Универсальная система управления телескопом на Arduino

[Iovch]

На форуме уже имеется несколько тем, посвященных системам управления монтировками, собранных на базе компонентов ардуино, в частности:

Простая система управления монтировкой на Arduino
Управление монтировкой на ШД Arduino + grbl
GOTO на Arduino практическая реализация "Импортозамещение"

   В результате изучения этих, и многих других источников, у меня сложилось четкое представление, как простейшим образом, на базе компонентов Ардуино можно решить некоторые вопросы, связанные с управлением телескопом.
   В настоящий момент собран действующий образец управляющего блока на базе Ардуино нано и драйверов А4988 для монтировки на шаговых двигателях с выходом для подключения электрофокусера, с индикацией координат наведения и прочей информации на двухстрочном LCD, с возможностью выполнения команд GOTO задаваемых с ПК, с возможностью подключения проводного устройства управления. Реализовано прямое подключение к плагину «управление телескопом» программы Stellarium. Разработано программное обеспечение для управления экваториальной и альт-азимутальной монтировками, масса тестовых программ. Собранная система управляет монтировкой из комплекта Деагостини «Собери свой телескоп» (аналог Astro-3, на фото), но система подойдет для управления любой монтировкой на шаговых двигателях. Пришло время собрать окончательный вариант изделия уже с беспроводным управлением. В процессе переборки системы, попытаюсь систематизировать и показать в этой теме, от простого к сложному, как простейшим образом, на Ардуино можно реализовать тот или иной функционал. Думаю, материал будет полезным.

Для удобства ориентирования в теме привожу здесь ссылки на основные моменты и программы:

Астротрекер или привод оси прямого восхождения, описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Астротрекер или привод оси прямого восхождения, скетч GOTO1 + драйвер ch341ser.zip:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Привод оси склонений и элемент управления (джойстик), ускорение перемещений, описание:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Привод оси склонений и элемент управления (джойстик), ускорение перемещений, скетч GOTO2:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Система управления экваториальной монтировкой с функциями GOTO, описание и скетч GOTO3:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Прикручиваем управление фокусером к джойстику
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Подключаем LCD, описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Подключаем LCD, скетч GOTO4 + драйвер LCD 1602:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Скетч GOTO4 с автоопределением и автоюстировкой джойстика:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Пульт ИК часть 1 (Slave), описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Пульт ИК часть 1 (Slave), скетч GOTO5SLAVE, программа настройки и драйвер пульта ИК:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Пульт ИК часть 2 (Master), описание электронной части и скетч GOTO5MASTER:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Шаговый электрофокусер, описание электронной части:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Шаговый электрофокусер, скетч GOTO6MASTER.zip:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Версии GOTO6MASTER и GOTO6SLAVE для штатного ИК пульта ардуино:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Энергонезависимые часы реального времени:
Универсальная система управления телескопом на Arduino
Скетч для управления альт-азимутальной монтировкой GOTO7MASTER:
Универсальная система управления телескопом на Arduino

Ссылка на яндекс-диск со всеми материалами и стабильными версиями: https://yadi.sk/d/f1jTO1AohCtbz

[SeriousSam]

Но хорошая точность по обеим осям не повредит.

Ага, примерно такого ответа и ожидал. Спасибо.
Вот что еще надумал за ночь. А вот завалялся у меня мотор 28BYJ-48 с драйвером ULN2003 (даже два ). Это мотор с редуктором и шагом 5.625 градуса и микрошагом 1/64. Это получается 4096 шагов на оборот. Подставляем в формулу с моим передаточным числом и получаем: 360/4096/260 = 0.00034 градуса/шаг. То есть 1.224 сек/шаг. Только вот вопрос по надежности этого моторчика. Был ли у кого опыт работы с ним? СтОит ли переделка программной и аппаратной части конечного результата? К тому же он 5-вольтовый, что как-то не внушает доверия...

[Alecs99.99]

Посмотрите тему простая система управления на ардуино , как сделано на моей еку 3 , почти все детали можно купить на Али.На прямом восхождении и склонении стоят пары шкивов 50 и 16 зубьев. Больше просто не влезут , минимальный зазор наверно миллиметра три.Про ваш моторчик я бы не стал заморачиватся , не стоит он того. драйвера больше понравились 4988 , 8822 ведёт как-то нестабильно , наверно слишком мелкий микрошаг да и движок противно пищит ,предвидя вопросы ток я подбирал.Надеюсь названия драйверов не перепутал.

