Saturne et Mars au CN-212

Deux photos sans prétention de Mars et Saturne prises le 15 Août soir pour le plaisir. Le seeing était tout juste correct mais c'était l'occasion de tester ma barlow powermate 2x avec l'APN et la nouvelle électronique.

saturne-cn212-takahashi-mks-mini

mars cn212 takahashi mks mini arduino

CN-212 à F/D 12,4 + Barlow 2x + 5D MKIII. Shoot en mode vidéo RAW Magic Lantern et zoom 3x. Traitement avec MLVToMovie, AS2 et Registax 6.

D’ailleurs pour rappel, si vous êtes sur Mac, sachez que j’ai mis à dispo des versions Mac d’AS2, Registax 6 et même Iris...
http://mlvtomov.eliotis.com/goodies/index.html

MKS MINI sous les étoiles

Premier crash test sous le ciel avec le nouveau prototype 2018 basé sur une carte contrôleur MKS MINI pour imprimante 3D. Il reste pas mal de chemin à faire côté logiciel mais déjà le gain est indéniable par rapport à l’électronique d’origine: 4 vitesses au lieu de deux, gestion des moteurs en micro stepping 1/16, mise au point motorisée, courbes d’accélération/décélération sinusoïdale donnant des mouvement très doux sans aucun accoup de freinage. A l’usage c’est vraiment un plaisir. :D

proto-em10-mk-mini-4

proto-em10-mk-mini-5

Aperçu de la courbe d’accélération de type sinusoïdale...

courbe-acceleration

Comme le montre le graphique, on obtient un démarrage et un arrêt très doux offrant un bon amortissement de l’inertie du télescope. Pour plus d’infos, voir cet ancien billet: Accélération/décélération: Sinus or not Sinus?

MKS MINI aux commandes...

Les choses avancent doucement mais surement. La mise au point motorisée est maintenant intégrée. Dans l’immédiat, le contrôle se fait avec la manette SEGA en attendant de reprendre la partie raquette tactile qui viendra compléter le système.

https://www.youtube.com/watch?v=ckrY5U3mfkk

Le projet a bien évolué depuis ses débuts. Simplifions, simplifions, simplifions! Reste à intégrer une led d’éclairage pour le viseur polaire, prévoir une connectique pour le câble de la motorisation de la mise au point et ajouter la deuxième connectique DB-9 pour la future télécommande tactile. A partir de là on sera pas mal niveau matériel côté monture.

detail-motorisation-mks-mini

Test motorisation mise au point du CN-212

https://www.youtube.com/watch?v=uoLb24RszUE

Motorisation de la molette de mise au point du CN-212

Aller hop! On fait chauffer les neurones et l’imprimante 3D afin de réaliser une platine pour la motorisation du CN-212. Le cahier des charges est simple:
- ne pas toucher au tube: le système ne doit nécessiter aucun perçage.
- facile à monter/démonter en quelques secondes et sans outils dans le noir en cas de besoin.
- on doit pouvoir continuer à utiliser la molette en manuel.
- cela ne doit pas dénaturer le télescope. :)

On mélange tout ça avec OpenSCAD et -quelques prototypes plus tard- abracadabra...
map-cn-212-takahashi-openscad

Le concept est simple. La platine est solidarisée via le porte oculaire. Et un manchon, ajouré pour accueillir l’axe moteur, vient s’enficher sur la molette de mise au point.

map-cn-212-takahashi-4

Le tour est joué...

map-cn-212-takahashi-1

map-cn-212-takahashi-2

map-cn-212-takahashi-3

Voilà qui devrait être parfait pour boucler la boucle en complément du contrôle de la monture.

