditherscale” worden ingesteld. Dit is een vermenigvuldigingsfactor die toegepast wordt op de Ditherinstelling van het fotoprogramma.

Dithering in Backyard EOS.

Dithering in Backyard EOS.

In het programma “BackyardEOS” voor Canon DSLR’s wordt het ditheren ingesteld via het settingsmenu. Hierboven zijn instellingen te zien voor een Canon 6D en telescooop met 550 mm brandpunt.

Guidingassistant

Via het “Tools” menu kunnen we de “Guiding Assistant” selecteren. Hiermee kunnen we inzicht krijgen in de effecten van seeing, pooluitlijning, periodieke fout in Ra aandrijving en speling in Dec aandrijving. (Dit is ideaal om te doen bij volle maan zodat geen kostbare opnametijd verloren gaat).

Om een goede meting te doen moet deze langer duren dan de duur van de periodieke fout van de aandrijving. In het onderstaande voorbeeld is de meting gestart en loopt deze al 605 seconden.

PHD2 Guiding Assistant aan het werk.

PHD2 Guiding Assistant aan het werk.

We zien dat alleen de seeing (High Frequency star motion) al verantwoordelijk is voor een totale RMS van 0.77 boogseconden en dat de periodieke fout (Ra peak to peak) van de aandrijving 24.1 boogseconde is. Wanneer we de guiding assistant stoppen zien we het volgende scherm (Van een simulatiesessie). De Guiding Assistant geeft aan de rechterkant een reeks aanbevelingen waaronder een instelling voor het opheffen van de effecten van speling in de Dec aandrijving.

PHD2 Guiding Assistant resultaten.

PHD2 Guiding Assistant resultaten.

Met de informatie uit dit artikel zijn we nu in staat om de gebruikte apparatuur en het regelgedrag van PHD2 te beoordelen en te verbeteren. Tot zover dit 2de deel uit de serie PHD2 artikelen.

Copyright © Kees Scherer (auteur) & © starry-night.nl 2016

8 comments on “PHD2 – Autoguiding deel 2, optimaliseren.

  1. Pingback: PHD2 - Autoguiding, basis snelstartgids. | starry-night.nl

  2. Frank_Teunissen

    Hoi Marc, Ik zal het zeker in de gaten houden en jou op de hoogte houden als ik ergens tegenaan loop.
    Helaas kom de laatste tijd om in het werk.
    Maar het komt goed!

    Vriendelijke groet, Frank

  3. Musquetier

    Wellicht nog handig om te melden dat als je je mount via Aux Mount selecteert (ook al gebruik je On-Camera als Mount) en je via de hersenknop op het tabje Guiding de optie Auto Restore Calibration aanvinkt dat dan niet telkens je calibratie opnieuw hoeft te doen na een slew of meridiaanflip. PHD kan je calibratie dan afleiden van de gegevens die hij van de mount ontvangt…

  4. Dekker

    Super Kees!!

    Ik werk met de 250mm ACF SCT en de Lepus reducer 0.6 en ASI174MM webcam stacken in AS!2. Mijn guiderscoop is een 80mm F5 en de Starshoot. Met de standaard instellingen met PHD2 zag ik op het scherm dat de correcties te abrupt waren. In dat geval van 3 seconden belichting tijden met de ASI174MM gaf het niet guiden veel betere resultaten. Maar met langere belichting tijden is guiden wel nodig omdat het object na een half uur zich duidelijk heeft verplaatst (pool afstelling). Na het lezen van het artikel optimalisatie deel 2 heb ik de instellingen aangepast en krijg ik nu in combinatie met AS!2 zeer goede resultaten!! Bedankt voor dit artikel.

    Hans Dekker

Leave a Reply