Вариант нагревателя для пультов SynScan и NexStar

[toh@]

Наверное, нет таких любителей астрономии, которым не была бы известна проблема замерзания дисплеев пультов SynScan на морозе. Вот и я, столкнувшись с ней еще впервые решил организовать подогрев экрана. Кроме решения проблемы с замедленной реакцией на морозе подогрев должен обеспечить и более "комфортный" микроклимат для электроники пульта - не будет конденсироваться атмосферная влага внутри (далеко не герметичного) корпуса пульта, и, кроме того, снизится вероятность отказа электронных компонентов из-за работы на границе (или за границей) их температурных диапазонов.
Первым решением было установка пассивных нагревателей  в виде восьми параллельно включенных выводных резисторов МЛТ-0,25 номиналами по 820 Ом (суммарное сопротивление нагревательного элемента примерно 100 Ом). После установки такого нагревателя проблема замерзания дисплея была решена для температуры -15С. Из недостатков системы можно назвать неудобство монтажа в пульте, ну и, все-таки недостаточную мощность нагревателя. Пульт довольно долго нагревался при включении его в промерзшем состоянии при -15С (Более 15 минут до появления приемлемой реакции дисплея). При более низких температурах не проверял, но интуитивно - весьма сомнительно.
Было решено добавить еще восемь сопротивлений того же номинала в параллель. В результате - довольно быстрый выход при той же температуре (чувствовался запас мощности, что гарантировало успех и при более низких температурах). Из отрицательных моментов - еще более неудобный монтаж, и, самое главное - ощутимый перегрев пульта при комнатной температуре. Напрашивался выключатель нагревателя на корпус пульта.
Разобрав пульт в очередной раз, для установки выключателя, посмотрел на внутренний конструктив и немного призадумался - а не сделать ли активный нагреватель, который сам включался бы при низкой температуре, и ограничивал температуру на нагревательном элементе. Задача автоматизации не сложная, да и конструкция пульта располагает!
После некоторых размышлений родилась следующая схема (см. рис. ниже)

Далее "на коленках" была изготовлена (лазерно-утюжным методом) и собрана печатная плата нагревателя, написана прошивка. После нагреватель был установлен в пульт - встал как родной, что весьма порадовало. Уже первые испытания показали жизнеспособность идеи. Автоматика работала исправно, вселяя энтузиазм. Но все же были и некоторые негативные моменты - чувствовался небольшой нагрев задней крышки пульта уже в то время, когда экран еще не достаточно прогревался. Тепло явно уходило не по назначению! По факту теплу от резистора легче было уйти наружу ч/з заднюю крышку, чем преодолеть плату нагревателя, плату подсветки и воздушные зазоры м/у платами и дисплеем. Ну и как следствие - долгий выход на режим и, как вынужденная мера - достаточно высокая точка термостатирования. Это с одной стороны обеспечивало прогрев дисплея до комфортного состояния на низких наружных температурах, но приводило к приличному нагреву электроники пульта на комнатных температурах, с другой.Но мы не ищем легких путей! После недолгих раздумий решено было перейти на принципиально новый уровень (в рамках проекта) - использовать заводскую двустороннюю печатную плату с металлизацией отверстий. Плата была адаптирована под эту технологию, заказаны заводские платы, собраны и установлены в пульт. В результате получилось следующее:

[toh@]

Так же был изготовлен и установлен на заднюю стенку пульта небольшой отражатель. Конструкция: автомобильный скотч на вспененной основе (сохраняет конвекционное тепло) + алюминиевый скотч (сохраняет волновое тепло) + термоскотч (300С - защита, на всяк. случай). Ну и раз уж дошли до заводского устройства - изготовили небольшой рассеиватель для светодиодного индикатора для установки на заднюю крышку пульта. Он плотно вставляется в предварительно просверленное отверстие для индикации нагрева. Не добавляет новых дыр в пульте (коих и так достаточно), и, на мой взгляд, не портит эстетику.

