モータードライブの月追尾改造 "PD6-XY-moon" の製作 （2009.5）
手持ちの高橋製作所製PD6-XYに、月追尾モードを追加しました。
メーカー保証が受けられなくなることを承知の上で、実用的に改造しましょう。
※1992.12購入なので、とっくにメーカー保証は受けられないとは思いますが(+_+)
1. 改造の目的
天体望遠鏡のモータードライブは、通常は（当たり前ですが）恒星を正確に追尾するように作られています。
月面を拡大撮影して1枚の露出時間が長くなったり、コンポジットするために多数枚連続して撮影するような場合、月の位置ズレが無視できない場合があります。手持ちのモータードライブを恒星時運転は残したままで、月追尾モードを追加する改造を考えてみます。
2. どのくらいズレるか
1日24時間は、太陽（平均太陽）が日周運動1回転（南中～南中）に要する時間です。
一方、恒星は太陽よりもわずかに日周運動の速度が大きく、同じ時刻に見る星座は少しずつ西にずれていき、1年たつと再び同じ位置に戻ります。大ざっぱにいえば、恒星は地面に対して1年365日で366回転するので、1日あたり約1.003回転（0.3%速い）動きます。
恒星追尾はこの回転速度に合わせています。
月は満月から次の満月までの時間が29.5日で、これを１朔望月といいます。同じ時刻に見た月は恒星とは逆に1日毎に東にずれていき、１朔望月たつと元の位置に戻ります。つまり月は29.5日で地面に対して28.5回転することになるので、1日あたり0.966回転（3.4%遅い）となります。
というわけで、月追尾速度は恒星追尾速度の96.35%で運転すればよいことになります。
恒星時運転のまま月を観察すると1日で約13度、1時間では0.5度（＝30分角）でほぼ月の視直径分ズレます。
1分間で0.5分角（30秒角）、1秒間で0.5秒角のズレです。
←約90秒間の実際のズレ
もちろん、赤緯方向にも月は動きますし、楕円軌道の影響で赤経方向の速度も一定ではありません。
ある程度ズレが軽減できればよい、という目標を立てればよいと思います。
3. 改造方法の検討
①そのままで使えないか？ （×）
手持ちのモータードライブは高橋製作所のPD6-XYで、減速スイッチを押したときの減速率がボリュームで可変となっており、最初これが使えるかとも思いましたが、説明書によると減速率は5%～90%の範囲であり、目的の96.35%にすることはできず、断念せざるをえません。
※なおPD6-XYにはSUNモード（太陽追尾モード）があります。恒星時モードに対し約0.3%遅いモードです。どうせなら月追尾モードもつけて欲しいところですが、恒星時モードの発振回路にコンデンサーを入れることで共振振動数をわずかに変えることができることを利用していると思われます。
②減速ギアの交換は？ （△）
モーターと赤道儀のウォーム軸はギアで噛み合っているので、このギアの組み合わせを変更するという手があります。ただし、月と恒星でいちいちギアを交換しなければならず不便です。他の方法がだめなときの最後の手段として、ギアの組み合わせだけでも調べておきます。
オリジナルの歯車の歯数はモーター側の小ギアが16、ウォームねじ側の大ギアが48で、減速比は1/3=0.33。この96.35%の減速比0.3212となる歯車の組み合わせを探すと上の表の組み合わせが考えられます。月は楕円軌道上を回っているので、実際の速度が変動することを考えれば、一番上の大ギアをオリジナルの48から50に変更するのが良さそうに思えます。
ギアサイズはモジュール0.8なので、「KGストックギア（協育歯車工業）」等の規格歯車を購入すれば少々の追加工で取付できそうです。
※「モジュール」は歯の大きさを表す指標で、となり合う歯の間隔が「モジュール数×π」(mm)となっています。モジュール1で歯の間隔は3.14mm、モジュール0.8では2.51mmという訳です。正確にはピッチ円上での値です。
③回路の水晶振動子（クリスタル）を交換することはできるか？ （◎）
ステッピングモーターはドライブからのパルス信号で駆動されており、その周波数は回路の水晶振動子の振動数に依存しています。ということはオリジナルの96.35%の振動数の水晶振動子に交換すれば月追尾モードになるはず。恒星モードと月モードがスイッチで切り替えできれば最高です。これを目指します。
④パソコンとの連携は？ (^^;）
任意の日・時刻の月の運動を、赤経・赤緯共モーター制御してくれるようなものがあったら素晴らしいと思いますが、いちいちパソコンを出したり、制御装置を手配するのに費用も掛かりそうなのでとりあえず考えないことにします。
