APE2009
GOTO
pour monture équatoriale
pour
télescope 114x900 ou lunette astronomique
ATmega32 + LINUX
Silicium 628 -
dernière
mise à jour de cette page: 21 mai 2010
Blog: http://silicium628.blogspot.com/
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APE2009 |
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Nécessite
une monture
équatoriale ayant les deux mouvements RA et
DEC
équipés de vis sans fin sur roue
dentée. ( et non
pas une vis + butée sur la déclinaison
comme en en
trouve sur certaines montures bon marché).
L'utilisation d'un ATmega32 permet de tout faire avec un seul microcontrôleur, ce qui simplifie grandement la réalisation, la mise au point, la complexité de l'électronique et l'évolution de l'ensemble. La programmation en langage C, par rapport à l'assembleur, devient un réel plaisir. Le temps d'étude et réalisation et divisé par dix! Les précédentes versions étaient programmées respectivement en assembleur AVR puis en Pascal sous Window$ Cette
version est basée sur des logiciels LIBRES, sous LINUX.
Septembre 2009: L'APE2009 remplace l'APE2008 La principale différence est que l'APE2009 est entièrement basé sur l'OS libre LINUX Les softs seront programmés sous Linux, pour Linux. Le programme PC associé permettant de visualiser les catalogues d'objets astronomiques et de les charger dans l'APE a été ré-écrit avec Lazarus sous Linux Ubuntu. Le firmware est écrit en langage C sous KontrolleurLab, sous Linux (Ubuntu 9.04) 18 Octobre 2009: Depuis la version 4.1 l'APE2009 lit directement les données (noms, numéros et coordonnées des objets célestes sur une carte mémoire SD-CARD) ( Un grand merci à CC Dharmani pour la partie interface SD-card (voir liens externes)) 24 novembre 2009: Le soft côté PC est désormais programmé en C++ et Qt4 pour LINUX avec qdevelop pour LINUX. |
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LA
MISE AU POINT
On aperçoit en haut au centre le programmateur USB. En haut à droite, c'est le récepteur IR à ATmega8 qui ne servira plus. En bas à droite, l'alimentation 5V à découpage. (Voir sa description sur ma page de l'APE2007). |
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LA
REALISATION
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L'ensemble du boitier
électronique et de la mécanique avec ses deux moteurs pas à pas et son
moteur DC adaptés sur la monture équatoriale d'une lunette 120x600. La partie mécanique est décrite plus bas sur cette page. |
Tout
d'abord je vous invite à consulter les articles suivants sur
Wikipédia si vous n'êtes pas familiarisés avec toutes ces notions
utilisées par l'APE2009:
(le fichier ape2009.c est un fichier au format texte qui s'ouvre avec n'importe quel éditeur de texte, comme gedit, edit etc...) Voir aussi: |
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| Ce soft
permet en quelques clics d'importer des objets depuis les
catalogues d'objets astronomiques (BSC5 soit 9100 étoiles et SAC soit
11000 objets du ciel profond, nébuleuses et galaxies...), de les gérer
et de
les enregistrer dans une SD-card. On a ainsi accès à des catalogues de plusieurs dizaines de milliers d'étoiles et d'objets. Une "petite" SD-card de 1Go permet de mémoriser des milliers d'objets ce qui devrait être suffisant pour une séance d'observation en utilisation autonome! (Tout le monde n'a pas de portable ou ne désire pas forcément le promener la nuit dans la nature). |
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| Dessin
du ciel en projection "orthographique", généré automatiquement à partir
de la liste des objets. Rotations et zoom fonctionnels, le tout programmé en langage Qt4 et C++. Je fournis les sources commentées et l'exécutable pour Linux (voir plus bas). Idéal pour débuter avec C++ et Qt4. |
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| Une vue
en mode aperçu avant impression. Sont affichés par défaut les numéros HR
pour les étoiles et les numéros NGC pour les onjets du ciel profond.