C'est reparti... :)

Après avoir temporisé mon projet depuis Septembre dernier (2017) pour raison professionnelle et personnelle, je m’y remets enfin! C’est donc reparti cet été au gré de mon temps libre! Je m’étais arrêté sur un premier prototype pour ma monture EM-10 avec une électronique entièrement maison et équipée: d’un Arduino MEGA, d’une manette SEGA, d’une puce GPS, d’une partie puissance maison pour les deux moteurs pas à pas d’origine et d’un écran tactile installé à même la monture. Ce dernier point était pratique pour le développement mais beaucoup moins à l’usage. En fonction de la position de la monture, l’écran peut en effet se retrouver tête en bas ce qui n’est pas des plus fonctionnel. De même l’électronique de puissance entièrement maison c’est très sympa mais j’ai reçu pas mal de demandes de personnes intéressées et je me suis dit que ce serait bien d’essayer d’optimiser aussi cette partie avec quelque chose de plus générique voire même meilleur marché. Dernier point en ce qui me concerne: j’aimerais aussi pouvoir piloter la mise au point de mon fidèle CN-212 afin de boucler la boucle.

Donc on récapitule:
- revoir l’électronique de la monture pour qu’elle soit plus simple à concevoir et pourquoi pas encore moins chère?
- déporter l’écran dans une raquette déportée.
- prévoir de piloter la mise au point.

Ok on en est donc là ou presque puisque j’ai déjà avancé sur la question vous vous en doutez. :) Concernant l’électronique, je pense avoir trouvé mon bonheur avec une carte pour imprimante 3D que je vais hacker pour mon usage: la MKS Mini V2.0 Makerbase.

MKS mini V2.0 makerbase

Elle a tout pour me plaire:
- basée sur un Arduino MEGA dans la continuité de mon projet.
- dimensions relativement compactes.
- 4 drivers 4988 afin de piloter à la fois les deux moteurs pas à pas du télescope et potentiellement deux autres périphériques.
- technologie éprouvée puisque dérivée de la Mks standard équipant nombre d’imprimantes 3D DIY.
- tout petit prix: à peine plus de 20€ avec les frais de port sur aliexpress.com.
Il n’en fallait pas plus pour me lancer sur cette piste!

Je vous présente donc mon nouveau prototype déjà installé en bonne place sur ma monture (merci l’impression 3D)... :)

proto-em10-mk-mini-1
proto-em10-mk-mini-2
proto-em10-mk-mini-3

La manette SEGA a été conservée et j’ai prévu un second port DB9 pour la raquette de contrôle qui exploitera l’ancienne carte Arduino équipée de l’écran tactile. Ce dernier s’occupera de l’intelligence (base de donnée, GPS, GOTO, abaque polaire) et la carte Mks s’occupera des moteurs et du PEC.

Carte postale étoilée depuis le col de Gleize

Aller, hop! Il est temps de former la génération suivante! Il n’y a pas de temps à perdre! En voiture avec papa… ;)

D28B4492

D28B4498-D28B4499

Platine d'adaptation EM10/trépied Meade

Suite à l’acquisition d’un trépied Meade, voici quelques photos de la réalisation de la platine d’adaptation Taka/Meade. Tout d’abord, les photos de l’existant…

IMG_0682

IMG_0681

IMG_0686

IMG_0688

IMG_0692

A partir de là, le modèle 3D a été réalisé par mes soins sous OpenSCAD en prenant les cotations au pied à coulisse sur la monture et le trépied…

capture-openscad

Platine-em10-lx200 copie

Puis la fabrication a été laissée au bon soin d’un ami disposant d’une imprimante 3D (25h d’impression tout de même! Merci Richard! :) )…

20706235_1492449980814520_2085566367_o

Avancement de l’impression...

adaptation-pied-taka-meade

Et voici la platine finale mise en place sur le trépied Meade...

D28B4541

Installation de la monture: comme papa dans maman… :)

D28B4532

D28B4529

Pas de doute, ça a de la gueule… :)

D28B4527

Reste à prévoir la tige filetée de remplacement de l’écarteur d’origine. Elle viendra solidariser la monture avec le trépied en passant par le trou central du dessous.

Si cette platine vous intéresse, j’ai mis le STL à disposition sur thingiverse.com…
>>>> Adapter for Takahashi Mount with Meade Field Tripod <<<<

Un nouveau pied, c'est le pied!