4. 必要となる水晶振動子の振動数は
モータードライブのコントローラーを開け、回路基板の隅に見える銀色の平らな部品がクリスタルです。
ケースの数字から、その振動数が3.28577MHzであることが分かります。
この96.35%の振動数は3.16584MHz。
こんな中途半端なクリスタルを手に入れることができるのでしょうか。
※写真のアルミパネルの黒テープは滅多に使わないボリュームや南半球用スイッチを購入当時に目隠ししたものです。
おかげで内部は15年以上経っていますが綺麗なものでした。
純正のクリスタルは㈱三田電波製（残念ながら5個以上で特注受け入れ）
5. 日本はすばらしい
ほんの10年前なら秋葉原まで情報を仕入れにいくところですが、今はネットの時代。 「水晶振動子 特注」で検索すると、驚くべきことにいくつかの会社がヒットしました。
今回は、たまたま近くにある点と、製作しているクリスタルのケースの形が一致したことから「エヌ・エス・アイ」さんに相談しました。
見積もり依頼のメールを出してみたところ、30分も経たないうちに電話があり、「指定した振動数で出来ますよ。1個2000円で製作します」という担当の方からのお答えをいただきました。改めて技術国日本を感じた瞬間でした。個人用の、しかも6桁まで振動数を指定して特注クリスタルを製作してくれるというのです。
せっかくなので、改造中の破損も考慮し、オリジナルのクロックの物も含めて2個注文。
【注文内容】
メーカー： ㈱エヌ・エス・アイ http://www.nsiharu.co.jp/parts/crystal.html
（水晶振動子の製造工程のページもあり勉強になりました）
注文品 ：
①オリジナルと同じ恒星時運転用クリスタル (3.28577 MHz)
②目的の月追尾用クリスタル (3.16584 MHz)
ケース形状: HC-49/U
クラス： 標準品（周波数偏差 ±20ppm at 25℃）
納期： 1週間コース（営業日7日なので実質10日ほど）
価格： 1個2000円 +送料
6. 特注クリスタル届く
予定よりも１日早く、クリスタルが届きました。
ケース表面に振動数が刻印された高級品です。エヌ・エス・アイさん、ありがとうございました。
7. 切り替えスイッチの取り付け
恒星時運転と月追尾モードを切り替えるスイッチは、以前コントローラーをぶつけて破損させたオペレーションモードスイッチ（上写真の左側の茶色の基盤上のスイッチ）を自分で交換した際、予備で取っておいたものです。デザイン的にも違和感がないのでこれを使います。
スイッチ： フジソク製トグルスイッチ ATE2D-2M3-10-Z 以前、大和無線から購入（http://www.daiwa-musen.com/jp/fujisoku/AT.htm）
取り付ける位置は、パネルの操作性や基板の「空き地」の関係でオートガイダー端子のすぐ脇にしました。
なお、PD6-XYは2階建ての基板構造なので、オートガイダー端子の両側のネジを外し、上下に重なった基板を分離してから作業すると楽です。
スペースの関係で、６本あるスイッチの足の4本分の穴を0.8ｍｍのドリルで空けて差し込み、足を曲げて瞬間接着剤で固定。残りの足2本は基板からはみ出てしまいましたがこれでよしとします。
対応するアルミパネル上に、4.5mmの穴をドリルで開け、
両側に月（月追尾）と星マーク(恒星時モード）をつけておきます。
8. 配線して完成
既存のクリスタルをいったん外し、そこから導線をトグルスイッチの中央の足2本にハンダ付け。
残り4本の足、両側それぞれ2本の足に、既存のクリスタルと月追尾用クリスタルをハンダ付けします。
なお、このトグルスイッチはレバーを倒した反対側の足が導通するので注意しましょう。
ショートしないよう熱収縮の絶縁パイプを通しています。
ハンダごては小パワーのものを使いましょう。（今回は20ｗのコテを使用しました）
7
あまり配線を長くするつもりはなかったのですが、2つのクリスタルを元の位置に重ねて、固定用針金で軽く固定しました。
元どおりにケースに収めて改造は完成です。
さて、目論見どおりに動くでしょうか・・
9. テスト
とりあえずモーターを接続して電源をオンにしてみると、普通に動いています。
月-恒星モードスイッチを切り替えてみても、特にモーター音の変化は分かりません(^^;
きちんと動いているのか、モーターの回転周期を簡易計測してみました。
赤道儀に接続した状態で、赤経ウォームネジの1回転の時間を計測しました。（かなり雑）
恒星モード：358.9秒 月追尾モード：372.4秒 ∴速度比＝96.4％
というわけで大成功、PD6-XY-moon の完成です。