Tout est paramétrable. |
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| Affichage des lettres grecques de la désignation de Bayer |
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| Zoom sur la Lyre avec affichage du catalogue Tycho |
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| Je me
suis amusé à comparer une carte affichée par mon logiciel avec une
vraie photo (en médailllon, affichée dans GIMP, après rotation ce qui
la dégrade un peu...) que j'ai prise avec un vrai APN (boitier Pentax
K100D) au foyer d'une vraie lunette (Skywarcher 120x600). C'est "le
bout" de la constellation de La Lyre avec M27 en prime. Comme vous pouvez le constater les étoiles du catalogue Tycho sont correctement représentées. |
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26 janvier 2010: version 3.01 Accés au catalogue BSC5 (Bright Star Catalogue) contenant 9110 objets. Voir ci-dessus un aperçu du côté de Véga. Les étoiles sont affichées avec leurs couleurs. 10 février 2010: version 5.0 Permet de représenter les 10343 objets du ciel profond du catalogue SAC, en plus des 9100 étoiles du catalogue BSC5. J'ai également ajouté des fonctions de recherche:
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| Idéal pour débuter avec Qt
disais-je... Voyez plutôt: Vous y trouverez une fenêtre principale comprenant:
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Le schéma
Attention! le schéma à jour est toujours celui sous format eagle disponible plus bas sur cette page.  |
| Ce
schéma a été tracé (puis routé) sous Linux Ubuntu 9.04 avec le logiciel
EAGLE. L'alimentation à découpage 5V (à partir du 12V) pour alimenter les moteurs permet d'économiser la batterie. |
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ARCHIVES:
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L'APE 2009 v3.6 (voir dans
"archives") utilisait un convertisseur
USB-RS232 du commerce basé sur une puce Prolific Technology PL2303,
compatible Linux
(sans drivers supplémentaires)
fournissant un port série RS232 virtuel sous la forme /dev/ttyUSB0 Mon logiciel APE2009 le détecte automatiquement. Je l'utilise actuellement avec satisfaction. J'ai acheté ce convertisseur dans une "boutique" sur Ebay... Les ports com RX et TX de l'ATmega fonctionnant avec des niveaux logiques TTL (plus exactement CMOS) 0V / +5V et le convertisseur USB-RS232 fournissant un port com à la norme RS232 (niveaux -12V / + 12V environ), il faut ajouter un petit convertisseur de niveaux à transistors décrit ci-dessous. |
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Pour ceux qui sont intéressés par la programmation des ATmega en langage C, vous
trouverez dans les codes sources que je publie librement ici:
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Divers:
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J'utilise
un modèle de souris avec deux leds IR et deux capteurs IR sur
chaque
axe (roues codeuses) et pas un seul capteur dont les signaux sont plus
difficiles à interpréter (impulsions même en
l'absence de rotation. Avec un double capteur on obtient deux signaux en quadrature de phase, qu'il suffit de mettre en forme avec un trigger de Smith (CD40106) avant de les faire ingurgiter par l'ATmega32. Et justement les pins d'entrées INT (INT0 et INT1) sont libres dans l'APE2009. Donc du côté logiciel la mise en oeuvre est un jeu d'enfant. En fait une seule INT suffit: lors du front descendant d'une phase, on teste le niveau (haut ou bas) de l'autre phase pour déterminer le sens de rotation. Voir le code source en C. Sur la photo on voit une roue dentée en nylon que je vais sertir sur l'axe métallique (un petit bout de tube d'antenne télescopique enfilé en force pour ajuster le diamètre et le tour est joué). |
| 21 mai 2008: La vitesse la plus rapide de déplacement en ascension droite, qui est de 32 fois la vitesse sidérale, et qui est obtenue directement avec le moteur pas à pas RA se révèle très insuffisante pour une utilisation confortable. Le problème est que moteur pas à pas en question décroche pour des vitesses plus importantes. J'ai pensé le remplacer par un moteur à courant continu asservi en vitesse, mais la vitesse de rotation requise pour le suivi est vraiment très basse pour un tel moteur compte tenu de la démultiplication utilisée. En conclusion le moteur pas à pas est parfait (aux vibrations près) pour le suivi qui demande une vitesse très faible et une précision très grande, alors qu'un moteur DC est parfait pour un déplacement rapide. Que faire? -un embrayage mécanique de l'un ou l'autre type de moteur suivant les circonstances? c'est compliqué. -monter les deux types de moteurs sur le même arbre? Le moteur DC non utilisé ne gêne en rien le PaP (à condition toutefois de ne pas le court-circuiter électriquement). Mais... le PaP non utilisé oppose un couple important, de plus de par la conception de l'APE2008, il se trouve court-circuité par les L272M au repos, avec le risque de consommer (coté moteur CD) et de griller les L272 par effet dynamo (coté moteur PaP). Je pensais avoir trouvé la solution (non retenue, voir plus bas): pendant la rotation rapide, le moteur DC fait presque tout le boulot mais on alimente le moteur PaP avec une fréquence compatible avec ladite rotation (mais pour laquelle le moteur PaP seul aurait décroché depuis longtemps). Et ça tourne (très vite). On cumule ainsi la précision du PaP pour le suivi avec une vitesse maximale de plusieurs centaines de fois la vitesse sidérale. |
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Sur la table de travail
ça fonctionne déjà.
Pour le mode suivi je rajouterai
un petit relais de roue libre sur le
moteur DC.