Испытания превзошли все ожидания. Если кому интересно - ссылка на видео с испытаниями:http://youtu.be/pIW7o3ckinI

В результате получил то, что хотел. Автоматический контроллер нагрева пульта, включается только при опускании температуры до +5С, и поддерживает температуру на нагревателе в районе +50С (в актуальной версии +40С *). Обеспечивает относительно быстрый "холодный старт" и комфортную работу с дисплеем при низких температурах (до -30С), и, в то же время, избыточно не перегревает электронику пульта. Кроме того, все удобно и надежно монтируется и выглядит эстетично.

* (В Актуальной версии нагревателя температура термостатирования была снижена, спасибо Ивану Ионову за подсказку, до 40С. На работу пульта в низких температурах это никак не повлияло, зато уменьшило нагрев электроники при высоких. Результат испытания последней версии приведен на нижнем графике).

[toh@]

Инструкция по установке платы в пульт SynScan:
 
Обязательно отключаем пульт от монтировки, исключая вероятность подачи питания на него.

Переворачиваем пульт, располагаем его на столе кнопками вниз, выкручиваем 4 винта. Аккуратно снимаем заднюю крышку. В верхней части пульта видим небольшую плату подсветки (расположена выше основной платы), прикрученную к корпусу пульта двумя винтами сверху. Откручиваем два винта крепления платы подсветки, аккуратно поднимаем плату (не забывая, что она соединена тонкими проводками с основной платой)

UPD: Внимательно смотрим на плату подсветки и примеряем на нее нашу платку нагревателя. Необходимо убедиться, что на плате подсветки отсутствуют открытые проводники (дорожки), которые могут коснуться открытых проводников на нижней части платы нагревателя, после ее установки поверх платы подсветки. Как правило, такое может обнаружиться в более старых версиях пультов, где установлены платы подсветки зеленого цвета, с четырьмя выступающими выводами по углам (см. рисунок ниже). {Операции, описанные в следующем абзаце, не потребуется выполнять если Вы убедились и есть уверенность в отсутствии возможных касаний токопроводных дорожек плат,  (как правило, не требуется для новых пультов, в которых установлены платы подсветки белого цвета, но проверить необходимо!!!)}

Если же вероятность замыкания есть, то нужно аккуратно подрезать кусачками выступающие выводы, по возможности, ближе к плате, и осторожно закруглить мелким надфилем острый торец оставшегося вывода. Тут важно не коснуться (не повредить) инструментом поверхность платы подсветки. После этого, для изоляции открытых проводников, наклеим обычный прозрачный упаковочный скотч на нижнюю сторону платы нагревателя, и после, обрежем остатки скотча по контуру платыВ

Теперь ровно укладываем на плату подсветки платку подогрева элементами вверх (см. рисунок), заводя ее нижним краем под шлейф дисплея (со шлейфом нужно обращаться очень нежно, чтобы не повредить его), и прикручиваем, теперь уже 2 платы, теми же винтами. Затягивать винты надо СОВЕРШЕННО БЕЗ УСИЛИЯ, чтобы не срЕзать резьбу на пластиковых монтажных отливах корпуса.