Un peu en aparté de mon projet d’électronique, mais toujours dans l’idée d’améliorer mon EM10, un pied d’LX 200 va venir remplacer le trépied bois d’origine qui commence à accuser un peu d’âge. Reste à fabriquer une adaptation pour l’embase et le tour sera joué…

IMG_0663

Merci au passage à mon copain Fabrice qui m’en a fait cadeau! Un trépied massif flambant neuf dans son emballage cela ne se refuse pas! :D

Premier ciel pour l'EM-10 Arduino Takahashi

Et c’est parti pour un premier ciel étoilé. Aperçu du proto avant remontage avec en prime la puce GPS…

IMG_1953
IMG_1954

Mise en place des moteurs au fond du logement de la monture...

IMG_1956

Le prototype à l’oeuvre sous les étoiles...

D28B4392
D28B4393
D28B4395

Le bon vieux CN-212 semble apprécier son nouvel habit lumière… ;)

D28B4401

En prime une vidéo de démonstration…

https://www.youtube.com/watch?v=LHpEZYp4NEY

La monture prend vie...

Les briques commencent à s’emboiter petit à petit pour faire prendre vie à la monture. La conception de l’interface graphique devrait ainsi à terme donner le jour à une nouvelle librairie Arduino baptisée ScreenView et destinée à la gestion de l’affichage.

Voici les premières captures officielles…
polaris gamepad

Et une mini vidéo…

https://www.youtube.com/watch?v=h8L5rXhS2R0

La maquette de travail ressemble à ceci...
screenshots-gui-arduino-em10-taka

Avancée du cablage du proto V1...

Ce soir c’était mise au propre du proto V1 pour le préparer à une vraie soirée d’observation:
- perçage de quelques trous dans le support afin de passer des serre-câbles et fixer le câble de la manette.
- fixation du Arduino avec des visseries qui vont bien.
- coup de cutter sur l’Arduino Mega afin de couper la liaison vers le polyfuse (alimentation 5v) de l’entrée USB.
- repiquage de l’alimentation 5v sur le régulateur UBEC du circuit de puissance.
- câblage d’un interrupteur marche/arrêt.

Pour le proto, je préfère garder un cordon d’alimentation et le repiquer sur le régulateur 5v plutôt que de câbler le arduino directement dessus. Je peux ainsi travailler sur le Arduino en le branchant à une simple alim 5v (vu qu’il n’y a plus d’alimentation par USB) sans alimenter les moteurs lorsque ce n’est pas nécessaire aux développements.

IMG_3350

IMG_3352

IMG_3337

Installation d'un Arduino Mega et d'un LCD

On se rapproche un peu plus de la configuration finale avec l’installation d’un Méga histoire d’avoir assez de ressources mémoire pour tester toutes les librairies nécessaires au projet et notamment Ephemeris. J’en ai profité pour y installer mon écran tactile TFT de test. Ce sera l’occasion de voir ce que je peux en tirer…

D28B3201

D28B3198_2

Sega c'est plus fort que Taka...

Petit hack du moment: transformation d'une manette de jeux vidéo en raquette de commande pour le proto Arduino de mon EM-10...
IMG_3309

Pour les amateurs du genre, le code est dispo sur mon github. Plus de détails ici…

Librairie Genesis Gamepad...
genesis-gamepad

Cablage de l'electronique de puissance de l'EM-10 Taka (suite)

Le prototype de la partie puissance est opérationnel. Je vais maintenant pouvoir attaquer les choses sérieuses avec les moteurs.

