Самодельный астротрекер

[AstroNick]

Вторая ступень состоит всего лишь из одной пары шестерёнок - входной вал соединяется с первой ступенью через небольшой карданный вал (который я уже подумываю заменить на гибкий вал), а на выходной насажен кусочек пластиковой трубки подходящего диаметра, и эта часть мощной пружиной прижимается к гладкому ведущему диску монтировки диаметром 47 см (как нетрудно заметить, это просто чугунный шкив от сельхозтехники, и к тому же не совсем круглый, а скорее - эллипсообразный, с разностью осей около 2 мм). Опять-таки, все передаточные числа подобраны так, чтобы при частоте вращения выходного вала коробки первой ступени 1 оборот в минуту ведущий диск телескопа делал ровно один оборот в сутки, поворачивая раму монтировки со всем содержимым суммарной массой примерно в центнер!

А главное - вторая ступень задумана для того, чтобы коробку первой ступени закрепить прямо на полу обсерватории, и тем самым предотвратить передачу (вот для этого и нужен карданный вал!) возможной высокочастотной вибрации от двигателя монтировке (которая опирается на отдельный фундамент). 

А самое смешное, что этот часовой привод был полностью собран из того, что оказалось под рукой - остатков видеоплеера, шестерней, валов, подшипников, пружин, обрезков металла и оргстекла! Как, впрочем, и сам телескоп (за исключением оптики)...

[AstroNick]

А теперь, естественно, о результатах. Конечно, при такой схеме весьма желателен стабилизатор питания, но должен сказать, что я и без него вполне справляюсь. Несмотря на нестабильность деревенской электросети (бывало, что напряжение в ней падало аж до 130 вольт!), особых проблем с нестабильностью скорости вращения телескопа я не замечал. Только каждый вечер нужно было за пару минут заново подрегулировать подаваемое на электродвигатель напряжение, и нужная скорость обычно более-менее держалась всю ночь (конечно, нужно следить, чтобы телескоп был хорошо уравновешен)! А прошлым летом уличную линию электроснабжения поменяли вместе со столбами (и похоже, что заодно заменили и деревенский трансформатор), и после этого напряжение в сети вернулось, наконец, к номинальному значению 220 вольт! Естественно, после этого и регулировка скорости телескопа стала производиться намного реже.

В качестве примера приведу несколько одиночных фотографий, полученных на моей монтировке с описанным часовым приводом. Эти две сняты на зеркалку через телеобъектив с фокусом 400 мм, М42 - с экспозицией 30 сек, а М31 - 251 сек.

[ysdanko]

Ролик, конечно, привлекателен. Но с ним получается фрикционная передача. А принципиальный их недостаток -- непостоянное передаточное отношение, зависящее от сжатия роликов. А нужно-то получить именно точность вращения...

Коэффициент проскальзывания зависит от силы прижима. Однако, если эта сила  "константа", то и предаточное отношение меняться не будет.
Существуют монтировки (даже любительского класса, не говоря уж о профи), которые по показателю точности вращения и плавности превосходят, монтировки работающие на традиционных червячных парах.

[AstroNick]

Есть и более серьёзные снимки - на ту же зеркалку в прямом фокусе 203-мм ШК, хотя и с f/6 редуктором фокуса, т.е., насколько я понимаю, с фокусным расстоянием 1218 мм. Это М57 и М13 с экспозицией по 30 сек. И получены в 2012 году, т.е. ещё до замены уличной электросети!

[Николай Н]

Я тоже подумываю сделать монтировочку с приводом через диск. И движок коллекторный. Кстати есть масса вариантов стабилизации оборотов, а уж питание стабилизировать вообще просто.

[I.A.R.]

Ролик, конечно, привлекателен. Но с ним получается фрикционная передача. А принципиальный их недостаток -- непостоянное передаточное отношение, зависящее от сжатия роликов. А нужно-то получить именно точность вращения...

Коэффициент проскальзывания зависит от силы прижима. Однако, если эта сила  "константа", то и предаточное отношение меняться не будет.
Существуют монтировки (даже любительского класса, не говоря уж о профи), которые по показателю точности вращения и плавности превосходят, монтировки работающие на традиционных червячных парах.

Уверен, что этот привод оснащен электроникой, отслеживающей обратную связь с целью корректировать обороты двигателя, если меняется проскальзывание, например, от окружающей температуры. Упругость резины на обрезиненном ролике на морозе ведь точно меняется.

[ysdanko]

Уверен, что этот привод оснащен электроникой, отслеживающей обратную связь с целью корректировать обороты двигателя, если меняется проскальзывание, например, от окружающей температуры. Упругость резины на обрезиненном ролике на морозе ведь точно меняется.

Сталь по стали... Коэффициент проскальзывания на самом деле очень мал (что то порядка 0,002). Такого же порядка будет и изменение предаточного отношения (вернее его отклонение от расчетного Д2/Д1). То есть с учетом того, что любой привод имеет погрешность не менее 4-5%, то это "непостоянство коэффициента передачи" особо ни на что не повлияет.