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Les moteurs en
place sur la monture. Au premier plan, la boite à engrenages pour démultiplier le mouvement. La petite roue dentée blanche à droite est fixée en bout d'axe de la roue codeuse incrémentale de souris, vue plus haut. |
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La boite à engrenages sans son capot de protection. Pour éviter la propagation des vibrations du moteur pas à pas à toute la monture et à l'instrument, les moteurs sont suspendus à l'aide de deux petits silent-blocks en plastique (en rose) récupérés sur un bloc optique de lecteur DVD. De même pour accoupler les axes, des petites longueurs de durite (type aéromodelisme) font tout à fait l'affaire. |
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Le chercheur "pas terrible" livré avec le telescope
est devenu un viseur polaire pour la mise en station. On voit également ici le départ du câble de la roue codeuse. |
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Les deux moteurs sont dorénavant fixés côte à côte sur une platine en alu. |
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(5) doit obligatoirement débrayer AVANT la mise en rotation du moteur DC. |
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L'axe (4) est constitué par une entretoise
filetée vissée non serrée sur une longue vis
fixée sur la platine. C'est un truc qui marche bien pour des angles de rotations faibles. (Plusieurs tours le dévisseraient !) |
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Gros plan sur l'électro-aimant pousseur. La course est
faible mais suffisante. L'électro-aimant
colle à partir de 9 V environ (je l'alimenterai en 12V) et
relache vers
3V. D'où des économies d'energie en vue. (tension de
maintient de 5V au
lieu de 12V par exemple) La résistance de la bobine est de 65 ohm. |
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Le "haut" est à gauche sur cette photo. (voir la vis
de suspension). Où ai-je trouvé tous ces petits bidules? heu... dans mon tiroir! |
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Détail
important: j'ai rajouté un contacteur de fin de course
(micro-switch)
qui, câblé en série avec le moteur DC, ne permet
l'alimentation de
ce dernier que lorsque la roue intermédiaire se trouve en position
complètement débrayée. En effet, un démarrage intempestif du moteur DC en mode embrayé n'entraîne pas le moteur PaP mais pourrait endommager les roues dentées en nylon. Dès lors, le moteur DC ainsi protégé et l'électro-aimant peuvent être commandés par le même signal. Le soft n'a plus qu'un organe à gérer au lieu de deux, il y a moins de fils à relier, on économise un transistor de commande, et surtout la sécurité est excellente et totalement à l'abri d'un plantage logiciel éventuel. |
| 29 mai 2008: Le soft est modifié (depuis la version 4.0) pour gérer le moteur DC et les déplacements rapides. Cela permet de balayer 1h sidérale (soit 15 degrés d'arc) en 10 secondes de temps. Le déplacement rapide est également utilisé pendant le GO-TO. Le moteur DC est commandé par deux petits relais: un pour le sens de rotation, le second pour la mise en marche et l'arrêt. mars 2010: |
| 1- Une
fois le télescope
mis en station, pointer manuellement une
étoile bien lumineuse, et l'indiquer à l'appareil en la choisissant parmi parmi
celles disponibles.
2-C'est tout ! L'affichage est dès lors étalonné, et vous pouvez utiliser les vitesses de déplacement rapide de la monture, l'affichage indiquera toujours la position réelle de celle-ci. La fonction GO-TO fera pivoter la monture vers un autre objet choisi parmi les milliers enregistrés sur la SDcard. |
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Cette alim.
à
découpage est basée
directement
sur une note d'application (*) sur le data-sheet du
MC34063. Son
rendement annoncé par MOTOROLA est de 82%.Aucun radiateur
n'est
nécessaire. Elle peut délivrer un courant max. de
500mA
sous 5V. (*)comme par exemple celle-ci |
Les moteurs pas à pas de l'APE2007 s'alimentent en 5V. Il peut arriver que vous n'ayez pas le secteur à votre disposition, mais seulement une batterie 12V de voiture. Dans ce cas cette alim très simple à réaliser vous permettra d'obtenir jusqu'à 500mA en 5V pour une consommation de seulement 200mA en 12V. D'où un gain d'autonomie par rapport à l'utilisation d'un simple régulateur 5V ( comme par exemple un 7805 ) qui consommerait la même intensité en 12V qu'en 5V, soit 500mA, en transformant la différence de puissance en chaleur.
Je conseille de l'utiliser dans un boîtier métallique relié à la masse de façon à diminuer les rayonnements électromagnétiques émis générés par les dv/dt importants sur le courant primaire.
NOTE: si elle est
protégée contre
les
courts-circuits en sortie, aucun court-circuit n'est
tolérable
sur le 12V en entrée, SURTOUT si celui-ci provient d'une
batterie de voiture. Évitez de mettre le feu à
votre
voiture !
Donc attention à l'isolation interne si vous utilisez un
boîtier
métallique. Il ne faut absolument pas que le circuit
imprimé
puisse toucher les parois du boîtier. En particulier la
connexion située AVANT le fusible. En particulier, prendre
garde, de ne pas ouvrir le boîtier lorsque le montage est
sous
tension. C'est souvent lors des essais, des mises au point ou des
dépannages que les choses tournent mal.
| Liens
externes: ELECTRONIQUE: ASTRONOMIE:
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