[Monitor524]

Я новичок. Есть HEQ5 c мотором и пультом DK-1. По какой то причине мотор не вращается. Причину определить не могу. Пульт при этом греется.
Если здесь есть электронщики, прошу помочь или диагностировать неисправность и восстановить контролер шагового двигателя (если причина в нем) или помощь создать новый пульт управления с возможностью ГОТО (есть 2-й мотор, который можно повесить на вторую ось). Ардуино уно с какой то мелочевкой в наличии имеется. Нахожусь в Москве.

[Iovch]

Я новичок. Есть HEQ5 c мотором и пультом DK-1. По какой то причине мотор не вращается. Причину определить не могу. Пульт при этом греется...

Тогда вам сюда: https://astronomy.ru/forum/index.php/board,44.0.html

[SeriousSam]

Нашел еще на алике планетаные редукторы для nema 17

(кликните для показа/скрытия)

https:///ссылка запрещена правилами форума//item/19-1-Planetary-Gearbox-High-Torque-Nema-17-Stepper-1-68A-CNC-Robot-3D-Printer/32586333640.html?spm=a2g0v.search0604.3.84.7de23b4cOAMCbx&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_3_10065_10068_318_319_317_10696_450_10084_10083_10618_452_535_534_533_10307_532_10301_5728315_204_10059_10884_323_10889_10887_326_100031_320_321_322_10103_5723520_448_449-10889,searchweb201603_55,ppcSwitch_0&algo_expid=d94b9624-e92b-4906-97de-86ccd462435a-13&algo_pvid=d94b9624-e92b-4906-97de-86ccd462435a

Коэффициенты передачи от 1:2 и до 1:100, примерно в одном ценовом диапазоне. Чтоб получить точность, близкую к

360/200/1250=0,00144

можно поставить редуктор 1:5 (360/200/260/5 = 0.0014). Настораживает  Крутящий Момент: 0.26Nm. Не маловато ли будет? 

UPD: Даже заказывать ниче не надо: https://www.thingiverse.com/thing:1141146

[Iovch]

В планетарных редукторах, главное, чтобы они оказались понижающими и с минимальными люфтами, а крутящего момента должно хватить.

[Iovch]

Исправлены весьма существенные ошибки в азимутальном режиме. Актуальные AMount и Виртуальный пульт пока здесь хранятся: https://yadi.sk/d/f1jTO1AohCtbz

[lolovo]

Всем привет!

Можно ли в принципе обойтись без редукторов, используя только мотор и драйвер или таких еще не придумали (либо не годятся в силу габаритов или большой стоимости)? Подозреваю, если без редуктора никуда, тогда какой лучше(надежнее и точнее) - тот что крепится в виде насадки на мотор (по типу планетарного) или все же шестеренки? А то все эти навесные шестерни....хотелось бы от них уйти)...чтоб и в поход можно было брать.... Насколько в данном вопросе целесообразен драйвер LV8727 (с делением шага 1/128)?

[Iovch]

На ремнях проверено, что хорошо позиционирование работает. По планетарным редукторам пока не слышал отзывов. А вот сильно микрошаг дробить (1/128) скорее всего нецелесообразно, т.к. контроллер считает сколько микрошагов надо сделать за каждый цикл программы. Очень даже может случиться, что за время одного цикла программы понадобится (и она сделает) несколько таких мелких шагов - тогда теряется смысл мелкого дробления. Оптимальное (максимальное) дробление шага можно рассчитать зная время цикла программы и передаточное число редуктора.  Практически, если в "голую" ардуину загрузить скетч (AMount) с проектируемыми передаточными числами и дроблением шага, по миганию светодиода будет видно насколько часто делаются микрошаги. Полагаю, что оптимальное дробление где-то на переходе от различимого мигания на непрерывное свечение, хотя, это только предположение.

[lolovo]

Т.е. 1/128 - это перебор и будут постоянно возникать ситуации с прокруткой сразу на несколько микрошагов (а может и десятков) ? Это результат аппаратных ограничений тайминга выполнения цикла микропрограммы у ардуино (чтобы вести плавно без прокруток сразу на несколько шагов) или есть аппаратные ограничения по взаимодействию компонентов, где занижать задержку нельзя, т.к. не успеет что-то из компонентов отработать?
А опытным путем никто не пытался установить каково это оптимальное дробление...или иными словами сколько 0.ххх сек за микрошаг необходимо и достаточно для астрофото (планетарного и ДСО)?
Я, аналогично SeriousSam, озадачился идеей автотрекинга для EQ3-2, хотелось бы, исходя из практического опыта владельцев подобной монтировки в данном вопросе, сразу закупиться нужными моторами (по возможности сразу с редукторами) и драйверами, чтоб плавно и без рывков.... надо будет еще параллельную ветку почитать, о которой тут упоминали...