Pour les premiers tests, j’ai utilisé le moteur avec la démultiplication hors service et une alimentation stabilisée. Comme ça aucun risque. L’ensemble est pour l’instant piloté avec un Arduino Uno…
D28B3113

D’un point de vue électronique, rien de bien sorcier sur la platine: en bas un régulateur 12V pour alimenter les moteurs en puissance, un condensateur pour absorber les pics de tension lors des démarrages, un second régulateur UBEC pour l’alimentation 5v de la partie logique et enfin en haut avec leur radiateur les deux drivers A4988…
D28B3115

Vue arrière avec câblage, une led pour l’éclairage du viseur polaire et un potentiomètre de réglage...
D28B3116

Cela peut paraitre un peu touffu car j’ai aussi câblé le microstepping pour une gestion logicielle en temps réel ainsi que l’activation/désactivation des drivers (Enable) pour limiter la conso lorsque les moteurs seront à l’arrêt mais rien de bien sorcier dans les faits...
D28B3119

Cablage de l'electronique de puissance de l'EM-10 Taka

Ca y est enfin! J’ai tout ce qu’il me faut pour le câblage de la partie puissance des moteurs. Le prototype prend forme…

IMG_3257

IMG_3259

Premier test d’un des drivers A 4988 en ascension droite. Rien ne crame… C’est bon signe… ;)

Le temps de mettre tout ça en forme et un article détaillé va venir sur les calculs pour la calibration des drivers avec les moteurs pas à pas d’origine.

Réglage de drivers A4988 StepStick

Le réglage des drivers A4988 est une étape importante. Un mauvais paramètrage et on peut griller les moteurs. Chose embêtante dans mon cas, la très faible résistance ohmique des moteurs (2 ohm par bobine) rend impossible la mesure d’intensité en série sur une bobine avec mon ampèremètre. Je dois donc me contenter de la consommation indiquée par l’alimentation stabilisée et par les formules de calcul d’Imax en fonction de Vref disponibles sur reprap.org…
http://reprap.org/wiki/StepStick

Voici les formules:
Imax = Vref/(8*Rcs) ou reformulé pour Vref: Vref = 8*Imax*Rcs
Avec:
  • Vref: tension de référence du potentiomètre.
  • Imax: tension maximale globale.
  • Rcs: résistance de référence = 0,2 ohm pour les StepStick.

L’intensité max (par bobine)
en fullstep peut être calculée par la formule:
Imax = √( (I bobine1)^2 + (I bobine2)^2 )

Comme l’intensité est la même dans les deux bobines:
I
max = √( (I bobine)^2 + (I bobine)^2 )
I
max = √( 2*(I bobine)^2 )
Imax = √2 * I bobine
Imax = 1,4142 * I bobine
En d’autres termes et pour faire simple: en fullstep les bobines sont alimentés à 70% seulement. Cela est dû au fait que le driver n’a pas de mode fullstep dédié. Il se cale simplement sur sa table de microstepping. Un graphique parle plus que de longs discours…

a4988-mode-fullstep

Dans le cadre de mes moteurs pas à pas unipolaires 6 fils (24 pas / 1v / 2 ohms), nous laissons les fils communs (fils rouge) non connectés pour utiliser les moteurs en mode bipolaires...

4ou6fils

L’intensité en fullstep biphasé est de 0,354A (70% d’Imax) par bobine.

En appliquant les formules, cela nous donne:
I
max =1,4141*0,354
Imax = 0,500A -> le max que peuvent supporter les bobines de mes moteurs en unipolaire.
et par richochet:
Vref = 8*0,354*0,2
Vref = 0,801v

Il suffit donc de régler Vref à 0,8v (Attention: ce calcul peut être différent en fonction de la résistance R
cs du driver utilisé: StepStick, Pololu, etc).

Seule ombre au tableau, le moteur dispose d’un peu moins de couple en fullstep. Je préfère néanmoins rester sur ce réglage et réduire la vitesse max à 40x/45x la vitesse sidérale au lieu de 50x (la perte de couple se fait sentir et le moteur débraye au bout d’un moment en charge à 50x). En contrepartie, cela me permet de basculer en micropas ce qui donne beaucoup plus de fluidité et moins de vibrations aux moteurs.

Moteur P43GH démonté

Pour le fun, démontage et remontage complet du moteur pas à pas défectueux pour inspection. J'en ai profité pour lui souder un connecteur compatible avec mon prototypage afin de l’utiliser à la place de mes moteurs opérationnels.