Дальше необходимо уложить проводки питания платы нагрева таким образом, чтобы они не попали под упорные лапки корпуса, корпусной винт, или стенки корпуса (см. рисунок ниже). Теперь найдем точки подключения питания платки нагрева на основной плате пульта. С точки зрения удобства монтажа, самым удобным местом припайки является входной линейный стабилизатор питания схемы пульта. Это трехвыводная микросборка (корпус D-Pak), которая, теоретически, может находиться в разных областях платы (взависимости от версии). Очень желательно (при наличии соответствующего навыка, конечно) воспользоваться мультиметром в режиме измерения постоянного напряжения, чтобы определить расположение входного вывода (это будет правильно, хотя лично мне стабилизаторы с другой цоколевкой в таких корпусах не попадались). Для этого пульт с открытой задней крышкой укладываем на стол, кнопками вниз. Убедимся, что отсутствуют коротыши, смещения плат и касания м/у собой их элементов, и подключаем пульт либо интерфейсным кабелем к монтировке, либо к разъему питания пульта подключаем источник питания монтировки. После подачи питания (примерно ч/з 3-5сек) пульт пикнет зуммером, после чего можно померить напряжения на левом и правом нижних выводах стабилизатора, аккуратно касаясь их ПООЧЕРЕДНО красным щупом мультиметра. Черный щуп при этом должен быть предварительно установлен на верхний (большой) вывод стабилизатора. В течении всего процесса измерения нужно внимательно следить, чтобы щупы не соскользнули с выводов, создав КЗ с соседними выводами/дорожками/выводами соседних компонентов. Левый вывод должен показать 12В, правый  5В, относительно верхнего (большого) вывода. Наша платка нагрева рассчитывалась на напряжение питания 12В, поэтому проводки должны быть подпаяны именно к тем выводам, на которых были установлены щупы мультиметра, когда он показывал 12В. Ниже на схеме показаны точки подпайки (обведены красными маркерами).

Непосредственно перед пайкой, чтобы не перегреть подложку с клавишами и не задеть горячим паяльником выступающие стенки корпуса пульта, я приподнял платку над корпусом пульта, аккуратно подсунув четыре спички между подложкой с кнопками и платой пульта (показано на рисунке). Теперь остается только подпаять проводки питания нашей платки нагрева к вышеозначенным точкам. Полярность подачи питания на плату нагрева значения не имеет.

Теперь можем отложить нижнюю часть пульта и заняться доработкой задней крышки корпуса пульта...

[toh@]

При желании, можно вывести на заднюю стенку индикатор работы нагревателя пульта. Для этого, положим перед собой заднюю крышку корпуса пульта внутренней стороной вверх. Возьмем из комплекта листик с напечатанным шаблоном и вырежем ножницами по контуру. Вложим его в верхнюю часть крышки корпуса, прижав вплотную округлой стороной к верхнему бортику корпуса, и наметим шилом или иглой центр отверстия сквозь трафарет. Просверлим по намеченному центру отверстие диаметром 4.0 мм. Сверлить его лучше на плотной (например деревянной или фанерной) подложке, плотно прижимая к ней пластиковую деталь корпуса. Удалим стружку, протирая корпус мягкой неворсовой тканью. Возьмем красный пластиковый индикатор из комплекта. Удалим с полосок скотча защитные покрытия, и осторожно поднесем и слегка вставим индикатор в полученное нами отверстие. Тут важно не усадить его сразу до клеевого слоя, предварительно не спозиционировав. Скотч держит очень крепко - второго шанса не будет! После того как верно выставим индикатор (длинная сторона по ширине пульта), с силой нажмем на него пальцем. Индикатор довольно плотно, практически со щелчком защелкнется, усевшись на клеевой слой. Наружный диаметр окошка индикатора равен, как и рекомендуемое сверло, 4.0мм. Такая плотная посадка призвана избавить нашу систему от попадания влаги.

Теперь возьмем теплоотражающий экранчик из комплекта, и не снимая защитного слоя с клейкой подложки вложим его во внутреннюю часть крышки пульта, оценивая наиболее удобное для него расположение, между опорными лапками корпуса и индикатором. После, найдя такое положение, мы можем снять защитную подложку и вклеить экран в корпус.

Теперь нам остается только убедиться, что никакие проводки не попадут под опорные лапки корпуса или корпусные винты, проверить положение (если требуется спозиционировать) подложки с кнопками и платы пульта, и аккуратно (контролируя зазоры) закрыть крышку пульта. Если все выполнено верно, то половинки корпуса без усилия сомкнуться, образуя равномерный зазор по всему периметру корпуса. Еще раз напомню, что корпусные винты следует закручивать совсем без усилия, чтобы не повредить слабые монтажные отливы пластикового корпуса.

