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

[Iovch]

От себя добавлю, что на Максиме драйвер не тестировал, т.к. нету его у меня. А вот PHD2, StarCalc 5.73 и Catres 4.0 все требовали персональных корректировок драйвера, т.к. по-разному используют заложенный в каркас Аском-драйвера набор команд. В последней версии все корректировки учтены. Максим, возможно тоже небольшой доработки требует.

[Cord]

На компьютере в стеллариуме вроде всё нормально работает. Частота кварца на блютуз-модуле 16 мгц .

[Han]

Недавно столкнулся с такой проблемой: запустил серию фото с выдержкой по минуте, смотрю потом, а там раз через раз: то более-менее нормально, то адский смаз. Может такое быть от низкого передаточного (на восхождениях оно 631)?

[god.production]

Ждал эту ардуину, ждал и сразу же спалил... 
Запитал плату 12В 2A, а nano задымела. Хотел подстроить напряжение на драйверах. Не разобрался по мануалу какой минимум надо собрать и что подключить чтобы можно было настроить этот Vref.
Что я не так сделал? Подскажите, пожалуйста.

[Han]

Ждал эту ардуину, ждал и сразу же спалил... 
Запитал плату 12В 2A, а nano задымела. Хотел подстроить напряжение на драйверах. Не разобрался по мануалу какой минимум надо собрать и что подключить чтобы можно было настроить этот Vref.
Что я не так сделал? Подскажите, пожалуйста.

Похоже на какой-то брак, так как у меня от 12в всё норм питается. Ну, либо у вас там было больше 12в. Но, в любом случае, насколько я знаю, Vref надо настраивать при подключённых движках, иначе корректно ничего не настроить. Но это не могло спалить ардуину, так что тут непонятно... Может вы её вставили как-то не так?

[FlexLM]

Перемычки снизу шилда правильно припаяны? На всякий случай сравните разводку дорожек на шилде с фото в инструкции (с. 9). Vref лучше настраивайте без ШД (см. инструкцию, с. 13). ШД не подключайте/отключайте к разъёму X, Y, Z при поданных 12В. В спешке легко что-то спалить, у самого неоднократно так получалось. В блоке питания внешний контакт "-"? Возможно, при измерении что-то случайно закоротили...

[Serg1]

Китайские ардуины не всегда выдерживают питание от 12 В. Я их запитываю либо от 5 В от внешнего стабилизатора, либо от 9 В с использованием встроенного в плату.

[god.production]

Перемычки снизу шилда правильно припаяны? На всякий случай сравните разводку дорожек на шилде с фото в инструкции (с. 9). Vref лучше настраивайте без ШД (см. инструкцию, с. 13). ШД не подключайте/отключайте к разъёму X, Y, Z при поданных 12В. В спешке легко что-то спалить, у самого неоднократно так получалось. В блоке питания внешний контакт "-"? Возможно, при измерении что-то случайно закоротили...

Ну вот, вроде как в инструкции. И да, внешний контакт минус. Напряжение от блока 12.07 В
Заметил, что контакт 3V3 был соединен тоненькой полоской с GND (отметил на фото). Могло из-за этого сгореть?

[FlexLM]

Если было к.з. между GND и 3.3В, то в ардуине мог сгореть диод Шотки и в дополнение стабилизатор напряжения 5В. Это несложно отремонтировать, в интернете достаточно статей, видео. Если неисправен диод, то можно его выпаять и сделать для проверки временную перемычку. Заодно проверьте стабилизатор на шилде, хотя у меня после к.з. шилд ни разу не ломался. Если восстановите ардуину, то на шилде её сначала проверяйте без драйверов. Да и при отладке работу каждого драйвера с ШД лучше отдельно проверяйте. Под напряжением их не меняйте. При неверных действиях они легко горят все сразу!

[Storm_id]

Уважаемый автор!

Во-первых, хочу сказать спасибо за ваш труд и за такую важную и полноценную инструкцию!
Сделал всё по схеме и всё работает. Наверно это первый раз со мной И даже через синий зуб. Что вообще для меня мистика...

Во-вторых: возник вопрос:
У меня сейчас задействованы только каналы X и Y на азимутальной монтировке, но есть же ещё канал Z. Можно ли его использовать под автоматизированный фокусер?
Если да, то имеется не совсем подходящий двигатель: 28BYJ-48 5v и драйвер ULN2003.
Можно ли как то-приспособить это к уже готовой схеме подключения? Если да, то как подключить и что модифицировать в коде?
Фокусер речееный, пластиковый, так что должно потянуть.
Спасибо за ваш ответ.

[FlexLM]

Посмотрите в теме по ключевому слову "28byj-48". Хороший ответ: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,143891.msg4327224/topicseen.html#msg4327224
Если же вы хотите использовать именно 28BYJ-48 5v и драйвер ULN2003, то вам придётся в скетч интегрировать свой код по управлению драйвером ШД.
Переделав 28BYJ-48 5v в биполярный, им можно управлять через драйвер А4988 на шилде, установленный в разъём как раз для фокусера (Z).
В конфиге скетча указываете:
const int iStepsZPS = 48; //Полных шагов на 1 оборот двигателя Z
const int iZStepX   = 16;  //Кратность шага драйвера Z (для A4988 + на шилде v4 c запаяной перемычкой  с обратной стороны шилда, под драйвером для Z).
Возможен нагрев, т.к. ШД рассчитан на 5В, а с драйвера будет 12В. Надежнее, использовать версию 28BYJ-48 12v. Это двигатель низкой мощности со встроенным редуктором, имеет заметный люфт вала.
Возможно, автор темы ещё что-то добавит...