De gauche à droite: le couvercle du carter, le moyeu avec son aimant permanent, les deux bobines de cuivre, le carter du bloc moteur avec son axe pour accueillir le moyeu...

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Le moteur entièrement clos avec sa démultiplication. Un léger coup de Dremel a été nécessaire pour désolidariser les pattes de la démultiplication…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Démultiplication retirée. On aperçoit le capot du carter…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Retrait du capot. Au milieu, le moyeu en place. C'est en fait un simple aimant qui va tourner en fonction des phases.

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Moyeu retiré. On aperçoit 6 petites ailettes qui servent de "ressort" et évitent ainsi que le moyeu ne frotte sur le fond du carter lorsqu'il tourne...

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Et voici les petites plaques en métal des phases du moteur. C'est elles qui vont se polariser lorsque le courant passe dans les bobines (parties blanches)…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Sur le principe, cela fonctionne comme ceci…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi
Moteur a six pas et quatre phases soit 24 pas complets (Source: wikipedia).

Bilan: tout est en parfait état côté moteur. Reste à voir si je peux lui faire une attelle avec un nouvel engrenage en impression 3D pour la pièce cassée de la démultiplication pour le rendre à nouveau opérationnel.

engrenage moteur em10 usd hs

Démultiplication motorisation EM10 USD (suite)

L’idée de base est d’élucider une sous sinusoïde résiduelle de l’ordre de 1,25 min de période (soit environ 8 périodes pour 10min) constatée avec ma monture sur d’anciennes mesures d’EP. Le modèle mathématique suivant, réalisé avec l’outil Grapher, illustre le phénomène avec les courbes dissociées puis leur addition…

simulation-erreur-periodique-em10-takahashi


Je constate que cette sous période est confirmée par des mesures de Christophe Demeautis avec une autre EM10 USD sur son site. Ce serait donc un phénomène récurrent avec le modèle USD...

mesure-demeautis-christophe

La périodicité est un indice important. Une telle période est incompatible avec les engrenages externes (pignons moteur et pignon roue dentée) car elle est bien trop rapide. Il faut donc s’y coller côté démultiplication.

Partie un peu fastidieuse: le comptage des dents de chaque engrenage et des arbres. Pour me simplifier la tâche, j’ai opté pour de la photo macro de chaque engrenage. Voici un photo montage (engrenage masqués ajoutés en transparence) avec le comptage des dents…

engrenages démultiplication em10 takahashi

Calcul de contrôle avec le logiciel Soulver pour 500 rotations (logiciel très pratique pour poser ce genre de calculs):

rotation_engrenage_moteur = 500 // 500 rotations

// Mouvement de dents
engrenage_moteur
= rotation_engrenage_moteur × 10 // = 5 000 dents
engrenage_1 = engrenage_moteur/30 × 10 // = 1 666,6666666667 dents
engrenage_2 = engrenage_1/40 × 10 // = 416,6666666667 dents
engrenage_3 = engrenage_2/40 × 18 // = 187,5 dents
engrenage_4 = engrenage_3/30 × 10 // = 62,5 dents
engrenage_5 = engrenage_4/25 × 20 // = 50 dents

// Rotations des engrenages
rotation_engrenage_1 = engrenage_moteur/30 // = 166,6666666667 rotations
rotation_engrenage_2 = engrenage_1/40 // = 41,6666666667 rotations
rotation_engrenage_3 = engrenage_2/40 // = 10,4166666667 rotations
rotation_engrenage_4 = engrenage_3/30 // = 6,25 rotations
rotation_engrenage_5 = engrenage_4/25 // = 2,5 rotations
rotation_engrenage_6 = engrenage_5/50 // = 1 rotation

L’arbre moteur doit donc bien faire 500 tours pour un seul tour en sortie soit une démultiplication de 1/500. On est bon par rapport aux spécifications constructeur.