Все! Апгрейд завершен! Для проверки можем подать питание на пульт (либо подключив его к монти, либо запитав источником питания монтировки напрямую). После включения индикатор медленно моргнет 3 раза и потухнет, если температура выше +5С (либо включется, если температура ниже).

[toh@]

Установка платы подогрева в пульт NexStar

Как оказалось чуть позже (и совершенно неожиданно для меня) в конструкцию пульта NexStar заложена точно такая же платка подсветки как и в Синтовских пультах, что наводит на мысль о возможности применения нашего решения для модернизации Селестроновских пультов. На деле же все оказалось немного сложнее. Главными препятствиями на пути стали слишком тонкий корпус пульта NexStar в области дисплея, и безконнекторный ввод кабеля в корпус пульта, опять же, в области ЖК. Ну и другая компоновка корпуса, и, как следствие, другое расположение монтажных отливов корпуса, впрочем это легко решилось небольшой подрезкой боковых краев платы. Но, чуть забегая вперед, скажу, что операция прошла успешно, хотя и не без потерь. Светодиодный индикатор пришлось убрать, и изменить конструкцию теплоотражателя на задней стенке пульта (уж больно изящно-тонкий дизайн конструкции пульта выбрали инженеры Celestron). Теперь верхняя часть его не содержит вспененной основы, только алюминий и термоскотч. Так же пришлось прозенковать в плате отверстия под головки крепежных винтов, чтобы уменьшить высотный габарит конструкции в сборе и обеспечить плотное закрытие корпуса пульта. Ниже для сравнения приведены фото плат для разных моделей пультов: слева - для SynScan, справа - для NexStar.

Инструкция по установке платы в пульт NexStar:

Обязательно отключаем пульт от монтировки, исключая вероятность подачи питания на него.

Переворачиваем пульт, располагаем его на столе кнопками вниз, выкручиваем 6 винтов. Аккуратно приподнимаем заднюю крышку, одновременно подавая кабель пульта внутрь корпуса. Прилагать усилия для открытия корпуса нельзя, т.к. можно повредить кабель или его разъем с внутренней стороны пульта.
В верхней части пульта видим небольшую плату подсветки (расположена выше основной платы), прикрученную к корпусу пульта двумя винтами сверху. Выкручиваем эти винты, стараясь не сместить плату подсветки.

UPD: Внимательно смотрим на плату подсветки и примеряем на нее нашу платку нагревателя. Необходимо убедиться, что на плате подсветки отсутствуют открытые проводники (дорожки), которые могут коснуться открытых проводников на нижней части платы нагревателя, после ее установки поверх платы подсветки. Как правило, такое может обнаружиться в более старых версиях пультов, где установлены платы подсветки зеленого цвета, с четырьмя выступающими выводами по углам (см. рисунок ниже). {Операции, описанные в следующем абзаце, не потребуется выполнять если Вы убедились и есть уверенность в отсутствии возможных касаний токопроводных дорожек плат,  (как правило, не требуется для новых пультов, в которых установлены платы подсветки белого цвета, но проверить необходимо!!!)}

Если же вероятность замыкания есть, то нужно аккуратно подрезать кусачками выступающие выводы, по возможности, ближе к плате, и осторожно закруглить мелким надфилем острый торец оставшегося вывода. Тут важно не коснуться (не повредить) инструментом поверхность платы подсветки. После этого, для изоляции открытых проводников, наклеим обычный прозрачный упаковочный скотч на нижнюю сторону платы нагревателя, и после, обрежем остатки скотча по контуру платы. Еще раз убедимся, что вероятность замыкания миновала.

