轉儀鐘

轉儀鐘（clock drive） 能夠補償地球自轉，使望遠鏡始終對準同一片天區的裝置。

基本介紹

• 中文名：轉儀鐘
• 外文名：clock drive
• 作用：補償地球自轉
• 驅動系統：直流電機驅動

簡介

轉儀鐘（clock drive）

望遠鏡的轉儀鐘，是驅動望遠鏡以天體周日運動的速度繞極軸旋轉的機械轉動裝置。19世紀時，儀器轉動的動力由重錘或發條給出，儀器速度的恆定也是靠機械離心調速來達到。現代的大型望遠鏡或普及型望遠鏡一般都採用各式的電機驅動．經過變速而達到恆動的目的。為了取得一張理想的天體攝影作品，高精度的望遠鏡驅動系統——轉儀鐘是必不可少的。因為一個暗弱天體的拍攝往往需要數分鐘、數十分鐘乃至幾小時的跟蹤．還要考慮極軸調整誤差、蒙氣差等因素，另外對赤經和赤緯的微調也有較高的要求。如果是較高級的天文望遠鏡，還包括赤經和赤緯的快動、慢動及微動。

本世紀以前的轉儀鐘,其動力靠鏈條式的重錘或發條提供,旋轉速度靠離心調速器來控制。現在轉儀鐘的動力靠馬達帶動,速度由天文鐘或無線電振盪器來控制。

驅動系統

直流電機驅動方式

由於小型直流電機可以直接用乾電池及蓄電池作為電源供給，且以十分簡單的方法可以達到速度的改變，對於精度要求不高的小型天文望遠鏡十分合用，而且可以採用市場上很容易買到的錄音機電機經過一些處理就能套用。此類驅動方式總是把快動做成手動。直流電機驅動的轉儀鐘僅作為恆動，也有做成可電動微調，很方便。但小型直流電機的轉速會隨著轉速力矩改變或電源電壓波動而改變，且用簡單的電控穩速不易，往往使跟蹤精度不高。對於中型望遠鏡採用直流電機作為動力源，輸出力矩較大，傳動平穩，穩速線路採用測速發電機或光柵編碼器等作為反饋元件來穩速，再加上直流電機較易調速的特性，在要求較高的普及型望遠鏡中也有採用。相對來講，這種系統的造價較高，控制系統也比較複雜。

交流同步電機驅動方式

交流同步電機驅動系統是一種可以用較簡單的電控系統，提供穩定的工作頻率而使穩速精度十分高的一種望遠鏡驅動系統，不必附加任何反饋元件。對於要求不十分高的望遠鏡轉儀鐘，可以直接用交流50Hz市電驅動。對於要求較高的系統，採用高精度的石英振盪器，經過多次分頻成電機的驅動頻率，再進行功放後驅動電機。也可以微量變化頻率而改變電機轉速。例如對於50Hz電機，可以用40Hz或60Hz頻率來驅動以達到望遠鏡微動的目的（即±（1'～3'）/min）。

但是交流同步電機因頻率變化值十分有限，而不能使望遠鏡達到慢動和快動，給觀測帶來不便。多速同步電機較方便地解決瞭望遠鏡的慢動問題，因此，同步電機驅動系統僅能完成慢動、恆動及微動。至於快動只能用手動或其它差分電機傳動而達到。同步電機驅動平穩，噪音小，電控系統較可靠、方便。但由於其不能大幅度變速而影響擴大使用度。

步進電機驅動方式

步進電機以其高穩速，大變速範圍而越來越廣泛地用於望遠鏡驅動系統，特別在計算機（或單片機）控制系統中，步進電機的優越性更能廣泛體現。在特殊設計後，步進電機的變速範圍可達5400倍，且沒有直流電機變速後力矩改變的缺點，可以用一隻電機來完成望遠鏡的快動、恆動、慢動及微動。

步進電機驅動方式也是依靠晶體分頻（或計算機軟體分頻）加功放後驅動電機。分頻的精度及步進電機的"步"，直接決定了精度。隨著電子技術的不斷發展，原來受到因步進電機驅動電控系統複雜，功放部分功率需要較大，製作成本較高等，在部分硬體改由軟體處理，再加上單片機的套用，大大降低了成本，提高了可靠性，步進電機套用得越來越廣。但步進電機由於是"一步一步"地走，而不是像其它電機那樣連續轉動，因此噪聲較大，而且在分頻不夠的情況下望遠鏡會有震動。現在用步矩角細分的方法使步進電機跟蹤趨於平穩。小型步進電機還可以採用十分簡單的線路來達到跟蹤要求及變速要求，在KPl50M馬克蘇托夫折反射望遠鏡中成功地採用步進電機驅動而且在戶外可以用蓄電池驅動。

當然，還有其它驅動方式可以用於天文望遠鏡的驅動，特別在赤緯傳動中，交直流伺服電機系統，交流變頻調速異步電機系統等都可以被採用。

分類

固定式望遠鏡的轉儀鐘

固定式望遠鏡的轉儀鐘一般精度與自動化程度都相當高。它的傳動系統必須穩定、可靠，末級蝸輪(或齒輪)的直徑一定要與望遠鏡的口徑相當，且一般要求模數較大、精度較高。選擇時應充分注意這一點。望遠鏡一定有自動跟蹤系統，並且赤經、赤緯傳動一定有慢動及微動。從可靠的角度來考慮，快動採用手動比較有利，但隨著計算機技術的普及，套用計算機尋星及演示時，則要求望遠鏡的快動必須是電動。由於固定式望遠鏡的驅動裝置不必為電源負荷擔憂，因此無論是同步電機、直流電機或步進電機驅動系統都被廣泛套用。

攜帶型望遠鏡的轉儀鐘

攜帶型望遠鏡的轉儀鐘設計中一般須考慮重量與精度的匹配，有時為了減輕重量而不得不降低一些精度。一般來講，攜帶型望遠鏡的跟蹤精度不及固定式的高，末級蝸輪(或齒輪)也小於固定式。攜帶型望遠鏡的如要長時間曝光拍攝，需靠不停地導星來提高拍攝精度。對於電機選用，小功率的直流電機、步進電機及同步電機都在可選範圍。由於攜帶型望遠鏡經常要在沒有市電供應的地方觀測，電池或蓄電池供電的將作為首選。攜帶型望遠鏡的轉儀鐘一般僅有“恆動”（即與天體周日運動同步的跟蹤轉動）為電動，其餘快、慢、微動均為手動，但具備慢、微電動的轉儀鐘，將會對拍攝時的導星帶來很多方便之處。近來，單片機控制的小型轉儀鐘控制器已問世，這對於尋星及導星帶來很大的方便。例如美國Meade LX200 GPS-SMT望遠鏡（固定與便攜兩用式），與全球定位系統（GPS）聯網，實現定位、校準、尋星、跟蹤的全自動控制，將望遠鏡的控制提高到世界頂級水平。

維護

（1）轉儀鐘是屬於高精度的傳動系統，但由於其轉速較慢，一般不需要經常維護，只是要按照說明書的要求，不要過載使用並定期加入同樣型號的潤滑油（脂）；若潤滑油（脂）的型號不同，請將原來的潤滑油（脂）用煤油等清洗乾淨後再加入新的潤滑油（脂），注意千萬不要將不同類型的潤滑油（脂）混合使用。有條件的單位或個人，如能在使用幾年後，請專業人員重新清洗、加油、調整，將是十分有益的。

（2）轉儀鐘系統應不定期的進行檢查，使用時應嚴格按照說明書的要求操作，平時應防止水滴、水汽、異物進入電路部分，電池長期不用應取出保存好。