[SeriousSam]

Уважаемый Alecs99.99 сообщил, что соотношения 50 и 16 зубьев достаточно для трекинга через 4988 (1/16) на EQ3-2. У меня ведомым стоит шкив на 60 зубьев, на днях ожидаю прибытия ведущего на 15.
Как альтернативный вариант, для распечатанного редуктора пока ожидаю подшипники, но они пока еще даже из Китая не выехали. Ждемс...

[lolovo]

Уважаемый Alecs99.99 сообщил, что соотношения 50 и 16 зубьев достаточно для трекинга через 4988 (1/16) на EQ3-2. У меня ведомым стоит шкив на 60 зубьев, на днях ожидаю прибытия ведущего на 15.
Как альтернативный вариант, для распечатанного редуктора пока ожидаю подшипники, но они пока еще даже из Китая не выехали. Ждемс...

А как вы 60зубов уместили ? Использовались муфты, чтобы не цеплять ни за что и если да то какие ?

[SeriousSam]

Рассверлил шкив и надел его на ручку ведения

[lolovo]

Рассверлил шкив и надел его на ручку ведения

Здорово придумано !

[Iovch]

Исправлены ошибки работы фокусера и кнопочного пульта.
Актуальные AMount и Виртуальный пульт пока здесь хранятся: https://yadi.sk/d/f1jTO1AohCtbz

[SeriousSam]

Протестировал трекинг на практике. На монтировке EQ3-2 со шкивами на 15 и 60 зубьев с драйверами DRV8825 ведет нормально даже для астрофото.

[Iovch]

Протестировал трекинг на практике. На монтировке EQ3-2 со шкивами на 15 и 60 зубьев с драйверами DRV8825 ведет нормально даже для астрофото.

AMount тестировался?

[SeriousSam]

Да, тестировал через AMount. Хотел было наведение на объекты из списка Virtual Console проверить, но в списке оказались только Север-Юг-Запад-Восток и жалко было ценного времени разбираться с калибровкой. Буду неспеша разбираться дома. Наступил на грабли, что фокусер двигается только на "скорости" 6 и выше. Еще неудобство фокусировки в том, что нельзя передвинуться на определенное количество шагов, а только кликнув на кнопку. А это субъективно - то ли 0,1 сек держал, то ли 0,5. И сколько шагов сделал - непонятно.
Но в целом система работает, что не может не радовать Ваши и Дениса Володина труды не пропали даром и приносят плоды!
Мое первое скромное фото дипскай Проба пера 40 кадров по 30 секунд.

[Iovch]

По-внимательнее почитайте помощь к виртуальному пульту. Туда заложены все основные каталоги на эпоху 2000: BS - (Bright Star) каталог ярких звезд (что-то около 10 тыс., точно попали все видимые глазом), М (Мессье), NGC и IC - дополнительный к NGC каталог.
Разработчик виртуального пульта Олег (FlexLM). В самой последней версии AMount (дважды вчера выкладывал одноименный архив) из виртуального пульта за одно нажатие кнопки фокусера на фиксированное количество микрошагов сдвигается фокусер, конкретно:

      case '0': {Steps=0;   break;}
      case '1': {Steps=1;   break;}
      case '2': {Steps=2;   break;}
      case '3': {Steps=4;   break;}
      case '4': {Steps=8;   break;}
      case '5': {Steps=16;  break;}
      case '6': {Steps=32;  break;}
      case '7': {Steps=64;  break;}
      case '8': {Steps=128; break;}
      case '9': {Steps=256; break;}

При использовании кнопочного пульта, движения происходят непрерывно, пока нажата соответствующая кнопка.

За тестирование +

[SeriousSam]

Прошу прощения, спасибо Олегу FlexLM!
Целью вчерашнего похода было проверить механическую часть, как работают все 3 привода и точность трекинга в боевых условиях. Пришлось экономить батарею бука и ограничить программу вечера.
Спасибо за подсказки, дальше буду разбираться спокойно и дома, дальнейшие испытания - при очередном походе, как успею и как дадут небо.