Теперь ровно укладываем на платку подсветки платку подогрева элементами вверх (см. рисунок в след. посте), заводя ее нижним краем под шлейф дисплея (со шлейфом нужно обращаться очень нежно, чтобы не повредить его), и прикручиваем, теперь уже 2 платы, теми же винтами. Затягивать винты надо СОВЕРШЕННО БЕЗ УСИЛИЯ, чтобы не срЕзать резьбу на пластиковых монтажных отливах корпуса. Так же необходимо уложить проводки питания платы нагрева таким образом, чтобы они не попали под упорные лапки корпуса, корпусной винт, или стенки корпуса.

Теперь найдем точки подключения питания платки нагрева на основной плате пульта. С точки зрения удобства монтажа, самым удобным местом припайки является входной линейный стабилизатор питания схемы пульта. Это трехвыводная микросборка (корпус D-Pak) {прим: Как выяснилось позже, в разных версиях пультов могут быть установлены стабилизаторы в разных типах корпусов}, которая, теоретически, может находиться в разных областях платы (взависимости от версии). Очень желательно (при наличии соответствующего навыка, конечно) воспользоваться мультиметром в режиме измерения постоянного напряжения, чтобы определить расположение входного вывода (это будет правильно, хотя лично мне стабилизаторы с другой цоколевкой в таких корпусах не попадались).
Для этого пульт с открытой задней крышкой укладываем на стол, кнопками вниз. Убедимся, что отсутствуют коротыши, смещения плат и касания м/у собой их элементов, и подключаем пульт либо интерфейсным кабелем к монтировке, либо к разъему питания пульта подключаем источник питания монтировки. После подачи питания (примерно ч/з 3-5сек) пульт пикнет зуммером, после чего можно померить напряжения на левом и правом нижних выводах стабилизатора, аккуратно касаясь их ПООЧЕРЕДНО красным щупом мультиметра. Черный щуп при этом должен быть предварительно установлен на верхний (большой) вывод стабилизатора. В течении всего процесса измерения нужно внимательно следить, чтобы щупы не соскользнули с выводов, создав КЗ с соседними выводами/дорожками/выводами соседних компонентов. Левый вывод должен показать 12В, правый  5В, относительно верхнего (большого) вывода. Наша платка нагрева рассчитывалась на напряжение питания 12В, поэтому проводки должны быть подпаяны именно к тем выводам, на которых были установлены щупы мультиметра, когда он показывал 12В. Ниже на схеме показаны точки подпайки (обведены красными маркерами).

PS: Встречаются версии пультов, где установлены линейные стабилизаторы в другом типе корпусов (см. нижний рисунок - обведен красным маркером). К сожалению, не имею таких версий пультов на руках, и пока не могу точно указать точки подключения платы нагрева. Но, думаю, не составит труда самостоятельно найти их, воспользовавшись мультиметром.

[toh@]

... Непосредственно перед пайкой, чтобы не перегреть подложку с клавишами и не задеть горячим паяльником выступающие стенки корпуса пульта, я приподнял платку над корпусом пульта, аккуратно подсунув четыре спички между подложкой с кнопками и платой пульта (показано на рисунке). Теперь остается только подпаять проводки питания нашей платки нагрева к вышеозначенным точкам. Полярность подачи питания на плату нагрева значения не имеет.

Возьмем теплоотражающий экранчик из комплекта, и не снимая защитного слоя с клейкой подложки вложим его во внутреннюю часть крышки пульта, оценивая наиболее удобное для него расположение, между монтажными лапками корпуса. По высоте экранчик должен располагаться так, чтобы граница вспененной основы скотча проходила через центры монтажных отверстий отлива корпуса (см. рисунок ниже - показано тонкой красной линией). После, найдя такое положение, мы можем снять защитную подложку и вклеить экран в корпус.Теперь нам остается только убедиться, что никакие проводки не попадут под опорные лапки корпуса или корпусные винты, проверить положение (если требуется спозиционировать) подложки с кнопками и платы пульта, и аккуратно (контролируя зазоры) закрыть крышку пульта, одновременно слегка потягивая наружу интерфейсный кабель. Если все выполнено верно, то половинки корпуса без усилия сомкнуться, образуя равномерный зазор по всему периметру корпуса. Еще раз напомню, что корпусные винты следует закручивать совсем без усилия, чтобы не повредить слабые монтажные отливы пластикового корпуса.