[Storm_id]

Посмотрите в теме по ключевому слову "28byj-48". Хороший ответ: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,143891.msg4327224/topicseen.html#msg4327224
Если же вы хотите использовать именно 28BYJ-48 5v и драйвер ULN2003, то вам придётся в скетч интегрировать свой код по управлению драйвером ШД.
Переделав 28BYJ-48 5v в биполярный, им можно управлять через драйвер А4988 на шилде, установленный в разъём как раз для фокусера (Z).
В конфиге скетча указываете:
const int iStepsZPS = 48; //Полных шагов на 1 оборот двигателя Z
const int iZStepX   = 16;  //Кратность шага драйвера Z (для A4988 + на шилде v4 c запаяной перемычкой  с обратной стороны шилда, под драйвером для Z).
Возможен нагрев, т.к. ШД рассчитан на 5В, а с драйвера будет 12В. Надежнее, использовать версию 28BYJ-48 12v. Это двигатель низкой мощности со встроенным редуктором, имеет заметный люфт вала.
Возможно, автор темы ещё что-то добавит...

Больше спасибо! Уже намного понятнее. Нагрев видимо придётся регулировать величиной тока через подстроечный резистор. Посмотрим, что получиться. Интегрировать свой код мне пока не по зубам.

И я верно понимаю, что нет возможности отключить двигатель по каналу Z в момент когда он не используется? Дабы не грелся сильно.

[FlexLM]

Да, регулировать ток через подстроечный резистор на A4988. Штатно предусмотрено отключение выключателем сразу всех ШД. После этого можете отключить разъём фокусера (обычно это RJ-45 со стороны шилда). Главное, разъём не отключать при поданных на двигатели 12В, чтобы не спалить драйверы.

[Storm_id]

Да, регулировать ток через подстроечный резистор на A4988. Штатно предусмотрено отключение выключателем сразу всех ШД. После этого можете отключить разъём фокусера (обычно это RJ-45 со стороны шилда). Главное, разъём не отключать при поданных на двигатели 12В, чтобы не спалить драйверы.

Это я понял. Просто думал, что есть возможность например при простое автоматически выключать двигатель. Например через 10 секунд. На фокусере, как мне думается не так часто будет он работать? Или я не прав?

[god.production]

Если было к.з. между GND и 3.3В, то в ардуине мог сгореть диод Шотки и в дополнение стабилизатор напряжения 5В. Это несложно отремонтировать, в интернете достаточно статей, видео. Если неисправен диод, то можно его выпаять и сделать для проверки временную перемычку. Заодно проверьте стабилизатор на шилде, хотя у меня после к.з. шилд ни разу не ломался. Если восстановите ардуину, то на шилде её сначала проверяйте без драйверов. Да и при отладке работу каждого драйвера с ШД лучше отдельно проверяйте. Под напряжением их не меняйте. При неверных действиях они легко горят все сразу!

Стабилизатор однозначно сгорел. Не стал проверять диод, тк все равно в ближайщем магазине радиоэлектроники ничего нет. Хорошо что был в запасе второй комплект шилда и ардуины - все сразу заработало.
Теперь надо заниматься отладкой, похоже что звезды убегают. В какую сторону смотреть?

[Storm_id]

Если было к.з. между GND и 3.3В, то в ардуине мог сгореть диод Шотки и в дополнение стабилизатор напряжения 5В. Это несложно отремонтировать, в интернете достаточно статей, видео. Если неисправен диод, то можно его выпаять и сделать для проверки временную перемычку. Заодно проверьте стабилизатор на шилде, хотя у меня после к.з. шилд ни разу не ломался. Если восстановите ардуину, то на шилде её сначала проверяйте без драйверов. Да и при отладке работу каждого драйвера с ШД лучше отдельно проверяйте. Под напряжением их не меняйте. При неверных действиях они легко горят все сразу!

Стабилизатор однозначно сгорел. Не стал проверять диод, тк все равно в ближайщем магазине радиоэлектроники ничего нет. Хорошо что был в запасе второй комплект шилда и ардуины - все сразу заработало.
Теперь надо заниматься отладкой, похоже что звезды убегают. В какую сторону смотреть?

В инструкции вроде отличная табличка куда смотреть и что крутить если убегает и в какую сторону.

[FlexLM]

возможность... автоматически выключать двигатель

В существующем варианте программно можно выключить только сразу все ШД.

[mo]

Если отдельная ардуина, то ULN и myFocuserPro2. Он, опционально, отключает мотор в простое.

[Storm_id]

Ещё кое что непонятно из инструкции. Управление и goto реализуется моторизированием обеих осей. А для гидирования нужно установить ascom драйвер? Так? Или я что то не понимаю. Что ещё будет нужно?

[FlexLM]

Для goto предполагается наличие ШД на обеих осях. Для гидирования необходимо установить платформу аском (см. инструкцию, с. 49), затем драйвер (см. с. 53). Теперь можно в установленном PHD2 выбрать драйвер монтировки (с. 54)...