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Taukappenheizung

Frustriert mussten wir alle schon oft feststellen, obwohl das Wetter relativ guten Bedingungen entspricht, dass es bereits nach kurzer Beobachtungszeit zur Taubildung auf dem Objektiv kommt. Doch eine Taukappe alleine löst das Problem noch nicht ganz, denn wenn das Teleskop dem Zenit nahe steht, fällt der Tau wiederum schnell auf das Objektiv. Einen Lüfter in die Taukappe zu integrieren bringt wenig Sinn, da die nachströmende kalte Luft umso schneller wieder Taubildung verursacht.

Als Lösung kommt also nur eine Taukappenheizung in Frage. Im Handel kosten solche Heizungen je nach Instrumentengröße bis zu € 150,-. Es gibt verschiedene Varianten bei einem Selbstbau, von Widerstandsdraht bis zu Heizfolien, hier kommt es wiederum auf die Bauweise des Teleskops an, welche Variante einem am Besten geeignet erscheint. Für meine beiden Refraktoren Skywatcher Black Diamond ED80 und ED120 kommt für mich die Variante mit dem Widerstandsdraht als am Besten geeignet in Frage. Der Selbstbau kommt hier gerade einmal auf ein paar Euro.

In diversen Fachbüchern für Astronomie und im Internet wird die Heizleistung mit etwa 5–10 mW pro cm² Öffnung angegeben. Dies ergibt folgende Richtwerte für die Heizleistung bei einer Öffnung von:

Dies sollte eingehalten werden um keine eigenen Turbulenzen zu erzeugen. Der Betrieb mit 12 Volt Akkuleistung steht hier im Vordergrund, da alle anderen Komponenten, wie Laptop, Kameras, Teleskop etc. in der freien Natur betrieben wird. Die Netzspannung mit 230 Volt Wechselspannung sollte abgeraten werden, denn es würde zu unschönen Brandeinschlüssen in der Optik führen und ist so eine Angelegenheit für den Fachmann!

Da ich aber die Taukappenheizungen außen an der Taukappe angebracht habe, musste ich die Leistung erhöhen und habe für den ED80 eine Heizleistung von knapp 8 Watt genommen und für den ED120 eine Heizleistung von knapp 10 Watt. Für beide Heizungen habe ich einen Widerstandsdraht mit 5 Ohm verwendet.

Materialliste:

• Konstantan-Widerstandsdraht mit Länge und Widerstand wie nach folgenden Formeln errechnet. Bei Fa. Conrad, (2,5; 5; 10; 28; 63 und 100 Ohm)
• Schwarzes Gewebeband - im Baumarkt erhältlich.
• 1 DC-Kupplung von Fa. Conrad

• Stromverbindungskabel mit Adapter 12 V für Zigarettenanzünder.

Die Theorie:

Mit Hilfe einiger Formeln werden die Berechnungen erstellt, um für eine vorgegebene Heizleistung und einen bestimmten Umfang den am Besten passenden Widerstandsdraht auszuwählen. Diese sind nötig, da uns hier nur bestimmte Werte zur Verfügung stehen.

Formelrad der Elektronik:

Formel #1 gibt eine grundlegende Formel zur Berechnung der Leistung aus der verfügbaren Spannung und dem Widerstand an. Da wir den benötigten Widerstandswert pro Meter Länge benötigen stellen wir diese Formel nach R um und erhalten die Formel #2.

Mit Hilfe von Formel #3 können wir die Länge des Widerstandsdrahtes aus dem Umfang des Teleskops berechnen. Zur gleichmäßigen Heizleistung sollte man zwei Windungen als Regelfall ansetzen. Bei kleineren Teleskopen kann es erforderlich sein mit drei oder mehreren Windungen zu arbeiten. Mehr Windungen machen aber den praktischen Aufbau schwieriger. Der Wert 0,03 (= 3 cm) in der Formel ist eine Zugabe für den elektrischen Anschluss.

Zum Abschluss ersetzen wir die Länge L in Formel #2 durch die Formel #3 und erhalten die endgültige Formel #4.

Ein praktisches Beispiel soll die Benutzung der Formel verdeutlichen. Wir berechnen eine Taukappenheizung für ein Teleskop mit 30 cm Durchmesser. Die optische Öffnung entspricht 25,4 cm (10 Zoll), laut Tabelle benötigen wir für dieses Teleskop eine Heizleistung von 7 Watt. Betrieben wird die Heizung mit einer 12 Volt Autobatterie.

Damit haben wir alle Werte, die wir für die Formel #4 benötigen: U = 12 Volt; n = 2 Windungen; D = 0,3 m; P = 7 Watt. Setzt man diese Werte ein erhält man einen Wert von rund 10,74 Ohm pro Meter Länge. Wir wählen also aus dem Sortiment bei Conrad den Widerstandsdraht mit 10 Ohm pro Meter.

Zur Kontrolle wird jetzt der Wert von 10 Ohm pro Meter in Formel #1 eingesetzt und die Leistung erneut berechnet. Die Kontrollrechnung liefert rund 7,57 Watt. Dieser Wert liegt nahe beim angesetzten Wert von 7 Watt.

Montage:

Kürzen sie den Widerstandsdraht auf seine erforderliche Länge, plus einer Zugabe von mehreren Zentimetern. Anschließend schneiden sie das Gewebeband auf die Länge der Taukappe plus Zugabe für die Überlappung. Das Gewebeband mit der Klebeseite nach außen an der Taukappe anbringen. Nun so viele Wicklungen als benötigt mit dem Widerstandsdraht am Klebeband anbringen. Vorsicht ist natürlich geboten, dass man immer einen gleichmäßigen Abstand lässt und sich der Draht nie berühren kann, sonst erhöht sich die Heizleistung enorm. Sind die erforderlichen Wicklungen angebracht, kleben wir mit dem Gewebeband beim Beginn der Wicklungen die Drahtreihen ab, damit wir das Ende des Widerstandsdrahtes über die Wicklungen laufen lassen können. Danach löten wir die beiden Enden des Widerstandsdrahtes an ein zweipoliges Kabel zur Verlängerung und isolieren danach alle Teile. Nun können wir mit Gewebeband alle Wicklungen verkleben und zur besseren Isolierung nach außen mit einer 3-5 mm starken Gummimatte (z.B. Aquariumsunterlage) verkleiden mit einer kleinen Aussparung für das zweipolige Kabel. Die Gummimatte wird wieder zur Fixierung mit Gewebeband verklebt. Damit die Taukappe noch ein schönes Aussehen hat, habe ich diese noch mit einer Klebefolie (schwarzes Velours) überzogen. Am Ende der Verlängerung noch an das Kabel den DC-Stecker anlöten.
Fertig ist die Taukappenheizung.

Jetzt fehlt nur noch den Probelauf an der 12 Volt Batterie zu starten. Bereits nach kurzer Zeit sollten sie spüren, wie sich die Taukappenheizung erwärmt. In der Regel sollte die Heizleistung so konzipiert sein, dass die Temperatur in der Taukappe um 2-3 Grad höher sein sollte als die Außentemperatur. Bis dato hatte ich keinerlei Tauprobleme egal zu welcher Jahreszeit und ich verwende die Taukappenheizung immer.

Im Formelrad sind auch die Formeln für die Stromstärke enthalten, womit man sogleich die Ampereanzahl für den Stromverbrauch der Batterie berechnen kann.

Viel Spaß beim Tüfteln und Basteln einer Taukappenheizung
Der Starhopper

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