Все! Апгрейд завершен!

[toh@]

Ниже расположены фото комплектов для модернизации пультов SynScan (верхнее) и NexStar (нижнее)

если есть вопросы - пишите! Если упустил какие моменты или допустил неточности в описании - буду благодарен за замечания. Если кого заинтересует готовое решение - в ЛС...

PS: Процесс модернизации непосредственно связан с самостоятельными изменениями пользователями конструкции пульта. Решение об таком вмешательстве, как и о достаточности своей квалификации в этом вопросе, должны приниматься каждым пользователем самостоятельно на свой страх и риск. За выход оборудования из строя, а так же за потерю гарантии на оборудование, автор статьи ответственности не несет.

[Дмитрий Маколкин]

Великолепный результат!
Вы планируете продавать готовые платы для самостоятельной установки в пульт?

[Alexandr_V]

А для чего диодный мост по входу? Для защиты от переполюсовки?

[toh@]

Вы планируете продавать готовые платы для самостоятельной установки в пульт?

Да, было такое в планах. Хочу собрать комплект для быстрого монтажа. Плата в сборе с проводами, теплоотражательный экранчик на самоклеящейся подложке, рассеиватель индикатора с нанесенными полосками скотча, бумажный шаблончик для сверления отверстия в задней крышке пульта. Идея в том, чтобы получился кит для самостоятельного апгрейда с минимальными затратами времени и максимально предсказуемым результатом.

[toh@]

А для чего диодный мост по входу? Для защиты от переполюсовки?

Глобальней! Чтобы совсем уйти от необходимости соблюдать полярность при подключении

[tmam]

На пульт Nexstar подойдёт?

Upd.
Посмотрел, должно подойти.
(Прошу прощение за фото на мобильник)

[toh@]

На пульт Nexstar подойдёт?

Не могу ответить - нет такого пульта...

[tmam]

На пульт Nexstar подойдёт?

Не могу ответить - нет такого пульта...

Предыдущий пост отредактировал.

[toh@]

Предыдущий пост отредактировал.

Да, действительно, платки подсветки очень похожи...

[tmam]

Да, действительно, платки подсветки очень похожи...

И размеры одинаковые. Только разъёма под питание на пульте нет.

[toh@]

И размеры одинаковые. Только разъёма под питание на пульте нет.

Но питание то есть! Интересно, приходит на пульт 12В? Или уже пониженое, для питания логики?

[GAZER]

Очень правильное решение интегрировать нагреватель в пульт! Есть чему поучиться производителям,  это у них должно быть как опция.  Да и  лишние провода  с грелками  и доп. питанием исключаются, что тоже немаловажно.  Кстати, Антон,  у меня  Nexstar ,  могу дать для повторения.  Все равно буду у тебя заказывать такую штучку, если конечно можно. 

P.S. Респект за климатические испытания!

[toh@]

Кстати, Антон,  у меня  Nexstar ,  могу дать для повторения.  Все равно буду у тебя заказывать такую штучку, если конечно можно. 

Да конечно можно! Тем более раз тут уже подогревом Селестроновских пультов интересуются, то было бы очень не плохо сразу разобраться и с подключением, и с габаритными размерами платки. Только я смотрю у некстаров нет разъемов питания, на которых можно 12В отловить, поэтому мне бы вместе с монтей твой пульт бы посмотреть. Может выберешь время, когда он не используется у тебя, да я взял бы у тебя комплект на модернизацию? Верну уже с нагревом

[VFP]

Крутая штука получилась!