Reste à déterminer la périodicité de chaque engrenage pour recoupement avec l’erreur périodique de la monture. Il faut alors extrapoler sur 10min (période complète de la vis sans fin à vitesse solaire de référence). Avant toute chose, il nous faut le nombre de pas effectués en 10min soit: 25Hz*60*10 = 15 000 pas. Etant donné que nous somme en vitesse sidérale pour les mesures d’EP, le nombre de pas est en fait un peu plus élevé si l’on veut être précis: 15 041,068733 soit un ratio de 1,002738 que nous appliqueront en fin de calcul.

pas = 15000 // 15000 pas pour un tour de vis sans fin (si tout va bien ;) )
pas_moteur = 24 // Nombre de pas du moteur pour un tour complet
rotation_engrenage_moteur
= pas/pas_moteur // = 625 rotations

// Mouvement de dents
engrenage_moteur
= rotation_engrenage_moteur × 10 // = 6 250 dents
engrenage_1 = engrenage_moteur/30 × 10 // = 2 083,3333333333 dents
engrenage_2 = engrenage_1/40 × 10 // = 520,8333333333 dents
engrenage_3 = engrenage_2/40 × 18 // = 234,375 dents
engrenage_4 = engrenage_3/30 × 10 // = 78,125 dents
engrenage_5 = engrenage_4/25 × 20 // = 62,5 dents
engrenage_sortie_moteur = engrenage_5/50 × 36 // 45 dents

// Rotations des engrenages
rotation_engrenage_1 = engrenage_moteur/30 // = 208,3333333333 rotations
rotation_engrenage_2 = engrenage_1/40 // = 52,0833333333 rotations
rotation_engrenage_3 = engrenage_2/40 // = 13,0208333333 rotations
rotation_engrenage_4 = engrenage_3/30 // = 7,8125 rotations
rotation_engrenage_5 = engrenage_4/25 // = 3,125 rotations
rotation_engrenage_6 = engrenage_5/50 // = 1,25 rotations

rotation_vis_sans_fin = rotation_engrenage_6 × 36/45 // = 1 rotation de la vis sans fin (Oufff!!! On est bon!)

Nous voici à l’heure du bilan. Avec 7,8125 rotations (soit 7,83389 rotations rapporté à la vitesse sidérale) notre coupable semble tout indiqué: c’est l’engrenage 4 le fautif (gear_4 sur la photo) à la jonction entre engrenage alliage et engrenage plastique. La bonne nouvelle, c’est que nous avons maintenant une connaissance très précise de la sous période: 10 min / 7,8125 rotations / 1,002738=1,276506min. La moins bonne, c’est que cette erreur n’est pas sous multiple de l’erreur périodique principale ce qui va la rendre plus délicate à intégrer dans la correction PEC. Mais dans notre malheur, il y a une bonne chose à y regarder de plus près: 15000/7,8125 = 1920 pas. En d’autres termes: la sous période se reproduit tous les 1920 pas entiers.

Pour terminer, voici l’extrapolation de toutes les périodes incluant rotation complète des engrenages (effet potentiel de voilage) et les changements de dents (effet potentiel d’erreur d’usinage des dents)…

Calculs périodes engrenages EM10 Takahashi

Veni, vidi, vici pour cette étape. :D

Démultiplication motorisation EM10 USD

Dans le cadre de l’étude de la monture, il ne manquait plus que la démultiplication qui m’échappait encore. C’était d’autant plus rageant que l’étude de l’erreur périodique montre des sous périodes de l’ordre d’1,25 min qui sont manifestement imputables à la démultiplication.

Qu’à cela ne tienne! Je me suis mis en quête d’un moteur hors service d’EM10 USD sur les forums astro. Et pour mon plus grand plaisir, Rémi Petitdemange d’Optique Unterlinden (importateur de la marque Takahashi) a répondu présent et m’a envoyé gracieusement un moteur pour étude. Un big big merci Rémi! ;)

Dès réception, la dissection a donc commencé…
dissection-moteur-em10-hs

Il y a plus qu’à compter tout ça et voir ce qu’il en ressort…
D28B29732

Affaire à suivre.