Классика фрикционного привода
http://www.considine.net/aplanatic/fork/fork_mount001.htm

[I.A.R.]

Классика фрикционного привода...

Ну-да, для монтировок английского типа... А, вот, для немецких что-то примеров не встречал. Там народ другую классику предпочитает -- червячную! Такие консерваторы, видимо...

[ysdanko]

Классика фрикционного привода...

Ну-да, для монтировок английского типа... А, вот, для немецких что-то примеров не встречал. Там народ другую классику предпочитает -- червячную! Такие консерваторы, видимо...

Организовать прижим ролика в монтировке "немецкого типа" можно достаточно простыми способами. Технически это не представляет каких то особых сложностей. В инете встречал монтировки такого типа с периодикой порядка 1-2 угловые секунды. (без применения электронного способа компенсации периодической ошибки).
Для "амбарок", из-за небольшой массы аппаратуры, применение фрикционной передачи, как бы напрашивается само собой. 

[Serj]

Во фрикционном приводе основная проблема - создать достаточный прижим ролика чтобы обеспечить мало-мальски подходящий момент на выходе. Большое передаточное тоже не сделать - ограничение по твёрдости материала.

[Николай Н]

Попался в руки старый цветной принтер, так в нем используются ролики из очень плотной резины, прижимать бумагу, диаметром около полтора сантиметра, и есть чуть меньше. Вполне достойный вариант для фрикционного привода. Сцепление будет хорошим.

[ysdanko]

Большое передаточное тоже не сделать - ограничение по твёрдости материала.

Максимальное предаточное для простейшего фрикциона 25-30. Безусловно потребуется качественный промежуточный редуктор.

[sleeping07]

Ковыряю трекер понемногу. Добавил в ардуино пульт, программу интервалометра, ИК-излучатель внешний на магните, на очереди дисплейчик. С пульта реализовано ускоренное перемещение с двумя скоростями, выбор программы интервалометра и запуск, кое-что еще сервисное связанное с включением коррекции скорости, ее тестом. С программной коррекцией скорости пока положительных результатов нет - есть некоторые непонятки с появляющимся дрейфом по склонению. Тест показал половину годных минутников на 300 мм без коррекции. Ошибка в лучшем случае +- 20'', это если червяк поставить точно. Результат сложения 15 минутников (из 30) и кроп с суммы, ISO 800, Nex-6, балкон и приличная засветка, использовался UHC и объектив 300/5.6

[Licvinka]

Хорошая работа. Сейчас самый кайф - отладка и получение результатов.

[sleeping07]

Спасибо. Очень увлекательный процесс, особенно после перехода на микропроцессорное управление - столько всего можно попробовать применить на практике. Когда электромеханику утрясу, можно будет попробовать заняться гидированием. Есть еще крамольная мысль для ориентации трекера использовать гироскоп-акселерометр-магнитометр, врядли взлетит конечно, но просто интересно. Ну и PEC под вопросом остается - не то, чтобы она не работала, выпрямляет график ведения в принципе, но происходит что-то непонятное по второй координате, а коррекция то всего-ничего, поправка в 1-3% скорости.

[Licvinka]

а коррекция то всего-ничего, поправка в 1-3% скорости.

Какая библиотека для управления ШД используется? Я так понимаю Arduino применяется?

[sleeping07]

Какая библиотека для управления ШД используется?

Да собственно никакая - прямое управление драйвером, прямоугольный импульс на цифровом выходе с заданным промежутком времени.
Вот усеченный листинг главного цикла (6400 - это число микрошагов на 1 оборот червячного винта)

long interval = 67450;  // длительность полушага в микросекундах
..................
void loop()
{
  float sec;
  unsigned long currenttime=micros(); 
  long timediff=previoustime-currenttime;
  if (timediff<0) {         // если переполнение микросекунд
    timediff=-timediff;
  } 
  if(timediff >= interval) {   
    previoustime = currenttime;   
    if (State == LOW) {
      State = HIGH;     
    } else {
       State = LOW;             
       count++;
       if (count>=6400){       
        sec=(millis()-starttime)/1000.00;
        Serial.println("Loop "+String(sec));
        count=0;
        starttime=millis();
       }
    }     
    digitalWrite(PinDr, State);
    remote();     
    if (program==1) program_exec();     
  }
}

[Licvinka]

Serial.println("Loop "+String(sec));

Если это кусок рабочей программы, то смущает выше. Serial здорово отнимает время, а он в цикле.

[sleeping07]

Ну, это же контроллер, тут все в цикле, вопрос в частоте вызова. Этот вывод в порт происходит каждый полный оборот червяка, так что вреда от него нет. Вот ниже вызовы функций опроса пульта и интервалометра выполняются каждый микрошаг, и проблем с частотой хода все равно нет, не считая небольших сбоев в 73 мс, когда идет ИК пакет управления затвором камеры.

[sleeping07]

Приделал дисплейчик, ввод с пульта параметров интервалометра. Следующий этап - драйвер для гидирования, ну и, в порядке технического бреда, упрощенный резьбовой привод склонения для гидирования по двум осям.