Début de prototypage de la partie puissance

Les choses se précisent côté puissance pour l’alimentation des moteurs. La nouvelle façade devrait à terme être assez minimaliste. On voit ici le pcb du prototype...
IMG_3239
A terme les composants seront positionnés vers l’intérieur de la monture pour minimiser l’épaisseur de la façade.

Pour l’instant tout n’y est pas encore. En bas nous avons un régulateur (qui va être remplacé par un modèle plus haut de gamme) et le bouton de mise en marche. Au milieu un condensateur pour amortir les pointes de surtension. Et en haut les deux drivers de moteur pas à pas A4988.

D’ailleurs au passage, voici un article très intéressant qui fait la part belle au A4988…
http://hackaday.com/2016/08/29/how-accurate-is-microstepping-really/

Il reste un peu de place sur le pcb pour la led du viseur polaire, un régulateur pour abaisser la tension 12v à 5V pour l’alimentation du Arduino de la raquette de commande, un connecteur vers la raquette. Je me tâte aussi à installer les connectiques ST4 et l’USB directement sur la monture. Cela éviterait les câblages externe sur la raquette. Réflexion à poursuivre… :)

Article étude mécanique et électronique de l'EM10 USD

Premier jet de l’étude de l’EM-10 d’un point de vue électronique et méca…
http://em10-usd-arduino-takahashi.eliotis.com/etude-em10-takahashi/index.html

EM-10

Mesures de l'électronique de l'em-10 USD

Depuis le temps que cela devait être fait, voici le premier passage à l’oscilloscope de l’électronique d’origine de mon EM10 USD. Pour m’éviter toute fausse manipulation, je me suis entouré du savoir faire d’un ami électronicien de métier. Merci Nicolas! :)

Je reviendrais dans un prochain billet sur le câblage mais première chose importante constatée: les moteurs 1Volt / 2 Ohms sont en fait alimentés en… 12 volts!!!
mesure_bobine_em10
Voilà qui explique sans doute la phrase d’avertissement dans la documentation d’origine de Takahashi. Je cite:
« Attention: une sollicitation prolongée (plus d’une minute en continu) des déplacements en vitesse rapide 50 X peut endommager le circuit électronique de votre monture. »

Deuxième mesure intéressante, la période des impulsions en vitesse sidérale au niveau d’une bobine du moteur unipolaire en AD est de 6,244Hz.

Le calcul suivant nous permet de déterminer l’erreur résiduelle:

// Mesures
FrequenceBobine = 6,244 Hz
FrequencePas = FrequenceBobine × 4 = 24,976 Hz

// Caractéristiques moteur
NombreDePasMoteur = 24 pas
Demultiplication = 1/500 = 0,002
VitesseMoteur = 60 × FrequencePas / NombreDePasMoteur × Demultiplication = 0,12488 tr/min

// Engrenages intermédiaires
NombreDeDentsEngrenageMoteur = 36 dents
NombreDeDentsEngrenageVisSansFin = 45 dents
DémultiplicaitionEngrenages = NombreDeDentsEngrenageMoteur/NombreDeDentsEngrenageVisSansFin = 0,8

// Vis sans fin
VitesseVisSansFin = VitesseMoteur × DémultiplicaitionEngrenages = 0,099904 tr/min
NombreDeDentsRouteDentéeAD = 144 dents

// Vitesse sidérale monture
PeridodeVitesseSideraleMonture = NombreDeDentsRouteDentéeAD/VitesseVisSansFin = 1 441,38 min

// Vitesse sidérale parfaite : 23h56m04s
PeriodeVitesseSideraleParfaite = 23*60+56 + 4/60 = 1 436,07 min

// Erreur (ratio théorie/pratique)
(1-PeridodeVitesseSideraleMonture/PeriodeVitesseSideraleParfaite) × 100 = -0,37%

A noter que si l'on prend une « vitesse sidérale parfaite » arrondie à 24h, l’erreur résiduelle tombe à -0,096%. Il est donc probable que les ingénieurs de Takahashi se soient simplifiés la tâche à l’époque.

Prototypage de la raquette de commande avec OpenSCAD

Quoi de mieux qu’un patron en carton pour faire dans la dentelle? Voici à quoi pourrait ressembler le squelette de la nouvelle raquette de commande de ma monture Takahashi...
em-10-proto-raquette

em-10-proto-raquette2

Pas assez parlant? Ok. Une connaissance de mon Fab lab ayant eu la bonne idée de m’initier à OpenSCAD, voici donc un début d’ébauche que je vais peaufiner avec le temps (le squelette en carton est ici représenté en bleu)…
em-10-proto-openscad
A terme le but est de modéliser l’ensemble des pièces électroniques pour contrôler leur intégration et au final réaliser la raquette de commande avec une imprimante 3D.

Moteurs pas à pas de l'EM-10 USD

Aperçu des moteurs de ma EM10 USD Takahashi datant de 1998.
em-10-takahashi-motors
Il s’agit de deux moteurs unipolaires 6 fils avec pour caractéristiques:
  • 2 Ohms.
  • 1 Volt.
  • 24 pas.
  • démultiplication de 1/500.
Voilà qui n’est pas courant comme spécifications.

Dans l’immédiat, faute de mieux, j’ai mesuré le courant à l’ampèremètre côté batterie. Voici ce qui en ressort:
Conso au « repos » (vitesse sidérale en AD): 0,48A
Mouvement rapide en AD: 1,16A.
Mouvement rapide en Dec: 1,64A.
Mouvement rapide en AD et Dec: 2,32A.

Dans la foulée, j'ai remis la main sur la doc d'origine:
>>Motorisation:
>> - pas à pas quartz 50 pulsations/sec.
>> - rattrapage rapide Alpha 50x (la vitesse sidérale)
>> - rattrapage rapide delta 750" d'arc/sec.
>> - rattrapage fins alpha +/- 1.1 à 1.9x la vitesse sidérale.
>> - rattrapage fins delta +/- 1.5 à 13.5" d'arc/sec.
>>Consommation:
>> - 500mA en vitesse sidérale et rattrapage lents.
>> - 2.5A en vitesse rapide.
>>Alimentation:
>> - 12V continu.

J’ai évoqué ces caractéristiques avec un électronicien de métier de mon Fab lab local. Il en ressort que la partie puissance risque d’être plus complexe que je l’espérais. Affaire à suivre avec un passage à l’oscilloscope pour caractériser l’électronique actuelle. La première étape sera de mettre en place des connecteurs entre les moteurs et le circuit de puissance.

Modification des moteurs pas à pas de l'EM-10 USD

J'ai enfin réceptionné les connecteurs pour les moteurs. J'ai donc procédé à la mise en place pour la suite. Le repérage est assez simple car les deux bobines sont bien dissociées à l'entrée du moteur...
em-10-moteurs-coupes
Je pourrais maintenant interchanger d'électronique à loisir le temps du prototype...
em-10-moteurs-cables
J'en ai profité pour mesurer les fils des bobines. Les résultats sont cohérents avec les specs à l'erreur de mesure près de mon ohmmètre. Il faut se faire un raison. Avec 2 ohms de résistance et 1 volt de tension, on est loin des standards habituels.

Présentation du projet

Bienvenue sur mon blog dédié à l’amélioration de ma monture d'astronomie Takahashi EM10 USD. L’idée de base est assez simple: utiliser les possibilités d’un Arduino, et la pléthore de modules électroniques bon marché qui entourent ce petit contrôleur, pour mettre cette légendaire monture au gout du jour. Les améliorations possibles ne manquent pas:
  • Calibration plus précise de la vitesse sidérale.
  • Rattrapage automatique du backslash sur la déclinaison.
  • Correction d'erreur périodique par modulation de fréquence.
  • Interface d'autoguidage modernisée (genre protocole LX200).
  • Goto relatif.
  • Etc.
Par l'intermédiaire de ce blog, je vais essayer de vous partager l'aventure de mes investigations à mesure que j’avance sur mon projet. Bonne lecture et n'hésitez pas à souscrire au flux RSS pour être notifié des nouveaux articles.